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軟木及其主要產(chǎn)品耐候性的研究 國內(nèi)外研究概況 研究的主要內(nèi)容 預(yù)期結(jié)果 主要內(nèi)容 選題的依據(jù) 研究工作中面臨的技術(shù)難點(diǎn)和擬采取的解決辦法 選題的目的和意義 研究方法及技術(shù)路線 研究的創(chuàng)新點(diǎn) 1選題的目的和意義 隨著社會的發(fā)展 人們生活水平的提高 軟木以其獨(dú)特的性能越來越受到廣大國民的青睞 軟木產(chǎn)品的用途越來越廣 從家具行業(yè)到建筑行業(yè)再到航天工業(yè) 從室內(nèi)用材料到室外用材料 隨著軟木用途越來越廣 對其性能的要求也越來越高 耐候性就是應(yīng)該考慮的一個重要因素 所謂耐候性就是材料如涂料 建筑用塑料 橡膠制品 纖維等 在自然氣候環(huán)境下曝露時經(jīng)受各種氣候如光照 冷熱 風(fēng)雨 細(xì)菌等造成的綜合破壞 其耐氣候老化能力叫耐候性 氣候老化是高分子材料的固有特性之一 不能完全消除 但如果采取有效措施 可以大大延緩 根據(jù)不同的老化路徑 找出老化的機(jī)理 就可采取相應(yīng)措施防止老化的發(fā)生 目的和意思 1選題的目的和意義 本試驗對軟木原材料及其制品的耐候性進(jìn)行測試 分析不同因素對軟木及其制品耐候性的影響 根據(jù)導(dǎo)致軟木老化的不同外界因素采取不同的防老化措施 提高軟木及其制品的耐老化性能 延緩老化的速率 以達(dá)到延長使用壽命的目的 也為以后的生產(chǎn) 研究提供理論依據(jù) 提高我國軟木產(chǎn)品的檔次和在國際市場上的競爭力 2選題依據(jù) 2 1理論依據(jù)參照標(biāo)準(zhǔn)GB T3511 2008硫化橡膠或熱塑性橡膠耐候性和GB11793 3 1989PVC塑料窗力學(xué)性能 耐候性試驗的方法進(jìn)行軟木橡膠的耐候性試驗 借鑒GB T9276 1996涂層天然氣候曝露試驗方法對有涂層的軟木制品進(jìn)行耐候性試驗 根據(jù)GB T1766 2008色漆 清漆 涂層老化的評級方法對試驗后的試件進(jìn)行評級 參照GBT13942 2 1992木材天然耐久性試驗方法和現(xiàn)象分析軟木原材料的耐候性 2選題依據(jù) 2 2技術(shù)依據(jù) 2選題依據(jù) 2 3前期工作研究依據(jù)木材暴露于室外地表面以上時 化學(xué) 機(jī)械和光能因素的綜合作用的持續(xù)影響可以用自然老化來描述 木材自然老化過程的結(jié)果通常表現(xiàn)為變色 木材老化表面的物理降解及表面涂膜的損耗 木材老化過程中首先出現(xiàn)的明顯的化學(xué)變化的標(biāo)志是變色 木材也會損失光澤和亮度 關(guān)于木材老化的理論研究 老化過程和老化現(xiàn)象 為軟木及其制品進(jìn)行耐候性試驗研究提供了參考 目前常用的高分子材料耐候性測試的兩類方法為自然氣候老化試驗和人工氣候加速老化試驗 自然氣候老化試驗就是將試樣置于自然氣候環(huán)境下暴露 使其經(jīng)受日光 溫度 氧氣等氣候因素的綜合作用 通過測定其性能的變化來評價高分子材料的耐候性 人工加速老化就是使用人工的方法 在室內(nèi)或設(shè)備模擬近似于大氣環(huán)境條件或某種特定的環(huán)境條件 并強(qiáng)化某些因素 以期待短期內(nèi)獲得試驗結(jié)果 評價高分子材料的耐候性有多種指標(biāo) 一般可以分為 物理性能指標(biāo) 力學(xué)性能指標(biāo) 微觀分析方法 耐久性能指標(biāo)等 可以根據(jù)不同的材料選擇不同的評價指標(biāo) 3國內(nèi)外研究概況 3 1軟木研究概況目前我國軟木工業(yè)的發(fā)展取得了一定的成績 但是在研究方面幾乎空白 尤其是軟木的構(gòu)造 各種物理 化學(xué)性能 國外在軟木構(gòu)造方面已經(jīng)做了大量的研究 1664年胡克建立14面體形狀的軟木細(xì)胞數(shù)學(xué)模型 得到了大多軟木研究者的認(rèn)可 軟木細(xì)胞沿軸向?qū)ΨQ 相鄰面之間緊密結(jié)合 軟木結(jié)構(gòu)的變異性很大 從不同樹上采得的軟木有很大的變異性 軟木的密度很低 且變化范圍大 120 240kg m 3 軟木是熱絕緣體 保溫性能好 軟木的導(dǎo)熱性能很差 歐洲栓皮櫟軟木的導(dǎo)熱系數(shù)為0 045W m 1 K 1 熱擴(kuò)散率為1 10 6m2 s 1 3國內(nèi)外研究概況 3 2PVC耐候性研究概況PVC的耐候性主要是指老化問題 引起高分子材料老化的原因不外乎內(nèi)因和外因兩個方面 