环氧泡沫塑料热氧化老化研究

　　环氧泡沫塑料由于其本身优良的特性，在电子行业和宇航工业得到了广泛的应用，但是环氧泡沫塑料的老化问题对其的使用寿命有直接的影响，因此加强对环氧泡沫塑料老化性能的研究很有必要。室内使用的环氧泡沫塑料主要的热氧化的老化形式，还类型的老化反应是按照游离基建链式进行化学反应，热能主要起到促进反应加快的作用。对该种老化性能进行研究，一般是在适当的温度环境下，对其的某一物理性的参数进行测量，最后将测量的数据建立时间、温度以及与所得参数的关系式，最后分析、研究其的老化性能。

　　1 实验

　　1.1 实验准备

　　本实验的实验原料分别是市场进口的环氧泡沫塑料（H1）与自制的环氧泡沫塑料（H2），使用的实验设备主要有高温的试验箱与摆锤式的冲击试验机。分别将两种不同的实验原料加工成为 120mmx15mmx10mm 的样品。

　　1.2 老化性能的测试与结构表征

　　简支梁没有缺口的冲击强度是按照 GB/T1043.1-2008 进行的，所用的摆锤的能量为 1J.在实验的过程中，先对两种环氧泡沫塑料样品的初始冲击强度进行测量，然后分别选取几个不同温度环境对两种样品进行加速老化，并且对两种样品的冲击强度以及外观颜色的变化进行详细的记录。环氧泡沫塑料的使用寿命可以用实验化学反应的程度与温度之间的关系进行表示,该方程式称之为阿累尼乌斯方程，其中K（T） 表示的是实验中化学反应的常数，T 表示的是热力学的温度，R 表示的是摩尔的气体常数，而 E 则表示的是活化能，其单位为 KJ/MOL,而环氧泡沫塑料的化学反应的关系式可以用关系式进行表示，其中 FX（t）表示的是环氧泡沫塑料的化学反应的函数，而 t 则代表的是化学反应的时间，单位为 min.环氧泡沫塑料的老化反应在不同的反应时间、速率以及温度环境下，达到相同的临界值时，可以得出以下的关系式,该关系式中 B 是常数项。短时间内所测得的数据可以按照该关系式得出相应的曲线，并且可以通过得出的曲线对环氧泡沫塑料长时间的老化性能进行进一步的预测与研究。

　　2 实验结果与分析

　　2.1H1 环氧泡沫塑料的老化试验结果与分析

　　H1 环氧泡沫塑料通过空气老化以后，冲击强度会随着化学反应时间的增加而逐渐的下降，并且随着老化温度的升高，冲击强度下降的越快，其具体的老化试验结果如表一所示：在不同的参数条件下对环氧泡沫塑料的材料冲击强度与 lgt进行计算，所得出的计算结果如表二所示，其中材料的冲击强度的保持率表示的是材料的初始冲击强度与老化后的冲击强度的对比值，而lgt则代表的是热空气老化的时间以10为底的对数，H1 环氧泡沫塑料的初始的冲击强度为 2.80KJ/M2.

　　2.2H2 环氧泡沫塑料的老化试验结果与分析

　　H2 环氧泡沫塑料经过热空气老化以后，冲击强度在老化过程中的变化规律大体与 H1 环氧泡沫塑料的规律所一致，如表三所示。同样对实验中的每个参数条件下的材料的冲击强度的保持率与 LGT 进行计算，所得出的结论如表四所示，其中 H2 环氧泡沫塑料的初始冲击强度为 2.32KL/M2.

　　2.3 对两种环氧泡沫塑料的老化性能进行对比

　　两种环氧泡沫塑料在老化试验的过程中颜色的变化情况如图一至表五所示，从图中我们可以清楚的看到在实验的过程中H1 环氧泡沫塑料的颜色由白色变为了黑色，H2 环氧泡沫塑料的颜色由淡黄色变成了深棕色，通过比较 H1 环氧泡沫塑料的颜色变化的程度更大。

　　通过表五的数据对比我们可以清楚的知道，当老化温度控制在 100.C 的范围之内时，H1 环氧泡沫塑料有更好的冲击强度保持率与更高的冲击强度，但是当温度过高，超过 100.C 时，H2 环氧泡沫塑料的老化性能更好，因此 H2 环氧泡沫塑料更适合使用于高温环境。

　　3 结论
　　
　　通过上述的实验与实验数据的分析，我们可以得出以下两点实验结论：

　　（1）两种环氧泡沫塑料在温度为 23.C 的环境下的老化寿命平均为 28 年。

　　（2）上述两种实验原料中，自制的环氧泡沫塑料的高温老化性能更佳。

　　4 结语

　　总而言之，通过上文的实验研究我们发现，环氧泡沫塑料的老化情况会随着温度的增加而加剧，因此想要有效的延长环氧泡沫塑料的使用年限，适当的控制环氧泡沫塑料使用环境的温度是非常有效的。希望通过本文的研究，能够有效的促进环氧泡沫塑料在宇航业以及电工行业中的广泛、长久的使用。

　　参考文献：
　　[1] 张晓艳 , 王景鹤 , 成晓阳等 . 环氧泡沫塑料易碎保护盖结构 设 计 及 实 验 验 证 [J]. 材 料 工 程 ,2012,（8）：5-9.DOI:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.08.002.
　　[2] 张聪莉 , 郑水蓉 , 李铁虎等 . 高密度环氧泡沫塑料的制备工艺及性能研究 [J]. 热固性树脂 ,2009,24（6）：30-33.DOI:10.3969/j.issn.1002-7432.2009.06.009.
　　[3] 吴素平 , 容敏智 , 章明秋等 . 马来酸酐和丙烯酸改性环氧大豆油基泡沫塑料 [J]. 高分子学报 ,2014,（4）：540-550.DOI:10.3724/SP.J.1105.2014.13356.
　　[4] 张晓艳 , 王景鹤 , 成晓阳等 . 一种中密度硬质环氧泡沫塑料的制备及其性能研究 [A].// 第十三届全国复合材料学术会议论文集 [C].2004:1177-1184.
　　[5] 吴素平 , 容敏智 , 章明秋等 . 大豆油树脂基泡沫塑料的力学性能与生物降解性研究 [J]. 高分子学报 ,2007,（10）：993-998.