ГОСТ Р 56762-2015

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Метод определения влагопоглощения и равновесного состояния

Polymer composites. Method for determination of moisture absorption and equilibrium conditioning

ОКС 83.080

Дата введения 2017-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологии" (ФГУП "ВНИИ СМТ") совместно с ОАО "НПО "Стеклопластик" при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе аутентичного перевода на русский язык указанного в пункте 4 стандарта АСТМ, который выполнен ТК 497

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2015 г. N 1964-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д5229/Д5229 M-12 "Стандартный метод испытания свойств влагопоглощения и равновесного состояния композитных материалов с полимерной матрицей" (ASTM D5229/D5229 M-12 "Standard test method for moisture absorption properties and equilibrium conditioning of polymer matrix composite materials"). При этом дополнительные слова, фразы, ссылки, включенные в текст настоящего стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации, выделены курсивом.

________________

Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей;

В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Предисловие", 7 "Проведение испытаний", приложениях ДБ и ДВ приводятся обычным шрифтом; отмеченные в разделе "Предисловие" знаком "**" и остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.5).

Из пункта 5.6 исключена ссылка на стандарт MIL-B-131, устанавливающий требования к водонепроницаемому материалу, в связи с тем, что данные технические условия не находят применения на территории РФ, данная ссылка носит справочный характер

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012** (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (www.gost.ru)

Введение

Значимая оценка и сопоставление данных о реакции полимерной матрицы композита на влагопоглощение может производиться только тогда, когда профиль влажности материала приводится к равномерному значению по толщине. В настоящем стандарте приведен метод, применяемый для кондиционирования с целью достижения равновесного состояния, который, в отличие от других методов, может быть применен в случае наличия влаги, которая формируется жидкостью, отличной от воды, и который, помимо того, может предусматривать свойства влагопоглощения, которые необходимы для анализа однофазной диффузии влаги по закону Фика в отношении таких материалов.

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения влагопоглощения или свойств десорбции в направлении "сквозь толщину" полимерных композитов с учетом однофазной диффузии по закону Фика для твердых материалов в виде образцов плоской и искривленной формы. Также настоящий стандарт устанавливает метод проведения кондиционирования образцов для испытаний другими методами, заключающийся в доведении до состояния, преимущественно свободного от влаги, или до равновесного состояния влажности в стандартной атмосфере, или в условиях, отличных от лабораторных. Также настоящий стандарт устанавливает методы определения потерь влаги при испытании в условиях повышенных температур и потерь влаги при тепловом воздействии после удаления из условий, в которых поддерживается температурно-влажностный режим, например в ходе операций присоединения тензометрических датчиков.

Настоящие методы применимы для слоистых материалов с полимерной матрицей и других материалов, которые соответствуют положениям 1.2.

1.2 Вычисление константы диффузионной способности влаги по толщине материала в методе A (7.4) основано на модели однофазной диффузии по закону Фика применительно к материалу с характеристикой влагопоглощения постоянного по толщине образца. Состоятельность уравнений, которые используют в методе A для оценки константы диффузионной способности влаги для материала, для которого динамика влагопоглощения не известна до начала испытаний, не важна, так как результаты испытаний сами показывают соответствие материала модели диффузии однофазного типа по закону Фика. Требованиям модели однофазного закона Фика соответствует армированный полимерный композит при температуре ниже температуры стеклования. В то время как двухфазные матрицы, к примеру, ударопрочные эпоксипласты, могут соответствовать модели влагопоглощения на основе нескольких фаз. Таким образом, методы испытаний могут быть использованы для многофазных материалов, но расчеты, проводимые с целью определения константы диффузионной способности влаги для метода A, применимы только к однофазным материалам.

Далее, в разделе 6, представлено описание иных примеров материалов и условий для испытаний, которые могут не соответствовать данным требованиям.

1.3 Оценка равновесного состояния в материале по методу A не подразумевает соответствия модели однофазной диффузии и может быть применена для других материалов.

1.4 Методы, установленные в настоящем стандарте, и итоговая обработка данных могут быть выполнены с помощью автоматизированной аппаратуры.

1.5 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение в полном объеме всех вопросов обеспечения техники безопасности, связанных с его применением. Пользователь данного стандарта несет ответственность за обеспечение соответствующих мер техники безопасности и охраны труда, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его применением.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 15139-69 Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)

ГОСТ 24888-81 Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименования, термины и определения

ГОСТ 29127-91 (ИСО 7111-87) Пластмассы. Термогравиметрический анализ полимеров. Метод сканирования по температуре

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения
     
     ГОСТ Р 56679-2015 Композиты полимерные. Метод определения пустот
     
      ГОСТ Р 56682-2015 Композиты полимерные. Методы определения объема матрицы, армирующего наполнителя и пустот

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24888, ГОСТ 32794 и следующие термины с соответствующими определениями:

Примечание - В случае расхождения в терминах, ГОСТ 32794 имеет приоритет перед другими документами.

3.1 критерий точности n: Наибольшее изменение среднего влагосодержания в образце за определенный промежуток контрольного периода, который является допустимым для установления действующего равновесного состояния влажности (также см. среднее влагосодержание, равновесное состояние влажности и контрольный период).

