ГОСТ Р 56762-2015 Композиты полимерные. Метод определения влагопоглощения и равновесного состояния

     4 Сущность метода

4.1 Настоящий метод испытаний предполагает гравиметрический способ анализа, при котором при помощи измерения общего изменения массы контролируют с течением времени изменение среднего влагосодержания образца, подвергаемого с обеих сторон установленным условиям среды. Настоящий стандарт содержит описание ряда методов для испытаний.

4.1.1 Метод А устанавливает определение двух свойств материала по отношению к диффузии влаги по закону Фика - коэффициент диффузии влаги и равновесное содержание влаги. Остальные методы описывают кондиционирование материала до приведения его к конкретным условиям среды.

4.1.2 Метод В устанавливает кондиционирование образцов в условиях влажности, отличных от условий окружающей среды, при заранее указанном постоянстве условий кондиционирования до начала других типов испытаний. Для указания условий кондиционирования, продолжительности кондиционирования, а также методов контроля изменения массы используют деление на методы и применение для них шифров-обозначений.

4.1.3 Метод С устанавливает кондиционирование образцов в условиях окружающей среды до достижения уровня номинальной относительной влажности 50%, до начала других типов испытаний.

4.1.4 Метод D устанавливает кондиционирование (сушку) образцов материалов с доведением до состояния, преимущественно свободного от влаги.

4.1.5 Метод E устанавливает кондиционирование в два и более последовательных этапа при помощи метода В.

4.1.6 Метод Y устанавливает определение количества потерь влаги в образцах, которые после кондиционирования были подвергнуты другим условиям (например, нагреванию для крепления тензодатчиков).

4.1.7 Метод Z устанавливает определение количества потерь влаги в образцах, которые прошли кондиционирование, при нагреве до температуры проведения механического испытания и поддержания на уровне температуры испытания на период механического испытания.

4.2 В методе А контролируют повышение влажности в массовых процентах образца(ов) с небольшой толщиной в зависимости от времени, образцы поддерживают в стабильной атмосфере при известных значениях температуры и уровня воздействия влаги, до того момента, пока тонкие образцы не достигнут действующего равновесного состояния влажности, а толстые образцы не пройдут интервал линейного увеличения влажности. На основании данных, полученных на основе двух образцов различной толщины, определяют равновесное содержание влаги M, а также устанавливают скорость абсорбции влаги (в одном направлении) и рассчитывают коэффициент диффузии влаги по толщине материала D.

4.3 В методе В образец (необязательно образец, испытанный по методу А) кондиционируют аналогично методу А в стабильной атмосфере при заданной температуре и уровне воздействия влаги до достижения действующего равновесного состояния влажности.

4.4 В методе С образец выдерживают в стабильной атмосфере при заданной температуре и относительной влажности 50% до достижения действующего равновесного состояния влажности.

4.5 В методе D образец выдерживают в печи с циркуляцией воздуха на уровне заданной повышенной температуры до достижения действующего равновесного состояния влажности.

4.6 В методе E образец кондиционируют в два или несколько последовательных этапа в стабильной атмосфере, с условиями, отличными от окружающих.

4.7 В методе Y образец кондиционируют сначала до равновесного состояния влажности при помощи метода В, а затем подвергают воздействию температуры окружающей среды, после чего происходит ее повышение на заданное время, затем образец вновь кондиционируют до равновесного состояния влажности.

4.8 В методе Z образец сначала кондиционируют до равновесного состояния влажности при помощи метода В, а затем подвергают воздействию условиями, аналогичным условиям, которым подвергают образцы, предназначенные для испытаний (номинальное линейное увеличение и время выдержки, а также дополнительное время удержания для имитации длительности испытания).

4.9 Влияющие факторы

4.9.1 Расчет коэффициента диффузии влаги по толщине материала по методу А предполагает соответствие диффузии влаги в материале образца модели однофазной диффузии по закону Фика. Состоятельность уравнений, которые используют в методе A для оценки коэффициента диффузии 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. Как указывается в исследованиях, диффузия, которую можно четко классифицировать как диффузию по закону Фика, должна удовлетворять трем нижеследующим условиям:

4.9.2 Кривые поглощения и десорбции должны быть преимущественно линейны до 60% равновесного содержания влаги;

4.9.3 За пределами изначального линейного участка кривые поглощения и десорбции должны быть вогнуты по отношению к оси абсцисс до достижения равновесного состояния влажности;

4.9.4 Для одинаковых типов и уровней воздействия условий окружающей среды кривые поглощения образцов различной толщины, изготовленных из одного материала, должны преимущественно совпадать при наложении, если каждая кривая будет нанесена на график в форме нормализованной кривой поглощения, при которой ось абсцисс имеет размерность , а не .

4.9.5 Данные условия должны выполняться неукоснительно, и существует вероятность того, что многие конструкционные материалы могут не удовлетворять им в полной мере. Может быть затруднительно подтвердить экспериментальным путем выполнение данных условий в отношении конкретных материалов, и решение относительно того, насколько строго рассматривать данные условия в отношении конкретного материала испытаний, должен принимать сам пользователь. К примеру, в сложных условиях цикла полной сорбции/десорбции может происходить повреждение материала, при этом имеет место растрескивание и появление диффузии, не соответствующей закону Фика, тем самым оценка таких условий становится невозможной.

4.9.6 Тем не менее, существует ряд материалов или условий испытаний, которые, как известно, имеют возможность нарушения одного или нескольких предположений, которые использованы в настоящем методе испытаний, или которые потенциально вызывают поведение материала, отличное от закона Фика. В их число входят:

- материалы с волокнами, распределенными в трех измерениях и влияющие на механизм диффузии влаги посредством, например, капиллярного затекания вдоль линии сопряжения волокна с матрицей, как-то: материалы со швом, проходящим по их толщине, или некоторые материалы, изготовленные литьем под давлением;

- материалы, имеющие значительный объем образования поверхностных трещин;

- системы материалов, которые продемонстрировали динамику, отличную от модели по закону Фика, или системы, которые имеют механизмы многофазной диффузии влаги;

- системы материалов, которые продемонстрировали наличие коэффициента диффузии влаги, который в значительной степени зависит от концентрации влаги;

- системы материалов, которые продемонстрировали наличие коэффициента диффузии влаги, который в значительной степени зависит от времени;

- системы материалов, которые продемонстрировали наличие коэффициента диффузии влаги, который в значительной степени зависит от величины напряжения, а также системы, которые используют материалы, имеющие слои, и характеризующиеся большими значениями остаточного напряжения;