玻璃鋼自然老化檢測

1、玻璃鋼日然老化檢測一、自然因素對玻璃鋼的作用影響玻璃鋼耐候性能的自然因素很復(fù)雜，但歸納起來有三種：物理因素，包括熱、光、電、 高能輻射、機(jī)械應(yīng)力等；化學(xué)作用，包括空氣、水、酸、堿、醇、鹽霧等；生物因素包括微 生物，昆蟲等。要搞清楚這些因素對玻璃鋼的作用，目前來說是困難的。研究證明：在一般 情況下，其中對玻璃鋼起主要作用的因素是陽光、空氣（主要是氧）、濕（包括水）、熱四 種。二、決定玻璃鋼耐侯性能的因素自然因素對玻璃鋼的老化作用主要表現(xiàn)在玻璃鋼的表面。表面老化的主要特征是：樹脂的老化機(jī)理與一般的高聚物相同，界面破壞是玻璃鋼老化主要因素。因此樹脂和玻璃纖維的粘結(jié)質(zhì)量往往是決定玻璃鋼耐候性能好壞的重

2、要方面。樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)是決定樹脂耐候性能的基本因素。例如化學(xué)結(jié)合鍵能大的樹 脂需要外界有較大的能量才能使鍵斷裂，樹脂的老化性能就好。反之，結(jié)合鍵能小的樹脂， 只需外界不大的能量就能使其破壞，其老化性能就差。其他如樹脂的狀態(tài)、分子量分布、交聯(lián)情況，是否含有雙鍵、樹脂中的輔助劑如固化劑、促進(jìn)劑、光穩(wěn)定劑的使用情況等，都會 影響至IJ樹脂的耐候性能。界面的粘結(jié)質(zhì)量除決定樹脂的結(jié)構(gòu)外，還決定成型過程中加壓的高低和玻璃纖維所采用 的表面化學(xué)處理方式。加壓成型的玻璃鋼，結(jié)構(gòu)致密，耐候性好，沒有加壓成型的玻璃鋼， 結(jié)構(gòu)不致密，耐候性差。 玻璃纖維進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，可以改善界面的粘結(jié)質(zhì)量，提高耐候

3、性。通過上面的分析可以知道，用不同原材料和成型工藝制成的玻璃鋼其耐候性能是不一樣的。聚酯樹脂強(qiáng)度低，易水解，因此聚酯玻璃鋼的耐候性能比較差。環(huán)氧樹脂起反應(yīng)的官能團(tuán)較多，而且主鏈上有龐大的苯核，由于苯核上大兀鍵的作用，能量易于分散，不易造成薄弱鍵的破壞，同時與纖維表面的粘結(jié)性能也好，所以環(huán)氧玻璃鋼比聚酯玻璃鋼耐候性要好。酚醛樹脂雖然本身的粘結(jié)強(qiáng)度低，但由于是熱壓成型，相對于手糊的聚酯和環(huán)氧玻璃鋼來說，內(nèi)部微孔、裂紋等缺陷少，致密性較好，不易受自然因素的侵襲，提高了耐候性。表7-1是四種玻璃鋼在上海、廣州兩地經(jīng)三年大氣曝曬后彎曲強(qiáng)度的變化情況，可以看出，酚醛和環(huán) 氧玻璃鋼耐候性較好，經(jīng)三年曝曬彎曲

4、強(qiáng)度沒有明顯的變化。聚酯玻璃鋼的耐候性較差。7-1各神裝璃輯三年最建啟蝕彎曲牲能變比品 種0斯靜0快511.52A53上100%6179部10091巍朋艇殖弱廣1W91609173±JOO78£0336749廣卅Jffi)113TO61555435,網(wǎng)環(huán)機(jī)玻瑞鋼上海10Q101102IW職193*616酚瞠玻嘲物上海10010611291113106109玻璃布在南京地區(qū)大氣曝曬 30天，拉伸強(qiáng)度就能下降近 30% ,所以玻璃纖維的耐候性 是 較差的。相反，玻璃鋼經(jīng)哈爾濱8-10年大氣曝曬拉伸強(qiáng)度僅下降20%左右。玻璃鋼所以有較 好的耐候性主要是樹脂起主導(dǎo)作用。樹脂不但本身

