Η υποβάθμιση του περιβαλλοντικού στρες (ESC) είναι μία από τις πιο κοινές αιτίες των απροσδόκητων ασταθών των σήμερα γνωστών θερμοπλαστικών (ιδιαίτερα άμορφων) πολυμερών. Η ρωγμή του περιβαλλοντικού στρες μπορεί να αντιπροσωπεύει περίπου το 15-30 όλων των βλαβών πλαστικών εξαρτημάτων που βρίσκονται σε λειτουργία.
ESC και αντίσταση πολυμερούς (ESCR) σε ESC. Οι έρευνες δείχνουν ότι η έκθεση πολυμερών σε υγρά χημικά τείνει να επιταχύνει τη διαδικασία συγκόλλησης και η τρέλα ξεκινά με πολύ χαμηλότερες τάσεις από τις καταπονήσεις που προκαλούν ρωγμές με αέρα. Η επίδραση της τάσης εφελκυσμού ή ενός λειαντικού υγρού μόνο δεν θα επαρκεί για να προκαλέσει βλάβη, αλλά στην ESC, η έναρξη και η ανάπτυξη μιας ρωγμής οφείλεται στη συνδυασμένη επίδραση της τάσης και ενός λειαντικού περιβάλλοντος υγρού.
Το γεγονός ότι αυτή η ρωγμή στρες δεν διασπά τους πολυμερείς δεσμούς είναι ελαφρώς διαφορετική από την αποικοδόμηση του πολυμερούς. Αντ 'αυτού, σπάει τις δευτερεύουσες συνδέσεις μεταξύ των πολυμερών. Διαλύονται όταν οι μηχανικές καταπονήσεις προκαλούν μικρές ρωγμές στο πολυμερές και εξαπλώνονται γρήγορα υπό σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες. Έχει επίσης βρεθεί ότι μπορεί να συμβεί καταστροφική αποτυχία υπό στρες λόγω της προσβολής ενός αντιδραστηρίου ικανού να επιτεθεί στο πολυμερές σε μία μη τεταμένη κατάσταση.
Οι μεταλλουργοί συνήθως χρησιμοποιούν τον όρο ρωγμή διάβρωσης ή το σπάσιμο του περιβάλλοντος, για να περιγράψουν μια τέτοια αστοχία στα μέταλλα.
Αν και το φαινόμενο ESC είναι γνωστό εδώ και δεκαετίες, η έρευνα δεν έχει προβλέψει μια τέτοια αποτυχία σε όλα τα περιβάλλοντα και σε όλους τους τύπους πολυμερών. Ορισμένα σενάρια είναι γνωστά, τεκμηριωμένα ή προβλέψιμα, αλλά δεν υπάρχει πλήρης αναφορά σε όλους τους συνδυασμούς στρες, πολυμερούς και μέσων. Ο λόγος ESC εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως η χημική δομή, η συγκόλληση, η κρυσταλλικότητα, η τραχύτητα της επιφάνειας, το μοριακό βάρος και η υπολειμματική τάση του πολυμερούς. Εξαρτάται επίσης από τη χημική δομή και τη συγκέντρωση του υγρού αντιδραστηρίου, τη θερμοκρασία του συστήματος και την ταχύτητα καταπόνησης.
Υπάρχουν διάφορες απόψεις για το πώς συμπεριφέρονται ορισμένα αντιδραστήρια στα καταπονημένα πολυμερή. Εφόσον η ESC παρατηρείται γενικά σε άμορφα πολυμερή και όχι σε ημι-κρυσταλλικά πολυμερή, οι θεωρίες που σχετίζονται με τον μηχανισμό ESC γενικά περιστρέφονται γύρω από τις αλληλεπιδράσεις υγρών με τις άμορφες περιοχές των πολυμερών. Μία τέτοια θεωρία είναι ότι το υγρό διαχέεται στο πολυμερές και προκαλεί οίδημα που αυξάνει την κινητικότητα της αλυσίδας του πολυμερούς. Το αποτέλεσμα είναι η μείωση της τάσης απόδοσης και της θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης (Tg), καθώς και η πλαστικοποίηση του υλικού που οδηγεί σε χαμηλότερη τάση και διάτρηση στα στελέχη. Μία δεύτερη άποψη είναι ότι το υγρό μπορεί να μειώσει την απαιτούμενη ενέργεια για να δημιουργήσει νέες επιφάνειες στο πολυμερές με διαβροχή της επιφάνειας του πολυμερούς και έτσι μπορεί να δημιουργήσει κενά τα οποία θεωρούνται πολύ σημαντικά στα αρχικά στάδια σχηματισμού τερηδόνας.
Μόλις δημιουργηθεί ραγισμένο πολυμερές, αυτό δημιουργεί ένα εύκολο μονοπάτι διάδοσης έτσι ώστε να μπορεί να συνεχιστεί η περιβαλλοντική ρωγμή και να επιταχυνθεί η διαδικασία πυρόλυσης.
Η χημική συμβατότητα μεταξύ του περιβάλλοντος και του πολυμερούς ρυθμίζει την ποσότητα που το περιβάλλον προκαλεί το πολυμερές να διογκώνεται και να πλαστικοποιεί.
Οι επιπτώσεις της ESC μειώνονται όταν ο ρυθμός ανάπτυξης ρωγμών είναι υψηλός. Αυτό συμβαίνει κυρίως επειδή το υγρό δεν μπορεί να συμβαδίσει με την ανάπτυξη της ρωγμής.
Χρησιμοποιείται ένας αριθμός διαφορετικών μεθόδων για την αξιολόγηση της αντοχής του πολυμερούς σε ρωγμές περιβαλλοντικού στρες. Μια κοινή μέθοδος στη βιομηχανία πολυμερών είναι η χρήση του Bergen jig, το οποίο εκθέτει το δείγμα σε μεταβλητό στρες κατά τη διάρκεια μίας μόνο δοκιμής. Τα αποτελέσματα αυτής της δοκιμής δείχνουν την κρίσιμη πίεση για ρωγμές χρησιμοποιώντας μόνο ένα δείγμα. Μια άλλη κοινώς χρησιμοποιούμενη δοκιμή είναι η δοκιμή "Bell Phone", όπου οι λυγισμένες λωρίδες εκτίθενται στα υγρά που μας ενδιαφέρουν υπό ελεγχόμενες συνθήκες.
Περιβαλλοντική αντίσταση στη ρωγμή της τάσης Μπορείτε να εργαστείτε με το εργαστήριο μας EUROLAB για δοκιμές ESCR.