工程塑料、橡胶材料在自然寒冷环境下的试验研究.pdf

工程塑料、橡胶材料在自然寒冷环境下的试验研究 张立志 于凯 邓晓红 王绍明 中国农机院海拉尔试验站 攮要t本文论述了寒冷自然低温环境对工程塑料和橡胶材料的影响，该类材料在一25℃、一35℃等的性能； 并说明寒冷自然环境暴露对材料的影响。结果表明低温使材料变硬、变脆，拉伸强度和弯曲强度随温度降低而 提高．冲击强度和伸长率随温度降低而下降；与脆化温度较高的相比，脆化温度较低的材料在低沮下性能保持 率较高。材料经寒冷自然环境暴露，性能下降更为明显，说明该类高分子材料在寒冷自然低温环境下试验研究 工作的重要性． 关健词t寒冷自然环境 大气暴露 工程塑料 橡胶 当前，大多数塑料、橡胶材料的手册中都只给出常温下的性能，就是有部分低温性能也是人工环境 条件下的试验结果，他们不能全面地反映塑料、橡胶在实使用环境温度下的使用性能或寿命。在九十年 代，我站利用寒冷地区自然低温环境条件，开展了有关的试验研究工作。取得了一些成果；现介绍如下。 1．试验条件与试验方法 1．1试验条件 低温性能试验在本站自然环境低温材料试验室进行，暴露试验是在本站的暴露场和模拟库存试验室 的条件下进行的。测试仪器在低温状况下进行了标定(调零、校正)。该地区冬季漫长，全年平均气温 为一2、5C，极端最低温度一48℃，全年最冷月(一月)平均温度一28℃。上述条件，基本满足工程塑 料、橡胶材料的自然低温性能试验的需要。 1．2测试仪器 口试验机厂产)。 1．3试验方法 试验样品均按国家有关标准制备，每件样品在各温度下试验数量一般为5件。 测试按GB3681--83 —82《电线电缆护套机械性能试验方法》和GB351 l一83‘橡胶大气老化试验方法》，GB527--83‘橡胶 物理试验方法》等标准执行，分别进行了室温、一5℃、一1512、一25℃和一35℃温度下的机械性能测 定。 22l 2．试验结果分析及讨论 2．1工程塑料性能试验结果 表1、表2、为部分工程塑料在不同自然低温下的拉伸强度、伸长率、弯曲强度和冲击强度试验数 据。 从表1和表2的试验数据可以看出。低温对工程塑料机械性能的影响，主要表现在材料的拉伸强度 和弯曲强度随温度的降低而提高；冲击强度和伸长率随温度的降低而下降。结果导致材料变硬、变脆、 柔韧性减小或消失。当温度降N-25C时拉伸强度上升幅度较大，其中尼龙6、增强尼龙6、尼龙10lO 和372有机玻璃塑料等表现得较为突出。拉伸强度和弯曲强度随温度降低而上升，虽然在一般情况下不 会有直接破坏作用，但若遇外力作用则会产生脆裂现象，对工程塑料零部件有一定的影响。 有些耐低温差的材料，其冲击强度与伸长率在温度降至一15c～—25℃时就有了较大的变化，如 聚丙烯、聚苯乙烯和尼龙6等材料。有些耐低温性较好的材料，由于其脆化温度低，所以冲击强度与伸 长率的保持率较好，如采用橡胶改性的聚苯乙烯，含有橡胶成份的ABS以及聚乙烯、聚碳酸脂、尼龙 灯1010和聚甲醛等材料。 另外，低温下应力集中对工程塑料的机械性能也有较大的影响。从表2可以看出，许多工程塑料在 低温下无缺VI和有缺口的冲击强度下降幅度有明显的差别，即存在材料缺1：3敏感性问题。材料如果存在 缺陷(缺口、空隙、裂缝、杂质等)，其低温性能则显著低于正常状态，在应力或应变的作用下缺陷损 伤的进一步发展将导致材料的最终破坏。 2,2塑料线缆绝缘与护套层性能试验结果 表3为部分塑料电线电缆的绝缘层和护套层材料在不同低温下的机械性能的试验数据。 从表3中可以看出，线缆产品的绝缘和护套层材料的拉伸强度随温度的降低而上升，断裂伸长率则随温 度的降低而下降。护套层比绝缘层材料的耐低温性略好一些，但也有个别产品的伸长率下降较大；天津 电子线缆公司的sYl卜75—4高频电缆的绝缘层和护套层耐低温性能较好，其它产品聚乙烯、聚氯乙烯 绝缘层的耐低温性能相对差些。 3．工程塑料户外暴晒与未暴晒样品低温性能对比试验结果 从表4可以看出，工程塑料户外暴晒(1年)与为暴晒样品在同一低温(一15℃)时机械性能对比 试验数据。 从表4可以看出，工程塑料材料经暴晒后低温机械性能要比未经暴晒的同一品种材料的性能差。耐 寒性较好的材料同一低温下，经暴晒的与未经暴晒的数据相差较小，如尼龙10