楊 斌，李敬洋，文 磊

(北京科技大學(xué) 國(guó)家材料服役安全科學(xué)中心，北京 100083)

聚碳酸酯(PC)作為一種高分子材料，因其優(yōu)良的力學(xué)性能、電絕緣性和透光性而被作為一種工程材料廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電學(xué)、電子學(xué)、食品包裝、汽車(chē)和醫(yī)療器械等領(lǐng)域[1]。隨著時(shí)間推移而持續(xù)發(fā)生物理及化學(xué)變化，PC性能逐漸下降，影響其耐久使用，并會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤、海洋等問(wèn)題[2]。PC對(duì)不同氣候、環(huán)境因素的敏感程度有所不同，其老化降解機(jī)制也存在著差異，不同因素組合或共同作用會(huì)導(dǎo)致PC老化機(jī)理及性質(zhì)不同[3-4]。在老化過(guò)程中，不同老化因素對(duì)材料性能的影響權(quán)重也會(huì)發(fā)生變化，僅僅研究單一影響因素?zé)o法準(zhǔn)確反映出其在使用中的實(shí)際情況[5]。目前針對(duì)PC等高分子材料老化的影響因素分析，人們已經(jīng)做了很多相關(guān)工作。Pickett等[6]研究了芳香烴工程熱塑性樹(shù)脂大氣老化行為，得其老化與輻照量差異密切相關(guān)，而與溫度、濕度和降雨量等相關(guān)性較小的結(jié)論；黃亞江等[7]擬合使綜合環(huán)境指數(shù)與材料老化程度相關(guān)系數(shù)最大，且通過(guò)主成分分析繪制的二維載荷圖，確定各類(lèi)高分子材料的敏感性老化因子；Wang等[8]提出了一種估計(jì)二烯橡膠松弛性能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，敏感性分析表明，壓縮應(yīng)變是影響松弛性能的關(guān)鍵因素；Pickett等[9-10]和Tjandraatmadja等[11]根據(jù)老化機(jī)理研究認(rèn)為溫度、輻射和相對(duì)濕度是影響PC自然老化的3個(gè)主要因素。研究PC老化因素對(duì)性能參數(shù)影響的相對(duì)權(quán)重大小，對(duì)保護(hù)PC材料老化和建立基于老化的PC服役壽命預(yù)測(cè)模型具有重要意義。然而，目前大多數(shù)研究只是針對(duì)單一、幾種影響因素和典型氣候類(lèi)型對(duì)老化影響的定性判斷，而且研究的影響因素種類(lèi)不夠全面和完善，沒(méi)有對(duì)各具體的PC大氣老化的影響因子對(duì)老化性能參數(shù)影響的相對(duì)權(quán)重大小展開(kāi)系統(tǒng)的分析和研究。因此，本工作將以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的MIV方法應(yīng)用于PC大氣老化數(shù)據(jù)解析，分析覆蓋多種影響因素的15種具體的PC大氣老化影響因子對(duì)4種PC大氣老化性能的影響，定量地說(shuō)明各PC大氣老化影響因子在對(duì)其性能參數(shù)影響中的相對(duì)權(quán)重大小。

1 PC大氣老化影響因素、評(píng)價(jià)因素及其數(shù)據(jù)

1.1 PC大氣老化影響因素及評(píng)價(jià)因素

在具體的氣候下，PC大氣老化性能會(huì)表現(xiàn)出規(guī)律性，而對(duì)在處于不同的氣候類(lèi)型下的PC，其老化性能也會(huì)表現(xiàn)出差異性[12]。我國(guó)氣候類(lèi)型組成復(fù)雜多樣，差異性明顯。氣候類(lèi)型是由不同的氣候因素組成的，如平均溫度、平均相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)、降水量、平均風(fēng)速和連續(xù)法海鹽離子濃度等。環(huán)境因素也是PC大氣老化的主要影響因素之一，主要包括SO2、HCl、NO2、H2S、硫酸鹽化速率、NH3、海鹽離子濃度、非水溶性-降塵量和水溶性-降塵量。氣候因素和環(huán)境因素具有多樣性和復(fù)雜性，對(duì)PC老化的影響十分顯著。同時(shí)，隨著暴露時(shí)間的增加，PC的分子結(jié)構(gòu)不斷被破壞、老化產(chǎn)物不斷地形成，材料的性能也在不斷地變化。

