Оценка химической стойкости полимеров
Полимерные материалы в процессе эксплуатации или хранения могут контактировать с агрессивными средами, под действием которых протекают следующие процессы: сорбция компонентов агрессивной среды; десорбция из полимерного материала различных добавок (стабилизаторов, пластификаторов и т. д.); химическая деструкция; растворение полимера; изменение физической структуры (степени кристалличности, микропористости и т. д.). Под действием этих процессов происходит изменение (чаще всего ухудшение) эксплуатационных свойств полимерных материалов: механических, оптических, диэлектрических, сорбционных, диффузионных и т. п. Поэтому важной задачей является оценка химической стойкости и предсказание долговечности полимерного материала [31].
Изменение массы полимерного образца при его продолжительном экспонировании в агрессивной среде обычно рассматривается как признак протекания физических или химических процессов. Уменьшение молекулярной массы полимера обычно свидетельствует о химической деструкции; увеличение массы во времени рекомендовано по ГОСТ 12020-72 использовать для расчета величины сорбции агрессивной среды и коэффициента диффузии. Однако гравиметрический метод целесообразно применять только для однокомпонентной агрессивной среды вследствие различия в скорости сорбции различных компонентов. Более правильно оценивать химическую стойкость полимерных материалов в агрессивных средах по кинетическим (константы скорости, энергии активации), диффузионным, сорбционным, механическим и другим показателям.
Поскольку такие параметры определены для небольшого числа систем полимер - среда, большое распространение получила качественная оценка химической стойкости с помощью баллов (трех-, четырех - и пятибалльные системы). Эти оценки носят описательный характер: материал стойкий (устойчивый, химического разрушения не происходит) - балл 1; относительно стойкий (условно, ограниченно стойкий, применение допустимо) - балл 2; нестойкий (разрушается) - балл 3 (табл. 15.2).
Для учета влияния напряжений на химическую стойкость резин можно воспользоваться комплексной трехбалльной системой оценки стойкости резин в агрессивных средах при многократных деформациях. Для этого используют три показателя: набухание g, (%), динамическую ползучесть sg, (%), долговечность тр, (ч). Каждый из показателей оценивают по трем баллам, после чего все три балла суммируют.
Четырехбалльная система комплексно учитывает изменение массы и прочности. Пятибалльная система оценок широко распространена за рубежом как описательно-качественная, а также учитывающая критерии изменения прочности. По стандартам США и Японии пятибалльная система выводится из 10 показателей, каждый из которых, в свою очередь, оценивается от 1 до 10 баллов.
Таблица 15.2.
Трехбалльная система оценки химической стойкости по измене-
нию механических показателей (ГОСТ 12020-72)
|