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1、软木及其主要产品耐候性的研究,国内外研究概况,研究的主要内容,预期结果,主要内容,选题的依据,研究工作中面临的技术难点和拟采取的解决办法,选题的目的和意义,研究方法及技术路线,研究的创新点,1 选题的目的和意义,随着社会的发展，人们生活水平的提高，软木以其独特的性能越来越受到广大国民的青睐。软木产品的用途越来越广，从家具行业到建筑行业再到航天工业，从室内用材料到室外用材料。随着软木用途越来越广，对其性能的要求也越来越高，耐候性就是应该考虑的一个重要因素。所谓耐候性就是材料如涂料、建筑用塑料、橡胶制品、纤维等，在自然气候环境下曝露时经受各种气候如光照、冷热、风雨、细菌等造成的综合破坏，其耐气候老
2、化能力叫耐候性。气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，可以大大延缓。根据不同的老化路径，找出老化的机理，就可采取相应措施防止老化的发生。,目的和意思,1 选题的目的和意义,本试验对软木原材料及其制品的耐候性进行测试，分析不同因素对软木及其制品耐候性的影响，根据导致软木老化的不同外界因素采取不同的防老化措施，提高软木及其制品的耐老化性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的，也为以后的生产、研究提供理论依据，提高我国软木产品的档次和在国际市场上的竞争力。,2 选题依据,2.1 理论依据 参照标准GB-T3511-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶耐候性和GB 11
3、793.3-1989 PVC塑料窗力学性能、耐候性试验的方法进行软木橡胶的耐候性试验。借鉴GB-T9276-1996涂层天然气候曝露试验方法对有涂层的软木制品进行耐候性试验；根据GB-T 1766-2008色漆、清漆、涂层老化的评级方法对试验后的试件进行评级。参照GBT 13942.2-1992 木材天然耐久性试验方法和现象分析软木原材料的耐候性。,2 选题依据,2.2技术依据,2 选题依据,2.3 前期工作研究依据 木材暴露于室外地表面以上时，化学、机械和光能因素的综合作用的持续影响可以用自然老化来描述。木材自然老化过程的结果通常表现为变色、木材老化表面的物理降解及表面涂膜的损耗。木材老化过
4、程中首先出现的明显的化学变化的标志是变色，木材也会损失光泽和亮度。关于木材老化的理论研究、老化过程和老化现象，为软木及其制品进行耐候性试验研究提供了参考。,目前常用的高分子材料耐候性测试的两类方法为自然气候老化试验和人工气候加速老化试验。自然气候老化试验就是将试样置于自然气候环境下暴露，使其经受日光、温度、氧气等气候因素的综合作用，通过测定其性能的变化来评价高分子材料的耐候性；人工加速老化就是使用人工的方法，在室内或设备模拟近似于大气环境条件或某种特定的环境条件，并强化某些因素，以期待短期内获得试验结果。评价高分子材料的耐候性有多种指标，一般可以分为：物理性能指标、力学性能指标、微观分析方法、
5、耐久性能指标等，可以根据不同的材料选择不同的评价指标。,3 国内外研究概况,3.1软木研究概况 目前我国软木工业的发展取得了一定的成绩，但是在研究方面几乎空白，尤其是软木的构造、各种物理、化学性能。国外在软木构造方面已经做了大量的研究。1664年胡克建立14面体形状的软木细胞数学模型，得到了大多软木研究者的认可。软木细胞沿轴向对称，相邻面之间紧密结合。软木结构的变异性很大，从不同树上采得的软木有很大的变异性。软木的密度很低，且变化范围大(120240 kgm-3)，软木是热绝缘体，保温性能好。软木的导热性能很差，欧洲栓皮栎软木的导热系数为0.045 Wm-1K-1，热扩散率为110-6m2s-
