Evaluatiemethode voor fotoverouderingseigenschappen van niet-geweven stoffen

Polypropyleen non-wovens worden onderverdeeld in duurzame non-wovens (zoals kleding en civiele bouw) en milieuvriendelijke afbreekbare non-wovens (zoals milieuvriendelijke boodschappentassen, agrarische non-wovens, etc.) op basis van hun duurzaamheid. De veroudering van polypropyleenvlies tijdens gebruik wordt voornamelijk veroorzaakt door ultraviolette straling in zonlicht. De macroscopische evaluatiemethoden voor de fotoverouderingseigenschappen van polypropyleen non-wovens omvatten natuurlijke verouderingstestmethoden, kunstmatige gesimuleerde verouderingstestmethoden en microscopische analysemethoden omvatten de intrinsieke viscositeitsmethode, differentiële scanningcalorimetrie, infraroodspectroscopie, enz. Dit artikel bespreekt het reactiemechanisme van fotoveroudering. van niet-geweven polypropyleenstoffen en de macro- en micro-evaluatiemethoden ervan.

De bestaande macrotest- en evaluatiemethoden en standaarden voor de fotoverouderingseigenschappen van non-wovens van polypropyleen zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in twee methoden: natuurlijke veroudering en kunstmatigeversnelde veroudering.

　1. Natuurlijke veroudering

De evaluatiemethode voor natuurlijke veroudering is het blootstellen van het monster aan natuurlijke omstandigheden buitenshuis gedurende een bepaalde periode, waarbij gebruik wordt gemaakt van natuurlijke omgevingsomstandigheden, waaronder zonlicht, dag en nacht temperatuurverschil, regen en lucht, etc. Voer verouderingstests uit om veranderingen in de optische eigenschappen, mechanische eigenschappen en andere gerelateerde eigenschappen te evalueren. De natuurlijke verouderingstest benadert het daadwerkelijke gebruik van het materiaal en de verkregen weersbestendigheid is relatief betrouwbaar.

In de afgelopen eeuw hebben de Verenigde Staten, de Sovjet-Unie, Japan en de ontwikkelde Europese landen achtereenvolgens blootstellingslocaties voor polymeermateriaal opgericht. In het begin van de jaren zestig richtte ons land ook blootstellingslocaties op in Guangzhou en Hainan Island voor gebruik bij het bestuderen van de weerbestendigheidstest van polymeermaterialen. Op dit moment wordt in mijn land bij de testnorm voor natuurlijke veroudering van non-woven polypropyleen voornamelijk gebruik gemaakt van GB/T3681-2011 \"Testmethoden bij blootstelling aan natuurlijke verwering door zonlicht van kunststoffen, verwering door zonlicht na glasfiltering en versnelde verwering door zonlicht met Fresnel-spiegels\". Er zijn drie omgevingsomstandigheden in de norm. De experimentele omstandigheden kunnen worden geselecteerd op basis van de werkelijke gebruikssituatie. Ze hebben een zekere relevantie, maar er zijn te veel onstabiele factoren, zoals klimaatverandering, geografische verschillen, enz., en de tijd is lang.

Omdat de natuurlijke omgevingsomstandigheden in de natuurlijke verouderingstest oncontroleerbaar zijn, zijn de reproduceerbaarheid en consistentie van de test moeilijk te garanderen. Daarom wordt deze methode meestal gebruikt op specifieke producten voor speciale doeleinden, en wordt deze meestal ook in andere producten gebruikt. Voer tests uit in de buurt van de overeenkomstige daadwerkelijke gebruikslocaties, zoals duurzame geotextielen die worden gebruikt in grote technische projecten, afbreekbare non-wovens die in specifieke omgevingen worden gebruikt, enz.

2. Kunstmatige versnelde veroudering

Bij de evaluatiemethode voor kunstmatige versnelde veroudering wordt gebruik gemaakt van laboratoriumlichtbronnen (xenonbooglampen, fluorescerende ultraviolette lampen of open koolstofbooglampen die de gebruiksomstandigheden van het materiaal simuleren, waardoor monsters kunnen worden blootgesteld aan gecontroleerde temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden gedurende een bepaalde periode om veranderingen in hun optische eigenschappen, mechanische eigenschappen en andere gerelateerde eigenschappen te evalueren.

Momenteel zijn de prestatietestnormen voor kunstmatige versnelde veroudering van polypropyleenvlies in mijn land voornamelijk omvatten de GB/T 16422-serie normen \"Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Method\", die gelijkwaardig is aan de ISO 4892-serie \"Plastics - Methods of exposure to Laboratory Light Sources\". De norm wordt gekenmerkt door \"versnelling\" en \"versterking\". De algemene principes van de norm stellen duidelijk dat de testresultaten alleen kunnen worden gebruikt om de relatieve duurzaamheid van blootgesteld materiaal te vergelijkenin een bepaalde omgeving en kunnen niet worden gebruikt om de relatieve duurzaamheid van hetzelfde materiaal in verschillende omgevingen te bepalen. , dus bij het testen van de fotoverouderingsprestaties worden de experimentele omstandigheden en testcycli meestal ingesteld op basis van de vereisten van de productgebruiker, en worden de productprestaties gemeten door deze te vergelijken met de prestaties van het controlemonster. De GB/T 16422-serie normen omvat drie testmethoden: xenonbooglamp, fluorescerende ultraviolette lamp en open koolstofbooglamp, versnelde veroudering, die lichtomstandigheden onder verschillende gebruiksomstandigheden kan simuleren, en de omstandigheden zijn controleerbaar, de tijd is korter , en de De prestaties en consistentie zijn betrouwbaarder en geschikt voor de meeste producten.

