Способ определения стойкости полимеров к разрушению

Способ определения стойкости полимеров к разрушению

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(щ890193

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное н авт. свид-ву (22)Заявлено 23,01.80 (2I ) 2875225у18 25 (51) М. Кд.

6 01 М 25/20 с присоединением заявки М

3ЪеуАарстееииый квинтет (23) Приоритет ао деиаи изобретений и открытий

Опубликовано 15. 12.8 1. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 18. 12,8 1 (53) УДК 636.

275(088 8) В. М. Асланян, В. Ф. Морозов, В. И. Варданян, К, А. Оксузян, В, В. Сагателян, Г. М. Саркисян, М. Г. Аветисян, Д. Д; Румянцев, 1

Л. И. Кранихф льд и E. В. Быков (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРОВ

К РАЗРУШЕНИЮ

1О

Изобретение относится к физической химии полимеров, в частности к исследованию физических свойств полимерных материалов и изделий на их основе с помощью термодинамических методов, и может быть использовано для прогнозирования их долговечности, Для изделий, предназначенных для длительной эксплуатации, прямая оценка их долговечности в эксплуатационных режимах не может быть осуществлена в силу необходимости проведения очень длитесь,ных испытаний. Так, например, для кабельных изделий такие испытания могут продолжаться более 12 лет. В связи с этим возникает необходимость в разработке способов ускскренных опрс» делений стойкости к разрушению.

Известны ускоренные методы, осно» ванные на использовании температурновременной и других воздействий,и зак люкающиеся в том, что испытания образ . цов проводят при нескольких температурных режимах, более жестких по сравне2 нию с эксплуатационными. При этом фиксируются моменты отказов, соответствующие критической величине параметра 5 31)

Однако этот способ определения стойкости к разрушению имеет большую трудоемкость и материалоемкость, Для проведения, например, стандартных испытаний требуется до 100 м кабеля или про вода, а сами испытания продолжаются

3000 » 5000 ч.

Необходимо отметить также, что для полимеров типа полиэтилена этот способ малоэффективен, так как эксплуатационная температура и температура размягчения отличаются незначительно. Это не позво« ляет получить за счет повышения испытательной температуры большого выигра» ша во времени.

Аналогичными недостатками обладают ускоренные методы, основанные на вибронапряженно- и влаговременном воздействии.

90193

Время испы плавусл. ед.

117

117

131

146

151

25050

3 8

Если в качестве прогнозируемого параметра S выбираются молекулярные характеристики, то практически невозможно установить существенные корреляционные связи между молекулярными характеристиками и изменением эксплуатационных свойств полимерных материалов или изделий на их основе. Это затрудняет практическое использование таких способов определения стойкости полимера к разрушению.

Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности и цостигаемому результату является способ, заключающийся в фиэическ ом воз действии в течение некоторого промежутка времени и периодическом контроле эксплуатационной и/или молекулярной харак теристики образца (23

Недостатки этого способа заключаются в его продолжительности и недостаточн о высокой то щ ости.

Llewü изобретения - ускорение и повышение точности определения стойкости полимеров к разрушению.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения стойкости полимеров к разрушению путем физичесКого воздействия в течение некоторого промежутка времени и периодического контроля эксплуатационной и/пли молекулярной характеристикиобразца полимера, контролируемой харакверистикой является энтальпия плавления, по изменению которой судят о стойкости полимеров к разрушению, Теоретический анализ процессов старения, а также экспериментальные данцые свидетельствуют о том, что о степени несравненности материала (об увеличении свобопной энергии), которая растет по мере старения последнего, можно судить по величине энтальпии плавления.

H„H определяется как площадь кривой изменения теплЬемкости полимера в процессе его плавления.

В свою очередь, анализ кинетических закономерностей процесса старения материала позволяет установить зависимость ,величины Н о1 времени старения.

Корректность теоретических построений и возможность использования зависимости величины Н от времени старения для определения стойкости к разрушению полимеров наглядно иллюстрируется экспериментальными данными.