PC大氣老化性能的改變表現(xiàn)在外觀和物理力學(xué)性能的變化。主要外觀和物理力學(xué)性能參數(shù)包括色差、光澤度、黃色指數(shù)、透光率、霧度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和彎曲強(qiáng)度。然而，材料性能參數(shù)間存在相關(guān)性，本工作首先使用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，選取具有代表性的材料性能(見(jiàn)表1)。色差、光澤、黃色指數(shù)、透光率和霧度之間相關(guān)性十分顯著，且色差與光澤、黃色指數(shù)、透光率、霧度之間的相關(guān)性均最為顯著。因此在本工作中主要分析以色差、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和彎曲強(qiáng)度作為輸出變量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。PC老化不同性能參數(shù)大小受暴露時(shí)間、具體的氣候因素和環(huán)境因素的影響存在差異性。本工作將通過(guò)MIV影響因子權(quán)重分析方法，分別對(duì)影響PC大氣老化性能參數(shù)的暴露時(shí)間、氣候因素和環(huán)境因素的相對(duì)權(quán)重進(jìn)行分析。

表1 聚碳酸酯老化材料性能參數(shù)相關(guān)性系數(shù)Table 1 Correlation coefficient for material performance parameters of polycarbonate aging

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

本工作數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家材料環(huán)境腐蝕平臺(tái)中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)，涵蓋7種典型氣候環(huán)境采樣點(diǎn)(武漢、沈陽(yáng)、西雙版納、北京、廣州、青島和瓊海)，在2006年11月至2009年11月間的0個(gè)月、3個(gè)月…36個(gè)月PC材料的外觀和物理力學(xué)性能數(shù)據(jù)，以及對(duì)應(yīng)的月均氣候和環(huán)境影響因子數(shù)據(jù)。使用剔除法和多重估算法，整理得數(shù)據(jù)共計(jì)4208個(gè)，其中剔除和填充數(shù)據(jù)143個(gè)。并計(jì)算氣候和環(huán)境因子數(shù)據(jù)與PC材料性能數(shù)據(jù)的0個(gè)月、3個(gè)月……36個(gè)月對(duì)應(yīng)的平均值。整理其中一組PC材料性能數(shù)據(jù)如表2，其對(duì)應(yīng)的氣候因素和環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)如表3所示，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為北京，時(shí)間為2006年11月至2007年2月。共計(jì)84組PC性能數(shù)據(jù)和252組氣候因素及環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)。

表2 PC外觀和物理力學(xué)性能Table 2 Appearance and mechanical property of polycarbonate

表3 氣候因素和環(huán)境因素Table 3 Climatic environmental factor

2 研究方法

2.1 MIV(mean impact value)算法

MIV算法建立的基礎(chǔ)是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它被認(rèn)為是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)中評(píng)價(jià)變量相關(guān)性最好的指標(biāo)之一[13]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是信號(hào)前向傳遞，誤差反向傳播。如圖1(a)所示，一般包含3層或3層以上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別為輸入層、隱含層和輸出層。在前向傳遞中，輸入信號(hào)從輸入層經(jīng)隱含層逐層處理，直至輸出層。每一層的神經(jīng)元狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元狀態(tài)，同層內(nèi)神經(jīng)元之間無(wú)連接。當(dāng)實(shí)際輸出與期望輸出不符時(shí)，進(jìn)入誤差的反向傳播階段。誤差通過(guò)輸出層，按誤差梯度下降的方式修正各層權(quán)值，向隱含層、輸入層逐層反傳[14]。MIV能夠反映出各變量在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)重矩陣變化，可定量評(píng)價(jià)各個(gè)自變量對(duì)于因變量影響的重要性大小。