Evaluatiemethoden voor natuurlijke veroudering en kunstmatige versnelde veroudering hebben elk hun eigen voor- en nadelen: de test voor natuurlijke veroudering ligt dichter bij de daadwerkelijke gebruikssituatie, en de evaluatie van de fotoverouderingsprestaties van pproducten voor specifieke doeleinden zijn betrouwbaarder; de testomstandigheden voor kunstmatige versnelde veroudering zijn controleerbaar en kunnen worden gecontroleerd. De fotoverouderingsprestaties van meerdere producten kunnen op verschillende tijdstippen worden vergeleken en de resultaten hebben een goede reproduceerbaarheid en reproduceerbaarheid. Vanwege verschillende testomstandigheden zijn de resultaten van natuurlijke veroudering en kunstmatige versnelde veroudering van hetzelfde monster niet vergelijkbaar.

Microscopische evaluatiemethode van de fotoverouderingseigenschappen van polypropyleen non-wovens:

De macroscopische veranderingen in de fotoverouderingseigenschappen van non-wovens hangen nauw samen met de microstructuurveranderingen van het materiaal, zoals de relatieve moleculaire gewicht Veranderingen en het genereren van nieuwe functionele groepen zullen zich uiteindelijk manifesteren als veranderingen in fysieke eigenschappen. Microstructurele veranderingen in fotoveroudering kunnen worden geëvalueerd via intrinsieke viscositeit, differentiële scanning calorimetrie (DSC)-curven, infraroodspectroscopie, enz.

Intrinsieke viscositeit

Intrinsieke visuscositeit heeft een kwantitatieve relatie met de relatieve molecuulmassa van het polymeer en kan worden gebruikt als maatstaf voor de relatieve molecuulmassa. Het is lineair gerelateerd aan de fysieke eigenschappen zoals de sterkte van de niet-geweven stof, en kan worden gebruikt om de mate van fotoveroudering van niet-geweven polypropyleen te karakteriseren. Uit het onderzoek van Yang Xudong blijkt dat de breeksterkte en intrinsieke viscositeit van non-woven polypropyleen dezelfde veranderingsregels kennen, zowel onder natuurlijke veroudering als onder kunstmatige versnelde verouderingsomstandigheden. Yang Xudong en anderen gebruikten ook het behoud van de intrinsieke viscositeit als indicator voor de mate van veroudering door licht en stelden een levensvoorspellingsvergelijking op op basis van de geaccumuleerde ultraviolette stralingsenergie.

Het gebruik van intrinsieke viscositeit om de fotoverouderingseigenschappen van polypropyleenmaterialen te karakteriseren, kan willekeurige fouten verminderen die worden veroorzaakt door het testen van de macroscopische eigenschappen van niet-geweven polypropyleenmaterialen.

Differentiële Scanning Calorimetrie

Differentiële ScaCalorimetrie (DSC) kan worden gebruikt om het smeltpunt en de kristallisatie van polymeren te analyseren. Het smeltpunt weerspiegelt het smeltgedrag van het materiaal. De moeilijkheidsgraad houdt verband met de relatieve molecuulmassa van het materiaal, en veranderingen in de DSC-kristallisatiecurve die onder dezelfde omstandigheden worden verkregen, kunnen veranderingen in de kristallisatieomstandigheden weerspiegelen. Deze kunnen tot op zekere hoogte de mate van fotoveroudering van polypropyleenvlies weerspiegelen. Xie Hao gebruikte DSC om de veranderingen in de smelttemperatuur en kristallisatieomstandigheden van non-woven polypropyleen tijdens natuurlijke veroudering en kunstmatige versnelde veroudering te bestuderen. Hij ontdekte dat de smelttemperatuur in de loop van de tijd veranderde tijdens natuurlijke veroudering, en dat de smelttemperatuur vrijwel onveranderd bleef, terwijl de kristalliniteit en kristallisatiesnelheid geleidelijk toenamen; Tijdens het kunstmatige verouderingsproces blijft de smelttemperatuur dalen en blijft de kristalliniteitstemperatuur ook dalen.

Ddifferentiële scanningcalorimetrie kan worden gebruikt om veranderingen in microscopische eigenschappen zoals kristallisatie en relatief molecuulgewicht van materialen tijdens het fotoverouderingsproces te analyseren. Het is erg belangrijk voor het analyseren van het fotoverouderingsmechanisme van non-wovens van polypropyleen.

Infraroodspectroscopie

Polypropyleenpolymeermaterialen zullen onvermijdelijk nieuwe groepen vormen tijdens het fotoverouderingsproces, en infraroodspectroscopie kan de nieuw gegenereerde groepen en veranderingen in de moleculaire structuur enz. analyseren. Omdat carbonylgroepen worden gegenereerd ongeacht in welke richting polypropyleen wordt gefotoverouderd, de mate van fotoveroudering van polypropyleen kan worden gekarakteriseerd door de carbonylindex te berekenen. Tegelijkertijd kan het fotoverouderingsmechanisme van polypropyleen ook worden bestudeerd op basis van het verschil in de gegenereerde carbonylabsorptiepieken. Nu is infraroodspectroscopie-analyse een van de belangrijkste middelen geworden om het fotoverouderingsproces en het mechanisme van polypropyleenmateriaal te bestuderenls.

Prev: Lichte verouderingstest van drukwerk en drukinkt