Polimer Durability'te Fracture Zoritenin İmzalanması

Fracture sertliği, bu direncin azaltılması için bir polimerin direncini sayısallaştırır, bu süreçleri bireysel olarak ve kolektif olarak zorlayıcıların mühendislere uygun malzemeleri, tasarımlarını ve tüketici ürünlerini seçmelerini sağlar.Bir üründen daha fazla doğrulukla kontrol eder.

Polimerlerde Ağlamanın Mekanikleri

Ağlama, polimer yapısı ve çevresel maruziyet tarafından tetiklenen tüm zaman bağlı değişiklikleri kapsar. Bu değişiklikler fiziksel ve kimyasal yol yolları ile gerçekleşir, her biri kırık sertliği farklı etkiler.

Fiziksel Ağlama

Fiziksel yaşlanma, cam geçiş sıcaklığının altında termodinamik dengeye doğru yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş hava durumu (T)g)))) Daha fazla abartı haline gelir, bu durum, daha fazla ısıtılır.Bu durum, T çatlakların üzerindeki enerjiyi azaltır, çünkü moleküler hareketlilik kısıtlanır.[Dörtücük veya PMMA, fiziksel yaşlanma, birkaç yıl boyunca 20-40'a kadar kırılabilir.

Kimyasal Ağlama

Kimyasal yaşlanma oksijen, ultraviyole (UV) radyasyon, nem ve diğer reaktif türlerin neden olduğu geri dönüşümlü moleküler değişiklikler içerir:

  • [FONT=0)Chain scission[[DÜT:1) – Arka kemik bağlarının hiçbiri moleküler ağırlığı azaltır, daha kısa zincirler oluşturmak kötü ve mikro eksikliği oluşturur. Bu doğrudan kritik stres yoğunluk faktörü azaltır (K).
  • [FONT:0]Crosslinking[[DÜDÜT:1) – Bazı polimerlerde (örneğin, çapraz bağlantılı epoxies) daha fazla bağlantılanma sertliklerini arttırır, aynı zamanda betonun boyutunu bir çatlakların önünde azaltır.
  • [FONT=0]Oxidation[[[Dönetici: 1) Oksijen ısı veya UV maruziyeti tarafından üretilen serbest radikallerle tepki verir, karbonil grupları ve hidropertoksilar oluşturur.
  • [FONT:0]Hydroliz[[Dönetici: 1), Fiber ve poliamidler su kaynaklı sırt kemiğine, özellikle de nemli ortamlarda kırılmanın zor olduğunu ifade eder.

Kimyasal yaşlanmanın genel etkisi, örneğin, yırtıcı örnekleri ölçmek ve hızlanan UV maruz kalma testleri sırasında J-integral değerlerinin işaretlendiğini gösteriyor.

Polimer Integrity üzerindeki ısı Bisiklet Etkileri

Termal bisiklet konuları tekrarlanan ısıtma ve soğutma için polimerler, termal genişleme anisotropy, sıcaklık gradients ve modulus değişiklikleri nedeniyle iç stresler üretirler.Bu stresler döngüler üzerinden bir araya gelir ve kırık sertliği azaltan hasarlar yaratır.

Termal Streslerin Kökeni

Bir polimer bileşeni ısındığında, hacmi ısıtılmış ve sıkıştırıcı stresler ortaya çıkıyor. Hızlı bisiklet veya CTE, polimer ve diğer malzemeler arasında yanlış uyum sağlar (örneğin, gömülü fiberler, metalik eklemeler) kalıcı olarak ısıtılır ve sıkıştırıcı stresler.

Mikrokrack Formasyon ve Peragasyon

Her termal döngü, ekstremanları, boşlukları veya moleküler ölçekli heterojenleri gibi stres konsensüslerinde yeni mikrokökleri başlatabilir, bu mikrokökezle bağlantının birlikte, servis yükleri altında ortaya çıkan makrokracacks oluşturur.[Düzücüler, çatlaklar, çatlakların etkili enerji salıverilmesi, % 30 veya daha sertleşmesi, epoxy bazlı kompozitler üzerinde deneysel çalışmalar, 500 termal döngüler arasındaki 500 °C ve +80°C, K)

Zorluk Azlığı Azaltma

Termal bisiklet efektleri için test protokolleri genellikle takip eder:0)ASTM E1820 (standart test yöntemi sertliği için standart test yöntemi)[Dönlenen sayıda döngüden sonra). Sonuçlar, kırık sertliği vs. döngüsü sayımı olarak sıralanır, mikrokırık nüfus saturates olarak bir plato ortaya çıkarır.