5、耐候性能好，它還起著把玻璃纖維粘結(jié)在一起，保護(hù)著纖維不受外界環(huán)境因素影響的作用，因此保證足夠的樹脂含量，是增強(qiáng)玻璃鋼耐候性的一項(xiàng)措施。手糊成型的玻璃鋼板材。經(jīng)一年大氣曝曬，由于表面樹脂層較厚，未完全脫落，因而纖維裸露程度也不嚴(yán)重，機(jī)械強(qiáng)度保留值也高。用纖維纏繞的應(yīng)力環(huán)，膠含量只有20%，經(jīng)一年大氣曝曬，玻璃纖維明顯地暴露出來，有的甚至出現(xiàn)表面起毛'現(xiàn)象，強(qiáng)度保留值也低。從圖 7-1也可以明顯地看出，隨著樹脂含量的增加，透明玻璃鋼板材的耐 候性就增強(qiáng)，透光率保留率提高。玻璃鋼的老化主要表現(xiàn)在表面層的老化，因此可以對玻璃鋼施加表面涂層，如刷油漆，加 膠衣，使用表面氈等措施，改善玻璃鋼的老化

6、性能。圖7-2是用FOE3000氈制成的191聚酯玻璃鋼有膠衣和無膠衣兩種情況下的自然老化情況，可以看出，加膠衣的玻璃鋼經(jīng)五年大氣老化，光澤基本沒有消失，不加膠衣的玻璃鋼，經(jīng)五年大氣老化后光澤降低到20%左圖7-L自然晶攜耐各種不同樹脂含最的破璃銅板透光率的影響做何:甲J圖7 - 2用FDE3000氈制成的*【91 魘玻端鋼有膠衣和無膠衣自燃老化與光澤保留率變化曲線1一有腹農(nóng):A無膠農(nóng)三、玻璃鋼耐侯試驗(yàn)玻璃鋼耐候試驗(yàn)可以摸索和認(rèn)識玻璃鋼在大氣曝曬下的變化規(guī)律；評價和比較各種玻璃鋼的耐候性能；確定玻璃鋼長期暴露于大氣中的使用價值和安全使用壽命；采取各種措施，提高玻璃鋼的耐候性能，延長其使用年限。

7、四、耐候性能試驗(yàn)方法及影響試驗(yàn)結(jié)果的因素耐候性能試驗(yàn)一般分為自然曝曬和人工加速老化試驗(yàn)兩種。自然曝曬試驗(yàn)又可根據(jù)加速與否，分成自然大氣曝曬和自然大氣加速曝曬試驗(yàn)兩種。人工加速老化試驗(yàn)又可根據(jù)加速方法不同，分成人工氣候模擬箱加速老化和水煮加速老化試驗(yàn)兩種，現(xiàn)分別討論如下。（一）自然大氣曝曬試驗(yàn)玻璃鋼自然曝曬老化試驗(yàn)，應(yīng)遵照國標(biāo)GB2573-81規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行。(1)試驗(yàn)方法自然大氣曝曬試驗(yàn)就是將試樣按一定方式放置于某一自然環(huán)境中，接受自然老化因素的作用，而后根據(jù)作用過程中試樣性能的變化情況評價其耐候性能的試驗(yàn)。自然大氣曝曬的試驗(yàn)結(jié)果與暴露場地的特征，暴露角度的大小和暴露方式的選擇密切相關(guān)。(

8、2) 暴露場地選擇根據(jù)國際GB2573-81規(guī)定，暴露場應(yīng)選擇在有代表性的氣候類型的地方或近似實(shí)際使用要求的環(huán)境條件。暴露場的四周要平坦，無高聳物影響。如周圍有障礙物時，應(yīng)使暴露場離該障礙物高度三倍以上。暴露場不得受有害氣體污雜，要保持當(dāng)?shù)卮髿庾匀画h(huán)境狀態(tài)。暴露場還應(yīng)保持當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境植被狀態(tài)，常設(shè)在草地面，草高不宜超過30厘米。冬季積雪，不要加以破壞。當(dāng)暴露場設(shè)在屋頂平臺時，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說明屋頂平臺所用材料。暴露場應(yīng)設(shè)有氣象觀測儀器，并應(yīng)遵照中央氣象局頒布的地面氣象觀察規(guī)范和日 射觀測規(guī)范。如條件許可，最好設(shè)在地方氣象站附近，這樣可以利用氣象臺的資料。特殊 環(huán)境的暴露場可按實(shí)際要求增加觀測項(xiàng)

9、目。(3) 暴露架及暴露角暴露架應(yīng)用堅(jiān)固耐久的材料制造，要能經(jīng)受雨淋、日曬及大風(fēng)的作用。 暴露角的選擇是為了獲得最嚴(yán)酷的暴曬條件，使試樣受太陽光照射最多，這種曝曬角稱為全年曝哂角財(cái) 全年昨曬角和地理結(jié)虔角相差很少，般為；孔=(7 - 0 式中甲當(dāng)?shù)氐乩憩|度伯.我國標(biāo)準(zhǔn)中哉定'暴露架朝南布置，技當(dāng)?shù)氐乩硗舛冉窃O(shè)計(jì)暴露架的夾角，也許可用45。暴 SS角，其蒂偷度為上】氣搖露架最晚邊離地面距陶草地基露場為0.5米，屋而平臺暴霹場為0.8米.暴露架行距在北緯35。以南取1.5米以上，以北則取2.0米以上，并以互不遮跋為宜，試祥應(yīng)無成力的固定在暴露架上*固定暴露面不翻轉(zhuǎn)向陽面和背面，特殊票求除外

