Способ прогнозирования долговечности изделий из полимеров

союз советсиихсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИК 15575 А 1 09 Л 25/20, 3/00 Е 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт Производственного объединения "Севкабель" и Институт высокомолекулярных соединений АН СССР(56) Дифференциальный сканирующий калориметр ДСММ: Техническое описание и инструкция по эксплуатацииП 52, 825.010 ТО/АН СССР,Авторское свидетельство СССРУ 890193, кл. С 01 М 25/20, 1980.(54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРОВ(57) Изобретение относится к физической химии полимеров, в частности к Изобретение относится к физическойхимии полимеров, в частности к исследованию физических свойств полимерных материалов и изделий на их основес помощью термодинамических методов,и может быть использовано для прог"нозирования их долговечности,Прямая оценка долговечности полимерных иэделий, предназначенныхдля длительной эксплуатации, невозможна в силу чрезмерной длительности таких испытаний, В связи с этимсозданы способы ускоренного прогнозирования долговечности изделий из полимеров. исследоваиию физических своиств полимерных материалов и изделий на их основе с помощью термодинамических методов, и может быть использовано для прогнозирования их долговечности. Целью изобретения является повышение точности прогнозирования долговечности изделий из полимеров. Сканирующий нагрев исследуемой навески полимера производят дважды, при этом между первым и вторым сканирующими нагревами навеску выдерживают при повышенной температуре, а в качестве параметра изменения молекулярной характеристики берут разность температур, соответствующих дополнительным макси- аЗ мумам на термограммах при первом и втором сканирующих нагревах, Пргноз долговечности составляют по изменению молекулярной характеристики. 2 ил., 4 табл. Целью изобретения является повышение точности прогнозирования долговечности изделий из полимеров.Проведение первого сканирующего нагрева, выдерживание навески при температуре (Т )Т (Т - 10 ) и затем ее повторный сканирующий нагрев позволяют устранить разброс определяемых значений молекулярной характеристики, обусловленный неидентичностью ее исходных значений в разных точках изделия. Это объясняется тем, что после физического воздействия, имитирующего процесс старения, значение молекулярной характеристикиявляется функцией как фактора старения, так и исходного состояния. Зна" чение молекулярной характеристики, обусловленное старением, определяют при первом сканирующем нагреве. При плавлении свободная энергия минимизируется и молекулярная характеристика полимера принимает исходное зна" чение.10Выдерживание навески при выбранной из заданного диапазона температуре перед вторым сканирующим нагревом приводит к изменению молекулярной ха" рактеристики, причем зто изменение есть функция только исходного состояния. Повторное сканирование позволяет определить значение молекулярной характеристики данной конкретной навески полимера с учетом ее способности к молекулярной реорганизации, При первом и втором сканируюцих нагревах навеску нагревают выше Т.Наиболее чувствительным параметром изменения молекулярной характеристики 25 при кратковременном тепловом воздействии является температура дополнительного максимума, а параметром изменения молекулярной характеристики, отражающим процесс старения и независимым от различных исходных ха,рактеристик в разных точках изделия, будет разность температур дополни-тельных максимумов на термограммах при первом и втором сканирующих нагревах.35Температура То должна быть близкой к Тп для того, чтобы структурная реорганизация, отражающая исходные ха рактеристики полимера, протекала в степени, достаточной для определения на существующих калориметрических приборах,. В то же время экспериментально установлено, что при Т, з(Т10 ) могут произойти необратимые структурные изменения, некоррелированные с исходной структурой полимера.Снижение температуры Т ниже Т - 40 приводит к увеличению вреОл50 мени эксперимента, так как структурная реорганизация в полимере требует большого временного промежутка для изменения молекулярной характеристики, фиксируемого существующими ка 55 лориметрическими приборами, Повыше 1 ние точности прогноза при указанном параметре Т подтверждено конкретными примерами реализации способа. Длительность выдерживания навескипри повышенной температуре должнаобеспечить устойчивое проявление дополнительного максимума при второмсканирующем нагреве, что обусловленоразрешающей способностью калориметрических приборов,На фиг. 1 и 2 приведены термограммы, поясняюц 1 ие приведенный примерпрогнозирования долговечности радиочастотного кабеля марки РК 75-24-17,На фиг1 - термограммы плавления изоляционного ПЭ, Т р = 105 С, полученные после 100 ч физического воздействия повышенной температуры 85 С; нафиг. 