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典型案例/Typical Case
典型案例
Typical Case
高分子材料寿命知多少(一)---寿命预估方法简介
发布时间:2018-12-10    浏览次数:180    
来源:美信分析    作者:工程师    

福建泉港碳九的泄漏事故导致海洋及空气受到了短时间的污染影响,渔民损失几百万,相关人员被追究责任,事故后续不断发酵,造成的后果十分严重。而这次碳九泄漏的直接原因是,船舶与码头连接的装卸软管处垫片(高分子材料)发生了老化失效。由此可见,高分子材料在储存、运输和使用过程中会受到阳光辐射、温度、湿气、氧气等环境条件影响,容易发生老化使其性能降低,甚至失去使用价值。应用在工程及交通领域中的材料,一旦失去使用价值,可能会造成致命的安全事故。

 

寿命预估测试的目的

 

对使用的材料提前进行一个寿命周期评估,可以对产品进行定期更换及维护,避免安全事故和财产损失,这是做高分子材料寿命预估的根本目的。 

 

寿命预估测试的方法

 

通常采用自然老化法和人工加速老化法。自然老化法是评估材料寿命最直接的方法,也是最可靠的方法,但时间太长,人工加速老化实验的周期短,常用做高分子材料的寿命研究。

 

人工加速老化实验,美信的工程师主要采用复合环境因素下高分子材料的老化失效规律的预测和推算:

a.基于复合环境因素加速老化试验,获得高分子材料在不同加速条件下的寿命特征指标失效-老化时间关系(曲线或表格);

b.通过阿伦尼乌斯公式、倒易法则以及叠加法则计算相应复合加速因子;

c.利用该加速因子,将加速条件下的失效表格或者曲线推算至正常使用环境(多老化因素) 下的老化失效曲线,从而实现了聚合物材料的老化失效规律的预测。

 

优势:这种方法周期短,重复性好,理论推导简单,预测可靠性高。

 

 

其中,

●寿命特征指标:

寿命性能 具体指标
表观性能 黄色指数、表面光泽度或表面粗糙度
机械性能 断裂伸长率、拉伸强度、杨氏模量或断裂点应力
阻燃性能 烟密度、极限氧指数或点燃温度
电性能 体积电阻率或表面电阻率
分子结构 分子量、羰基指数或表面化学基团含量
结晶结构 结晶度或长周期
备注:确定高分子材料的寿命特征指标时,选择以上至少一个指标。

 

 

●复合加速因子α;:

 

X ——除温度外的老化条件;

p ——与材料有关的常数;

Ea——降解表观活化能;

R ——气体常数;

T ——老化温度。

 

●寿命特征指标-老化时间曲线举例(羰基指数与老化时间的关系)

 

注:■实际自然老化    人工加速老化×25.68

 

1、羰基指数是高分子材料氧化老化的指标,采用FTIR来观察和定期记录。

 

2、加速老化乘以加速因子(α=25.68)后所得到的该高分子材料的预估寿命。对比发现,实验推算的高分子材料的预估寿命与实际自然老化失效的寿命匹配度较高。

 

 
简介

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