Способ выделения слоя поверхностного старения пластмасс
Владельцы патента RU 2356025:
Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к области исследования поверхности материалов и может быть использовано для определения границы охрупченного слоя поверхностно стареющих пластмасс. Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения границы охрупченного слоя материала, поврежденного старением. Для инициирования процесса образования микротрещин в состаренном слое образцы подвергают растяжению при температурах выше, чем температура их хрупкости, и ниже, чем температуря их стеклования, если образцы относятся к аморфным пластмассам, или температура их плавления, если испытуемые образцы относятся к кристаллическим пластмассам. Так как процессы старения протекают преимущественно в поверхностном слое, который становится хрупким, микротрещины образуются только в состаренном слое и распространяются только до границы несостаренного слоя из-за сохранившейся в нем способности к проявлению вязкопластических свойств. Таким образом, растяжение образца из состаренных пластмасс при температурах выше, чем температура хрупкости, и ниже, чем температура стеклования или плавления в зависимости от типа исследуемого материала, позволяет полностью проявиться состаренному слою в виде слоя растрескивания, представляющего собой множество микротрещин одинаковой глубины.
Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области исследования поверхности материалов и может быть использовано при определении слоя поверхностного старения пластмасс.
Уровень техники
Известно техническое решение (1. Priede E., Stabenow J. Effect beider Alterung schlagzah modifizierter SAN-Polymerisate. Kunststoffe, 1974. №9, p.497-502), в котором для определения глубины слоя старения образца АБС-пластика, подвергнутого ультрафиолетовому облучению, поверхностный слой АБС-пластика обрабатывают четырехокисью осмия, в результате окисления частицы каучука становятся устойчивыми к реагенту, что позволяет определить деструктированный слой. Недостатком технического решения является большая трудоемкость и пригодность лишь к пластмассам, наполненным каучуком.
Наиболее близким является техническое решение (2. А.Н.Мелкумов, В.П.Пруткин, И.Б.Авезов, Т.А.Мельник «Влияние глубины деструкции на свойства сополимера стирола с α-метилстиролом при его атмосферном старении», // Механика полимеров. 1976, №4, с.733-734), заключающееся в том, что для установления границ проникновения поверхностных микро- и макротрещин, появляющихся в результате старения полимера, проводилось послойное снятие на определенную глубину материала с облученной стороны образцов, шлифование поверхности каждого снятого слоя и исследование шлифов с помощью оптической микроскопии на наличие микро- и макротрещин. Недостатком указанного способа является большая трудоемкость и неточность определения границы изменения механических свойств, т.к. возникающие при деструкции материала внутренние напряжения не всегда могут сопровождаться полным развитием микротрещин до неповрежденного старением слоя материала. Или же при раскрытии трещины при температуре, равной или ниже температуры хрупкости неповрежденного старением слоя материала, развитие трещины при послойном снятии слоев с поверхности материала может происходить и в более глубокий неповрежденный старением слой.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является разработка способа определения состаренного слоя пластмасс.
Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в повышении точности определения границы охрупченного слоя материала, поврежденного старением, применительно к любым пластмассам, старение которых протекает преимущественно как поверхностный процесс.
Существенные признаки, характеризирующие изобретение.
Ограничительные: образцы из пластмассы, подвергнутой старению.
Отличительные: растяжение состаренного образца при температурах выше, чем температура хрупкости, и ниже, чем температура стеклования для аморфных или температура плавления для кристаллических полимерных материалов.
Известно, что облучение полимерных изделий ультрафиолетовыми лучами, например солнечным светом или искусственным источником, приводит к повышению их хрупкости. Этот эффект известен под названием старение (3. Бакнелл К.Б. Ударопрочные пластики. Л.: Химия, 1981. С. 63). Известно, что деструкция происходит только в поверхностном слое, остальная масса полимера не затрагивается, т.е. изделие приобретает хрупкую поверхность (3. Бакнелл К.Б. Ударопрочные пластики. Л.: Химия. 1981. С. 276). Растяжение состаренного образца с низкой скоростью и при температурах выше, чем температура хрупкости, и ниже, чем температура стеклования для аморфных или температура плавления для кристаллических полимеров, инициирует образование трещин на всю толщину слоя, подвергнутого старению. В результате при испытании на растяжение состаренных образцов исследуемого материала на поверхности образцов образуются многочисленные микротрещины, которые не вызывают разрушения образца глубже состаренного слоя благодаря сохранившейся пластичности материала, до которого старение не дошло.
Осуществление изобретения
Способ осуществляется следующим образом. Исследуют стандартные образцы из состаренных полимерных материалов. Для инициирования процесса образования микротрещин в поверхностном слое образцы подвергают растяжению при температурах выше, чем температура хрупкости, и ниже, чем температура стеклования для аморфных или температура плавления для кристаллических пластмасс. Таким образом, растяжение образца из исследуемого материала при температурах выше, чем температура хрупкости, и ниже, чем температура стеклования для аморфных или температура плавления для кристаллических пластмасс, позволяет проявиться охрупченному старением поверхностному слою образца полностью в виде появления многочисленных микротрещин одинаковой глубины на поверхности, так как развитие трещин при таких температурах происходит только в поврежденном старением слое и тормозится на границе слоем, неповрежденным старением, который проявляет, в условиях испытания, сохранившиеся исходные вязкопластические свойства и тем самым останавливает дальнейшее их продвижение.
Способ выделения слоя поверхностного старения пластмасс по появлению многочисленных микротрещин одинаковой глубины на поверхности, отличающийся тем, что образцы подвергают растяжению при температурах выше, чем температура их хрупкости, и ниже, чем температура их стеклования, если образцы относятся к аморфным пластмассам, или температура их плавления, если испытуемые образцы относятся к кристаллическим пластмассам.