2 - термограммы изоляционногоПЭ после 500 ч физического воздействия той же температуры: 1 - первыйсканирующий нагрев; 2 - сканирующийнагрев после предварительной выдержкинавески при 80 С, т.е. (Т = 25 С)в течение 1 ч и охлаждения до комнатной температуры,П р и м е р. Определяют долговечность кабеля марки РК 75-24-17 с изоляцией иэ полиэтилена 107-01 К. Определение проводят для кабелей, изготовленных по двум вариантам технологического режима. Определяют гарантийнуюнаработку, т.е. долговечность при воздействии максимально допустимой температуры 85 С, обусловленной температурой окружающей среды и самонагревомот токовой нагрузки. Критерий отказа -холодостойкость, т.е. способность кабели выдерживать без разрушения изгибпри температуре -30 С.От изготовленных кабелей отрезаютобразцы длиной (2,0-0,1) м, сворачивают их в бухту радиусом (0,5+0,05) мдля создания изгибных напряжений и помещают в термокамеру при (85+1) С.Через 100 ч вскрывают часть каждогокабеля и от изоляции в .наружном поотношению к изгибу месте отбирают7 навесок ПЭ массой (1511) г. Кажцую отобранную навеску эапрессовывают в стандартную кювету и помещают одну из них в измерительную ячейку калориметра ДСММ. В эталонную ячейку помещают стандартную кювету с индием. Сканирующий нагрев проводят до 120 С. Термограммы регистрируют потенциометром КСП, Снижаютотемпературу до Тр = 80 С, т.е, Т - 25, выдерживают навеску в режиме иэотерма .1 ч, что обеспечивает стабильное проявление дополнительного155500 точность прогноза долговечности изделий из полимеров,Формула изобретения Способ прогнозирования долговечности изделий из полимеров, заключающийся в физическом воздействии на образец полимера и периодическом контроле его молекулярной характеристики, определяемой путем сканирующегэ нагрева исследуемых навесок полимера и регистрации результатов нагрева на термограмме, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности прогнозирования, сканирующий нагрев каждой навески производят дважды, при этом перед вторым сканирующим нагревом навеску выдерживают при температуре Т, выбранной в диапазоне . 20 где Т - температура плавления полимера,а в качестве молекулярной характеристики, выбирают разность температур,соответствующих дополнительным максимумам на термограммах при первом ивтором сканирующих нагревах.Т а б л и ц аи значения ЛТ 1 для первого100 ч) 30 ЙТ ср Темпера 95,0 94,5 97,0 96,83,0 83,0 85,0 84,12,0 11,5 12,0. 11,96,0 85) О 12,0 95,83,Т 96.,83,12,ТдоТ ТаблицЙТ, для второго Температдополнительных максимумов и варианта технологии (10 ачен авеска, Р йТ,"Ч4 5 6 7 Темпера г 4,0 . 96,0 83,0 84,5 8 11,0 11,5 1 максимума при втором сканирующем нагреве. Затем ячейки охлаждают до (20+2) С и проводят повторный сканирующий нагрев до 120 С с регистрацие,. термограммь 1. На обеих термограммах определяют температуры, соответствующие дополнительным максимумам, и вычисляют их разность аТ, и аТ,Арифметическим усреднением семи 10 экспериментальных значений определяют среднее значение йТ, для кабелей, изготовленных по двум вариантам технологии (табл, 1 и 2).После 500 ч воздействия повышен ной температуры 85 С повторяют все операции и получают среднее значение ВТ , (табл. 3 и 4) . В табл. 1 - 4 приведены также значения температур дополнительного максимума ТАи йТ для кабелей, изготовленных при различных технологических режимах.При этом максимальное отклонение ЙТ и ОТот среднего значения 0,6 что составляет 5%.Применение предлагаемого способа позволяет оптимизировать технологический режим изготовления кабелей. При использовании способа повышается Температуры дополнительных максимумов варианта технологии (1557500 Таблица 3 Температуры дополнительных максимумов и значение дТ для первого варианта технологии (500 ч) Навеска, Р1 3 11 Температура 1 2 3 4 5 6 7 14,6 Таблица 4 Температуры дополнительных максимумов и значение ДТ для второго варианта технологии (500 ч)1557500 р .г Составитель В. ФилатоваТехред А.Кравчук Корректор О. Кравцова Редактор Е. Копча Заказ 715 Тираж 504 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101