涤纶纤维紫外加速老化及寿命预测研究

论文摘要

本文利用自行研制的多强度紫外加速老化试验装置,进行了涤纶纤维的自然光暴露试验及UVB-313荧光紫外加速老化试验和UVA-340荧光紫外加速老化试验,研究了不同紫外辐照环境对涤纶纤维拉伸性能的影响,并利用场发射扫描电镜（SEM）和傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）进行了涤纶纤维表面形貌和结构表征;建立了涤纶纤维紫外老化寿命预测模型,依据不同紫外辐照环境下的加速级退化数据进行了涤纶纤维在用户级辐照条件和自然光辐照条件下的寿命预测。试验证明,自行研制的多强度紫外加速老化试验装置可以同时进行不同紫外辐照强度的老化试验,既缩短了试验周期,又保证了试验条件的一致性。涤纶纤维紫外加速老化试验和自然光暴露试验的对比研究结果表明, UVB-313和UVA-340加速试验与自然光暴露试验中,涤纶纤维拉伸性能随时间的变化趋势基本一致;UVA-340和UVB-313加速试验没有改变涤纶纤维表面化学结构的变化规律,只是不同程度加速了化学结构的演变速率,与自然光暴露结果显示了较好的相关性,因此两种灯管都可以用作涤纶纤维加速试验的老化光源。采用编程环境Matlab R 2007a对涤纶纤维拉伸性能测试数据进行分析,建立了UV强度-失效时间逆幂律模型,利用该模型进行涤纶纤维的寿命预测结果显示,通过纤维的各加速级拉伸退化数据对材料的用户级服役寿命进行外推时,加速试验的外推寿命和用户级实测寿命吻合较好,预测误差均小于7%;利用UVB-313加速试验数据对自然光暴露下的涤纶纤维进行寿命预测时,虽然预测偏差有所增大,但结果仍显示现有逆幂律模型能够较好地实现涤纶纤维在紫外辐照条件下的寿命预测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 涤纶纤维简介
• 1.3 紫外辐照对材料的影响
• 1.3.1 紫外线分类及特征
• 1.3.2 紫外线对聚合物材料的影响
• 1.3.3 材料紫外辐照效应研究发展趋势
• 1.4 加速老化试验
• 1.4.1 加速老化与自然老化相关性
• 1.4.2 紫外辐照加速老化试验方法比较
• 1.5 寿命预测研究发展及应用
• 1.6 选题的目的、意义及主要研究内容
• 第2章 试验方法及装置
• 2.1 多强度紫外老化试验装置研制
• 2.2 不同灯管排布方式条件下的紫外辐照强度测试
• 2.2.1 单根荧光紫外灯管辐照强度测试
• 2.2.2 多根荧光紫外灯管辐照强度测试
• 2.3 老化试验装置设计
• 2.3.1 装置部件设计
• 2.3.2 装置图纸及实物图
• 2.4 老化试验方案
• 2.5 样品表征
• 第3章 不同紫外辐照条件涤纶纤维老化机理分析
• 3.1 UVB-313 紫外加速老化试验研究
• 3.1.1 涤纶纤维束丝拉伸性能研究
• 3.1.2 表面形貌分析
• 3.1.3 FT-IR 分析
• 3.2 UVA-340 紫外加速老化试验研究
• 3.2.1 涤纶纤维束丝拉伸性能研究
• 3.2.2 表面形貌分析
• 3.2.3 FT-IR 分析
• 3.3 自然光暴露试验研究
• 3.3.1 涤纶纤维束丝拉伸性能研究
• 3.3.2 FT-IR 分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 涤纶纤维紫外辐照退化数据分析与服役寿命预测
• 4.1 材料服役寿命预测方法研究的基本思想
• 4.2 UVB- 313 紫外辐照下涤纶纤维服役寿命预测
• 4.2.1 原始数据分析
• 4.2.2 建模步骤
• 4.2.3 实验结果与分析讨论
• 4.3 UVA-340 紫外辐照下涤纶纤维服役寿命预测
• 4.3.1 原始数据分析
• 4.3.2 建模步骤
• 4.3.3 实验结果与分析讨论
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的主要成果
• 致谢
• 作者简介