Влияние условий эксплуатации на прочность полимерных материалов

Тепловое поведение полимеров является их важнейшей характеристикой. Большинство пластиков отчетливо реагирует на, как принято говорить, температуру. Причина этого заключается в цепном макромолекулярном строении полимеров. Чем подвижнее кинетические фрагменты макромолекул, тем рельефнее их реакция на интенсивность теплового поля. Подвижность же макроцепей и, следовательно, температурная деформируемость и прочность определяются химическим строением, физической организацией полимеров (частично кристаллизующиеся или аморфные), морфологией их надмолекулярной структуры (пачечная, фибриллярная, сферолитная, сетчатая) и другими факторами. Чем ниже физико-механические свойства термопласта, тем он чувствительнее к изменениям температуры. Так, полипропилен, прочность и жесткость которого позволяет его отнести к конструкционным материалам, при нагреве до 80 °С теряет до 25 % стандартной прочности при изгибе, в то время как ПЭВП уже при 60 °С сохраняет лишь половину исходной прочности. Сходные соотношения наблюдаются при испытаниях полиолефинов на растяжение и изгиб (рис.1).

Рис. 1. Зависимость относительной прочности при растяжении от температуры частично кристаллизующихся термопластов

Перечень агрессивных агентов, влияющих на свойства полимерных материалов, чрезвычайно широк. Это минеральные и органические кислоты и их водные растворы, растворы щелочей и окислителей, алифатические и ароматические растворители, а также горюче-смазочные материалы.

Воздействие агрессивной среды на полимер может сопровождаться его набуханием, диффузией среды в полимер и химическим взаимодействием, приводящим к деструкции пластика.

На определение стойкости материала к агрессивным средам имеются государственные стандарты, определяющие сопротивляемость в баллах. По ГОСТу 12020 стойкость к агрессивным средам оценивается по изменению их массы по 5-балльной шкале: 5 – высокая стойкость; 4 – удовлетворительная; 3 – материал стоек не во всех случаях; 2 – стойкость недостаточна; 1 – материал не стоек и быстро разрушается.

Таблица 4. Сравнительная химическая стойкость полиолефинов в различных агрессивных средах числитель – холодные среды, знаменатель – горячие среды.