Растрескивание под воздействием окружающей среды (ESC) является одной из наиболее распространенных причин неожиданной хрупкости известных в настоящее время термопластичных (особенно аморфных) полимеров. Растрескивание под воздействием окружающей среды может быть причиной примерно 15-30 всех отказов пластмассовых компонентов в процессе эксплуатации.

ESC и устойчивость полимера (ESCR) к ESC. Исследования показывают, что воздействие полимеров на жидкие химические вещества имеет тенденцию ускорять процесс пайки, и безумие начинается при гораздо меньших напряжениях, чем напряжения, которые вызывают воздушное растрескивание. Эффект растягивающего напряжения или одной абразивной жидкости не будет достаточным, чтобы вызвать разрушение, но в ESC возникновение и рост трещины происходит из-за комбинированного воздействия напряжения и абразивной окружающей среды.

Тот факт, что это растрескивание под напряжением не разрушает полимерные связи, немного отличается от разрушения полимера. Вместо этого он разрывает вторичные соединения между полимерами. Они разрушаются, когда механические напряжения вызывают небольшие трещины в полимере и быстро распространяются в суровых условиях окружающей среды. Также было обнаружено, что катастрофическое разрушение в условиях стресса может происходить из-за воздействия реагента, способного атаковать полимер в нерастянутом состоянии.

Металлурги обычно используют термин «трещина от коррозии под напряжением» или «разрушение под воздействием окружающей среды» для описания такого разрушения металлов

Хотя явление ESC было известно в течение десятилетий, исследование не предсказывало такой провал для всех сред и для всех типов полимеров. Некоторые сценарии хорошо известны, документированы или предсказуемы, но нет полной ссылки на все комбинации напряжений, полимеров и сред. Отношение ESC зависит от многих факторов, таких как химическая структура, связь, кристалличность, шероховатость поверхности, молекулярная масса и остаточное напряжение полимера. Это также зависит от химической структуры и концентрации жидкого реагента, температуры системы и скорости деформации.

Существуют различные взгляды на то, как ведут себя определенные реагенты в напряженных полимерах. Поскольку ESC обычно наблюдается в аморфных полимерах, а не в полукристаллических полимерах, теории, связанные с механизмом ESC, обычно вращаются вокруг взаимодействия флюидов с аморфными областями полимеров. Такая теория заключается в том, что жидкость диффундирует в полимер и вызывает набухание, что увеличивает подвижность цепи полимера. Результатом является снижение предела текучести и температуры стеклования (Tg), а также пластификация материала, что приводит к снижению напряжения и перфорации в деформациях. Второе мнение состоит в том, что жидкость может уменьшить энергию, необходимую для создания новых поверхностей в полимере, путем смачивания поверхности полимера и, таким образом, может помочь создать пустоты, которые считаются очень важными на ранних стадиях образования кариеса.

Как только полимер треснул, это создает легкий путь распространения, так что растрескивание в окружающей среде может продолжаться и процесс крекинга может быть ускорен.
Химическая совместимость между средой и полимером определяет количество, при котором среда вызывает набухание и пластификацию полимера.
Эффекты ESC уменьшаются, когда скорость роста трещины высока. Это связано прежде всего с тем, что жидкость не успевает за ростом трещины.

Для оценки устойчивости полимера к растрескиванию под воздействием окружающей среды используется ряд различных методов. Распространенным методом в полимерной промышленности является использование джигов Bergen, который подвергает образец переменному напряжению во время одного теста. Результаты этого теста показывают критическое напряжение для растрескивания, используя только один образец. Другим обычно используемым тестом является тест «Bell Telephone», в котором изогнутые полоски подвергаются воздействию интересующих жидкостей в контролируемых условиях.

Устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды Вы можете работать с нашей лабораторией EUROLAB для испытаний ESCR.