Kombinasyon Kombinasyon Kombinasyon ve Termal Bisiklet

Polimerler aynı anda hem yaşlanma hem de termal bisiklete maruz kaldığı zaman, bozulma genellikle tek başına her etkinin toplamından daha kötüdür. Bu sinerji kimyasal ve fiziksel mekanizmalar arasındaki Interplay'dan doğar.

Interaction Mechanisms

Kimyasal yaşlanma mikrokırıklar ağı yaratır, taklit edilmiş yüzey tabakaları ve zayıf moleküler segmentler. Bu kusurları termal stres konsantrasyonu için tercih edilen siteler olarak hizmet eder.Kaptal bisiklet sırasında, çatlaklar nükleksiyon ve propagate daha kolay yaşlanan malzeme ile sonuçlanır, çünkü kritik stres yoğunluğu zaten azalır. Conversely, termal bisiklet, taze yüzeyleri oksijene ve nemiğe maruz bırakabilir, böylece oxidasyon ve hidrolysis için hızlanır. Sonuç 50-80% ile yaşlanan olumlu bir geri dönüş döngüsüdür.

Deneysel Kanıt

poliamid 6,6'da 1000 saat boyunca 120°C'de bir çalışma ve sonra -20°C'den +80°C'ye kadar 100 termal döngüye maruz kaldı, kırık sertliği 0.8 MPa'ya düştü)1/2 ile birlikte, bu bulgular tek kullanımlık faktörlerden ziyade, izole edilmiş ortamlara bağlı olarak testlerin önemini vurguladı.

Mühendisler ve Tasarımcılar için Pratik Implikasyonlar

Yaşlanma ve termal bisiklet altında kırılma sertliğinin bozulması güvenilir ürün tasarımı için önemlidir. Çeşitli stratejiler bu etkileri hafifletebilir.

Malzeme Seçimi Kılavuzları

Yüksek T)g) ve sert intermolecular kuvvetler (örneğin, polietherimide, PEEK) doğal olarak fiziksel yaşlanma ve termal stres altında sert polimerler sağlar.

Stabilizers and Katkılar

Katkılar kırık sertliği korumak için kritik bir rol oynar:

  • [FONT:0)Antioksis[DÜT 1: 1) - Hinterize fendi bileşikleri erüpüre zincir scission geciktirir.
  • [FONT=0)UV stabilizatörler – Benzophenones ve amine ışık stabilizatörü (HALS) ekran veya UV radyasyonunu engeller, foto-oksidasyonunu azaltır.
  • [FONT:0]Filler ve sertleştiriciler [Dönler: 1) Elastomerik parçacıklar veya nano-silica yaşlanmadan sonra bile mikrokökleri tutuklayabilir ve sertliği artırmak gerekir. Ancak, eks, CTE'nin daha kötü termal bisiklet zarar veren yanlış eşleşmelerden kaçınmak için seçilir.

Test ve İzleme ve İzleme

Acelerated yaşlanma testleri (örneğin, ASTM F1980 tıbbi cihaz ambalajı için) termal bisiklet profilleriyle birlikte servis hayatını tahmin edebilir. Mühendisler, standart yöntemleri kullanarak birden fazla maruz kalma aralığında kırılmayı ölçmelidir. 0.ASTM D6068 (J-R eğrisi polimerler için).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ağlama ve termal bisiklet, polimerlerin kırıklığını ayrı ayrı ayrı moleküler ve mikromekanik mekanizmalar aracılığıyla bireysel olarak azaltır.Birlikte, etkileri amplitüdüller ve kendiliğinden erken başarısızlık vaat eder.Bu temel bozulma yollarının seçilmesi, uygun stabilizatörlerin kurulması ve sıkı bir şekilde birleştirilmiş-environment testleri yürüterek, mühendisler polimer bileşenlerinin güvenliğini ve süresini geliştirebilirler.

Ek okuma için, [[Dönetici kaynaklarına bakınız:0)RSC Advances on polimer yaşlanma mekanizmaları) ve ).MatWeb materyali mülkiyet veritabanı).