Способ определения стойкости полимеров к разрушению

и 890193 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАКИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет ао деиаи изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРОВ К РАЗРУШЕНИЮ 1 О Изобретение относится к физическойхимии полимеров, в частности к исследованию физических свойств полимерныхматериалов и изделий на их основе с помощью термодинамических методов, иможет быть использовано для прогнозирования их долговечности,Для изделий, предназначенных длядлительной эксплуатации, прямая оценкаих долговечности в эксплуатационныхрежимах не может быть осуществлена всилу необходимости проведения оченьдлительных испытаний. Так, например,для кабельных изделий такие испытаниямогут продолжаться более 12 лет. Всвязи с этим возникает необходимостьв разработке способов ускоренных определений стойкости к разрушению.Известны ускоренные методы, основанные на использовании температурновременной и других воздействий,и заклюкающиеся в том, что испытания обра:.ь.цов проводят при нескольких температурных режимах, более жестких по сравне 2нию с эксплуатационными. При этом фиксируются моменты отказов, соответствующие критической величине параметра 5 1Однако 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 30005000 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 эа счет повышения испытательной температуры большого выиграша во времени.Аналогичными недостатками обладают ускоренные методы, основанные на вибронапряженно- и влаговременном воздействии.90193 4лекулярной структурой на образцах в видепленки из полиэтилена низкой плотностимарки 107-02 К толщиной 200 мкм иизделий на их основе в виде кабелей маркиРК 50-4-15 с изоляцией того же полимера. Данные образцы подвергаются воздействию внешних факторов в виде ультрафиолетового излучения посредством кварцевой лампы типаТОМ 65 йЯМ, расположенной1 О на расстоянии 400 мм от образцов. Максимум интенсивности лампы при длине волны 365 нм.Испытания проводятся на выборках иэпяти образцов. Иинимальное время испы 15 таний равное 250 ч, определяется поокончанию индукционного периода, определяемого кривой Н ( ), и началу увеличения указанного параметра. На протяжении всего времени испытаний, меньшем20 срока службы иэделий, периодически снимается по; одному образцу с ипытаний иопределяется величина его энтальпии дляданного момента времени. Для измеренияиспользуют взятые с испытуемых образ25 цов достаточно мелкие навесы массой6-12 мгл, которые плотно укладываютв кювету измерительного прибора. При изготовлении навески и ее укладке в кювету необходимо следить за тем, чтобызО не допустить смятия кусочков полимера,предназначенных для измерения, так каксильное механическое воздействие можетпривести к неточности в измерении,Кювета с навеской полимера помешается В дифференциальный ск анируюшиймикрокалориметр типа 35 С -1 В фирмыРЕЬ -Юговги проводятся измеренияэнтальпии плавления Н,Результаты измерений энтальпиио плавления этих образцов в обобщенномвиде приведены в таблице. плавусл. ед. мя испы 117 117 131 0 50 150 200 250 .14 15 50 3 8Если в качестве прогнозируемого параметра 5 выбираются молекулярные характеристики, то практически невозможноустановить существенные корреляционныесвязи между молекулярными характеристиками и изменением эксплуатационныхсвойств полимерных материалов или изделий на их основе, Это затрудняет практическое использование таких способовопределения стойкости полимера к разрушению.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся в фиэическ ом воз действии в течениенекоторого промежутка времени и периодическом контроле эксплуатационнойи/или молекулярной характеристики об"раэца Г 23Недостатки этого способа заключаются в его продолжительности и недостаточн о высокой то щ ости.Цель изобретения - ускорение и повышение точности определения стойкостиполимеров к разрушению.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения стойкости полимеров к разрушению путемфизичесКого воздействия в течение некоторого промежутка времени и периодического контроля эксплуатационнойи/пли молекулярной характеристикиобразца полимера контролируемой харакгеристикой является энтальпия плавления,по изменению которой судят о стойкостиполимеров к разрушению,Теоретический анализ процессов старения, а также экспериментальные данные свидетельствуют о том, что о степени несравненности материала ( об увеличении свободной энергии), которая растет по мере старения последнего, можносудить по величине энтальпии плавления.3Н, Величина Н определяется как площадькривой изменения теплЬемкости полимерав процессе его плавления.В свою очередь, анализ кинетическихзакономерностей процесса старения материала позволяет установить зависимость,величины Н от времени старения.Корректность теоретических построенийи возможность использования зависимости величины Н от времени старения дляопределения стойкости к разрушению полимеров наглядно иллюстрируется экспериментальными данными,П р и м е р . Проводится прогнозирование долговечности амфорно-криси алыческих полимеров со сферолитной надмоПолученные данные заводятся на ЭЦВИ БЭСИи по программе Тундра" рассчитываются эмпирические коэффициенты Н с,ск,на основании чего строится вся зависимость энтальпии плавления от времени. Сопоставление полученной зависимости с имеющейся позволяет спрогнозировать долговечность материаловроцессе их эксплуатации, гае он позволяет расширить область применения метоаов прогнозирования аолговечности полимерных материалов; сократить в сотни 3 раз расхоа материала при испытаниях;уменьшить в 2-3 раза труаоемкость испытаний; производить прогноз непосреаственно на обьектах эксплуатации кабельных иэделий; повысить на 10% точность 1 а испытаний. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Монтажные провода аля рааиоэлекЗОтронной аппаратурьь Поа ред. Л. И, Кранихфельаа. Изд. 2-е, М., "Энергия, 1973,с. 16 9-196,2.Винограаская Е. Л. и др. Пластическиемассы, 1977, М 5, с. 51-52 (прототип),5по уровню Нкр=(0,8-0)9)490 ч,С целью проверки точности прогнозаобразцы пленок подвергаются тому жевоздействию до появления на их поверхности микротрещин, Таким образом, момент появления трещин (490 ч)при прямой имитации соответствует прогноэируемому.В соответствии с преалагаемым спосо ом проводится оценка точности прогбноза путем набора статистических данных.Разб рос преаельных отклонений не превышает 10%.ф 15На фиг. 1 приведены зависимости Наля пленок полиэтилена толщиной200 мкм (кривая 1-УФ - облучение;кривая 2 -облучение; кривая 3 - воздействие тепла (95 С); на фиг. 2 - зависимости Н (7), снятые при возаей 30ствии повышенной температуры +95 фС(кривая 4 - изоляция привода МПИ; кривая 5 - гранулы полиэтилена; кривая 6 пленки толщиной 20 мкм,Предложенный способ определения25стойкостик разрушению может быть использован в различных областях, гае используются аморфно-кристаллические послимеры со сферолитной надмолекулярнойструктурой например, полиэтилен и изделия на их основе.Особенно эффективно использованиепредложенного способа для прогнозирования аолговечности кабельных изаелий 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 щ и й с я тем, что, с целью ускорения и повышения точности опреаеления, контролируемой характеристикой является энтальпия плавления, по изменению которой судят о, стойкости полимеров к разруше- ниюа890193 Еово Составитель Г, Винокурова мохина Техред С, Мигунова КорректорБутя Реда кт Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 10957/68 Тираж ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва, Ж910 Подписнорственного комитета ССС обретений и открытиЮ5, Раушскан наб., д., 4/5