玻璃钢自然老化检测

1、玻璃钢自然老化检测一、自然因素对玻璃钢的作用影响玻璃钢耐候性能的自然因素很复杂，但归纳起来有三种：物理因素，包括热、光、电、高能辐射、机械应力等；化学作用，包括空气、水、酸、碱、醇、盐雾等；生物因素包括微生物，昆虫等。要搞清楚这些因素对玻璃钢的作用，目前来说是困难的。研究证明：在一般情况下，其中对玻璃钢起主要作用的因素是阳光、空气（主要是氧）、湿（包括水）、热四种。二、决定玻璃钢耐侯性能的因素自然因素对玻璃钢的老化作用主要表现在玻璃钢的表面。表面老化的主要特征是：树脂 的老化机理与一般的高聚物相同，界面破坏是玻璃钢老化主要因素。因此树脂和玻璃纤维的 粘结质量往往是决定玻璃钢耐候性能好坏的重要方

2、面。树脂的化学结构和物理状态是决定树脂耐候性能的基本因素。例如化学结合键能大的树 脂需要外界有较大的能量才能使键断裂，树脂的老化性能就好。反之，结合键能小的树脂，只需外界不大的能量就能使其破坏，其老化性能就差。其他如树脂的状态、分子量分布、交联情况，是否含有双键、树脂中的辅助剂如固化剂、促进剂、光稳定剂的使用情况等，都会影响到树脂的耐候性能。界面的粘结质量除决定树脂的结构外，还决定成型过程中加压的高低和玻璃纤维所采用的表面化学处理方式。加压成型的玻璃钢，结构致密，耐候性好，没有加压成型的玻璃钢，结构不致密，耐候性差。玻璃纤维进行适当的表面处理，可以改善界面的粘结质量，提高耐候性。通过上面的分析

3、可以知道，用不同原材料和成型工艺制成的玻璃钢其耐候性能是不一样 的。聚酯树脂强度低，易水解，因此聚酯玻璃钢的耐候性能比较差。环氧树脂起反应的官能团较多，而且主链上有庞大的苯核，由于苯核上大键的作用，能量易于分散，不易造成薄弱键的破坏，同时与纤维表面的粘结性能也好，所以环氧玻璃钢比聚酯玻璃钢耐候性要好。酚醛树脂虽然本身的粘结强度低，但由于是热压成型，相对于手糊的聚酯和环氧玻璃钢来说，内部微孔、裂纹等缺陷少，致密性较好，不易受自然因素的侵袭，提高了耐候性。表7-1是四种玻璃钢在上海、广州两地经三年大气曝晒后弯曲强度的变化情况，可以看出，酚醛和环氧玻璃钢耐候性较好，经三年曝晒弯曲强度没有明显的变化。

4、聚酯玻璃钢的耐候性较差。玻璃布在南京地区大气曝晒30 天，拉伸强度就能下降近30%，所以玻璃纤维的耐候性是较差的。相反，玻璃钢经哈尔滨8-10 年大气曝晒拉伸强度仅下降20%左右。玻璃钢所以有较好的耐候性主要是树脂起主导作用。树脂不但本身耐候性能好，它还起着把玻璃纤维粘结在 一起，保护着纤维不受外界环境因素影响的作用，因此保证足够的树脂含量，是增强玻璃钢耐候性的一项措施。手糊成型的玻璃钢板材。经一年大气曝晒，由于表面树脂层较厚，未完全脱落，因而纤维裸露程度也不严重，机械强度保留值也高。用纤维缠绕的应力环，胶含量只有20%，经一年大气曝晒，玻璃纤维明显地暴露出来，有的甚至出现表面“起毛”现象，强

5、度保留值也低。从图71 也可以明显地看出，随着树脂含量的增加，透明玻璃钢板材的耐候性就增强，透光率保留率提高。玻璃钢的老化主要表现在表面层的老化，因此可以对玻璃钢施加表面涂层，如刷油漆，加 胶衣，使用表面毡等措施，改善玻璃钢的老化性能。图7-2 是用FOE3000毡制成的191聚酯玻璃钢有胶衣和无胶衣两种情况下的自然老化情况，可以看出，加胶衣的玻璃钢经五年大气老化，光泽基本没有消失，不加胶衣的玻璃钢，经五年大气老化后光泽降低到20%左右。三、玻璃钢耐侯试验玻璃钢耐候试验可以摸索和认识玻璃钢在大气曝晒下的变化规律；评价和比较各种玻璃钢的耐候性能；确定玻璃钢长期暴露于大气中的使用价值和安全使用寿命

6、；采取各种措施，提高玻璃钢的耐候性能，延长其使用年限。四、耐候性能试验方法及影响试验结果的因素耐候性能试验一般分为自然曝晒和人工加速老化试验两种。自然曝晒试验又可根据加速与否，分成自然大气曝晒和自然大气加速曝晒试验两种。人工加速老化试验又可根据加速方 法不同，分成人工气候模拟箱加速老化和水煮加速老化试验两种，现分别讨论如下。（一）自然大气曝晒试验玻璃钢自然曝晒老化试验，应遵照国标GB2573-81规定的试验方法进行。(1) 试验方法自然大气曝晒试验就是将试样按一定方式放置于某一自然环境中，接受自然老化因素的作用，而后根据作用过程中试样性能的变化情况评价其耐候性能的试验。自然大气曝晒的试验结果与