PVC本身分子結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)是影響其耐候性的主要內(nèi)因 一般狀況下 PVC的分子結(jié)構(gòu)是氯乙烯單體按首尾方式相連接形成的一種有規(guī)則的線型分子鏈 氯 氫原子只與仲碳原子結(jié)合 但在實際生產(chǎn)中 尤其是聚合溫度高時 可能生成 頭頭 尾尾 的不規(guī)則連接方式及雙鍵 支鏈等 頭頭 尾尾 相連接的不規(guī)則結(jié)構(gòu)導(dǎo)致PVC的熱穩(wěn)定性能變差 容易脫出氯化氫 影響PVC耐候性的外因主要包括光 放射線 熱 作用力和電等能量因素 以及空氣 活性氣體 氧 臭氧 H2S SO2 HCl 水 有機(jī)溶劑 微生物的危害和昆蟲破壞等環(huán)境因素 耐候性問題主要指光引起的破壞作用 光老化主要是波長較短 能量較高的紫外線 UV 對高分子材料的破壞 UV照射對PVC的耐候性有較大影響 UV波長為200 380nm 它具有足以引起PVC分子化學(xué)鍵斷裂 產(chǎn)生自由基的能量 3國內(nèi)外研究概況 3 3有機(jī)涂層耐候性研究概況在大氣環(huán)境中使用的有機(jī)涂層 受大氣環(huán)境因素影響會發(fā)生老化 它是引起涂層失效的主要因素之一 可造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和惡性事故涂層老化因素歸納為兩種類型的環(huán)境變量 內(nèi)在環(huán)境變量和過程變量 內(nèi)在環(huán)境變量可以從更普遍意義上描述涂層的最終使用環(huán)境 過程變量是指在加速試驗準(zhǔn)備階段以及在加速試驗進(jìn)行的過程中引入的對試驗結(jié)果造成影響的一系列變量 內(nèi)在環(huán)境變量主要指三種因素 陽光 濕度與溫度 陽光中的紫外線可以使涂層中的聚合物部分中的碳?xì)滏I和碳氮鍵斷裂 從而使涂層老化和失效 溫度的變化會引起涂層體系內(nèi)部和基體的應(yīng)力 這些應(yīng)力可能會在涂層內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋 造成涂層降解 在高濕度的環(huán)境下 水分會以濃度梯度和滲透壓為主要動力 向涂層體系內(nèi)部擴(kuò)散 4研究內(nèi)容 分析比較不同試驗條件下軟木及其制品的外觀 顏色 光澤 物理化學(xué)性能 硬度 PH值 密度 機(jī)械性能 拉伸強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度 壓縮回彈性 耐磨強(qiáng)度等 的變化 分析比較相同試驗條件下軟木原材料 純軟木制品 聚結(jié)軟木制品 軟木橡膠制品 軟木革等耐候性的差異 分析比較相同的試驗條件下有涂層和無涂層的軟木制品耐候性的差異 從而得出涂層對軟木及其制品耐候性的影響 分析研究經(jīng)過人工加速老化方法處理之后軟木及其制品的化學(xué)成分的變化 內(nèi)容 5研究方法及技術(shù)路線 耐候性試驗 5 1 1 5 2 1 5 3 1 5 4 1 5 5 1 5 6 試件外觀測量 密度 pH值測量 機(jī)械性能測定 化學(xué)成分分析 技術(shù)路線 按標(biāo)準(zhǔn)GB T1933 91和GB T6043 1999測定試件的密度和pH值 試驗材料 試驗條件 試驗方法根據(jù)紫外燈耐候試驗箱的使用說明及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安排 目測試件表面是否有氣泡 裂紋 用SC 80C全自動色差計檢測試件的顏色變化 使用萬能力學(xué)試驗機(jī) 壓縮回彈試驗機(jī)等對試件的各種性能進(jìn)行測試 化學(xué)成分的提取分離路線如圖1所示 本試驗技術(shù)路線如圖2所示 圖1化學(xué)成分分析圖 圖2本試驗技術(shù)路線 實驗材料的選擇加工 預(yù)試驗 選擇合適的條件進(jìn)行試驗 試件外觀測量 測定密度 pH值 測定機(jī)械性能 分析化學(xué)成分 綜合分析試驗結(jié)果 評價軟木及其產(chǎn)品耐老化性 6預(yù)期結(jié)果 獲得軟木原材料及聚結(jié)軟木制品 軟木橡膠制品 軟木革的耐候性情況 對軟木的耐候性進(jìn)行評價 為以后軟木室外制品的發(fā)展提供依據(jù) 獲得有涂層和無涂層的軟木制品耐候性的差異 從而得出涂料對軟木及其制品的耐候性的影響 7研究的創(chuàng)新點(diǎn) 首次采用紫外燈耐候試驗箱對軟木原材料及其制品的耐候性進(jìn)行探討 根據(jù)試驗結(jié)果可以得出軟木原材料及其制品主要性能的變化 為以后軟木的研究 應(yīng)用提供基礎(chǔ) 對耐候性試驗后的試件的