MIV作為評(píng)價(jià)各自變量對(duì)于因變量影響的重要性大小的指標(biāo)，其絕對(duì)值大小可代表各自變量對(duì)因變量影響的相對(duì)權(quán)重。MIV算法的實(shí)現(xiàn)，首先建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在訓(xùn)練完成后，將訓(xùn)練樣本P中各自變量分別增加或者減少一定比例，產(chǎn)生兩組新的訓(xùn)練樣本Pi。然后將新產(chǎn)生的訓(xùn)練樣本Pi作為仿真樣本，利用已建成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬計(jì)算，可得兩個(gè)仿真結(jié)果A1和A2。其次求A1和A2的差值，即為變動(dòng)該自變量后對(duì)輸出產(chǎn)生的影響變化值IV。最后，將變化值IV按觀測(cè)樣本求平均值，得到該自變量對(duì)于因變量網(wǎng)絡(luò)輸出的MIV值[15-16]。

按照以上步驟，如圖1(b) 所示，即可依次算出各個(gè)自變量的MIV值，判斷出各輸入?yún)?shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果影響的相對(duì)重要性，即輸入?yún)?shù)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果影響的權(quán)重。

圖1 MIV算法原理 (a)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理圖；(b)MIV算法流程Fig.1 Algorithm principle of MIV (a)topology of BP neural network；(b)process of MIV algorithm

2.2 MIV實(shí)驗(yàn)

本工作采用MATLAB軟件創(chuàng)建MIV算法程序。算法程序?qū)⒈碚鞅┞稌r(shí)間、氣候因素和環(huán)境因素3方面共15個(gè)因子作為輸入變量。將表征PC大氣老化的8種材料性能參數(shù)作為輸出變量，訓(xùn)練并優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。MIV的調(diào)節(jié)率(變量改變的幅度)設(shè)定為5%,10%,15%,20%,25%?；诟鹘M變量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，將每組實(shí)驗(yàn)各變量的MIV值組內(nèi)加權(quán)，并計(jì)算各變量的在多次實(shí)驗(yàn)中的平均權(quán)重。持續(xù)增加測(cè)試實(shí)驗(yàn)次數(shù)至平均權(quán)重保持穩(wěn)定。由于不同輸入變量對(duì)輸出變量的作用有正面作用和負(fù)面作用之分，模型運(yùn)行結(jié)果中MIV值也會(huì)有正負(fù)數(shù)之分。為便于比較不同輸入變量的影響權(quán)重大小，本實(shí)驗(yàn)中將所有MIV值均取其絕對(duì)值，記為|MIV|。經(jīng)驗(yàn)證200次實(shí)驗(yàn)，PC老化性能參數(shù)的|MIV|值均趨于平穩(wěn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 影響因子敏感度分析

PC性能參數(shù)的|MIV|值在不同調(diào)節(jié)率下基本保持一致。但隨著調(diào)節(jié)率的變化，各影響因子的|MIV|值仍會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。且不同影響因子、不同的性能受調(diào)節(jié)率變化影響的大小存在著明顯的差別。如圖2所示，A為暴露時(shí)間；B為平均溫度；C為平均相對(duì)濕度；D為日照時(shí)數(shù)；E為降水量；F為平均風(fēng)速；G為連續(xù)法海鹽粒子；H為瞬時(shí)法SO2；I為瞬時(shí)法HCl；J為連續(xù)法NO2；K為連續(xù)法H2S；L為連續(xù)法硫酸鹽化速率；M為連續(xù)法NH3；N為自然降塵量-非水溶性；O為自然降塵量-水溶性。當(dāng)改變調(diào)節(jié)率時(shí)，影響因子C，D的|MIV|值的變化最為活躍，可知PC大氣老化色差對(duì)影響因子C，D的敏感度最高。影響因子C的|MIV|值隨著調(diào)節(jié)率的增加而減少，說(shuō)明影響因子C在影響色差中的權(quán)重與調(diào)節(jié)率的變化呈負(fù)相關(guān)。而其他活躍因素并沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似的負(fù)相關(guān)現(xiàn)象，是由于PC大氣老化是由多方面因素協(xié)同作用造成的，但單一影響因子的改變不一定存在著明顯的趨勢(shì)。雖然各調(diào)節(jié)率下暴露時(shí)間的|MIV|值均在0.7以上，但其在不同調(diào)節(jié)率間的|MIV|值差異較小，說(shuō)明PC大氣老化色差對(duì)暴露時(shí)間變化的敏感度較低。

