本书以化学理论为框架，以文物保护研究需求为导向，以丰富生动的文献资料为案例，系统全面地阐述了材料失效和老化这一重要基础科学问题。内容包括稳定性等级、材料性能随时间的变化测定、变化的动力学分析、预测使用寿命、光化学劣化理论、波长的影响、试验的实践方面、水分在氧化降解中的作用、氧气的作用、热诱导氧化劣化等。
样章试读
目录
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中译本序 i
序 iii
前言 v
译者致谢 vii
致谢 ix
加速老化的目的 xi
引言 1
第1章 稳定性等级 3
1.1 稳定性范围 3
1.2 稳定性等级 4
1.3 失效概率的统计方法 6
1.4 中等或中级稳定性材料 7
1.5 小结 8
第2章 材料性能随时间的变化测定 9
2.1 化学性能与物理性能 9
2.2 机理 11
2.3 测量灵敏度 11
2.4 判定可接受和不可接受变化程度 13
2.5 小结 13
第3章 变化的动力学分析 14
3.1 表示反应物浓度变化的方程 15
3.2 反应级数 16
3.3 连续、平行和可逆反应 19
3.4 性能如何随时间变化 20
3.4.1 线性 20
3.4.2 随时间的非线性函数 21
3.4.3 阶段性 21
3.5 小结 24
第4章 预测使用寿命 25
4.1 经验方程 25
4.2 符合化学动力学定律的变化 25
4.3 Sizmann和Frank方法 26
4.4 失效概率的统计分析 26
4.5 相关性 28
4.6 对照实验 29
4.7 小结 29
第5章 光化学劣化理论 31
5.1 必须吸收辐射能才能激发分子 31
5.2 光解作用 32
5.3 初级过程 34
5.4 次级过程 35
5.5 倒易原理 37
5.6 反应与光照强度的平方根成正比 37
5.7 光化学反应中温度的一般影响 38
5.8 引发 38
5.9 光对涂层的穿透深度 39
5.10 小结 43
第6章 波长的影响 44
6.1 活化光谱 44
6.2 广泛波长范围上观察到的效应 45
6.3 紫外线中相对宽的敏感性区域 46
6.4 对波长的强烈依赖性 47
6.4.1 磨木浆的变色 47
6.4.2 橡胶的劣化 48
6.4.3 尼龙 50
6.4.4 丙烯酸酯类聚合物 50
6.5 聚甲基丙烯酸甲酯和其他丙烯酸聚合物的解聚 51
6.6 对诱导时间的影响 52
6.7 对递减波长的表观非特异性反应 52
6.7.1 美国国家标准局/L.S.Harrison损害因子 52
6.7.2 对数关系 53
6.8 光化学活性临界值的概念 55
6.9 280～315nm波长的行为 56
6.9.1 未过滤与过滤的氙弧辐射效应 57
6.9.2 紫外荧光灯 58
6.10 过氧化物形成和解离的波长敏感性 60
6.10.1 聚丙烯的行为 61
6.10.2 尼龙 62
6.10.3 聚酰胺 62
6.10.4 非活性氢过氧化物 62
6.11 热诱导自氧化和光氧化的根本区别 63
6.12 小结 63
第7章 试验的实践方面 65
7.1 光源 65
7.1.1 使用的最小波长 65
7.1.2 复色光源 67
7.1.3 单色光源 68
7.2 有限光谱范围的选择 69
7.3 锐截止和窄带通滤光片 70
7.4 应力 71
7.5 试验策略 72
7.5.1 使用不同的严酷等级 72
7.5.2 周期 73
7.5.3 相互之间性能变化对比 73
7.6 特殊注意事项 74
7.6.1 玻璃滤光片的暴晒作用 74
7.6.2 发射强度下降与短波长的衰减 75
7.6.3 厚样品与薄样品 76
7.6.4 可逆的颜色变化 76
7.6.5 干涉滤光片的光化学稳定性 76
7.6.6 光照试验中的热效应 78
7.6.7 紫外线发射灯产生臭氧 79
7.6.8 紫外辐射的红斑效应和杀菌作用 80
7.6.9 光暗的交替周期 81
7.7 紫外线发射的简单测试 82
7.8 新近制备的样品与旧样品 82
7.9 小结 83
第8章 水分在氧化降解中的作用 84
8.1 正常反应 84
8.2 不规则反应 89
8.3 可忽略的相对湿度的影响 90
8.4 相对湿度为0%、100%和中间值时的行为 90
8.5 0%～100%RH，光化学劣化的最大增量 91
8.6 与水含量成比例的反应 93
8.7 纸制品加速老化中的相对湿度 94
8.8 实验中相对湿度的调控 94
8.9 水蒸气的渗透性 95
8.10 温湿度对受防护金属制品腐蚀的影响 95
8.11 小结 96
第9章 氧气的作用 97
9.1 有氧或无氧条件下的劣化 97
9.2 氧气与惰性气体的不同比例 98
9.3 耗氧量的测定 98
9.4 高于正常的氧分压 101
9.5 样品厚度和氧气扩散的影响 102
9.6 氧化诱导时间分析 104
9.7 氢过氧化物 104
9.8 氢过氧化物的检测 105
9.9 小结 106
第10章 热诱导氧化劣化 107
10.1 Arrhenius方程 107
10.2 高于和低于二级转变温度Tg的反应 110
10.3 基于Arrhenius的移位因子 114
10.4 高温下速率的间接测定方法：热重法 115
10.5 等温差示量热法 116
10.6 等效老化过程 116
10.7 不同体系对比的温度选择问题 119
10.8 挥发性组分的潜在污染危害 119
10.9 湿度的控制 119
10.10 热稳定性或热氧稳定性的等级 120
10.11 剩余热稳定性 121
10.12 小结 123
第11章 展望 124
附录A 羊毛变色中的光化学作用 126
附录B 染料 133
附录C 有机化合物的诱导时间和自氧化 140
附录D 对锐截止滤光片决定的波长的敏感性 147
附录E 通过测定氮氧自由基终止确定光引发速率 151
参考文献 153
补充参考文献 176
索引 178
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