6、1。,3 国内外研究概况,3.2 PVC耐候性研究概况 PVC的耐候性主要是指老化问题。引起高分子材料老化的原因不外乎内因和外因两个方面。PVC本身分子结构的弱点是影响其耐候性的主要内因。一般状况下，PVC的分子结构是氯乙烯单体按首尾方式相连接形成的一种有规则的线型分子链，氯、氢原子只与仲碳原子结合，但在实际生产中，尤其是聚合温度高时，可能生成“头头”、“尾尾”的不规则连接方式及双键、支链等，“头头”、“尾尾”相连接的不规则结构导致PVC的热稳定性能变差，容易脱出氯化氢。影响PVC耐候性的外因主要包括光、放射线、热、作用力和电等能量因素，以及空气、活性气体、氧、臭氧、H2S、SO2、HCl、水
7、、有机溶剂、微生物的危害和昆虫破坏等环境因素。耐候性问题主要指光引起的破坏作用。光老化主要是波长较短、能量较高的紫外线(UV)对高分子材料的破坏。UV照射对PVC的耐候性有较大影响。UV波长为200380 nm，它具有足以引起PVC分子化学键断裂、产生自由基的能量。,3 国内外研究概况,3.3有机涂层耐候性研究概况 在大气环境中使用的有机涂层，受大气环境因素影响会发生老化，它是引起涂层失效的主要因素之一，可造成严重的经济损失和恶性事故 涂层老化因素归纳为两种类型的环境变量：内在环境变量和过程变量。内在环境变量可以从更普遍意义上描述涂层的最终使用环境。过程变量是指在加速试验准备阶段以及在加速试验
8、进行的过程中引入的对试验结果造成影响的一系列变量。内在环境变量主要指三种因素：阳光、湿度与温度。阳光中的紫外线可以使涂层中的聚合物部分中的碳氢键和碳氮键断裂，从而使涂层老化和失效。温度的变化会引起涂层体系内部和基体的应力，这些应力可能会在涂层内部产生微裂纹，造成涂层降解。在高湿度的环境下，水分会以浓度梯度和渗透压为主要动力，向涂层体系内部扩散。,4 研究内容,分析比较不同试验条件下软木及其制品的外观（颜色、光泽）、物理化学性能（硬度、PH值、密度）、机械性能（拉伸强度、弯曲强度、压缩回弹性、耐磨强度等）的变化。分析比较相同试验条件下软木原材料、纯软木制品、聚结软木制品、软木橡胶制品、软木革等耐
9、候性的差异。分析比较相同的试验条件下有涂层和无涂层的软木制品耐候性的差异，从而得出涂层对软木及其制品耐候性的影响。分析研究经过人工加速老化方法处理之后软木及其制品的化学成分的变化。,内容,5 研究方法及技术路线,耐候性试验,5.1.1,5.2.1,5.3.1,5.4.1,5.5.1,5.6,试件外观测量,密度、pH值测量,机械性能测定,化学成分分析,技术路线,按标准 GB/T 1933-91和GB/T 6043-1999测定试件的密度和pH值,试验材料、试验条件、试验方法根据紫外灯耐候试验箱的使用说明及相关标准安排,目测试件表面是否有气泡、裂纹；用SC-80C全自动色差计检测试件的颜色变化,使
10、用万能力学试验机、压缩回弹试验机等对试件的各种性能进行测试,化学成分的提取分离路线如图1所示,本试验技术路线如图2所示,图1 化学成分分析图,图2 本试验技术路线,实验材料的选择加工,预试验,选择合适的条件进行试验,试件外观测量,测定密度、pH值,测定机械性能,分析化学成分,综合分析试验结果,评价软木及其产品耐老化性,6 预期结果,获得软木原材料及聚结软木制品、软木橡胶制品、软木革的耐候性情况，对软木的耐候性进行评价，为以后软木室外制品的发展提供依据。,获得有涂层和无涂层的软木制品耐候性的差异，从而得出涂料对软木及其制品的耐候性的影响。,7 研究的创新点,首次采用紫外灯耐候试验箱对软木原材料及其制品的耐候性进行探讨,根据试验结果可以得出软木原材料及其制品主要性能的变化，为以后软木的研究、应用提供基础,对耐候性试验后的试件的化学成分进行分析,8 研究工作中面临的技术难点和拟采取的解决办法,由于软木的耐候性以前没有研究过，本次试验是根据PVC及橡胶的耐候性标准，试验过程中可能会出现紫外光灯辐照度、时间、温度、湿度等不合适。拟采取的办法就是根据预试验的结果选择合适的辐照度、时间、温度、湿度等,Thank You!,敬请各位老师、同学提宝贵意见！,