10、'但應(yīng) 加說明-固定試樣的兩端遮蔽長度，應(yīng)不大于試樣總長度的十分之一“試樣上下物行之間的 蚯離為15±5亳米，頃利于排水和通風(fēng)(3) 試樣制造試樣以板材為主，也可以加工定型的試驗(yàn)條和管材，或直接從產(chǎn)品中制取。試樣尺寸可根 據(jù)所選擇的試驗(yàn)性能決定。(4) 試驗(yàn)步驟試樣在投試前應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，對合格的試樣進(jìn)行編號，并用耐老化油漆書寫在試樣 的左上角，或在相應(yīng)的位置上掛牌。試樣暴露前應(yīng)建立技術(shù)檔案(包括工藝、原料配比及外觀質(zhì)量等，同時作初始性能試驗(yàn)。建議將試樣分為兩組， 一組作室外曝曬試驗(yàn)， 另一組室內(nèi)存放， 一定周期后同時取樣進(jìn)行性 能測試。試樣暴露周期不少于5年，可按下列周

11、期取樣：05,1,23,5,7,10年，試樣基露一定周期后須取下作外觀檢查和性能測試外觀檢查前要先用毛刷或軟布輕 擦表面，再詳細(xì)記錄外觀變化情況、如灰塵太厚，可用濕紗團(tuán)或用無腐蝕的溶劑清洗。進(jìn)行性 能試驗(yàn)的試件應(yīng)在20主5無，相對濕度65史5%的環(huán)境條件下放置24小時,試樣從取樣到性能試驗(yàn)完，不能超過5晝夜，對于測定彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的試樣，應(yīng)將 暴露面作為受壓和沖擊面(5)試驗(yàn)結(jié)果整理自然晏露濾驗(yàn)是一項(xiàng)長期細(xì)致的工作,必需認(rèn)真作好記錄。自然晏露前后的性能淡驗(yàn)應(yīng)參照有關(guān)性能試驗(yàn)方法進(jìn)行。2.影響試驗(yàn)紿果的因素(1)外界因素的影響氣候環(huán)說的彪響地球上不同地區(qū)的老化因素是不同的,例如廣州年平均溫度

12、21 "2幻全年溫度差也小, 全年降雨景在1300 - 2000毫米之間，年相對平均濕度在80%左右,有的月份高達(dá)90知全年日 照集中在下半年，太陽的水平面幅射很強(qiáng)是一個濕熱或評濕熱那氣候，哈爾濱年平均溫度儀 24七,全年溫度差可達(dá)6070T,年降雨量400網(wǎng) 亳米,年平均濕度在70%以下，全年日 照比較均街，是一個寒濕帶氣候°玻璃銅在這兩個地區(qū)逑行大氣曝曬時，結(jié)果是不同的.圖7 - 3是004聚酯玻璃枷在哈爾濱、蘭州、上海、廣州四個地區(qū)的大氣曜曬結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果證明 廣州、上海氣候?qū)ΣＡт摰男阅苡绊懕裙枮I、蘭州的嚴(yán)重#所以，004玻璃鋼經(jīng)三年曝哂后, 在哈爾濱，蘭州的彎曲

13、強(qiáng)度保留百分率一股比廣州、上海要高10 2。、一 |M) 吐上同fIC%0 I X 2 口 11：技時侗:懦7 - 3 0M聚砧被踏鋼3郃大氣曝曬后在井地區(qū)鳥曲性能的交化成力的影響岐璃鋼花虛力作用下,能加速它的自然老化,小戶語里斯將試樣弛加25嗥的拉伸破壞找 荷“在大氣中曝哂快周，試坡證明，坡嘩棚在耘伸應(yīng)力作用下,老化速度加快，“人認(rèn)為這是 因?yàn)槌抢闪铀倭怂鈽渑R-纖維界面的侵入.使界面粘結(jié)性能降低所引起的.（2）試驗(yàn)條件和試樣的影響1. 投樣季節(jié)的影響，從我國一年四季的氣候來看，冬半年和夏半年的氣候差別十分明顯。夏半年太陽輻射強(qiáng),氣溫高，雨水多，溫度大。冬半年太陽輻射明顯減弱，氣溫低，雨

