Т.С. Выдрина
T.S. Vydrina
А.В. Артёмов
A.V. Artyomov
УГЛТУ, Екатеринбург
(USFEU, Ekaterinburg)

(Heat aging data of wood plastics have been analyzed. It has been sug-gested, about the essence of the processes running under short and long time of high temperature endurance.
Проанализированы данные теплового старения древесных пластиков. Высказано предположение о сущности протекающих процессов при коро-тком и длительном времени выдержки повышенных температур.)

При оценке долговечности материалов широко применяют метод ус-коренного теплового старения. Суть его заключается в том, что по скоро-сти изменения свойств материала при повышенной температуре опреде-ляют экстраполяцией изменение тех же свойств материала при нормаль-ной температуре [1]. В связи с этим было проведено сравнительное изуче-ние теплового старения пластиков из древесных частиц со связующим КФ-МТ-15 (МДП) и без связующего (ДП-БС).
Термообработка образцов производилась в термошкафу при темпера-турах: 50 и 70°С. В каждом тепловом режиме испытано по 18 образцов – дисков со связующим и без связующего, изготовленных горячим прессо-ванием при Т=180С, Р=40 МПа. После 10, 30, 50, 100, 200 и 400 ч тепло-вого старения изымались по три диска каждого пластика и, после их кондиционирования в течение суток, определялась их прочность при из-гибе в шести параллелях. До начала испытания была определена проч-ность при изгибе у образцов, не прошедших термообработку (контроль).
Для прогноза теплового старения был использован экстраполяционный метод, заложенный в ГОСТ 9.707–81, который широко применяется для прогноза долговечности материалов. Долговечность исследуемых материалов реал в реальных условиях эксплуатации вычислялась по формуле:
, (1)
где: иск, Тиск – долговечность и температуры в условиях ускоренных жестких испытаний, ч, К;
реал, Тэкв - долговечность и температуры в реальных условиях эксплуатации, ч, К;
Еа – энергия активации процесса разложения (старения), Дж/моль.
Прогноз долговечности МДП и ДП-БС выполнен с использованием плавно убывающих участков кривых изменения прочности изделий при изгибе от времени (рисунок 1) в ускоренных искусственных условиях ста-рения при температурах 70°С (343К) и 50°С (323К).
Для определения долговечности изделий иск при 70°С, 50°С экспериментальные результаты изменения прочности дисков при изгибе были аппроксимированы с помощью логарифмических и экспоненциальных функций. По полученным уравнениям были определены следующие сроки старения дисков τиск в условиях ускоренных испытаний: для ДП-БС при 70°С – 18,0 ч, при 50°С – 2208,7 ч; для МДП - 2,4 и 298,9 ч соответственно.
Значение энергии активации Еа процесса разрушения изделий рассчитывалось из следующих соображений. Применительно к полимерам и композиционным материалам на основе древесины основной причиной старения, является термоокислительная деструкция макромолекул полимера, связующего или компонентов древесины. Эта химическая реакция протекает по цепному механизму, и скорость такой реакции экспоненциально зависит от температуры*:

Для графического определения Еа уравнение (2) логарифмируют, учитывая, что время реакции обратно пропорционально скорости этой реакции  = 1/К. Полученное уравнение представляет собой уравнение прямой линии в координатах lg τ = f (1/Т). Еа была определена по тангенсу угла наклона прямой (рисунок 2*).
Реальная (эквивалентная) температура эксплуатации Тэкв МДП и ДП-БС была выявлена с помощью номограмм [2].
После определения Еа, иск и Тэкв по уравнению (1) был выполнен расчет долговечности изделий в реальных условиях эксплуатации реал и получены результаты (таблица 1), которые свидетельствуют, что предполагаемый срок эксплуатации (реал) ДП-БС составляет 65,1 года, а МДП – 2,2 года.

Библиографический список
1. Хрулёв В.М. Долговечность древесностружечных плит / В.М.Хрулёв, К.Я.Мартынов. - М.: Лесная промышленность, 1977. – 168 с.
2. Справочник по химии полимеров / Ю.С.Липатов [и др.]. - Киев: Наукова думка, 1971. – 280 с.

* таблицы, графики, формулы доступны в прикрепленном файле
* Скачать прикрепленный файл (40.1 Kb)
Если у вас возникли проблемы при скачивании файла сообщите пожалуйста об этом через раздел "Обратная связь".