QUV紫外光耐候仪研究:紫外线辐射对黄麻/玻璃纤维增强聚合物复合材料的影响

摘要

这项工作研究了由黄麻纤维增强的无碱玻璃纤维混合复合材料的机械和老化性能。模拟天气条件的有害影响，并利用它们来预测户外使用材料的耐久性。 从280-315纳米的UVB灯被部署到混合复合材料中，并在50、75和100小时内确定拉伸试验的变化。作为加固内容的函数，机械性能受到影响，这反映在拉伸模量和强度以及抗冲击性和硬度的值上。

关键字：无碱玻璃纤维，黄麻纤维，QUV紫外光耐候仪，拉伸试验。

简介

复合材料的聚合物已经在专门的设计领域启动了大规模的消遣，特别是在航空捆绑方面，当你考虑到它们与强钢混合物相比，找到了顶级的精确性和灵活性时，聚合物复合材料织物在它们会被强分子分解的情况下显示了它们的扩展用途。 这类捆绑的案例有：石油提炼中的漏斗线磨损的沙浆、直升机旋翼切割的边缘、泵叶轮的尖锐边缘、在无结果的野外情况下工作的严重节奏的汽车和飞行桌面、水厂和飞机马达边缘，尽管如此，聚合物复合材料元素表现出与金属部件相比可怕的抗崩解性。众多专家已经评估了独特类型的聚合物及其复合材料对稳定分子解体的抵抗力，黄麻/玻璃纤维在整个储存过程中和在建筑网站上在线暴露在温和的环境中，但在服务中被覆盖。在暴露于光线的过程中，退化是由于太阳辐射的紫外线（UV）方面，无论是直接的日光还是漫射光，以及通过温暖和水分的帮助。一些风化的结果是由于昼夜交替或潮湿和干燥的时期。 太阳辐射的波长从红外线（>700纳米）延伸到紫外线（<400纳米），根据大气的规定，在300纳米左右有一个截止点。 当太阳辐射照射到聚合物表面（未覆盖的黄麻/玻璃纤维表面）时，与聚合物的化学键力相同或更强的光子会引起一系列反应，导致聚合物链断裂，最终导致聚合物性能退化。 紫外线的强度足以破坏聚合物的化学键。在时间允许的情况下，户外普通的宣传方法基本上是最容易的宣传。由于当地天气的变化，从网站在线对接，实验信息是最简单的有关该确切的网站。然而，实验室气象仪在受控环境中加速阳光降解，因此在评估户外宣传方法时可以产生额外的常规结果。实验室气象仪在评估黄麻/无碱玻璃纤维合适的抗氧化剂和稳定剂以及验证配方的一流操纵或精细保证功能方面很有价值。

实验

2.1 原材料：材料是黄麻纤维在无碱玻璃纤维复合材料的帮助下增强的。

在UV-B灯下进行100小时的测试，并在50小时、75小时和100小时进行拉伸测试。

2.2 测试

黄麻/无碱玻璃纤维在紫外光耐候仪QUV中进行加速耐候测试，配备有UVB-313纳米的灯管。

根据ASTM G-154标准，UVB耐候仪的测试周期包括在60℃下模拟8小时的UVB，然后在50℃下冷凝4小时（冷凝过程中UVB灯关闭），聚合物在QUV耐候仪中曝露100小时。

利用Color-Lab质量控制程序提供的光谱仪(BYK-Gardener Spectrometer)对在QUV紫外光耐候仪中曝露的涂层进行阴影变化（dE）的描述。

dE = [ΔL² + Δa² + Δb² ]^1/2

其中；ΔL = L2 - L1, Δa = a2 - a1, and Δb = b2 - b1 分别用数字1和2表示曝露试验之前和之后的样品。

结果与讨论

3.1 机械性能

对复合材料进行了检查，其机械性能如表1所示。

表1：黄麻/无碱玻璃纤维的机械性能

3.2.紫外线老化的光降解

黄麻/无碱玻璃纤维的光降解是使用加速耐候仪在光源为154个荧光灯-(UV-B)@313nm，辐照度为0.63Wm2的条件下研究100小时。光源为154荧光灯-(UV-B)@313nm，辐照度为0.63Wm2，持续100小时。黄麻/无碱玻璃纤维的光降解是由于黄麻聚合物自由基的解聚作用的传播，由氢气抽取机制引起的，材料损失的百分比减少给出了它的寿命。

表2. 紫外线加速老化前后的拉伸强度和断裂伸长率

图1显示了暴露在紫外线下的拉伸强度的变化及其百分比的降低

表3.紫外线加速老化前后不透明度变化的百分比

图2显示不透明度百分比的图表

表4.板材在紫外线加速老化前后的硬度变化

图3显示了曝露在紫外线下时硬度的变化及其百分比的降低

3.3 表面形态：经受各种条件的试样已通过扫描电子显微镜（SEM）它们的显微照片。曝露在紫外线下的试样和曝露在紫外线下的试样分别显示在图4和图5中。

图4: 曝露前  图5: 曝露后

结论

由于本实验是针对无碱玻璃纤维增强的黄麻纤维进行的紫外线老化试验，所以应该得出以下结论。

复合材料的抗拉强度在暴露于紫外线测试后进行了评估。如图1所示，强度随着紫外线照射时间的增加而降低。

同样，不透明度和硬度也随着紫外线照射时间的增加而降低，如图3和图5所示，这是由于它们之间失去了结合的特性。

而根据ASTM G 154标准，UV-B灯的耐候性在喷水过程中显示出明显的差异。ASTM G 154显示，在喷水过程中，紫外线组合的保留强度更接近，证明该聚合物具有长寿命。