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典型案例/Typical Case
典型案例
Typical Case
烯烃复合管材的老化与寿命评估
发布时间:2019-03-01    浏览次数:261    
来源:美信分析    作者:MTT    

1、寿命评估的意义

由于烯烃类管材具有耐酸碱、耐腐蚀、不生锈、不结垢、保护水质、避免水质受到二次污染的优点,在大力提倡生产环保产品的当今社会,常用来作为人类健康的绿色建材,用在室内排气、排水管道系统。

 

聚烯烃塑料容易发生热氧老化降解,在大分子链分解过程,相对分子质量大幅度下降,从而导致力学性能降低,在使用过程中可能会导致管道开裂,发生爆管,轻者给人们带来经济损失,重者威胁人们的生命安全,为此预测其服役寿命变得十分重要。

 

2、寿命评估的方法 

烯烃复合管材的寿命评估方法:利用高温试验箱在不同温度下加速老化,每隔一定周期取一组试样,测试拉伸强度和断裂伸长率,当拉伸强度降到临界值50%以下时,终止老化试验。利用阿伦尼乌斯方程,建立老化时间与绝对温度倒数的关系图,推算室温下使用时的老化寿命。

 

3、案例介绍

3.1 背景介绍

某公司委托美信分析评估钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管材在避光条件下(25度)的使用寿命。委托商样品为6米、直径为50mm厚度为4mm钢丝网骨架聚乙烯复合管材,把样品裁成50个150*10*4mm的拉伸样条。

 

3.2 参考标准

GB/T 7142-2002 《塑料长期热暴露后时间-温度极限的测定》

GB/T 1040.2-2006 《塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的验条件》

 

3.3 老化仪器

高温试验箱

 

3.4 老化试验

把试样放入到70℃、80℃、100℃的高温试验箱中进行加速老化试验,每隔一定周期取一组试样,测试拉伸强度和断裂伸长率。当拉伸强度下降到临界值50%以下,终止老化试验。

 

3.5 数据处理

统计并计算不同老化试验温度下的拉伸强度保持率如表1所示。

 

 70℃

80℃

100℃

老化时间

拉伸强度保持率%

老化时间

拉伸强度保持率%

老化时间

拉伸强度保持率%

0

100

0

100

0

100

96

97.2

100

92.9

48

88.9

192

94.4

200

85.3

144

77

288

91.3

300

82.5

192

66.7

480

88.1

480

77.8

288

58.3

720

86.9

720

71.8

480

49.2

1080

77.4

1080

65.9

720

40.9

1680

71.0

1560

58.3

 

 

2400

67.5

2160

52

 

 

3024

59.9

2328

50.8

 

 

4080

51.2

2376

45.6

 

 

4992

48.8

 

 

 

 

表1. 不同老化试验温度下的拉伸强度保持率

 

根据不同不同老化试验温度下的拉伸强度保持率,进行二次项模拟,如图2所示,得到70℃、80℃、100℃下的二次项系数,见表3 ;根据二次项系数计算不同老化温度下临界值时的时间,见表4。

 

美信分析

图2. 不同试验温度下的拉伸强度保持率与时间关系图

 

老化温度(℃)

二次项系数

一次项系数

常数项

70

1.59424E-06

-0.01771

97.74922

80

7.11127E-06

-0.03627

95.37196

100

1.30551E-06

-0.1716

97.97585

表3. 不同老化试验温度下的二次项系数

 

老化温度(℃)

70

80

90

临界时间t(h)

4606

2199

403

表4. 不同老化试验温度下拉伸强度保持率临界时间

 

根据阿伦尼乌斯方程,以临界时间的常用对数lgt对绝对温度的倒数10000/T作图,并对lgt与10000/T进行线性拟合,见图3,得出lgt=4558/T - 9.5978,将室温25转化为绝对温度为298代入式中,计算在25℃时,使用寿命为56年。

 

美信分析

 

3.6 结论

钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管材在避光条件下(25度)的使用寿命为56年。

 

简介

MTT是一家从事材料及零部件品质检验、鉴定、认证及成分分析服务的第三方实验室,网址:www.mttcert.com,联系电话:400-116-1002。