PTMG聚氨酯纤维加速老化行为及服役寿命预测研究

《PTMG聚氨酯纤维加速老化行为及服役寿命预测研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工程硕士学位论文PTMG聚氨酯纤维加速老化行为及服役寿命预测研究作者姓名蔡斯迪学科专业安全工程校内指导教师游革新教授校外指导老师张术宽高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月AcceleratedAgingBehaviorandServiceLifePredictionofPTMGPolyurethaneFibersADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：CaiSidiSupervisor：Prof.YouGexinSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ317.6学校代号：10561学号：201521003024华南理工大学硕士学位论文PTMG聚氨酯纤维加速老化行为及服役寿命预测研究国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金资助（U1430107）作者姓名：蔡斯迪指导教师姓名、职称：游革新、教授张术宽、高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：安全工程论文形式：产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：材料保护与工业安全论文提交日期：20

3、18年04月12日论文答辩日期：2018年05月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：袁智委员：陈国华、张永君、方江敏、黄思摘要聚氨酯纤维具有良好的尺寸稳定性，除了应用于常见的纺织品行业以外，也可作为Z箍缩加速器负载中的自适应材料。在这些领域的应用过程中，纤维因为受到光、热、氧和水等不同环境条件的影响，微观结构发生了变化，各项性能逐渐下降，材料失效导致其使用过程中存在安全隐患。因此，开展不同环境因素下纤维老化行为及服役寿命预测研究，对制备环境适应性强的纤维具有重要意义。论文以聚四

4、氢呋喃醚（PTMG）型聚氨酯纤维为研究对象，将其进行紫外加速老化试验，通过扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、小角X射线散射（SAXS）、动态力学性能测试（DMA）、热失重分析（TGA）和拉伸性能测试等进行表征，对不同环境因素下纤维老化行为及服役寿命预测开展相关研究。论文的主要工作及取得的研究成果如下：（1）系统地分析了老化时间对纤维表面形貌、化学结构、有序微区结构及力学性能的影响。结果表明：随着老化时间的增加，纤维表面形貌逐渐劣化，相对分子量逐渐下降，发生-C-N-和-C-O-的断裂，羰基氢键化程度先增大后

5、减小，纤维有序微区结构尺寸先增大后减小，纤维的Tg先升高后降低，断裂强力和断裂伸长率逐渐下降。（2）分析了影响纤维化学结构、有序微区结构、热稳定性及300%弹性回复率的环境因素，包括紫外线强度、温度及湿度。（3）分析了不同老化时间、紫外线强度、老化温度及老化湿度对纤维抗蠕变性能的影响，通过不同力学模型拟合结果可知八元件模型可以很好地拟合纤维的蠕变特性，采用八元件模型分析了瞬时弹性应变、粘弹性应变和粘性应变的响应规律，并探讨了时间-老化时间等效、时间-紫外线强度等效、时温等效、时间-老化湿度等效的适用性。（4）基于紫

6、外加速老化实验数据，分别采用阿累尼乌斯方程外推法、时温等效原理及二元统计分析方法预测了纤维的服役寿命，从安全的角度，采取最不利原则确定纤维的安全服役寿命。聚氨酯纤维对湿度较为敏感，在实际使用过程中，应确保纤维在较低湿度下使用，减小老化效应导致的失效乃至安全事故。关键词：聚氨酯纤维；紫外加速老化；微观结构；力学性能；寿命预测IABSTRACTPolyurethanefibershavegooddimensionalstabilityandcanbeusedasanadaptivematerialinZ-pinchac

7、celeratorloadsinadditiontothecommontextileindustry.Intheapplicationprocessofthesefields,thefiberisaffectedbydifferentenvironmentalconditionssuchaslight,heat,oxygen,andwater,themicrostructurechanges,theperformanceofeachfibergraduallydeclines,andthefailureofthem

8、aterialleadstopotentialsafetyhazardsduringitsuse.Therefore,itisimportanttodevelopfiberagingbehaviorandservicelifepredictionstudiesunderdifferentenvironmentalconditionsfortheprepara