3.2 среднее влагосодержание М, %: Средний объем поглощенной материалом влаги принимают как соотношение массы влаги имеющейся в материале, к массе материала после сушки в печи, выраженное в процентах

,                                                              (1)

где W - текущее значение массы образца, г;

W - масса образца после сушки в печи, г.

3.3 диффузия по закону Фика: Модель влагопоглощения материала и его десорбция, которая соответствует второму закону Фика, выраженному в формуле

,                                                               (2)

где с - концентрация влаги;

D - константа диффузионной способности влагопоглощения;

t - время, ч или день;

z - глубина диффузии влаги, мм.

3.4 температура стеклования, T []: Приблизительное значение в диапазоне температур, при котором происходит обратимое изменение из высокоэластичного или вязкотекучего состояния на состояние относительно хрупкого твердого тела, в аморфном полимере или на аморфных участках частично кристаллического полимера.

Примечание - Температура стеклования многих композитов с полимерной матрицей снижается в присутствии абсорбированной влаги.

3.5 влага: Жидкая среда (вода, авиационный керосин, морская вода или любая другая жидкость), которая или в относительно малом количестве диффундирует и рассеивается в виде газовой или паровой фазы, конденсируется на поверхности в виде заметной невооруженным взглядом росы, или же которая присутствует в достаточном количестве для погружения.

Примечание - Словарное определение влаги в отношении данного метода испытаний более широко и охватывает не только пары жидкости и конденсат, но и саму жидкость в больших объемах, например, при погружении.

3.6 концентрация влаги, с: Абсолютное значение поглощенной материалом влаги, которое определяется в виде отношения массы влаги к удельному объему.

3.7 коэффициент диффузии влаги, D: Свойство материала, которое характеризует темп, при котором в материале происходит поглощение или десорбция влаги.

Примечание - В материалах, подчиняющихся закону Фика, данное свойство имеет относительную независимость от степени воздействия влаги. Коэффициент диффузии влаги в значительной степени зависит от температуры.

Диффузия влаги может быть анизотропного типа; символом z в подстрочном регистре указывается значение направления "сквозь толщину" для динамики анизотропной диффузии.

3.8 равновесное состояние влажности: Условие, которое достигается материалом при отсутствии в дальнейшем какого бы то ни было значительного изменения содержания влаги при изменении условий окружающей среды.

Равновесное состояние влажности разделяют на абсолютное и действующее.

Абсолютное равновесное состояние влажности подразумевает отсутствие измеряемых изменений влагосодержания, при этом действующее равновесное состояние влажности подразумевает возможность незначительного изменения в среднем влагосодержании материала (критерий точности) за указанный временной промежуток (контрольный период) (также см. критерий точности, среднее влагосодержание и контрольный период).

Примечание - Значения действующего равновесного состояния влажности достаточно для большинства случаев конструирования. Если не указано иное, то при наличии ссылок на равновесное состояние влажности в настоящем стандарте имеется в виду действующее равновесное состояние влажности, количественное определение которого приведено в 7.2. Кроме того, равновесное состояние влажности может также подразделяться на статичное, когда полностью отсутствует влагоперенос по поверхностям, или на динамичное, когда имеется влагоперенос, но итоговая сумма для конкретного материала является нулевой. В настоящем стандарте не предусматривается возможность проведения различия между указанными двумя типами равновесного состояния влажности.

3.9 равновесное содержание влаги (равновесное влагосодержание) М, %: Максимальное содержание поглощенной влаги, которое может содержать материал при условии равновесного состояния влажности в отношении конкретного уровня воздействия влажности, выражаемое в виде процентного соотношения к массе сухого материала (также см. насыщенность влагой).

Примечание - В полимерных композитах данное свойство имеет относительную независимость от температуры (и следовательно от коэффициента диффузии влаги), но зависит от уровня воздействия влажности. В целях настоящего стандарта равновесное содержание влаги M принимают равным среднему влагосодержанию при действующем равновесном состоянии влажности M.

3.10 уровень воздействия влажности: Мера или характеристика степени для условий кондиционирования относительно объема имеющейся жидкости или пара (также см. влага и относительный уровень пара).

3.11 насыщенность влагой: Равновесное содержание влаги при максимально возможном уровне воздействия влажности, при котором в материале содержится наибольшее возможное количество поглощенной влаги (также см. 3.9).

3.12 просушенность в печи: Состояние материала, который был подвергнут сушке в соответствии с методом D настоящего стандарта, пока не было получено равновесное состояние влажности.

3.13 контрольный период: Промежуток времени для измерения массы, который применяется для того, чтобы установить действующее равновесное состояние влажности в материале (также см. 3.1,3.2 и 3.9).

Примечание - Незначительное изменение среднего влагосодержания (критерий точности) материала в течение контрольного периода демонстрирует наличие действующего равновесного состояния влажности.

3.14 относительный уровень пара (паров), %: Соотношение имеющегося давления пара к давлению насыщенного пара в условиях одинаковых температур. Применяют только для газовой фазы текучей среды. Если идет речь о парах воды, данный термин эквивалентен термину относительная влажность (также см. 3.10).

3.15 стандартная атмосфера: Условия окружающей среды с температурой (23±2)°C и относительной влажностью (50±10)%.

3.16 стандартно кондиционированный образец: Состояние образца, при котором достигнуто действующее равновесное состояние влажности при номинальной относительной влажности 50% (относительная влажность стандартной атмосферы) в соответствии с методом С настоящего стандарта.