1. Критерии оценки технологических и эксплуатацион- ных свойств пкм.

Для оценки технологических и эксплуатационных свойств полимерных материалов (ПМ), ПКМ, ВПКМ используют большой набор критериев, позволяющих провести целенаправленный отбор материалов, свойства которых наиболее полно отвечают требованиям, обеспечивающим работоспособность конструкции. Для стандартизации терминологии и методов испытаний, технических условий на материалы и продукцию в области пластмасс используется международная система стандартов ИСО, ISO (International Standard Organizations). Ниже приведены стандарты ISO на некоторые технологические и эксплуатационные свойства ПМ, ПКМ, ВПКМ.

1. Технологические свойства

1. Показатели текучести:

а) индекс расплава, объемный индекс текучести (MVR, the meet volume-flow rate), мл/10 мин, см³/10 мин; используют MVR 250/5, 265/2, 190/2,16, где: числитель-температура, ºС; знаменатель-давление; ISO 1133.

б) показатель текучести расплава (MFR, the melt mass-flow rate), г/10 мин; ISO 1133; в системе СИ размерность Па^-1·с^-1.

2. Показатели вязкости:

а) определение вязкости растворов термопластов с использованием капиллярного вискозиметра; ISO 1628, part 1-6.

б) определение вязкости жидких полимеров (смол) пикнометрическим методом; ISO 1675, 1 пуаз (п) = 0,1 Па ·с.

3. Технологические показатели литья под давлением термопластов (injection moulding): температура литья, формы, продолжительность сушки, усадка; ISO 294, part 1‑5.

4. Технологические показатели при переработке реактопластов прессованием (compression moulding); ISO 295.

5. Технологические свойства фенольных смол (B-transformation test plate); ISO 8987.

6. Определение времени гелеобразования фенольных смол (on the gel time of resoles); ISO 9396.

7. Определение времени гелеобразования связующего в препрегах; ISO 15040, ГОСТ 22181-76.

8. Термомеханический анализ (ТМА); ISO 11359, part 1,2.

9. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК); ISO 11357, part 1,2,3,5.

10. Определение хемореологических характеристик (Determination of dynamic mechanical properties) методом торсионного маятника; ISO 6721, part 1-10 (варианты торсионного маятника с различными вибраторами: кручение, изгиб, сдвиг, растяжение и др.); ГОСТ 20812-83; метод быстрого определения основных технологических и эксплуатационных свойств ПМ и, особенно, ПКМ.

2. Эксплуатационные свойства

1.2.1. Механические свойства.

1) Напряжение при разрыве, разрушающее напряжение при растяжении (Tensile strength, Bruchspannung), (σ⁺) МПа, по ISO 527, part 1 and 2, образцы по ISO 3167, ГОСТ 11262-76, ASTM D 638.

2) Удлинение при разрыве, относительное удлинение при растяжении (elongation at break, bruchdehrung), (ε⁺, %), по ISO 527 (50 мм/мин), DIN 53455, ГОСТ 11262-76.

3) Прочность при сжатии (compressive strength, Druckfestigkeit), (σ^ˉ), МПа, по ASTM D695, ГОСТ 4651-68.

4) Прочность при сдвиге (Shear strength, Sherfestigkeit), (τ_сд), МПа, по ASTM D 732; ISO 14129, 14130 (определение межслоевой прочности при сдвиге методом короткой балки, by shot-beam method).

5) Модуль упругости при растяжении (Tensil modulus, Zug-E-Modul), (E⁺), МПа, по ISO 5271-1/2, образцы по ISO 3167, 1мм/мин, ГОСТ 4648-71, DIN53457.

6) 3,5 % - ное напряжение при изгибе при наибольшей силе (Flexural stress at 3,5% strain at maximum force; 3,5% - Biegespg. / Biegespg. Bei Hochstkraft), МПа, по ISO 178, образцы 80х10х4мм.

7) Модуль упругости при изгибе (Flexural modulus, Biege –E-Modul), (Е_ви), МПа по ISO 178, ГОСТ 9550-71, σ_ВИ по ГОСТ 4648-71, ASTM D 790.

8) Предел усталости (σ_XN), для ПКМ условный предел усталости, при котором ПКМ выдерживает определенное число циклов (Nх10⁷, 2Nх10⁷) нагружения;

,

- предельная деформация матрицы, при которой происходит усталостное разрушение ПКМ.

9) Логарифмический декремент затухания колебаний (θ ) - мера демпфирующей способности материала конструкции, подверженной высокочастотным динамическим нагрузкам. Определяет механизм усталостного разрушения ПМ, ПКМ (механического или теплового).

10) Виброустойчивость, (σ_N∙θ) определяет собственную частоту колебаний и изменяется в зависимости от ориентации волокон.

11) Термонагруженность материала (Е ∙α). При прочих равных условиях контактные термические напряжения в деталях определяются уровнем КЛТР-α.

α – коэффициент линейного термического расширения (coefficient of linear thermal expansion between 23 and 80˚C, Langenausdehnungskoffisient zwischen 23 и 80˚C), К^-1 по DIN 53752-A, образец 25х4х4 или образец 30х10х4 мм; от -50˚ до 140˚С по ASTM D 906; вдоль – по ASTM, поперек – ISO E831; ГОСТ 15173-70.

12) Предел текучести (yield stress), (σ_Т) МПа; удлинение при пределе текучести (elongation at yield), %, по DIN 53455, ISO 527, (ε_T).

13) Модуль ползучести (tensile creep modulus), по DIN 53444, ISO 899.

14) Модуль сдвига (G) (shear modulus by the plate twist method), МПа, по ISO 15310.

15) Твердость ПМ и ПКМ.

а) твердость по Роквеллу (реже используют значение твердости по Шору по DIN 53505), шкала М, R, по ISO 02039/2, Rockwell hardness (skale M), Rockwell Harte (skale M) по ASTM D 785.

б) твердость при вдавливании шарика по методу Ball (сила испытания 358 Н), Н/мм², значение после 30 с по ISO 02039-1:2001 в МПа, образец 50х15х4 мм, ГОСТ 4670-67.

16) Износ по Таберу (Taber abrasion, abried nach Taber), мг/1000 об. По ASTM D 1044.

17) Работа повреждения, Дж, деформация, мм, испытание на прокалывание, образец 60х60х3 мм с электронной регистрацией показаний по ISO 6603, часть 2.

При первоначальном выборе ПМ, ПКМ для конструкционных целей главными параметрами являются прочность, модуль упругости, удельная прочность (σ/ρ) и удельный модуль упругости (Е/ρ).

Плотность (density, dichte), (ρ), г/см³, определяют пикнометрическим методом, по ISO 1183-3:1999, ASTM D 792, образец 10х10х4 мм, DIN 53497.

На эксплуатационные свойства ПМ и ПКМ существенно влияет адсорбция воды.

Водопоглощение после 24ч (23˚С – насыщение), water absorption after 24 h (immersion at 23˚С); Wasseraufnahme nach 24h (lagerung bei 23˚С), % определяют по ISO 62.

Влагопоглощение (Moisture absorption (23˚С, 50% R.H.) saturation; Feuchtigkeitsaufnahme (23˚С, 50% R.F.) Sattigung), % определяют по ASTM D570.