7、暴露场地的特征，暴露角度的大小和暴露方式的选择密切相关。（2）暴露场地选择根据国际GB2573-81规定，暴露场应选择在有代表性的气候类型的地方或近似实际使用要求的环境条件。暴露场的四周要平坦，无高耸物影响。如周围有障碍物时，应使暴露场离该障碍物高度三倍以上。暴露场不得受有害气体污杂，要保持当地大气自然环境状态。暴露场还应保持当地自然 环境植被状态，常设在草地面，草高不宜超过30 厘米。冬季积雪，不要加以破坏。 当暴露场设在屋顶平台时，应在试验报告中说明屋顶平台所用材料。暴露场应设有气象观测仪器，并应遵照中央气象局颁布的地面气象观察规范和日射观测规范。如条件许可，最好设在地方气象站附近，这样可

8、以利用气象台的资料。特殊环境的暴露场可按实际要求增加观测项目。（3）暴露架及暴露角暴露架应用坚固耐久的材料制造，要能经受雨淋、日晒及大风的作用。暴露角的选择是为了获得最严酷的暴晒条件，使试样受太阳光照射最多，这种曝晒角称为（3）试样制造试样以板材为主，也可以加工定型的试验条和管材，或直接从产品中制取。试样尺寸可根 据所选择的试验性能决定。（4）试验步骤试样在投试前应进行外观质量检查，对合格的试样进行编号，并用耐老化油漆书写在试样 的左上角，或在相应的位置上挂牌。试样暴露前应建立技术档案（包括工艺、原料配比及外观质量等，同时作初始性能试验。建议将试样分为两组，一组作室外曝晒试验，另一组室内存放，

9、一定周期后同时取样进行性能测试。（2）试验条件和试样的影响1.投样季节的影响，从我国一年四季的气候来看，冬半年和夏半年的气候差别十分明显。夏半年太阳辐射强，气温高，雨水多，温度大。冬半年太阳辐射明显减弱，气温低，雨水少，湿度小。所以对玻璃钢的老化夏半年比冬半年厉害。因此在春末夏初以前投样的耐侯性比秋末投样的耐候性有较明显的区别，特别象透明玻璃钢薄板，其耐候性能（透光率）差别更为明显。2.试样厚度的影响大气曝晒对试样的表面侵蚀比较厉害，因此试样厚度不同，其耐候性能也不同。表7-2是上海玻璃钢研究所做的厚度与耐候性的关系试验。3.测试前是否进行预处理的影响经大气曝晒后的试样，在测试其性能以前是否进

10、行过预处理，对试验结果影响较大。试前未经预处理的试样，受取样季节的影响很大，往往会出现后半年取样的性能测试值大于前半年的测试值，形成所谓锯齿形的性能 时间老化曲线。表7-3聚酯玻璃钢在测试前预处理条件对试验结果的影响。（3）曝晒期累积单位的影响选择曝晒累积单位是自然大气老化中一个十分重要的问题。这个单位选择得确当，就能 建立起各种老化之间的换算关系。例如，各地区之间老化结果的换算、人工老化与自然大气老化结果之间的换算，同一地区不同季节老化结果之间的换算等。这样就可以使玻璃钢老化的研究工作简单化，时间也可以大为缩短。但到目前为止，还没有找到一个很合适的累积单位。下面介绍曾经采用过的三种主要累积单

11、位。“日历”制累积单位：即以年、月、日作为计时单位。它的优点是应用简便，不需要复杂的计量仪器，而且非常直观。因此最早在老化工作中被人们所采用，也是目前国内外用得较多的累积单位。它的最大缺点是，不能反应不同地区，不同季节的气候特点，特别是太阳紫外辐射能量的差别。所以在相同累积时间内，对同样的玻璃钢进行老化试验时，会得到差别很大的结果。如图7-3 004 聚酯玻璃钢在哈尔滨、广州的老化时间都是三年，但结果截然不同。即使是同一地区，在不同季节，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样的。它们之间的换算关系也就很难建立。法的缺点是，仅考虑了太阳单位时间内总辐射的老化因素，没有考虑太阳

12、总辐射的成分随季节的不同而不同，特别是紫外辐射的差别，也没有考虑湿热等老化因素的共同作用，例如，在同样的太阳小时内，玻璃钢在夏天的老化可能比冬天更厉害些。经实践证明，以太阳小时作为累积单位并非比日历制改善多少，并且计时麻烦，仍没有得到广泛采用。能量累积单位：即给定位置，某一角度的平面上所接受的太阳总辐射强度，一般以LY表示。它可由太阳辐射仪直接测定。其缺点与太阳小时一样，并没有考虑太阳光的成分，特别是紫外辐射的能量，也没有考虑大自然中其它老化因素的同时作用。所以也不理想。 理想的累积单位，应当包括大自然所有老化因素的综合效应，即寻找一个函数，它的自变量应当包括主要的大自然老化因素，例如紫外线辐射、温度、湿度、风蚀、雨量等。理想的累积单位，应当包括大自然所有老化因素的综合效应，即寻找一个函数，它的自变量应当包括主要的大自然老化因素，例如紫外线辐射、温度、湿度、风蚀、雨量等。（二）自然大气加速曝晒自然大气曝晒试验是一种基本的，也是较可靠的耐候试验方法。因为它能较直观地告诉 我们某种材料的实际使用年限或经大气曝晒后的性能变化规律。但其曝晒时间很长，不能适 应生产，研究和使用单位的需要。因此于1934年由美国首先提出了自然大气加速曝晒的方 法。它的方法原理基本同自然大气曝晒一样，所不同的是能将太阳光很好地利用起来，加速大气老化的速度。本试验在