влияние ультрафиолетового облучения на закономерности

ДЕСЯТЫЕ АКАДЕМИЧЕСКИЕ ЧТЕНИЯ РААСН, 2006 г.
УДК 691.175.5:624.044.2:674.815
Ярцев В.П., д-р техн. наук, профессор, Лысенко Н.В., аспирант
Тамбовский государственный технический университет
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ПРИ ПЕНЕТРАЦИИ В ОГРАЖДАЮЩИХ
КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ
При эксплуатации пенополиуретана в строительных конструкциях материал может подвергаться
ультрафиолетовому облучению. Как указано в работе [1] пенополиуретан, в свободном состоянии (без
нагрузки), под воздействием ультрафиолета подвержен физико-химическому старению. В данной работе
исследовано поведение пенополиуретана Изолан 210-1 кажущейся плотности 60 кг/м3 (производство г.
Воронеж) при воздействии индентора (пенетрации) и УФ-облучения, в режиме длительных постоянных
нагрузок и температур.
Испытания проводили на установке поршневого типа [2] индентором в виде стального шарика
диаметром 5 мм и образцах в виде пластины толщиной 12 мм. Образцы предварительно подвергали
ультрафиолетовому облучению в диапазоне 240-320 нм лампой ДРТ1000 (0, 75, 150, 300 часов). Глубину
погружения замеряли индикатором часового типа с ценой деления 0.01 мм. Повышенную температуру
создавали накладной термокамерой и поддерживали постоянной ЛАТРом в процессе испытания с
точностью ±10С .
Полученные
экспериментальные
данные
обрабатывали
методом
графоаналитического
дифференцирования по программе «Grafdifer.exe» [2], полученные данные сведены в табл.1
Зависимости логарифма скорости внедрения от обратной температуры при различных временах
облучения, имеют линейный вид (см. рис.1), сходятся в одной точке и описываются формулой [1]:
U 0( тв)   ( тв)  H ( тв) 
T 

V  Vm ехр 
 1 
(1),
 Tm ( тв) 
R T



где Vm(тв) (начальная кажущаяся скорость внедрения индентора в поверхность материала), U0(тв)
(начальная энергия активации), (тв) (структурно–механический фактор), Тm(тв) (предельная температура
существования материала) – физические константы материала; R – универсальная газовая постоянная; Т –
температура; Н(тв) – твёрдость материала, которая определяется по формуле: Н(тв) = N/(Dh), в которой N –
сила, приложенная к шарику (индентору); D – диаметр индентора; h – глубина внедрения индентора в
поверхность материала.
lg V0 [мм/с]
-2
Остальные точки
условно не показаны
31Н
31Н
26Н
31Н
26Н
21Н
26Н
-3
0
21Н
75 часов
21Н
300 часов
-4
2,75
2,95
3,05
3,15
3,25
3,35
103/T , 1/K
Рис.1. Зависимости логарифма скорости внедрения индентора при различных нагрузках от обратной
температуры для пенополиуретана Изолан 210-1 кажущейся плотностью 60 кг/м3 , в зависимости от времени
УФ-облучения.
489
ДЕСЯТЫЕ АКАДЕМИЧЕСКИЕ ЧТЕНИЯ РААСН, 2006 г.
Полученные зависимости подтверждают термофлуктуационную природу деформирования пенопласта
при пенетрации.
Величины констант приведены в таблице 1.
При воздействии ультрафиолетового облучения пенополиуретана остается неизменной только
константа Тm(тв). Поведение остальных констант (Vm(тв), (тв) и U0(тв)) зависят от времени облучения. Так после
75 часов облучения значения Vm(тв), (тв) и U0(тв) растут, что, по-видимому, связанно с дополимеризацией
структуры материала (т.е. образованием новых связей). При дальнейшем облучении (150, 300 часов)
значения констант Vm(тв), (тв) и U0(тв) падают, что указывает на процесс фото-старения материала.
Зная величины констант (табл.1.) по уравнению (1) можно прогнозировать скорость деформирования
пенополиуретана при пенетрации в зависимости от времени УФ-облучения в широком диапазоне
постоянных нагрузок и температур.
Таблица 1.
Значения констант уравнения (1) для пенополиуретана Изолан 210-1 кажущейся плотностью 60 кг/м3 в
зависимости от времени УФ-облучения .
Время облучения,
часов
0
Vm(тв),
мм/с
10-2,4
Константы уравнения (1)
Тm(тв),
U0(тв),
К
кДж/моль
361
72
(тв), кДж/(мольН)
2
75
10
-2,5
363
88
2,6
150
10-2,4
357
52
1,5
300
10-2,2
363
44
1,1
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Романенков И. Г. Физико-механические свойства пенистых пластмасс.- М.: Госстандарт, 1970.- 170с.
2. Андрианов К.А. Прогнозирование долговечности (работоспособности) пенополистирола в
ограждающих конструкция зданий: Дисс… канд. техн. наук. – Тамбов, 2002. – 212 с.
490