圖2 不同調(diào)節(jié)率下PC老化色差影響因子|MIV|柱狀圖及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖Fig.2 Values and standard deviations of |MIV| of impact factors of chromatic aberration of polycarbonate aging under different regulation rates

圖3為不同調(diào)節(jié)率下PC老化拉伸強(qiáng)度影響因子|MIV|及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖，如圖3所示，在對(duì)PC老化拉伸強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果中，可見(jiàn)當(dāng)調(diào)節(jié)率發(fā)生變化時(shí)，影響因子A的|MIV|值的變化的活躍水平明顯高于其他影響因子，標(biāo)準(zhǔn)差在0.060左右，其次為D。由影響因子A的|MIV|值隨著調(diào)節(jié)率的增加而增加可知，當(dāng)PC在空氣中的暴露時(shí)間增加時(shí)，PC大氣老化拉伸強(qiáng)度受到的暴露時(shí)間影響強(qiáng)度也會(huì)隨之增加。影響因子D的|MIV|值隨著調(diào)節(jié)率的增加而減少，可見(jiàn)隨著日照時(shí)數(shù)的增加，相對(duì)其他影響因子而言，其對(duì)拉伸強(qiáng)度改變的影響隨之減弱。雖然影響因子C的|MIV|值在各調(diào)節(jié)率下均保持較高水平，說(shuō)明其是影響PC老化拉伸強(qiáng)度的重要因素，但其在調(diào)節(jié)率下的差異較小，說(shuō)明PC老化拉伸強(qiáng)度對(duì)平均相對(duì)濕度的變化的敏感度較低。

圖3 不同調(diào)節(jié)率下PC老化拉伸強(qiáng)度影響因子|MIV|及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖Fig.3 Values and standard deviations of |MIV| of impact factors of tensile strength of polycarbonate aging under different regulation rates

圖4 不同調(diào)節(jié)率下PC老化斷裂伸長(zhǎng)率影響因子|MIV|及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖Fig.4 Values and standard deviations of |MIV| of impact factors of elongation at break of polycarbonate aging under different regulation rates

圖4為不同調(diào)節(jié)率下PC老化斷裂伸長(zhǎng)率影響因子|MIV|及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖，如圖4所示，當(dāng)調(diào)節(jié)率發(fā)生變化時(shí)，影響因子A，B，C，D，E的|MIV|值的變化均較為活躍。說(shuō)明PC老化斷裂拉伸性能對(duì)影響因子A，B，C，D，E數(shù)值變化的敏感度基本相同，且均處于較敏感水平。其中，影響因子B的|MIV|值隨著調(diào)節(jié)率的增加而減少，可見(jiàn)當(dāng)平均溫度升高時(shí)，其在影響斷裂拉伸性能中的權(quán)重會(huì)相對(duì)減小?？傮w而言，當(dāng)調(diào)節(jié)率發(fā)生變化時(shí)，在PC老化性能中，斷裂拉伸性能變化是最為敏感的。

圖5為不同調(diào)節(jié)率下PC老化彎曲強(qiáng)度影響因子|MIV|及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖，如圖5所示，在對(duì)PC老化彎曲強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果中，可見(jiàn)當(dāng)調(diào)節(jié)率發(fā)生變化時(shí)，影響因子B，D，E的|MIV|值變化的較為活躍，其中D是最為活躍的。影響因子E的|MIV|值隨著調(diào)節(jié)率的增加而減小，說(shuō)明當(dāng)降水量增加時(shí)，其在影響PC彎曲強(qiáng)度性能老化中的權(quán)重會(huì)減小。

