随着聚氯乙烯（PVC）涂层膜结构材料的不断发展，因其空间形式独特、价格低廉、能源损耗低、使用性能优良等特点，现已被广泛应用于展览、体育、交通、休闲等建筑中。国外学者研究发现，PVC涂层膜结构材料在户外使用条件下易受阳光中紫外线的作用而发生老化，且外界机械应力的作用也会引起材料内部物理、化学结构发生变化，从而改变材料的光氧老化速度、破坏材料的强力、缩短材料的老化时间，最终导致膜结构材料失去使用性能。因此，有必要对应力作用下PVC涂层膜结构材料的老化性能进行研究。本课题采用了人工加速老化和大气自然老化两种试验方法，研究了不同应力作用下PVC涂层膜结构材料的光氧老化性能。本课题分别在无应力（0%）以及5%、10%、20%三种应力载荷作用下，采用人工加速老化和大气自然老化方法对老化试样进行了光氧老化试验。并对老化试样进行了表观颜色（黄度指数、白度值）、力学性能（断裂强力、断裂伸长）等宏观检测，对试样整个老化过程中性能的变化有了较整体的了解。同时也对老化试样进行了扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等微观检测。既研究了不同应力作用下膜结构材料的光氧老化性能，又比较了不同应力作用下人工加速老化和大气自然老化之间的相关性。研究发现，随着老化时间的增加，黄度指数逐渐增加，白度值逐渐下降，且应力载荷水平越大，黄度指数增加的越多，白度值下降的也越多，即老化程度越大。结合扫描电镜观察可知，随着老化时间和应力载荷作用的增加，试样涂层表面龟裂现象愈发明显，又在人工加速老化试验中，5%应力作用下老化达到1000h时，PVC涂层表面就出现了剥离现象，这更加说明应力作用加速了表面涂层的开裂。在力学性能方面，无论人工加速老化还是大气自然老化，不同应力作用下断裂强力保持率和断裂伸长保持率变化都不是很显著，而表观颜色和表面形态变化却相当显著，这说明应力作用下PVC涂层膜结构材料的老化首先发生在表面PVC涂层，其次为基布。红外光谱分析表明，不同应力作用下PVC涂层膜结构材料的光氧老化机理没有发生变化。由于人工加速老化方法可以缩短老化试验周期，但人工加速老化得到的老化试验结果与大气自然老化的结果是否一致呢？为此，我们进行了应力作用下PVC涂层膜结构材料人工加速老化和大气自然老化试验结果之间的相关性分析。分析发现，两种老化形式下断裂强力保持率、断裂伸长保持率、羰基指数的变化趋势基本一致，但在累积紫外辐照能相同条件下，老化性能存在一定的差异，即不符合互易定律，从而验证了互易定律的失效性。然而两种老化形式白度值的变化差异最明显，即互易定律对此不适用，由此以白度值为例建立了人工加速老化与大气自然老化之间的相关性。Schwarzschild定律是在互易定律的基础上引入了常数p，即Ipt常数（当紫外辐照强度I的p次方与老化时间t的乘积一定时，材料的光氧老化效果是等效的）。试验发现：在两种老化形式下,当p=0.87时,人工加速老化和大气自然老化之间有较好的相关性。然后根据Schwarzschild定律对两种老化形式下试样的白度值进行拟合并进行修正,再对修正后的白度值进行了线性拟合,最终得到试样白度值与紫外辐照强度以及老化时间之间的关系方程：y=78.23-0.23x式中,x=I0.87t,I为紫外辐照强度,t为老化时间。上述方程反映了拟合修正后白度值与紫外辐照强度以及老化时间的关系,通过方程可以看出,当p=0.87时,应力作用下PVC涂层膜结构材料的人工加速老化与大气自然老化间具有较好的相关性。