Способ определения эксплуатационной совместимости многокомпонентных полимерных систем Советский патент 1987 года по МПК G01N19/04 

-

1 .

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения эксплуатационной совмес- Т1-ГМОСТИ многокомпонентных полимерных систем,

Цель изобретения - повышение точности определения эксплуатационной совместимости компонентов полимерных систем путем учета объемной доли компонентов в системе.

На фиг. 1 показан образец для осуществления предлагаемого способа на фиг . 2 - диаграмма раздира полимерной системы из 70% ПЭВП-1 и . 30% ПЭНП.

Способ осуществляют следующим образом.

Из полимерного композиционного материала изготавливают одним из известных методов плоский прямоуголь- ный образец (фиг, 1). Размеры а, Ъ и h выбирают такими, чтобы упругая деформация была минимальна в работе раздира пластины, В середине торцовой части образца делают надрез дли ной, обеспечивающей трещину с хрупким характером разрушения полимерной системы для имитации реальных условий образования трещин при ударных нагрузках. Закрепляют концы образца в захватах испытательной машины (не показана) и прикладьгоают с постоянной скоростью нагрузку раздира полимерной системы. При этом записывают диаграмму зависимости усилия Р раз- дира от длины 1 трещины (фиг, 2),

При слабой прочности соединений несовместимых компонентов рост трещины носит хрупкий характер и диаграмма Р-1, имеет вид зубчатой кри- вой с малыми значениями Р, как на участке 1 кривой P-l на фиг. 2. Для совместимых компонентов величина Р быстро растет, рост трещины носит пластический вязкий характер и кри- вая Р-1 имеет вид участка 2 на фиг, 2, В промежуточных случаях рос трещины, начинаясь по типу хрупкого раздира, переходит в пластическое разрушение и кривая Р-1 имеет вид кривой на фиг. 2, включая оба ее .участка,

Такие кривые характерны для смесей полимеров с повышенной совместимостью, промежуточных между полностью эксплуатационно несовместимыми сис- :темами и полностью эксплуатационно совместимыми, т.е. для систем, кото112

рые обладают свойствами, пригодными для использования этих материалов в конкретных изделиях.

Работу раздира вьпшсляют измерением площади под кривой P-t.

В качестве физико-механического показателя при разрушении полимерной системы выбирают удельную энергию Н раздира, которую определяют из выражения

Н 2KS/hl,,

(О

; -5

2035

где S - площадь под кривой нагрузка деформация (фиг. 2)$ Б - длина трещины, взятая по

длине гор изонтального образца на оси абсцисс под кривой нагрузка - деформация; К - коэффициент перевода масштабов ординаты диаграммы Р-1 нагрузка - деформация; h - толщина образца. После определения удельной энергии Н раздира полимерной системы изготавливают две пластины из компонентов,, входящих в полимерную систему, в зависимости от их объемной доли. Прикладывают к этим пластинам нагрузку раздира и определяют удельную энергию Нд раздира по измеренным удельным энергиям Н, раздира каждого из компонентов в зависимости от его объемной доли f; в системе из выражения

На H,f;.

(2)

Об эксплуатационной совместимости в системе судят по соотношению С удельных энергий раздира системы Н и отдельных ее компонентов , которое выражают в процентах:

С 100-Н/Н,

(3)

40 45 50

55

Пример, Из смесей полиэти- ленов высокой и низкой плотности ли изготовлены методом литья под давлением образцы с величинами: а 200, b 50, h 2 и Б 60 мм, Каждьй образец испытывали на раздир при скорости движения активного захвата машины 200 мм/мин, Площадь S под кривой (фиг, 2) измеряли с помощью прибора по анализу изображения типа ИБАС-2 фирмы Оптон (ФРГ), и она равнялась 1226 мм. Длина 2, измеренная как длина проекции кри313073

вой Р-Тх на ось X, равнялась 36 мм, Масштабньш коэффициент К, когда на самописце машины нагрузке в 1000 Н соответствовала шкалЗ 250 мм, равен А Н/мм. Толщина образца h 2 мм. 5 Из выражения (1) Н 136,2 кДж/м . Для среднего значения измерений четырех образцов получена величина Н 137 кДж/м. Для исходных ПЭВП-1

и ПЭНП получены средние величины Н, равные 344 и 78,2 кДж/м соответственно, Учитьшая, что объемные доли ПЭВП-1 (0,693) и ПЭНП (0,307) близки к массовым долям, из выражения (2) получили Нд 264,2 кДж/м ,

а условная эксплуатационная совместимость из выражения (3) составила С 51,8%,

Таким образом, разрушение полимерной системы при раздире сказывается значительно более чувствительным критерием несовместимости, чем разрушение при растяжении. При этом стойкость материалов к раздиру, характеризующая их совместимость с точки зрения механических свойств, зависит как от природы исходньгх компонентов, так И от составов систем, характеристик исходных компонентов и условий получения систем,

5

5

0 0

5

114

Количественная оценка систем по условной совместимости позволяет характеризовать степень приближения свойств к величинам, рассчитанным по правилу аддитивности, а также степень как ухудшения этих свойств, так и улучшения, усиления их по сравнению с аддитивными.

Формула изобретения

Способ определения эксплуатационной совместимости многокомпонентных . поли1 ерных систем, основанный на измерении физико-механических показателей при разрушении испытуемой системы, по величине которых судят об эксплуатационной совместимости компонентов системы, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения точности определения, в качестве физико-механических показателей измеряют величину удельной энергии раз- дира системы и удельную энергию раз- дира каждого из компонентов в зависимости от его объемной доли в системе, а об эксплуатационной совместимости компонентов в системе судят по соотношению удельных энергий раз- дира системы и отдельных ее компонентов.

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения эксплуатационной совместимости многокомпонентных полимерных систем и позволяет повысить точность определения путем учета объемной доли компонентов в системе. В качестве физико-механических показателей измеряют величину удельной энергии Н раздира системы и удельную энергию Н- раздира каждого из компонентов в зависимости от его объемной доли f, в системе. Стойкость полимеров к раздиру, характеризующая совместимость, зависит от природы исходных компонентов, их составов и условий получения системы. Об эксплуатационной совместимости компонентов в системе судят по соотношению удельных энергий раздира системы Н и отдельных ее компонентов Н-. 2 ил. с (Л с

cpue.i

а

Р1

Редактор А.Огар

Составитель В.Свиридов Техред А.Кравчук

Заказ 1623/41 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

cfJi/.Z

Корректор С.Шекмар