基于应变硬化与微观结构相关性的PE管材耐慢速裂纹扩展性能研究

对于应用于燃气和给水行业的聚乙烯(PE)管材,耐慢速裂纹扩展(SCG)性能是评价其是否能够长期服役的重要指标。采用应变硬化试验法得到PE100RC和PE100管材试样的应变硬化模量,并对其与重均分子量、分子量分布、共聚单体含量及类型、片晶厚度等微观结构参数之间的相关性进行研究,以期更为准确地理解和评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能。结果表明,相对于其他微观结构参数,共聚单体类型和片晶厚度与PE管材的耐慢速裂纹扩展性能之间有更加明显的相关性;结合应变硬化模量与微观结构参数对PE管材慢速裂纹扩展性能进行评价可以提高其结果的准确性;PE100RC在应变硬化与微观结构参数表征上都比PE100表现得更优异,PE100RC具有更加优良的耐慢速裂纹扩展性能。     

热老化对恒定内压下PE管材性能的影响

为了研究热老化对恒定内压作用下的PE管材结构和性能的影响,在80℃水浴环境中对聚乙烯管进行了长期压力测试,通过力学性能测试、热重试验、DSC测试以及衰弱全发射红外光谱试验,分析了老化过程中管材的结构和性能变化。结果表明,在老化过程中,随着老化时间的增加,PE管材抗氧化剂逐渐被消耗,2 200 h时,老化管材的氧化诱导期降低至原始管材的73. 1%;随着老化时间的延长,管材表面发生氧化,产生了羰基(—CO)与羟基(—OH)等含氧基团。热老化使PE分子链发生了以交联为主的化学反应,导致管材的热稳定性上升。结晶度增加、分子链交联以及管材表层氧化等,导致拉伸强度略有提升,而管材的断裂伸长率和冲击强度分别下降了27. 5%、28. 9%。     

聚乙烯管材应变硬化模量与裂纹扩展速率相关性研究

采用应变硬化试验和锥体试验分别得到不同聚乙烯100（PE100）管材试样的应变硬化模量和裂纹扩展速率,并对它们之间的相关性进行研究,以期验证应变硬化试验法评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能的正确性。结果表明,锥体试验中PE管材试样的裂纹扩展程度随着试验时间的增加而增大;应变硬化试验和锥体试验对不同PE管材试样的耐慢速裂纹扩展性能评价结果完全相同,应变硬化试验法评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能的正确性得到验证;应变硬化试验不仅误差较小,而且可以区分不同牌号PE100管材耐慢速裂纹扩展性能的细微差异,评价结果相对于锥体试验要更加可靠。