Диссертация (1173118), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В то же время механические свойства являютсяфункцией температуры, времени, величины и вида нагрузки. Поэтому структурные преобразования (например, стеклование, побочные релаксации, сшивание полимера) проявляются сильными изменениями в термических и механическихсвойствах, которые могут быть исследованы с помощью ДМА.Метод ДМА позволяет решить следующие инженерные задачи [12, 38, 104]:- определение диапазона рабочих температур полимерных материалов (температура стеклования, начало размягчения и хрупкости);- идентификация полимерных материалов по характерным температурамфизических и фазовых переходов;- определение жесткостных и демпфирующих свойств (значения модуля икоэффициента затухания) полимерных материалов;- определение реологических свойств (параметров текучести, интервалавязкоэластичности) полимерных материалов;- определение степени кристалличности полимерных материалов;- оценка процессов деградации (затвердевание, сшивание) полимерных материалов под воздействием различных факторов;- оценка влияния на свойства полимерных материалов содержания в их составе физически и (или) химически связанной воды.Таким образом, методы термического анализа успешно применяются дляидентификации свойств полимеров, однако в научной литературе отсутствуютобоснованные рекомендации по выбору того или иного метода для оценки конкретного параметра.
Одним из таких параметров является температура стеклова-PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com61ния, позволяющая оценить не только теплостойкость полимера, но и рассчитатьего долговечность при длительном воздействии повышенных температур. Значения температуры стеклования могут быть определены методами ДСК, ДМА, ТГА,однако в научной литературе отсутствуют обоснованные рекомендации по выбору конкретного метода, которые бы позволили существенно сократить затраты напроведения экспериментальных исследований без снижения их точности.1.7.2.
Влияние влаги и агрессивных сред на долговечностьконструкций из термопластичных полимерных материаловПод действием влаги и водяных паров в полимерных материалах могутпроисходить существенные изменения. Диффузия влаги в полимер сопровождается уменьшением в нем межмолекулярного взаимодействия. Данное явлениес точки зрения прочностных свойств может оказаться полезным до определенного времени, но дальнейшее возрастание влагосодержания оказывает уже отрицательное воздействие.
Так влага, сорбируемая поверхностью полимера, может облегчать появление микротрещин с последующей утратой потребительских свойств.Существенное влияние влаги на характеристики отмечается у композиционных пластиков с гидрофильными наполнителями (древесная мука и опилки идр.). Так, например, влагопоглощение древесно-стружечных пластиков достигает 30%, а термореактивных стеклопластиков не превышает 1% [3, 64, 95]. Апроникновение воды в поры полимерного материала при циклическом размораживании и оттаивании приводит к резкому падению прочности.Деформационно-прочностные характеристики полимеров, на примере полиамидов представлены в табл.
1.4. Из таблицы видно, что деформационнопрочностные характеристики, определенные после сушки образцов до содержания влаги около 0,1%, существенно превышают свойства тех же пластиков,но выдержанных в течение 24 ч в стандартных условиях (см. табл. 1.4, индекс«вл») [55, 95].PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com62Поглощение полимерами влаги может оказывать существенное влияниена их физико-механические свойства и на стабильность геометрических размеров изделий из них. Поэтому при выборе полимерных материалов данномусвойству необходимо уделять особое внимание, так как наличие влаги можетприводить к появлению в изделии различных пор, раковин, вздутий, а значит,понижает прочность, модуль эластичности и электрические свойства, но улучшает деформацию, ударную прочность и стабильность размеров. Так же наличие воды в полимерном материале сильно затрудняет его переработку. Поэтомуперед изготовлением изделия приходится принимать особые меры по ее удалению, например, использовать вакуум-отсос образующихся паров.Таблица 1.4 – Влияние влажности на свойства полиамидовМаркаПределПределпрочности прочностипри рас-при изги-тяжениибер / р.вли / и.влМодульМодульТвердостьупруго-упруго-по Бринеллюсти присти прирастяже-изгибеНВ/НВвлнииЕи /Еи.влПА-61,3-1,451,9-2,7ЕЕр /Ер.вл2-3,32,6-31,8-2,1ПА-6-НС1,4-1,71,6-1,91,3-1,71,6-1,71,45-1,9ПА-661,3-1,451,9-2,42-2,32-2,41,6-1,9ПА-6-ВС1,3-1,551,3-1,451,2-1,451,4-1,71,2-1,7Так же при оценке возможности влияния внешней жидкой среды напластмассы нужно учитывать является ли данная среда растворителем для полимерной матрицы и насколько.Перечень агрессивных сред, которые оказывают действие на свойства полимерных материалов, очень широк.
