第63卷第8期2023年8月铁道建筑RailwayEngineeringVol.63No.8August2023文章编号：1003⁃1995（2023）08⁃0141⁃04聚氨酯老化机理与寿命预测研究进展崔学良1，2董全霄1，3仇鹏1，3王月华3孙占英2王鑫21.河北铁科翼辰新材科技有限公司，石家庄052160；2.河北科技大学材料科学与工程学院，石家庄050018；3.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京100081摘要分析了聚氨酯在自然环境、荷载、自然环境与荷载耦合作用下的老化机理，对比了Arrhenius模型、裂纹分析法和S⁃N曲线法三种寿命预测方法的适用条件。结果表明：热和氧会使聚氨酯分子链断裂并产生过氧自由基，水分会渗透到材料中引起助剂迁移，紫外线会分解聚氨酯分子，生成有色基团从而使聚氨酯颜色变深；荷载使分子链断裂后氧化，使聚氨酯萌生裂纹并逐步扩大，直至材料断裂；自然环境与荷载耦合作用下荷载引起的分子链滑移会增大氧气和水分的扩散速率，并且荷载会加速聚氨酯的热激活过程从而提高紫外线照射下分子链断裂速率；聚氨酯材料热氧老化时可以使用Arrhenius模型进行寿命预测；承受荷载时采用裂纹分析法和S⁃N曲线法更合理，受自然环境与荷载耦合作用时须使用多种理论叠加模型进行寿命预测。关键词工程材料；老化机理；聚氨酯；环境老化；疲劳老化；耦合；寿命预测中图分类号TQ323.8；TQ317.6文献标识码ADOI：10.3969/j.issn.1003⁃1995.2023.08.27引用格式：崔学良，董全霄，仇鹏，等.聚氨酯老化机理与寿命预测研究进展［J］.铁道建筑，2023，63（8）：141⁃144.聚氨基甲酸酯（简称聚氨酯）分子主链是由柔性的长链多元醇和刚性的异氰酸酯聚合而成的嵌段共聚物。两相结构赋予了聚氨酯材料优异的物理、化学和机械性能［1］。聚氨酯原料广泛，通过调节柔性链段和刚性链段的比例可以满足不同使用要求，因此聚氨酯材料在各行各业的应用日益广泛［2-3］。在贮存和使用过程中聚氨酯材料会经历频繁的高低温交替、大风或水分侵蚀等多变环境从而发生老化［4］。另外，服役过程中高频振动荷载会使聚氨酯产生疲劳、蠕变等现象。本文分析自然环境及荷载作用下聚氨酯的老化机理和不同老化因素影响下聚氨酯寿命预测方法。1老化机理分析1）环境因素热氧老化的初始阶段高分子链会持续交联，但随着老化时间的延长，自由基的产生与过氧自由基的形成引发了老化的链式反应，主链断裂的影响掩盖了交联密度增加的影响［5］。氢键的存在可以提高聚氨酯的力学性能，通过高度微相分离可以增强聚氨酯的...
