Теплостойкость и морозостойкость

Под теплостойкостью и морозостойкостью обычно понимают способность полимера сохранять механические свойства соответственно при высоких и низких температурах. Условно можно считать, что температура резкого размягчения застеклованного полимера является верхним пределом его теплостойкости. Температуру, при которой он переходит в хрупкое состояние, считают нижним пределом морозостойкости.

Испытания полимеров на теплостойкость ведутся термомеханическими методами, в основе которыx лежит влияние температуры на деформируемость материалов. Термомеханические методы находят применение для технологического контроля и приемо-сдаточных испытаний пластмасс на теплостойкость. Следует отметить, что по результатам испытаний этими методами можно получить лишь общую оценку свойств полимера, по которой ориентировочно можно установить границы и области использования данного полимера как конструкционного материала.

В настоящее время в технических условиях на пластмассы следует рекомендовать, кроме общей характеристики теплостойкости, также требования на коэффициенты теплостойкости морозостойкости по основным механическим характеристикам. Это позволит значительно точнее и надежнее определять возможности полимеров как конструкционных материалов.

Температурное объемное и линейное изменение полиэтилена. С увеличением температуры кристалличность и удельный вес полиэтилена уменьшаются, а удельный объем возрастает. Коэффициент линейного расширения альфа для ПВП зависит от температуры в меньшей степени, чем для ПНП.

Удельный объем - величина обратная удельному весу. Изменение значения удельного объема в зависимости от температуры может быть определено как опытным путем, так и подсчитано с помощью коэффициента объемного температурного расширения.

Коэффициент линейного и объемного температурного расширения соответственно у 10%-ного асбополиэтилена, 25%-ного-асболиэтилена и стеклополиэтилена приблизительно в 2, 3, 4 раза меньше, чем у полиэтилена высокой плотности. Это обстоятельство является важным для трубопроводов большой протяженности, так как использование наполненных материалов позволяет упростить конструкцию компенсирующих устройств трубопровода для уменьшения влияния температурных удлинений.

Малое изменение удельного объема является положительным качеством асбополиэтилена и стеклополиэтилена в случаях сопряжения деталей из этих материалов с металлическими или другими материалами, имеющими меньший коэффициент линейного температурного расширения.

Анализируя экспериментальные данные, можно сделать следующие выводы:

асбополиэтилен и стеклополиэтилен можно отнести к категории материалов пластичного состояния;
модуль деформаций асбополиэтилена и стеклополиэтилена значительно выше, чем у ненаполненного полиэтилена, что свидетельствует о большой жесткости указанных материалов;
при повышенных температурах предел прочности у полиэтилена с наполнителями выше, чем у чистого полиэтилена. Большей прочностью обладает 25%-ный асбополиэтилен;
в области отрицательных температур предел прочности и удельная ударная вязкость чистого полиэтилена выше, чем у полиэтилена с наполнителями; поэтому для конструктивных элементов из полиэтилена, работающих только при пониженных температурах, введение исследованных наполнителей (исходя из условия прочности) нельзя считать целесообразным.