估算高聚物加速热老化寿命的新方法

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1、.,1l第二卷第一期上海建材学院学报V地are,1989GG1989年月3尺UAASAI}T】STTU】U】ATARISMhOO估算高聚物加速热老化寿命的新方法’石拓(上海建材学院)摘要。本文用数理统计的方法得到高聚物加速热老化寿命的估算公式利用得到的公式对均聚甲醛(POM)及聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)板材的加速热氧老化试验数据,。进行估算估算结果与自然老化结果相近因而与传统方法川相比不仅有较高的准,。确性而且还可缩短老化试验时间:;;关词键高聚物热老化寿命活化能目lJ青,关于高聚物热老化寿命的估算目前比较成熟的公式有

2、E`=“十(1)川浪万盆,“,、,,·式中nIt是老化指标(失效)时间的对数为常数E为活化能R为气体常数T是绝对温度根据(1)式可用TG法求出活化能E和用常规方法测得一,个较高温度’T下的nIt作为该温度的a,值然后用点斜法作The51叩eE15eomPutedeo,。,byTGmthd图外推至高聚物正常工作温度T所对应的老化寿命对数。,。,为nIt见估算热老化寿命示意图或者当E和nIt确定后(1)式变成关于a的一次方,a,。,程求解然后给定正常温度Tn。,J.求得Itf`但是,上述方法有很大的近似性〔z3j,实际上老化

3、反应1/几1/T是十分复杂的.一方面,象线型高聚物分子长链降解的同时/T(I(),、、可能伴随着支化和交联由于降解支化交联的程度不估算热老化寿命的示意图,同老化结果对高聚物的物理性能和机械性能各指标的影响SketehfigureofeomPute;另一方面,对于每一种反应所需的活化能heatageinglife也不同E是不相同的,因此热老化寿命估算公式(l)仅用一个活化能E和一个,加速温度显然是不够的、。本文1988年10月Za日习丈至1.“、、曾在中国化学会1988沈阳溶液化学化学热力学热化学及热分析第四届论文报告,.

4、会”上宣读本文略作修改48上海建材学院学报第义卷估算热老化寿命公式的推导1根,据阿累尼斯公式有。入=AexP(一E/RT)(3),,,.式中入为反应速度常数A为频率因子(可视为常数)E为活化能R为气体常数(813x一“,。,,10kJ/mol)T是绝对温度上式表示当某种反应所需的活化能E确定后温度将决定反,由于:应速度常数反应速度常数入有如下统计关系川,__1N。人=一万1”一井于毛一(2)不N,。,式中t为老化试验时间N为高聚物老化前性能(指某个物理或机械性能指标值)N是固定的.,温度T下经过老化时间t的平均性能该式表

5、示热老化中某一种反应决定高聚物某一性能的,。下降对于不同的性能指标入的值一般不会相同。l,Z,,,t,如果选取个加速老化温度TT…几在规定老化试验时间内将分别测得老化;,Z,,,,入,,入2,,,;后的平均性能NN…N代入(3)式得到个不同温度下的速度常数…入然后,再代入(2)式得,=exp(i,=,,,摊.入A一E/RT)诬12…等式两边取对数n,n,。I入=IA+(一E/RT)(4)=n`,,=n,;=r;令丫I入AIAH/RT则(4)式成,,.入二A+(一E)H()5)由最小二乘法得到常数A和活化能E的估计为碑2、

6、护人,=入,+一_,A(E)H(6)n一*一名(入)万)(H万)=1宕拄,“E(H一H)=1式中n扑乙入了EH石玄二1=1`,石八=月=/,一,,把AE代入(4)式经反—变换得,ex.入二exp(A)P(一E/RT)(8)当给定高。,,。渐.,聚物正常使用温度T代入(8)式即可求得T下的反应速度常数那末。二高聚物在T下的热老化临界寿命t为:第1期石朽估算高聚物加速热老化寿命的新方法.、-,_,。卫卫过,。一介J~N。,’(9)人o:t。为临界寿命,N为高聚物临界性能.式中寿命t的可靠度及失效概率分别为阳_,a_。N,aa

7、m=’’“’R(tN必N)E七aoe入p又一“通丫“人`)Le人p`,一IJ`/,(10)N以aN=aN,,aa。一1=,aa。.F(艺N

8、融温度T1.对POM。=11.8kZ,当其抗冲强度由于老化而下材料测得其老化前抗冲强度为NJ/m.Z.”:=.“,,=,:降到20kJ/m时即失效木试验取临界抗冲强度N1skJ/m加速温度T397KT=7K,。=7K,=I=.Z,Z=38T37经t48h热氧老化后测得平均抗冲强度分别为N108kJ/mN.3kJZ,。