圖5 不同調(diào)節(jié)率下PC老化彎曲強(qiáng)度影響因子|MIV|及其標(biāo)準(zhǔn)差柱狀圖Fig.5 Values and standard deviations of |MIV| of impact factors of bending strength of polycarbonate aging under different regulation rates

3.2 4種PC老化性能影響因子權(quán)重分析

不同調(diào)節(jié)率各影響因子權(quán)重|MIV|值波動(dòng)很小，可見(jiàn)調(diào)節(jié)率變化對(duì)影響因子的權(quán)重影響不大。因此，選取任意調(diào)節(jié)率，影響因子權(quán)重均具代表性。本工作分析調(diào)節(jié)率為15%下各影響因子對(duì)老化影響的權(quán)重情況(見(jiàn)圖6)。

圖6 調(diào)節(jié)率15%下4種PC老化性能參數(shù)影響因子|MIV| (a)色差；(b)拉伸強(qiáng)度；(c)斷裂伸長(zhǎng)率；(d)彎曲強(qiáng)度Fig.6 |MIV| variation of four kinds of performance parameter of polycarbonate aging impact factors under 15% regulation rates(a)chromatic aberration；(b)tensile strength；(c)elongation at break；(d)bending strength

PC色差影響因子權(quán)重大小依次為：A(0.723)>D(0.628)>E(0.561)>B(0.460)>C(0.426)>O(0.182)>N(0.182)>F(0.169)>其他(≤0.100)。暴露時(shí)間對(duì)PC老化色差權(quán)重最大，是影響老化的最顯著因素。氣候因素中的日照時(shí)間、降水量、平均溫度和平均相對(duì)濕度對(duì)老化的影響也較顯著，|MIV|值介于0.400～0.650。而平均風(fēng)速和連續(xù)法海鹽粒子|MIV|值遠(yuǎn)小于其他氣候因子，對(duì)PC老化色差的影響相對(duì)較小。相較于暴露時(shí)間和氣候因素，環(huán)境因素對(duì)PC老化色差的影響最小。自然降塵量在的|MIV|值在0.182左右，在環(huán)境因素中權(quán)重最大。空氣中的降塵與PC試樣的表面結(jié)合，發(fā)生光化反應(yīng)，并可滲透到PC試樣表面，因此較其他環(huán)境因素對(duì)老化色差的影響更大。其他環(huán)境因素|MIV|值均小于0.070，對(duì)PC老化色差影響的權(quán)重很小。

PC拉伸強(qiáng)度因子權(quán)重大小依次為：C(0.662)>A(0.618)>D(0.527)>E(0.484)>B(0.311)>N(0.153)>其他(≤0.100)。氣候因素對(duì)PC老化拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生很大影響，除連續(xù)法海鹽粒子和平均風(fēng)速外，其他氣候影響因子的|MIV|值均大于0.300。其中平均相對(duì)濕度的|MIV|值最大，是影響PC老化拉伸強(qiáng)度的最顯著因素，其次暴露時(shí)間。環(huán)境因素對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響最小，除自然降塵量外，其他環(huán)境影響因子的|MIV|值均小于等于0.010。

影響PC老化斷裂伸長(zhǎng)率的各因子權(quán)重大小依次為：A(0.767)>D(0.558)>C(0.551)>E(0.488)>B(0.344)>N(0.158)>其他(≤0.100)。對(duì)PC老化斷裂伸長(zhǎng)率影響最大的因素為暴露時(shí)間。氣候因素對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響也相對(duì)較大，除連續(xù)法海鹽粒子和平均風(fēng)速外的氣候影響因子的|MIV|值均大于0.300。環(huán)境因素中，自然降塵對(duì)PC老化斷裂伸長(zhǎng)率影響相對(duì)較大，但其他環(huán)境因素|MIV|值均小于0.005，對(duì)PC老化斷裂伸長(zhǎng)率的影響相對(duì)較弱。

