【摘 要】
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本文利用太阳紫外辐照模拟设备和高能电子加速器,针对透明Novastrat-PI和UHMW-PE薄膜开展了250-400 nm紫外和1 Me V电子辐照试验,总结了辐照条件下两种聚合物薄膜光谱透过率
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本文利用太阳紫外辐照模拟设备和高能电子加速器,针对透明Novastrat-PI和UHMW-PE薄膜开展了250-400 nm紫外和1 Me V电子辐照试验,总结了辐照条件下两种聚合物薄膜光谱透过率和拉伸特性的变化规律,并利用FTIR、XPS等分析方法,对两种薄膜材料的辐照损伤机理进行了探讨。试验结果表明,Novastrat-PI薄膜的抗辐照性能优于UHMW-PE薄膜。紫外辐照对PI薄膜性能影响较小,其光谱透过率和拉伸特性指标均随着辐照时间增加呈略微下降的趋势,在辐照量达到2000ESH后,最大透过率降低1.88%,抗拉强度和延伸率分别下降24 MPa和33.72%。1 Me V电子辐照对PI膜性能的影响大于紫外辐照,当辐照注量达到5E16 cm-2时,最大透过率降低5.1%,抗拉强度和延伸率分别降低43 MPa和45.80%。2000ESH紫外辐照后,PE薄膜由乳白色变为淡黄色,最大透过率降低3.1%,抗拉强度和延伸率分别下降10.6 MPa和22.25%;在1E16 cm-2注量电子辐照后,薄膜颜色变深,透过降低7.3%,抗拉强度和延伸率分别降低28 MPa和88.53%。利用FTIR和XPS等方法分析表明,PI薄膜具有稳定的分子结构,紫外辐照只是部分破坏脂环C-C*、酰亚胺环C-N和醚键C-O键等结合能低的化学键,主链结构基本保持完好,断键使脂环和酰亚胺环部分开环,形成自由基或其他反应产物,对光学性能和力学性能有一定影响。1 Me V电子辐照较紫外断键能力强,形成的缺陷在材料中的分布范围大,对材料的损伤更严重。在辐照条件下,PE分子链中C-C断裂导致分子降解,C-H键断裂可能引发链间交联。一定量的紫外辐照后,表面生成自由基和C=C不饱和基团,使透过率下降,局部交联使屈服强度略微升高、延伸率降低。1 Me V电子辐照时,PE薄膜分子链中同时发生降解和交联两种效应。在辐照起始阶段,链间的交联作用优于分子链降解,引起材料强度上升。随着辐照的进行,交联达到饱和,降解逐渐占主导地位,导致材料强度达到一个极值后开始下降,最后力学性能几乎完全丧失。降解和交联只能发生在可动链段,因此PE中的结晶相越多,辐照降解和交联效应越弱,材料越稳定。
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