Оценка химической стойкости

Воздействие окружающей полимерное изделие среды вызывает, как правило, ухудшение его эксплуатационных характеристик. Это негативно отражается на долговечности полимерного материала в процессе эксплуатации.

Под долговечностью понимается промежуток времени, в течение которого полимерный материал при определённых условиях не изменяет свои свойства до уровня, установленного в технической документации. Причём, в этот промежуток входит не только продолжительность использования изделий, изготовленных из полимеров, но и продолжительность хранения самого полимера с момента изготовления. Долговечность зависит от множества факторов самого разного характера, но химическая стойкость занимает среди них не последнее место.

Строгая оценка химической стойкости может быть дана кинетическими, диффузионными, сорбционными и др. параметрами. Но выявить такие параметры для всех полимеров и всех систем «полимер - среда» во всех возможных условиях эксплуатации - задача чрезвычайно громоздкая. Поэтому наибольшее значение получили качественные оценки химической стойкости полимеров с помощью балльных систем – трёх-, четырёх-, пятибалльных. Причем каждая их них может подразделяться на несколько видов в зависимости от типа полимерного материала (полимеры конструкционного назначения, резины, полимеры для покрытий и др.).

ГОСТ 12020 предписывает проведение оценки химической стойкости с помощью трехбалльной шкалы, которая носит описательный характер. Этим стандартом устанавливается три метода испытаний химической стойкости пластмасс:

- метод определения изменения массы образца;

- метод определения изменения линейных размеров образца;

- метод определения изменения механических свойств образца.

Первый из этих методов позволяет несколько условно разделить пластмассы на стойкие, слабостойкие и нестойкие. (В литературе иногда вместо такой описательной формы оценки приводится числовая бальная форма. Наиболее стойким материалам присваивается 1 балл, наименее стойким – 3 балла). Два других метода испытаний дают конкретные величины изменения размеров и показателей свойств в определённых условиях испытания, но общая оценка делается по 3-х бальной шкале (табл.7).

Методика определения изменения массы образцов сводится к тому, что образцы установленной формы погружаются в жидкий химический реагент и выдерживаются в нём 42 суток при 20⁰ С (или иной температуре). После истечения данного времени образцы вынимаются из среды, омываются водой или органическим растворителем, сушатся материалом, хорошо впитывающим жидкость, и взвешиваются. Промежуточные испытания проводятся через каждые 7 суток. Оценка химической стойкости производится в соответствии с таблицей 7.

При оценке изменений механических свойств пластмасс выдержка образцов в химически активной среде проводится аналогично. Далее определяются несколько показателей механических свойств, изменение которых сверх определённых пределов делает невозможным дальнейшее применение пластмассы в конкретных условиях эксплуатации (разрушающее напряжение, относительное удлинение при разрыве, ударную вязкость и др.). Оценка устойчивости механических свойств пластмассы к действию определённого реагента производится по величинам относительных изменений механических показателей в соответствии с таблицей 8. Оценка пластмасс, полученная в результате испытаний любым способом, является условной величиной и предназначена для сравнения стойкости различных пластмасс к определённым группам химических реагентов. Для получения более точных сведений о поведении отдельных видов пластмасс в условиях эксплуатации необходимо подбирать соответствующие химические реагенты, их концентрацию, продолжительность и температуру воздействия, а также учитывать влияние других факторов, имеющих место в процессе эксплуатации

.

Таблица 7.Оценка химстойкости пластмасс по изменению массы образцов

Характеристика пластмасы	Оценка химической стойкости	Усреднённая величина конечного (через 42 суток) изменения массы образцов, %
Увеличение массы (положительное значение изменения массы)	Уменьшение массы (отрицательное значение изменения массы)
При отсутствии пластификатора	При наличии пластификатора
Термопласты	Стойкая Слабостойкая Нестойкая	До 5 От 5,1 до 15 Более 15	До 3 От 3,1 до 10 Более 10	До 5 От 5,1 до 10 Более 10
Реактопласты	Стойкая Слабостойкая Нестойкая	До 5 От 5,1 до 8 Более 8	До 5 От 5,1 до 8 Более 8

Таблица 8. Изменение химстойкости пластмасс по изменению величины механических показателей

Характеристика пластмассы	Оценка устойчивости механических свойств	Величина относительного изменения усреднённого механического показателя в конце испытания, %
Прочностные свойства	Относительное удлинение
Термопласты	Хорошая Удовлетворительная Плохая	От 0 до 10 От 10,1 до 15 Более 15	От 0 до 10 От 10,1 до 20 Более 20
Реактопласты	Хорошая Удовлетворительная Плохая	От 0 до 15 От 115,1 до 25 Более 25

 

Накопленный опыт работы с пластмассами позволяет на основе оценки стойкости пластмасс прогнозировать продолжительность эксплуатации деталей в агрессивных средах. Считается, что вероятный срок службы изделий из пластмасс, получивших оценку «хорошая »,более 10 лет, «удовлетворительная » – 5 – 10 лет, «плохая » - до 5 лет.