[发明专利]基于压痕实验的聚乙烯耐环境应力开裂测试方法及装置

说明书

本发明涉及聚乙烯环境应力开裂测试领域，尤其涉及基于压痕实验的聚乙烯耐环境应力开裂测试方法及装置。所述方法为：1)对聚乙烯样品进行压痕实验，得到杯状样品，且样品不能产生裂纹；2)将杯状样品放入腐蚀液中，观察记录裂纹产生时间；3)根据裂纹产生时间评价聚乙烯材料的耐环境应力开裂能力。测试装置包括：上连接、压头、固定片、压杯和下连接；其中，上连接用于向压头传递下压力，压头可拆卸固定在上连接上，固定片用于将样品固定在压杯上，且固定片和压杯上设置有供压头穿过的通孔，下连接用于承载压杯。本发明通过压痕实验条件将测试时间压缩到1.2小时，测试效率得到极大提升，弥补了传统测试方法需要几百小时甚至上千小时的弊端。

技术领域

本发明涉及聚乙烯环境应力开裂测试领域，尤其涉及一种基于压痕实验的聚乙烯耐环境应力开裂测试方法及装置。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

聚乙烯材料具有耐冲击、无毒、耐低温、耐磨性、耐化学药品性等优点，所以是一种发展前景极好的树脂材料，尤其是在制造水管、农用排灌管、煤气管等方面得到了极大的应用。据美国运输部管道和危险材料安全管理局2018年最新数据显示，90％以上的北美天然气管道都是由聚乙烯材料制成的。但是聚乙烯在含有润滑剂、洗涤剂等腐蚀性介质的液体以及长期承受内压的情况下都容易产生裂纹而造成破坏。研究表明，塑料零部件破损，25％属于环境应力开裂。因此，聚乙烯的耐环境应力开裂性能是评定聚乙烯使用寿命的重要指标。

然而，本发明人研究发现：目前石油石化行业采用的聚乙烯耐环境应力评价方法，如ASTM D1693和GB/T 1842-2008，都是在式样上预制缺口来增加聚乙烯裂纹的增长速度，即便是有预制缺口，往往裂纹的产生也需要很长时间，有时甚至超过1000小时。另一个问题是预制缺口的引入会极大影响检测结果的准确性和重复性。因此，现存的耐环境应力评价和测试方法具有操作繁琐、实验结果可重复性差、测试时间长及经济效益低等不足。

发明内容

针对上述的问题，本发明的目的是快速、准确地测试评价聚乙烯耐环境应力开裂能力，缩短测试时间短、提高可重复性、降低检测成本。为此，本发明提供一种基于压痕实验的聚乙烯耐环境应力开裂测试方法及装置。

一种基于压痕实验的聚乙烯耐环境应力开裂测试方法，包括以下步骤：

(1)对聚乙烯样品进行压痕实验，得到杯状样品，且样品不能产生裂纹；

(2)将杯状样品放入腐蚀液中，观察记录裂纹产生时间；

(3)根据裂纹产生时间评价聚乙烯材料的耐环境应力开裂能力。

另外，为了便于实现上述测试方法，本发明还设计了相应的测试装置，包括：上连接、压头、固定片、压杯和下连接；其中，所述上连接用于向压头传递下压力，所述压头可拆卸固定在上连接上，所述固定片用于将样品固定在压杯上，且固定片和压杯上设置有供压头穿过的通孔，所述下连接用于承载压杯。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

(1)本发明的测试方法不需要在测试样品上预制裂纹缺口，克服了传统测试方法需要对试样预制裂纹缺口，但造成裂纹缺口制作质量不稳定引起的测试误差，大大提高了测试结果的可重复性和准确性，同时节省了试样处理时间，简化了测试流程，提高了测试效率。

(2)本发明测试时间短、效率高：本发明通过压痕实验条件将测试时间压缩到1.2小时，测试效率得到了极大提升，弥补了传统测试方法需要几百小时甚至上千小时的弊端。

(3)本发明检测成本低，检测方法便捷实用，只需要将压痕实验得到的杯状样品置于腐蚀液中观察裂纹产生时间，即可快速完成测试。

附图说明