Но его можно систематизировать в наиболее часто встречающиеся группы: это минеральные и органические кислоты, атакже растворы последних в воде, растворы щелочей и окислителей, алифати-PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com63ческие и ароматические растворители, а также горюче-смазочные материалы.Воздействие агрессивной среды на полимер приводит к его набуханию, кдиффузии среды в полимер и химическим взаимодействиям, которые приводятк деструкции пластика.Существуют государственные стандарты, определяющие стойкость полимерного материала к агрессивным средам в баллах (чем значимее балл, темвыше сопротивляемость материала воздействию агрессивной среды).
Например, по ГОСТу 12020-72 «Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред» стойкость к агрессивным средам оценивается по изменению их массы по пятибальной шкале [27].Высокой химической стойкостью к деструкции обладают фторопласты,они стойки ко всем средам.
Так же хорошую химическую стойкость показывают полиолефины: ПЭНП; ПЭВП и ПП. Гетероцепные полимеры типа полиамидов склонны к гидролитической деструкции и активному набуханию из-за своей гидрофильности. Нестоек к агрессивным средам конструкционный термопласт – полиформальдегид [3, 64, 19].Так же в соответствии с ГОСТ 12020-72 [27] оценку стойкости пластмасск действию химического реагента производят по изменению механических показателей. Данная оценка производится по трехбальной шкале: хорошая (3 балла) – сопротивляемость, при которой прочность и деформируемость материалаизменяются не более чем на 10% (для реактопластов – 15%); удовлетворительная (2 балла) – потея прочности до 15% (реактопласты – до 25%), а по деформируемости до 20%; плохая (1 балл) – потеря прочности более 15% (реактопласты – более 25%) и одновременно 20% деформируемости.
Оценка основныхразновидностей полимерных пластиков по данной шкале при испытаниях вконкретных средах приведена в табл. 1.5 [3, 19, 92, 95].При определении целесообразности применения и срока службы полимерных материалов, которые могут быть использованы при производстве и ремонте дорожно-строительных машин, основным свойством является стойкостьполимерных материалов к воздействию агрессивных сред.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com64Таблица 1.5 – Сравнительная химическая стойкость термореактивных итермопластичных композитовСредаВыдерж-Изменение массы в пресс-материалах, %ка, чреактопластыАГ-4ВВода ди-термопластыСНК-РТП-РТП-27100170М-601-АМ-390240,072,501,200,400,080,01240,100,110,080,500,040,03240,500,24-1,000,050,03240,060,020,061,000,030,02Бензин Б-70240,010,120,101,00не стоекне стоекБензол40,020,270,172,00не стоекне стоекАцетон40,100,27-4,00не стоекне стоекЭтанол40,100,130,132,000,010,01стиллированнаяСерная кислота, 10%Раствор едкого натра,10%МаслотрансформаторноеТаким образом, при одновременном воздействии повышенных температур и агрессивных сред термопластичные полимерные материалы подвергаютсястарению.
При этом в ряде случаев, теряется эластичность, материал становится хрупким, растрескивается, теряет механическую прочность и диэлектрические свойства.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com651.7.3. Влияние вибраций на долговечность термопластичныхполимерных материаловКак уже было отмечено выше, вибрации оказывают негативное воздействие на технику: под действием вибрации увеличиваются динамическиенагрузки в элементах конструкций, стыках и сопряжениях, снижается несущаяспособность деталей, возникают трещины и усталостные разрушения.
Так жедействие вибрации может приводить к трансформированию внутренней структуры материалов и поверхностных слоев, изменению условий трения и износана контактных поверхностях деталей машин, нагреву конструкций.Испытания для проверки способности аппаратуры противостоять разрушающему действию вибрации, выполнять заданные функции и сохранять значения параметров в пределах установленных норм после воздействия вибрациипроводят в соответствии со стандартами: ГОСТ РВ 20.57.305, ГОСТ РВ20.39.304.При выборе полимерного материала для ремонта ДСМ необходимо учитывать, что многие полимерные материалы, гибкие и эластичные в нормальныхусловиях, при низких температурах становятся хрупкими и жесткими, что создает затруднения для их эксплуатации и соответственно возникают уже другиевибрационные нагрузки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