影響PC彎曲強(qiáng)度的各影響因子權(quán)重大小依次為：C(0.681)>D(0.537)>E(0.507)>B(0.460)>A(0.360)>N(0.214)>O(0.102)>其他(≤0.100)。氣候因素對(duì)PC老化彎曲強(qiáng)度影響最大，除連續(xù)法海鹽粒子和平均風(fēng)速外，其他氣候影響因子的|MIV|值均大于0.460。暴露時(shí)間對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響小于多數(shù)氣候因素，但高于環(huán)境因素。環(huán)境因素對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響最小，除自然降塵外的影響因素對(duì)彎曲強(qiáng)度的|MIV|值均小于0.021。自然降塵較其他環(huán)境因素而言，其對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響是其他環(huán)境因素10倍以上。

在不同的影響因子權(quán)重比較中，影響因子A至E對(duì)老化性能的|MIV|值均較高，而影響因子F至M的|MIV|值均較低，影響因子N和O的|MIV|值處于中等偏低水平。這說(shuō)明與環(huán)境因素相比，暴露時(shí)間和氣候因素對(duì)PC大氣老化性能參數(shù)的影響更大。但氣候因素中平均風(fēng)速和連續(xù)法海鹽離子對(duì)老化性能參數(shù)的影響較小，其權(quán)重與SO2，HCl等環(huán)境因素接近。在環(huán)境因素中，自然降塵量對(duì)老化性能參數(shù)的影響相對(duì)較大。

3.3 4種PC老化影響因子|MIV|對(duì)比分析

各影響因素總體上對(duì)各4種PC老化性能的影響基本相同，但是部分因素對(duì)老化性能的影響存在著差異。如圖7所示，從暴露時(shí)間(A)的影響上看，彎曲強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的|MIV|值明顯小于其他性能參數(shù)，差值接近0.400，說(shuō)明彎曲強(qiáng)度受暴露時(shí)間的影響更小。色差和斷裂伸長(zhǎng)率對(duì)應(yīng)的|MIV|大于0.700，說(shuō)明兩者受暴露時(shí)間的影響較為顯著。

a：chromatic aberration； b：tensile strength； c：elongation at break； d：bending strength圖7 4種PC老化性能各影響因子|MIV|對(duì)比分析圖Fig.7 |MIV| comparison analysis chart of performance parameter of polycarbonate aging impact factors

在氣候因素中，從平均溫度(B)的影響上看，拉伸強(qiáng)度受平均溫度的影響最小，色差和彎曲強(qiáng)度受平均溫度的影響較大。從平均相對(duì)濕度(C)的影響上看，色差對(duì)應(yīng)的|MIV|值最小，說(shuō)明色差較其他3種老化性能受平均相對(duì)濕度的影響更小。從日照時(shí)間(D)和降水量(E)的影響上看，4種PC老化性能對(duì)應(yīng)的兩者的|MIV|值基本一致，可見(jiàn)日照時(shí)間和降水量對(duì)4種老化性能影響基本相同。相較于其他老化性能參數(shù)，平均風(fēng)速和海鹽離子中色差的|MIV|值最大，可知平均風(fēng)速和連續(xù)法海鹽離子對(duì)色差的影響最大。

在環(huán)境因素中非水溶性降塵量(O)對(duì)4種老化性質(zhì)的影響基本相同。而SO2(H)、HCl(I)、NO2(J)、H2S(K)、硫酸鹽化速率(L)、NH3(M)和水溶性自然降塵量(N)對(duì)PC 4種老化性質(zhì)影響的差異呈現(xiàn)出規(guī)律性。拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率在各上述環(huán)境因素下對(duì)應(yīng)的|MIV|值普遍遠(yuǎn)小于色差和彎曲強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的|MIV|值，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率受環(huán)境因素的影響基本相同。同時(shí)，上述環(huán)境因素對(duì)色差的影響遠(yuǎn)大于對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響。因此，除對(duì)4種老化性質(zhì)的影響基本相同外，在環(huán)境因素對(duì)4種老化性能的影響中，對(duì)色差的影響基本大于對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響，大于對(duì)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響。

