影響裂紋擴(kuò)展的因素

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分析影響PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的因素及防治對(duì)策3300字

分析影響PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的因素及防治對(duì)策3300字(3)支鏈的影響支鏈對(duì)PE管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)表達(dá)在三方面：①共聚單體的種類(lèi)；

②支化密度；

③支鏈分布。概括闡述如下：

①共聚單體的種類(lèi)PE管從化學(xué)成分上講是聚乙烯，因此從丙烯到辛烯會(huì)隨著共聚單體碳鏈長(zhǎng)度的增加，其耐慢速裂紋增長(zhǎng)才能也將逐步提高。但是，所謂過(guò)猶不及，共聚單體的碳鏈長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)8個(gè)碳以上，由于若超過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)系帶分子從晶區(qū)拔脫時(shí)，支鏈便反轉(zhuǎn)，無(wú)法起到阻礙作用了。

②支化密度支化密度越大，系帶分子就會(huì)鏈接更多的短支，拔脫時(shí)的阻力就越大，這直接提高了PE管材的耐慢速裂紋增長(zhǎng)才能。當(dāng)然，支化密度同樣不能太大，由于它直接影響著片晶的厚度，若一度追求支化密度，勢(shì)必顧此失彼，讓片晶厚度降低，所以應(yīng)保持在片晶厚度不受影響的處境下增加支化密度。

③支鏈分布PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)同樣受到支鏈數(shù)量以及支鏈的空間分布影響。經(jīng)過(guò)研究察覺(jué)，當(dāng)支鏈呈雙峰型分布時(shí)，全體短鏈都接枝在長(zhǎng)鏈分子上，可以有效的抗?fàn)嶱E管材的慢速裂紋增長(zhǎng)。

(4)分子量及其分布的影響分子量越大，那么與之對(duì)應(yīng)的分子鏈也就越長(zhǎng)，分子鏈越長(zhǎng)，形成系帶分子的可能性就越大，進(jìn)而形成的系帶分子也就越多，因此有效提高了PE管材的耐慢速裂紋增長(zhǎng)。與此同時(shí)，分子量越大，更長(zhǎng)的分子鏈就能穿過(guò)更多的晶區(qū)，如此再次提高了分子布局的穩(wěn)定性，有效地提高了PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的抗?fàn)幉拍堋?/p>

當(dāng)然，分子量的數(shù)量是有限的，并且分子鏈也不宜過(guò)長(zhǎng)，假設(shè)分子鏈過(guò)長(zhǎng)，那么會(huì)對(duì)加工工藝帶來(lái)諸多不利因素，譬如過(guò)程的分子量會(huì)導(dǎo)致熔體滾動(dòng)指數(shù)降低。2.外部因素PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)，除了內(nèi)部因素這一主要因素外，外部的環(huán)境對(duì)其也有確定的影響。譬如PE管材加工工藝的是否科學(xué)、方法是否正確、質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等。

另外，在實(shí)際的使用中，方法是否得當(dāng)也對(duì)PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)有著重要影響。例如，在PE管道熱熔接口的施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)做好避陽(yáng)工作，防治陽(yáng)光對(duì)PE管直射。PE管屬于塑料，過(guò)高的問(wèn)題會(huì)讓其內(nèi)片面子在確定程度上產(chǎn)生變更，從而直接導(dǎo)致PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)。因此，在施工中確定要對(duì)溫度舉行相應(yīng)的操縱，必要時(shí)可選擇夜間舉行施工。

與此同時(shí)，在PE管道填砂時(shí)也應(yīng)留神，由于這道工序極易造成對(duì)PE管材接口縱向回縮，所以在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》中的要求舉行填砂，以免埋下隱患。

對(duì)于影響PE管材的外部因素還有好多，譬如在使用過(guò)程中，其所承載的載荷等處境，但是，相對(duì)于其內(nèi)片面子來(lái)說(shuō)，這些外部影響因素都相對(duì)較弱。

三、防治PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的對(duì)策防治PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)，即主要工作是變更其內(nèi)片面子布局上，即深入研究PE管材的工藝技術(shù)，努力提高其耐慢速裂紋增長(zhǎng)性；

以此同時(shí)，在使用過(guò)程中，應(yīng)有效操縱可能引起PE管發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的一系列因素。

(1)內(nèi)部防治對(duì)策目前，國(guó)內(nèi)外眾多研究部門(mén)都選擇PE管材的化學(xué)聚合改性為突破口，制備高性能的PE管專(zhuān)用材料，進(jìn)而闡述了PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的破壞形式，并對(duì)導(dǎo)致PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的因素分別從內(nèi)片面子構(gòu)造即外部使用兩方面舉行了分析，同時(shí)針對(duì)性地提出了一些防治對(duì)策。

摘要：

PE管材；

慢速裂紋增長(zhǎng)；

防治對(duì)策PE管材相較金屬管，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，它的耐腐蝕性強(qiáng)、有優(yōu)良的卷曲性和柔性易于安裝，而且本金低，在當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，更顯節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，尤其在輸送液體譬如水管和燃?xì)廨斔凸苌?，?yōu)勢(shì)顯著。目前，國(guó)內(nèi)外大都廣發(fā)將PE管材逐步取代金屬管。因此，針對(duì)PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的現(xiàn)象，有必要為了延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)其布局舉行研究，以便有效提高PE管材的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能。