Пример . Проводится прогнозирование долговечности амфорно-криси аллических полимеров со сферолитной надмо5

40 лекулярной структурой на образцах в виде пленки из полиэтилена низкой плотности марки 107-02 К толщиной 200 мкм и изделий HB их основе в виде кабелей марки

РК 50-4-15 с изоляцией того же полимера. Данные образцы подвергаются воздействию внешних факторов в виде ультрафиолетового излучения посрецством кварцевой лампы типаТМЮйАМ, расположенной на расстоянии 400 мм от образцов. Максимум интенсивности лампы при длине волны 365 нм.

Испытания проводятся на выборках иэ пяти образцов. Иинимальное время испытаний> равное 250 ч, определяется по окончанию индукционного периода,. определяемого кривой Н (i ), и началу увеличения указанного параметра. На протяжении всего времени испытаний, меньшем срока службы иэцелий, периодически снимается по, одному образцу с ипытаний и определяется величина его энтальпии для данного момента времени. Для измерения используют взятые с испытуемых обр аэ цов цостаточно мелкие навесы массой

6-12 мгл, которые плотно укладывают в кювету измерительного прибора. При изготовлении навески и ее укладке в кювету необходимо следить за тем, чтобы не допустить смятия кусочков полимера, предназначенных для измерения, так как сильное механическое воздействие может привести к неточности в измерении.

Кювета с навеской полимера помеша« ется в дифференциальный сканирующий микрокалориметр типа I35С вЂ” 1B фирмы

%Br ki - Яг ег и проводятся измерения

Знтальпии плавления Н, Результаты измерений энтальпии плавления этих образцов в обобщенном виде приведены в таблице.

Полученные данные заводятся HB

ЭЦВИ БЭСИ-6 и по программе Тундра рассчитываются эмпирические коэффициенты Н„,,с1„ с4,на основании чего строится вся зависимость энтальпии плавления от времени. Сопоставление полученной зависимости с имеющейся позволяет спрогнозировать долговечность материалов

890193

Нпкск до 480 п

d роцессе их эксплуатации, где он позволяет расширить область применения методов прогнозирования долговечности полимерных материалов; сократить в сотни

"t

S раз расход материала при испытаниях; уменьшить в 2-3 раза трудоемкость испытаний; производить прогноз непосредственно на обьектвх эксплуатации кабельных иэделий; повысить на 10% точность испытаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Монтажные провода для рвдиоэлекЗО тронной аппаратуры. Под ред. Л. И. Кранихфельда. Изд. 2-е, М., Знергия, 1973, с. 16 9-196, 2.Виноградская Е. Л. и др- Пластические массы, 1977, М 5, с. 51-52 (прототип), 5 по уровню H„ =(0,8-0,9)

490 ч, С целью проверки точности прогноза образцы пленок подвергаются тому же воздействию до появления на их поверхности микротрещин, Таким образом, момент появления трещин (490 ч) при прямой имитации соответствует прогноэируемому.

В соответствии с предлагаемым спосо ом проводится оценка точности прогб ноза путем набора статистических данных.

Разб рос предельных отклонений не пре» вышает 10%.

13

На фиг. 1 приведены зависимости Н () для пленок полиэтилена толщиной

200 мкм (кривая 1-УФ вЂ” облучение;. кривая 2 - облучение; кривая 3 - воздействие тепла (95 С); на фиг. 2 - aависимости Н y (7 ), снятые при воздей20 ствии повышенной температуры +95 С (криввя 4 - изоляция привода МПИ; кривая 5 - гранулы полиэтилена; кривая 6пленки толщиной 20 мкм, Предложенный способ определения

2$ стойкости к разрушению может быть использован в различных областях, где используются аморфно-кристаллические пос лимеры со сферолитной надмолекулярной структурой, например. полиэтилен и изделия на их основе.

Особенно эффективно использование предложенного способа для прогнозирования долговечности кабельных изделий в

Формула изобретения

Способ определения стойкости полыме ров к разрушению путем физического воздействия и периодического контроля эксплуатационной и/или молекулярной характеристики образца полимера, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью ускорения и повышения точности определения, контролируемой характеристикой является энтальпия плавления, по изменению которой судят о, стойкости полимеров к разрушениюа

890193

f,3 Э

6OQQ 8оОо

Составитель Г. Винокурова

Редактор С, Тимохина Техред С. Мигунова Корректор В. Бутяга

Заказ 10957/68 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ЖЗ5, Раушскаи.наб., д., 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4