聚碳酸酯是一種無色、無毒、阻燃的新型熱塑性工程塑料，具有機械強度高、耐蠕變性好、優良的抗沖擊強度、電絕緣性及耐熱性等優點，而且使用溫度范圍寬\\(-50～125 ℃\\)、可見光透過率高達 90 %，已廣泛應用于汽車、機械、電子器材、建筑材料、醫療保健和家庭用品等領域。在航空航天領域，聚碳酸酯用于飛機的座艙罩和擋風玻璃，隨著對聚碳酸酯研究的不斷深入，其在航空航天領域的應用越來越多。
聚碳酸酯材料用作航空材料，由于目前飛機飛行速度不斷提高，飛機所處的環境溫差變化大，使用環境比較復雜，會受到日曬、雨淋、風吹、紫外線照射等多種因素的綜合影響，很容易發生老化。擬采用聚碳酸酯板材作為飛機的燈罩，然而在飛機上的使用經驗不足，因此本文根據聚碳酸酯燈罩的使用工況及環境條件，采用熱空氣加速老化以及分別在西安和海南進行自然環境老化這兩種方式，評定聚碳酸酯材料在這兩種老化條件下的力學性能\\(包括拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能\\)及銀紋敏感性，驗證材料的老化性能及適用性，為設計材料選用提供可靠的性能數據。
燈罩大小不同，使用部位不同可采用不同厚度的聚碳酸酯板材。
1、 實驗部分
1.1 實驗材料
聚碳酸酯板材由錦西化工研究院提供，厚度 6 mm。
1.2 輔助材料
試驗介質：丙酮、異丙醇、乙二醇、丙二醇、乙醇、3#航空燃油、乙酸乙酯、二氯乙烷、JLG-103 密封劑。
1.3 實驗設備
\\(1\\)拉伸性能和彎曲性能試驗：美國 INSTRON 4467 電子拉力機；\\(2\\)無缺口沖擊強度試驗：JB-6 型沖擊試驗機；\\(3\\)缺口沖擊試驗：XCY-4 型沖擊試驗機；1.4 性能測試。
\\(1\\)自然環境老化試驗按照 GB/T3681-2000 分別在西安和海南大氣暴露試驗場進行為期 1 年的聚碳酸酯板材自然大氣無背板暴曬試驗。暴曬角為南向 45°，分別在 3 個月、6 個月和 12 個月取樣一次，每次取拉伸、彎曲、無缺口沖擊、缺口沖擊試樣各 6 根，色板 3 片。
\\(2\\)拉伸性能測試參照 GB/T1040.1-2006 和 GB/T1040.2-2006規定進行，采用 1B 型試樣，加載速率為 10 mm/min，測定其拉伸強度、拉伸模量及斷裂延伸率。
\\(3\\)彎曲試驗參照 GB/T9341-2008，測定其彎曲強度，試驗參數條件：壓頭半徑 5 mm，彎曲夾具支座半徑為 5 mm，試樣厚度為\\(6.0±0.2\\)mm，跨距 L=96 mm，加載速率 V=2 mm/min。
\\(4\\)簡支梁沖擊試驗參照 GB/T1043.1-2008，無缺口沖擊強度，采用 1 型試樣，試樣厚度為\\(6.0±0.2\\)mm。缺口沖擊試驗采用 1 型試樣，A 型缺口。力學性能每組試驗測量 6 個試樣，取 5 個有效數據的平均值作為試驗結果。
\\(5\\)銀紋性能測試參照 HB6657-1992 航空有機玻璃銀紋試驗方法，分別在 9 種不同的溶劑作用下測定溶劑-應力銀紋。
2、 結果與討論
2.1 老化試驗對板材力學性能的影響
2.1.1 熱空氣加速老化試驗結果分析
由于聚碳酸酯板材的加工成型溫度為 80～90 ℃，當聚碳酸酯用作飛機機身內部的燈罩時，飛機艙內溫度夏天最高 40 ℃左右，而用作機翼的燈罩時，經受太陽暴曬，艙外溫度 60 ℃左右，因此本文采用 60 ℃的熱空氣加速老化溫度，分別加熱處理 100、240、720、1440 和 2160 h，研究聚碳酸酯板材的耐老化情況。
從表 1 和表 2 可知，與未老化處理的材料相比，聚碳酸酯板材在 60 ℃的高溫干燥鼓風試驗箱內分別加熱處理 100、240、720、1440 和 2160 h 后的力學性能略微有所變化，總體來說變化不大。說明聚碳酸酯板材具有較好的耐熱空氣加速老化性能。
2.1.2 自然老化試驗結果分析
選取兩種不同氣候類型的地區：濕熱氣候的海南和干燥氣候的西安作為對比，分別進行為期 1 年的自然老化試驗。從表 3 和表 4 可知，在海南和西安分別進行 3 個月、6 個月和 12 個月自然老化后，板材的拉伸、彎曲、沖擊性能與板材室溫下的數據相差不大，說明 1 年的自然老化對板材力學性能影響不大。
2.2 材料銀紋敏感性試驗結果分析
2.2.1 材料自身因素及溶劑影響板材銀紋敏感性試驗
將未進行老化處理的聚碳酸酯板材在室溫下進行應力-溶劑銀紋試驗，接觸介質分別為異丙醇、乙二醇、丙二醇、乙醇、3#航空燃油、JLG-103 密封劑、丙酮、乙酸乙酯以及二氯乙烷，檢查試樣是否有銀紋、龜裂或其它化學降解跡象。結果見表 5。
2.2.2 材料自身因素及自然環境影響板材銀紋敏感性試驗
將聚碳酸酯板材，分別在海南、西安自然老化 3 個月、6 個月和 12 個月后在室溫下進行應力-溶劑銀紋試驗，接觸介質分別為異丙醇、乙二醇、丙二醇、乙醇、3#航空燃油、JLG-103 密封劑、丙酮、乙酸乙酯以及二氯乙烷，，檢查試樣是否有銀紋、龜裂或其它化學降解跡象。試驗結果均為試樣接觸丙酮時，試樣開裂隨之斷裂；接觸乙酸乙酯時，試樣表面降解出現裂紋；接觸二氯乙烷時，試樣表面降解。異丙醇、乙二醇、丙二醇、乙醇、3#航空燃油、JLG-103 密封劑未發現有腐蝕性銀紋，與表 5 未進行自然環境老化的應力銀紋情況相同。
試驗結果可知自然環境老化和未進行老化處理的聚碳酸酯板材具有相同的銀紋敏感性。自然環境老化對聚碳酸酯板材的銀紋敏感性變化影響較小。酮類、脂類和二氯甲烷可明顯腐蝕聚碳酸酯，并在受力條件下使聚碳酸酯產生一定深度的裂紋。因此，聚碳酸酯板材作為飛機的燈罩在使用過程中，應避免使用酮類、脂類和二氯甲烷，以免使材料產生銀紋、龜裂或其它化學降解。醇類溶劑、3#航空燃油和 JLG-103 密封劑對聚碳酸酯銀紋性能影響較小，使用較為安全。
3、 結論
對厚度為 6 mm 的聚碳酸酯板材在熱空氣加速老化條件下的力學性能以及自然老化下的力學性能和抗銀紋性進行了研究。在這兩種老化條件下，聚碳酸酯板材均具有較好的力學性能。自然環境老化對聚碳酸酯板材的銀紋敏感性變化影響較小。聚碳酸酯板材可設計用作飛機的燈罩，在使用過程中，應避免使用酮類、脂類和氯烴類等溶劑。
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