一、PE管材發(fā)生慢速裂紋的形式1.PE管材的布局PE發(fā)生慢速裂紋與其布局有息息相關(guān)，由于它是一種半結(jié)晶材料，所以，一般處境下，在室溫高于PE管玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(一27℃)時(shí)，其無(wú)定外形，呈橡膠態(tài)。

其根本骨架即由不同厚度片晶構(gòu)成的晶區(qū)，以及連接這些片晶的無(wú)定形區(qū)的縱橫交織的分子組成。所謂的慢速裂紋增長(zhǎng)，從其布局上看即在較低應(yīng)力的條件下發(fā)生的分子鏈滑移，這也是造成PE管發(fā)生慢速裂紋的主要理由。

2.PE管材的破壞形式PE管慢速裂紋主要以韌性破壞、脆性破壞和氧化破壞3種形式。其中，在實(shí)際使用的過(guò)程中，以脆性破壞為最主要的表現(xiàn)形式，導(dǎo)致脆性破壞的理由主要是由于PE管在較低應(yīng)力的條件下，引起了慢速裂紋擴(kuò)展。是管材在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)生破壞的主要形式，是由在較低應(yīng)力條件下引起的材料慢速裂紋擴(kuò)展所致。

二、影響PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的因素1.內(nèi)部因素影響PE管材產(chǎn)生慢速裂紋的主要因素即其分子布局參數(shù)，如上文所述，分子鏈滑移導(dǎo)致了管材內(nèi)部布局發(fā)生了變化，進(jìn)而導(dǎo)致了PE管產(chǎn)生了裂紋，所以從這個(gè)意義上說(shuō)，分子鏈解纏是PE管材發(fā)生慢速開(kāi)裂的真正理由。為此，筆者針對(duì)PE管分子布局參數(shù)分別舉行了分析，對(duì)分子數(shù)量、分子量、分子量分布、支化密度，以及支鏈分布和片晶厚度、片晶間距等舉行了概括分析，經(jīng)過(guò)分析察覺(jué)系帶分子數(shù)量、狀態(tài)和片晶厚度以及其完整性是導(dǎo)致PE管慢速裂紋增長(zhǎng)的主要因素，就此舉行相應(yīng)的探討。

(1)系帶分子數(shù)量的影響系帶分子即指貫穿兩個(gè)以上片晶區(qū)域的分子，其數(shù)量是影響PE管料發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的主要因素。理論上講，系帶分子越多，對(duì)于承受同一應(yīng)力，平均分擔(dān)的應(yīng)力就相對(duì)較小，因此從這個(gè)角度上說(shuō)，系帶分子越多，對(duì)PE管材的耐開(kāi)裂性越好。這與一根筷子輕易折斷，十根筷子不易折斷是一個(gè)道理。

由于系帶分子的形成與分子量和片晶間距有關(guān)，因此要使系帶分子數(shù)量增大，就應(yīng)盡可能提高分子量數(shù)量，延長(zhǎng)分子鏈的距離，同時(shí)縮減片晶間距，這是形成大量系帶分子的途徑。

(2)片晶的影響片晶間距越小那么系帶分子越多，由于，片晶間距是由支化點(diǎn)間距抉擇的，因此，支化點(diǎn)越密，片晶間距越小，產(chǎn)生的系帶分子也就越多。同時(shí)，片晶的厚度也抉擇了系帶分子的抗解纏才能，因此片晶越厚，系帶分子對(duì)解纏的抗?fàn)幉拍芤簿驮綇?qiáng)。另外，片晶是否完整也對(duì)PE管材的耐慢速裂紋增長(zhǎng)有重要影響，片晶越完整，其抗耐性越強(qiáng)，因此應(yīng)盡量保證片晶的完整性。

提高PE管材的耐慢速裂紋增長(zhǎng)功能。值得一提的是，通過(guò)變更加工條件來(lái)變更PE管內(nèi)片面子機(jī)構(gòu)，即變更聚合物的凝結(jié)態(tài)結(jié)構(gòu)，其方法不但較使用，而且在優(yōu)化材料性能上效果顯著。

細(xì)致地說(shuō)，即在聚合物加工過(guò)程中使用振動(dòng)力場(chǎng)的方法。經(jīng)過(guò)振動(dòng)擠出的PE管材結(jié)晶度得到了提高，而且熔點(diǎn)也相應(yīng)的升高，尤其其片晶較完善，且晶片變厚，這都是提高PE管材耐慢速裂紋增長(zhǎng)的顯著標(biāo)志。

(2)外部防治對(duì)策有效地操縱外部因素對(duì)PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的影響，是延長(zhǎng)PE管材壽命必不成少的組成片面，因此在使用PE管時(shí)應(yīng)按照相關(guān)文件的要求，嚴(yán)格履行操作方法，并留神外部環(huán)境可能對(duì)其造成的影響，譬如溫度、接口填砂等工序，盡可能地讓外部因素對(duì)PE管發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的因素降至最低。

總結(jié)：

PE管材的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣，因此，對(duì)其操縱發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的影響內(nèi)部工藝因素和外部因素，提出了更多、更高的要求，了解PE管的布局特點(diǎn)，從化學(xué)角度入手，是有效防治PE管材發(fā)生慢速裂紋增長(zhǎng)的重要切入點(diǎn)。

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[1]唐巖.畢麗景.李延亮.PE管材發(fā)生慢速裂紋擴(kuò)展的影響因素[J]2022年20卷3期.[2]