4 結(jié)論

(1)當(dāng)調(diào)節(jié)率變化時(shí)，同種老化性質(zhì)影響因子的|MIV|基本保持一致。色差對(duì)平均相對(duì)濕度和日照時(shí)間較為敏感。拉伸強(qiáng)度的暴露時(shí)間|MIV|值變化最為活躍。斷裂伸長(zhǎng)率的暴露時(shí)間、平均溫度、平均相對(duì)濕度、日照時(shí)間和平均風(fēng)速的|MIV|值變化均較為活躍；彎曲強(qiáng)度的平均溫度、日照時(shí)間和平均風(fēng)速|(zhì)MIV|值變化較為活躍。

(2)PC大氣老化色差影響因子權(quán)重大小依次為：暴露時(shí)間(0.723)>日照時(shí)間(0.628)>降水量(0.561)>平均溫度(0.460)>平均相對(duì)濕度(0.426)>自然降塵量-水溶性(0.182)=自然降塵量-非水溶性(0.182)>平均風(fēng)速(0.169)>H2S(0.068)>硫酸鹽化速率(0.061)>NO2(0.057)>HCl(0.053)>SO2(0.029)=海鹽粒子(0.029)>連續(xù)法NH3(0.026)；對(duì)PC大氣老化拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生影響的各因子權(quán)重大小依次為：平均相對(duì)濕度(0.662)>暴露時(shí)間(0.618)>日照時(shí)間(0.527)>降水量(0.484)>平均溫度(0.311)>自然降塵量-非水溶性(0.153)>自然降塵量-水溶性(0.070)>平均風(fēng)速(0.049)>其他(≤0.010)；影響PC大氣老化斷裂伸長(zhǎng)率的影響因子權(quán)重大小依次為：暴露時(shí)間(0.767)>日照時(shí)間(0.558)>平均相對(duì)濕度(0.551)>降水量(0.488)>平均溫度(0.344)>自然降塵量-非水溶性(0.158)>自然降塵量-水溶性(0.077)>平均風(fēng)速(0.042)>其他(≤0.005)；PC大氣老化彎曲強(qiáng)度的影響因子權(quán)重大小依次為：平均相對(duì)濕度(0.681)>日照時(shí)間(0.537)>降水量(0.507)>平均溫度(0.460)>暴露時(shí)間(0.360)>自然降塵量-非水溶性(0.214)>自然降塵量-水溶性(0.102)>平均風(fēng)速(0.074)>H2S(0.021)>HCl(0.017)>SO2(0.013)>硫酸鹽化速率(0.012)>其他(≤0.010)。

(3)整體而言，對(duì)本工作研究的4種老化性能的影響中，環(huán)境因素除自然降塵量外，基本小于暴露時(shí)間和氣候因素的影響。各影響因子對(duì)4種老化性能影響的大小存在著差異：暴露時(shí)間對(duì)色差和斷裂伸長(zhǎng)率的影響較為顯著，對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響最?。粴夂蛞蛩刂?，平均溫度對(duì)色差和彎曲強(qiáng)度的影響較為顯著，平均相對(duì)濕度對(duì)色差的影響遠(yuǎn)小于其他3種老化性能，日照時(shí)間和降水量對(duì)4種老化性能的影響基本相同，而平均風(fēng)速和連續(xù)法海鹽離子對(duì)色差的影響相對(duì)較為顯著；環(huán)境因素中，水溶性降塵量對(duì)4種老化性質(zhì)的影響基本相同，而SO2、HCl、NO2、H2S、硫酸鹽化速率、NH3和水溶性自然降塵量對(duì)PC 4種老化性質(zhì)影響的差異呈現(xiàn)出規(guī)律性，即：色差>彎曲強(qiáng)度>拉伸強(qiáng)度>斷裂伸長(zhǎng)率。