14、水少，濕度小。所以對玻 璃鋼的老化夏半年比冬半年厲害。因此在春末夏初以前投樣的耐侯性比秋末投樣的耐候性有 較明顯的區(qū)別，特別象透明玻璃鋼薄板，其耐候性能（透光率）差別更為明顯。2. 試樣厚度的影響7-2瑕璃鋼厚度與耐候性的共系彎函性' 時間 能數(shù)狐（月、（罪怕、x理璃 w布丘敏 沖原始13 512214mo236.0350.0394.43S3.4搠一&6組524D.0337.2307.6292.62留qE274.0理53S1.4319,62S2.4縮,5理、53)4637L6279.4鬢2*3.026>.037J.2362.344232.5232.5357.2316衛(wèi)拄版

15、劇*好其珀雄臘5一由料艦布，距小時后批埋.試作商牌出云陶大氣曝曬對試樣的表面侵蝕比較厲害，因此試樣厚度不同，其耐候性能也不同。表7-2是上海玻璃鋼研究所做的厚度與耐候性的關(guān)系試驗(yàn)。3. 測試前是否進(jìn)行預(yù)處理的影響經(jīng)大氣曝曬后的試樣，在測試其性能以前是否進(jìn)行過預(yù)處理，對試驗(yàn)結(jié)果影響較大。試刖未經(jīng)預(yù)處理的試樣，受取樣季節(jié)的影響很大，往往會出現(xiàn)后半年取樣的性能測試值大于前半 年的測試值，形成所謂鋸齒形的性能"時間老化曲線。表7-3聚酯玻璃鋼在測試前預(yù)處理?xiàng)l 件對試驗(yàn)結(jié)果的影響。,沖來南裝層弟太氣新十T后，測試in不同此并卷件對慌虱卻秘舊處爆#牡性配'SQX2小時彎魅強(qiáng)度新38*23

16、3.02W.72718,3管爵百分率長】100SIS7iWiA開壯我鮮ITT.備 tff 7T 迢Pc W等沮或17魚蟲£4%（3）曝曬期累積單位的影響選擇曝曬累積單位是自然大氣老化中一個十分重要的問題。這個單位選擇得確當(dāng)，就能 建立起各種老化之間的換算關(guān)系。例如，各地區(qū)之間老化結(jié)果的換算、人工老化與自然大氣老化結(jié)果之間的換算，同一地區(qū)不同季節(jié)老化結(jié)果之間的換算等。這樣就可以使玻璃鋼老化的研究工作簡單化，時間也可以大為縮短。但到目前為止，還沒有找到一個很合適的累積單 位。下面介紹曾經(jīng)采用過的三種主要累積單位。日歷”制累積單位：即以年、月、日作為計(jì)時單位。它的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用簡便，不需要復(fù)雜

17、的計(jì) 量儀器，而且非常直觀。因此最早在老化工作中被人們所采用，也是目前國內(nèi)外用得較多的累積單位。它的最大缺點(diǎn)是，不能反應(yīng)不同地區(qū)，不同季節(jié)的氣候特點(diǎn)，特別是太陽紫外輻射能量的差別。所以在相同累積時間內(nèi)， 對同樣的玻璃鋼進(jìn)行老化試驗(yàn)時，會得到差別很大的結(jié)果。如圖7-3 004聚酯玻璃鋼在哈爾濱、廣州的老化時間都是三年，但結(jié)果截然不同。 即使是同一地區(qū)，在不同季節(jié)，例如冬季和夏季，甚至上半月和下半月其老化效果也是不完 全一樣的。它們之間的換算關(guān)系也就很難建立。太陽小時”累租單位；所謂太陽小時是指在I小時內(nèi)I厘米芝試祥上沒到輻射就度多 任熟3（卡/匣米1分）的太陽悟射能.根據(jù)表示方法，太陽小時累積肌

18、位可分成兩神.一種是將 曝曬而上接受到卡刀fit*'分）的曝酒小時數(shù)崟秋起來作為老化計(jì)時的方法°另一 神是求出上述條件下的太陽總料射能與一個"條件太即小肘,的析射能之比一個條件太R1 小時”的輒射能".昭 卡/厘米分19.38卡刀里米1）作為老化計(jì)時的方法°這神方法的缺點(diǎn)是，僅考慮了太陽單位時間內(nèi)總輻射的老化因素，沒有考慮太陽總輻射的成分隨季節(jié)的不同而不同，特別是紫外輻射的差別，也沒有考慮濕熱等老化因素的共同作用，例如，在同樣的太陽小時內(nèi)， 玻璃鋼在夏天的老化可能比冬天更厲害些。經(jīng)實(shí)踐證明，以太陽小時作為累積單位并非比日歷制改善多少，并且計(jì)時麻煩，仍沒有得到廣泛采用。能量累積單位：即給定位置，某一角度的平面上所接受的太陽總輻射強(qiáng)度，一般以LY表 示。它可由太陽輻射儀直接測定。其缺點(diǎn)與太陽小時一樣，并沒有考慮太陽光的成分，特別是紫外輻射的能量，也沒有考慮大自然中其它老化因素的同時作用。所以