玻璃在日常随处可见，为我们起到遮风挡雨、放啥耐尘的作用，那么，由此一来，所受的自然天气灾害也是必不可免的，特别是紫外线对于玻璃的损害，那可严重的很。关于这个问题，正航仪器专业工程师进行了试验，我们一起来追踪整个试验过程和研究结果吧！
一、试验材料及试样制备
试验材料: E 型平纹玻璃纤维布, 天津合成材料厂产品; 196S不饱和聚酯树脂, 过氧化甲乙酮引发剂和环烷酸钴促进剂, 试样制备: 利用真空辅助成型工艺(VAR I)将玻璃纤维布与不饱和聚酯树脂复合, 玻璃纤维布采用的是0b铺层方式。
二、试验方法
根据标准GB /T16422- 1997 实验室光源曝露试验方法, 本次试验在室温条件下进行了人工加速老化试验. 老化用紫外线灯源采用的是知名厂家生产的SJD 型紫外线灯, 该灯波长为254nm, 属短波紫外线, 该灯的紫外线辐照度为30W /m2.为了对比照射时间对材料强度的影响, 试样进行了从20 h到200 h等跨距的紫外线照射(跨距为30 h), 并保证每照射时间组内有8个有效试样. 照射过程中, 灯源与试样始终保持100 mm 距离 . 照射完毕后, 将试样进行拉伸测试.
拉伸测试仪器采用的是美国INSTRON3369型强力机. 综合ASTM - D3039/D3039- 95 规范和我国的GB1447- 83标准, 选择拉伸试样尺寸为25mm *250mm.
三、试验结果分析
1、表面形态分析
试样的老化现象首先体现在颜色上. 根据表面颜色对比观察, 试样在经过紫外线辐射作用后, 表面出现黄变, 即颜色变黄, 而且随着辐射时间的增加, 试样色变程度加深.
图1为紫外线处理前后试样表面形态SEM 图, 可以看出, 试样在经过紫外线照射后, 表面形态出现较明显变化. 图1( a)要明显比图1( b)表面粗糙很多, 树脂鼓起, 有剥落感且伴随少许细小裂纹. 整体来看, 裂纹的分布十分不均匀. 裂纹的不均匀分布与表面树脂发色团的不均匀性导致局部应力集中有一定的关系. 由图2可以清楚地看到连接树脂表层与树脂/纤维结合处有细小裂纹, 这说明随着紫外线的持续照射, 材料内部光化学反应不断进行和应力长时间的积累, 裂纹便首先出现在应力集中部位. 随着反应由表及里的进一步深入, 裂纹不断累积且延伸, 最终反应在材料表面出现裂纹以及材料界面性能的恶化.
2、拉伸性能分析
图3为UV 照射前后试样拉伸断裂面SEM 图. 拉伸测试后的试样断裂面从整体来看, 未处理试样断面处可以清楚看到较多和较顺直紧密的经纱和纬纱; 而紫外线照射200 h后的试样断裂处的经纬纱残留较少, 尤其是纬纱几乎全部被拔出, 且能够看到纱线被拔出后留下的树脂凹槽.相比较而言, 图3( a)中树脂与纤维间的结合状况要明显比图3( b)紧密得多, 开裂现象不明显, 这说明长期的紫外线照射确实会对材料界面有一定的破坏作用. 由于紫外线并不能完全穿透层合板, 所以层合板复合材料的断裂形态并未发生变化, 仍属脆性断裂,这一点通过其拉伸曲线可以证明。
紫外线老化后的试样拉伸强度起初会出现轻微上升, 随后会随着照射时间的延长而迅速下降, 而且, 下降的速率要远大于上升速率. 这主要由于, 在开始阶段, 树脂基体的后固化和物理老化占主导. 基体的后固化使树脂与纤维的结合更加紧密, 界面性能的提高有利于提高试样的拉伸性能; 而试样的物理老化会提高热固性树脂的密度、刚性和拉伸强度等 , 从而使试样的拉伸强力轻微上升. 随着辐射时间的延长, 紫外线对于试样的光解作用逐渐显现出来, 树脂中大分子链的断裂及应力集中导致的裂纹, 造成了基体性能和界面结合状况的急剧下降, 最终导致试样拉伸强度的大幅度下降. 在110 h处变化趋势的例外, 主要由于复合过程中操作不良(树脂配兑误差和加热温度及时间的控制不当)和测试误差造成的.



由表2 可知, 在试验范围内, 试样的拉伸强力在50 h处达到, 上升率为10. 310 /0; 而在200 h 处降至, 下降率为23. 810 /0, 强力的极差为49. 909. 可见, 经过紫外线照射处理后的试样的拉伸性能变化较显著, 随着照射时间的延长, 强力呈下降趋势.
四、试验结论
通过以上一系列的试验和数据分析, 认为紫外线对不饱和聚酯基玻璃钢材料的拉伸性能具有较明显的不利影响. 尽管短期的紫外线照射(小于80 h)会部分提高材料的拉伸强力, 在50 h处获得上升率为10. 310 /0. 但是随照射时间的延长(大于140 h) , 玻璃钢材料的拉伸性能主要呈下降趋势, 而且下降幅度较显著, 200 h处下降率为23. 810 /0. 可见, 紫外线作为一个重要致老因素, 确实对不饱和聚酯基玻璃钢制品产生着不可忽视的影响, 无论是玻璃钢材料表面形态的变化, 还是最终导致材料拉伸性能的下降, 都会直接影响到实际应用过程中的安全性。http://www.zhsysb.com