ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие положения. Параметры герметичности из "Физико-химическая стойкость полимерных металлов в условиях эксплуатации " Существовавшие до последнего времени стандартные методы оценки свойств пластмасс в условиях активного воздействия внешней среды (ГОСТ 4650—73, ASTM 1693—бОТ и др.) не позволяют получить достаточно надежных параметров для инженерного прогнозирования работоспособности изделий из пластмасс. Определенный шаг вперед в этом направлении сделан при разработке ГОСТ 12020—72, 18059—72, 18060—72. Полученные по этим ГОСТам исходные параметры могут быть более обоснованно использованы для инженерного прогнозирования работоспособности материала изделий, в частности по фактору герметичности. [c.103] В основу прогнозирования может быть положен принцип выделения основного решающего фактора, определяющего долговечность и надежность работы изделий из полимерных материалов в контакте с агрессивными средами. Такими факторами могут быть механические свойства, герметичность, диэлектрические свойства и др. Для каждого из этих факторов должны быть определены объективные параметры, не зависните от геометрических размеров или формы испытуемых образцов и характеризующие работоспособность изделия по указанному фактору. [c.103] в различных изделиях из пластмасс (резервуары, оболочки, трубопроводы, разделительные мембраны, герметизирующие узлы и уплотнения для агрессивных жидкостей или газообразных сред и др.) требуется высокая герметичность и непроницаемость материала для среды. Поэтому в данном случае прогнозирование работоспособности (долговечности) изделия должно проводиться по фактору герметичности, определяемому без воздействия или при воздействии на него механических напряжений и деформаций (рис. П1.1). [c.103] Весовой сорбционный метод. Сущность метода заключается в периодическом взвешивании образца полимерного материала, помещенного в жидкую или парообразную агрессивную среду. Образец должен быть достаточно тонким и плоским, чтобы пренебречь поверхностью его торцов. При этом получают зависимость относительного изменения массы образца Gx/G a,i от времени т (рис. III.2). По этой зависимости определяют параметры D и Рж- Метод достаточно надежен для ограниченно набухающих образцов. [c.104] Экспериментальная проверка формулы (III. 1) для различных полимерных материалов и жидкостей показывает хорошее совпадение с результатами других методов определения D при значении = 0,3—0,5. [c.104] Поскольку для изделий используются в основном полимерные материалы, незначительно набухающие в данной среде, то для практических расчетов можно принять, что объем образца не изменяется, тогда 5 = G a, /Vo. [c.104] Параметр D рассчитывают по формуле (1.9). [c.105] Для изотропных материалов и жидких сред коэффициенты Е , Ер, Do, Pq не зависят от геометрических размеров испытуемого образца и практически от температуры. Иногда в достаточно широком интервале температур (100—120 °С) для газов и особенно для легко конденсируемых паров [4, 6] наблюдаются отклонения и указанные коэффициенты зависят от температуры. Однако и в этом случае применимость экспоненциальных зависимостей для практических расчетов возможна. Точность определения констант в данном случае будет определяться выбранным температурным интервалом. [c.105] Параметры т и Q являются исходными для определения гарантийных сроков сохранения работоспособности изделия при известных конструктивных размерах. Эти выражения дают возможность решить и обратную задачу, возникающую при конструировании изделия. В последнем случае задаются Xq при известном Q или т. е. гарантийными сроками надежной работы изделия, и определяют конструктивные размеры б и Л. [c.105] Если изделия подвергаются механическим нагрузкам (деформациям), то необходимо определить зависимость параметров D и Р от действующих на материал механических напряжений а или деформаций е (по ГОСТ 18060—72 и 18059—72). Выше было установлено, что механические напряжения и деформации в значительной мере влияют на скорости диффузионных процессов низкомолекулярных веществ в полимере, и процессы могут замедляться или ускоряться при деформации полимера. [c.106] На рис. II 1.3 схематически показаны зависимости коэффициентов диффузии и проницаемости от степеней относительных деформаций сжатия и двухосного растяжения различных образцов. Подобные зависимости для случая сжатия получены для всех исследованных нами материалов и сред (полиолефины, поливинилхлорид, фторопласты и др.) в контакте с различными органическими и неорганическими жидкостями. [c.106] При двухосном растяжении для некоторых полимеров (например, фторопластов) и сред может не наблюдаться уменьшение D и Я с увеличением 8р. При достижении определенного значения степени относительной двухосной деформации растяжения 8р = = е,ф часто наблюдается резкое увеличение значений D и Р, что связано с разрыхлением структуры полимера, образованием субмикротрещин и возникновением фазовой диффузии. [c.106] Для расчетов необходимо знаТь завибимости t o (е) и Ро (е), которые определяются экспериментально. Аналогичные зависимости могут быть получены не только для деформации, но и для напряжений в материале, при условии известной равновесной зависимости а (е). В случае линейной зависимости а (е) выражения (III.4) — (ГП-7) могут быть использованы, как правило, без аппроксимации. Если зависимость является нелинейной, то и константы а и Р в уравнениях (III.4)—(III.7), очевидно, зависят от о. Это требует аппроксимации по интервалам Ае, в которых аир можно принять с достаточной для практики точностью постоянными. Во многих случаях, где наблюдается уменьшение скорости диффузии при деформациях растяжения и сжатия, для расчетов изменения коэффициентов диффузии в зависимости от напряжения могут использоваться теоретические зависимости (11.33) и (11.34). [c.107] Рассмотрим еще один часто встречающийся на практике случай натекания газа через полимерную мембрану или оболочку в емкость, полностью занятую жидкостью. В гл. I описаны особенности кинетики и механизм встречных потоков газа и жидкости через полимерную мембрану, обусловливающие в данном случае уменьшение проницаемости мембраны для газа . [c.107] Полученное равенство дает возможность рассчитать натекание газа в замкнутую емкость, заполненную жидкостью, исходя из геометрических размеров, термодинамических свойств газа и параметров переноса газа через полимерную мембрану. [c.108] Вернуться к основной статье