[发明专利]有机液体浸渍状态下高分子材料的蠕变破坏寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预测浸渍在有机液体中的高分子材料的蠕 变破坏寿命的方法。

背景技术

高分子材料的情形中，由于强烈受使用环境的影响，因此 蠕变破坏寿命需要在使用环境下进行试验，通常是在大气中或 浸渍在燃料等有机液体中且在应力作用的状态下测定破坏寿 命。

燃料浸渍状态下的蠕变破坏寿命在汽车领域的树脂部件的 制品设计上是极其重要的。不过，要测定燃料浸渍状态下的蠕 变破坏寿命，除了需要特殊的装置以外，还需要在安全和环境 方面非常深入注意来实施。另外，存在的问题是：由于需要进 行多种多样的燃料中的试验，因而需要大量的时间和劳力。为 此，正在寻求有效的预测方法。

一方面，活化能/活化体积的概念是已知的(成沢郁夫《高 分子材料强度学》Ohmsha，Ltd.、东京、1982年)，迄今尚没有 将它们活用到有机液体浸渍状态下的高分子材料的力学行为 中，并且用来这种寿命的预测。

发明内容

本发明提供一种以有效且以实用上充分的精度预测有机液 体浸渍状态下的高分子材料的蠕变破坏寿命的方法。

本发明人为达成上述目的进行了精心研究，结果发现由有 机液体饱和膨胀高分子材料的拉伸试验与未处理的高分子材料 的拉伸试验判定各自的活化能ΔF与各自的活化体积v^*，并通过 特定的公式，可以以实用上充分的精度预测有机液体浸渍状态 下的蠕变破坏寿命。

即本发明是一种蠕变破坏寿命的预测方法，其在预测浸渍 在有机液体中的高分子材料的蠕变破坏寿命时，基于大气中的 高分子材料蠕变破坏寿命试验、无应力作用下的有机液体饱和 膨胀高分子材料的拉伸试验、以及未处理高分子材料的拉伸试 验的结果来预测破坏寿命。

附图说明

图1是对未处理的试验片和普通汽油(60℃)饱和膨胀状态 的试验片在各种条件下测定屈服强度，σ_y/T对ln(dε/dt)作图的曲 线。

具体实施方式

本发明中，可由有机液体饱和膨胀高分子材料与未处理的 高分子材料的拉伸试验决定各自的活化能ΔF与各自的活化体 积v^*，并使用成沢郁夫《高分子材料强度学》(Ohmsha，Ltd.、 东京、1982年)记载的式1，计算并预测有机液体浸渍状态下的 蠕变破坏寿命。

t_b∝exp[(ΔF-v^*σ)/k_BT]    (式1)

此处，

t_b：蠕变破坏寿命

ΔF：活化能

v^*：活化体积

σ：蠕变试验中的应力

K_B：玻耳兹曼(Boltzmann)常数

T：绝对温度

具体说明的话，首先，将高分子材料试验片浸渍在有机液 体中，并研究重量的经时变化，求出饱和膨胀量。此处，饱和 膨胀量是指将浸渍在有机液体中的高分子材料中所浸透的有机 液体的饱和重量相对于浸渍前高分子材料的重量表示为百分率 的值。

然后，将成为饱和膨胀状态的试验片以2个水准以上的拉伸 速度、2个水准的温度测定屈服强度σ_y。此处，屈服强度σ_y是 指应力-形变曲线的最大应力。

屈服强度σ_y与活化能ΔF、活化体积v^*存在式2的关系(参 照成沢郁夫《高分子材料强度学》Ohmsha，Ltd.、东京、1982 年)。

σ_y/T＝(k_B/v^*)〔ln(dε/dt)+(ΔF/k_BT)-lnC〕    (式2)

此处，

T：绝对温度

K_B：玻耳兹曼常数

dε/dt：拉伸形变速度

C：常数

将σ_y/T对ln(dε/dt)作图，由其斜率求出v^*，将这里求出的v^*代入(式2)，求出ΔF。