Стандарт «ASTM D5229/D5229M Стандартный метод испытаний на влагосорбцию и равновесное кондиционирование полимерных композиционных материалов», разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод определения свойств сорбции или десорбции влаги по всей толщине для однофазных фикковских твердых материалов в форме плоских или изогнутых панелей. Этот стандарт также включает процедуры кондиционирования испытательных образцов перед использованием в других методах испытаний. Образцы доводятся либо до практически безводного состояния, либо до состояния равновесия в стандартной лабораторной атмосфере, либо до состояния равновесия во внелабораторных условиях.
Настоящий стандарт также включает процедуры определения потери влаги во время испытаний при повышенной температуре, а также потери влаги в результате термического воздействия после извлечения из среды кондиционирования, например, после установки тензодатчика. Хотя эти процедуры в первую очередь разработаны для ламинированных полимерных композиционных материалов, они также применимы к другим материалам, соответствующим требованиям настоящего стандарта.
Расчет константы диффузии влаги по толщине в процедуре A предполагает однофазный фикковский материал с постоянными сорбционными свойствами по всей толщине образца. Достоверность уравнений, используемых в процедуре A для оценки константы диффузии влаги в материале с заранее неизвестным поведением сорбции влаги, не определена до проведения испытания, поскольку результаты испытания определяют, подчиняется ли материал однофазной модели диффузии, подчиняющейся законам Фика. Армированный полимерный композиционный материал, испытанный при температуре ниже температуры стеклования, обычно соответствует этому требованию, но для двухфазных матриц, таких как отвержденные эпоксидные смолы, может потребоваться многофазная модель сорбции влаги. Хотя эти процедуры испытаний могут быть использованы для многофазных материалов, расчеты, используемые для определения константы диффузии влаги в процедуре A, справедливы только для однофазных материалов.
Оценка свойств материала равновесного содержания влаги с помощью процедуры А не предполагает однофазного поведения фикковской диффузии и, следовательно, не ограничивается им (фикковская диффузия относится к процессу диффузии растворителя в полимерных сетках, характеризующемуся скоростью диффузии, значительно более медленной, чем скорость релаксации полимера).
Процедуры, используемые в этом методе испытаний, могут быть выполнены с использованием подходящего автоматизированного оборудования, а полученные данные могут быть обработаны.
Процедура А предназначена для получения данных о свойствах материала по диффузии влаги, которые можно использовать для:
Процедура BE предназначена для приведения испытательных образцов в определенное состояние окружающей среды или состояние равновесия перед проведением других испытаний свойств материалов (включая, помимо прочего, механические испытания).
Процедура YZ предназначена для определения потери содержания влаги в результате извлечения испытательного образца из камеры кондиционирования (например, путем подключения тензодатчика) или путем нагревания испытательного образца до и во время механической нагрузки.
Одна пара испытаний на тонких и толстых образцах с использованием процедуры А позволяет определить константу диффузии влаги и равновесное влагосодержание при заданном уровне воздействия влаги и температуре. Для определения температурной зависимости константы диффузии требуется несколько испытаний при различных температурах. Для определения зависимости равновесного влагосодержания от уровня воздействия влаги требуется несколько испытаний при различных уровнях воздействия влаги.
Для многих композитов с полимерной матрицей диффузия влаги, как правило, слабо связана с относительной влажностью и, как правило, считается функцией только температуры. Для многих из этих материалов равновесное влагосодержание слабо связано с температурой и, как правило, считается функцией только относительной влажности.
Если окружающая среда во время использования представляет собой пар, например, влажный воздух, для кондиционирования образца следует использовать испытание на воздействие паров. Метод погружения в жидкую ванну следует использовать для имитации воздействия паров только в тех случаях, когда для качественных исследований требуются видимые абсорбционные свойства. Свойства, определяемые этим методом, следует указывать как видимые свойства.
Для многих композитов на основе полимерной матрицы влагопоглощающие свойства в условиях атмосферной влажности, как правило, не эквивалентны свойствам, наблюдаемым при погружении в жидкость или воздействии сжатого пара. В этих средах диффузионные свойства материала могут отличаться.
ASTM D5229/D5229M — это стандартный метод испытаний, разработанный для оценки свойств влагопоглощения и десорбции полимерных композиционных материалов. Этот стандарт имеет решающее значение для таких отраслей, как аэрокосмическая, автомобильная и гражданское строительство, где широко используются композитные материалы, такие как углепластики и стеклопластики. Понимание того, как эти материалы взаимодействуют с влагой, имеет решающее значение для обеспечения их долговечности и эксплуатационных характеристик в средах, чувствительных к влаге.
Вкратце, стандарт ASTM D5229/D5229M устанавливает процедуры определения свойств сорбции и десорбции влаги полимерными матричными композитами по всей толщине для однофазных фиковских твердых материалов. Он применяется к плоским или изогнутым панельным формам и включает методы подготовки образцов для испытаний перед другими испытаниями свойств материалов. Этот стандарт особенно применим к материалам, используемым в конструкционных и функциональных приложениях, таким как эпоксидные, полиэфирные и фенольные матричные композиты, а также гибридные и сэндвич-структуры.
Этот стандарт разделен на несколько процедур:
Базовый метод, описанный в ASTM D5229/D5229M, представляет собой гравиметрическое испытание, которое отслеживает изменение массы образца с течением времени при воздействии среды с контролируемой влажностью, например, влажного воздуха или погружения в жидкость. Процедура A обычно включает в себя:
В ходе процедур кондиционирования (B, C и D) образцы подвергаются воздействию определенных условий окружающей среды до тех пор, пока не достигнут эффективного равновесия влажности, которое определяется как состояние, при котором изменение среднего содержания влаги за определенный период минимально.
Поглощение влаги может существенно повлиять на эксплуатационные характеристики композитов на основе полимерной матрицы, вызывая разбухание, пластификацию или микротрещины. Стандарт ASTM D5229/D5229M предоставляет важные данные по:
Результаты, полученные в соответствии со стандартом, такие как коэффициенты диффузии и точки насыщения, используются для моделирования поведения влаги в условиях эксплуатации и оценки влияния абсорбированной влаги на размерную стабильность и механические свойства. Это особенно важно для применения в аэрокосмической (например, компоненты самолетов), автомобильной (например, детали интерьера) и гражданском строительстве (например, мосты).
В результате стандарт ASTM D5229/D5229M является важнейшим инструментом для характеристики влагопоглощения и кондиционирующих свойств полимерных композитов. Его стандартизированные процедуры предоставляют инженерам и исследователям надежные данные для оценки характеристик материалов в средах, чувствительных к влаге. Предоставляя информацию о диффузии влаги, равновесном содержании и протоколах кондиционирования, стандарт способствует разработке и применению долговечных композитных материалов в различных отраслях промышленности.
Наша организация, работающая на протяжении многих лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, располагает командой опытных специалистов и обширной инфраструктурой для проведения испытаний, измерений и анализа в широком спектре областей для предприятий всех секторов экономики. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM D5229/D5229M «Стандартный метод испытаний на влагосорбцию и равновесное кондиционирования полимерных композиционных материалов».
Вы можете попросить нас заполнить нашу форму, чтобы записаться на прием, получить более подробную информацию или запросить оценку.
