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土工膜的环境应力开裂

 环境应力开裂是指当有应力存在下,塑料树脂受化学试剂作用发生的降解现象,最终导致塑料组分的损坏。这是一种溶剂诱导型的破坏,是化学试剂和机械应力协同作用发生的裂解。基本简介:

最新研究表明,塑料零部件破损,其中25%属于环境应力开裂(ESC)

环境应力开裂步骤:ESC是塑料树脂粒子在有应力存在下,与特殊化学试剂接触产生裂解的现象,它是化学试剂与机械应力协同作用的结果。

化学试剂不会直接引起化学作用或分子降解,实际上,是化学试剂渗透到分子结构并损害了聚合物链的内分子力,从而加快分子断裂。

ESC损坏的机械历程,类似于蠕变损坏,它包括流体吸收、塑性化、细纹出现、纹裂扩展和最终破坏。由于ESC过程取决于化学物质在聚合物结构内的扩散,流体吸收速率是裂纹扩展和开裂扩大两个速率的决定因素。化学试剂吸收越快,聚合物越易开裂和随之而来的破损。

近来分析比较,认为蠕变在特定条件下发生的ESC,在此情况下,蠕变是简化了的ESC,它以空气作为化学试剂,它们主要区别是活性化学试剂存在,它加速高分子断裂过程。这种加速作用结果显著缩短初期开裂的时间,实质上加速裂解扩大化的速率,这样缩短了最终破损的时间。

ESC的特征:

环境应力开裂破损均有几个典型的特征:

·脆性断裂:ESC损坏是由脆性断裂造成,任何材质正常情况均可产生塑变屈服的机理,作为ESC损坏最初开裂点,总发生在表面。他们往往是高应力区域所在,如微观缺损点或应力集中点。此初始开裂点一般总是直接与气态或液态活性化学试剂接触。

·多重开裂:起初多个单点开裂,随后连接成一个统一断裂,众多的原始开裂和随后联合是ESC破损机理的写照。

·平滑的形态:原始开裂区域,通常当展显出相对平滑形态时,缓慢的开裂扩展,而活泼的化学试剂能加快初始开裂出现及开裂扩展,粗糙表面,这种现象尤为明显。

·细微裂纹残留:残留细微裂纹存在,无论是初始开裂区或附近区域,将预示会产生ESC。在许多场合下当裂缝长度达到一个极限大小时,最终破损将在塑变超荷时变生。

·伸展的小纤维:最终断裂区可能出现伸展的小纤维和其他特征,这说明这种断裂是可塑变断裂。这是一个重要的启示说明ESC用化学作用机理是不合适的,因此一般伴随的化学作用引发的分子降解通常是不存在的。

·交错带:最新实验表明,一般ESC是通过渐进式开裂扩展机理进行的,在实验室条件下重塑特征表面试验,显示了一系列交错带,相当导致开裂扩展的环。这些观察到的带区可以想象是重复出现细纹化的环,随后通过脆性开裂的裂解扩展,其中包含了蠕变和ESC破损机理各步骤。

 


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