環境應力開裂
基本信息
基本簡介
最新研究表明，塑料零部件破損，其中25%屬於環境應力開裂(ESC)。
環境應力開裂步驟:ESC是塑料樹脂粒子在有應力存在下，與特殊化學試劑接觸產生裂解的現象，它是化學試劑與機械應力協同作用的結果。
化學試劑不會直接引起化學作用或分子降解，實際上，是化學試劑滲透到分子結構並損害了聚合物鏈的內分子力，從而加快分子斷裂。
ESC損壞的機械歷程，類似於蠕變損壞，它包括流體吸收、塑性化、細紋出現、紋裂擴展和最終破壞。由於ESC過程取決於化學物質在聚合物結構內的擴散，流體吸收速率是裂紋擴展和開裂擴大兩個速率的決定因素。化學試劑吸收越快，聚合物越易開裂和隨之而來的破損。
近來分析比較，認為蠕變在特定條件下發生的ESC，在此情況下，蠕變是簡化了的ESC，它以空氣作為化學試劑，它們主要區別是活性化學試劑存在，它加速高分子斷裂過程。這種加速作用結果顯著縮短初期開裂的時間，實質上加速裂解擴大化的速率，這樣縮短了最終破損的時間。
ESC的特徵:
環境應力開裂破損均有幾個典型的特徵:
·脆性斷裂:ESC損壞是由脆性斷裂造成，任何材質正常情況均可產生塑變屈服的機理，作為ESC損壞最初開裂點，總發生在表面。他們往往是高應力區域所在，如微觀缺損點或應力集中點。此初始開裂點一般總是直接與氣態或液態活性化學試劑接觸。
·多重開裂:起初多個單點開裂，隨後連接成一個統一斷裂，眾多的原始開裂和隨後聯合是ESC破損機理的寫照。
·平滑的形態:原始開裂區域，通常當展顯出相對平滑形態時，緩慢的開裂擴展，而活潑的化學試劑能加快初始開裂出現及開裂擴展，粗糙表面，這種現象尤為明顯。
·細微裂紋殘留:殘留細微裂紋存在，無論是初始開裂區或附近區域，將預示會產生ESC。在許多場合下當裂縫長度達到一個極限大小時，最終破損將在塑變超荷時變生。
·伸展的小纖維:最終斷裂區可能出現伸展的小纖維和其他特徵，這說明這種斷裂是可塑變斷裂。這是一個重要的啟示說明ESC用化學作用機理是不合適的，因此一般伴隨的化學作用引發的分子降解通常是不存在的。
·交錯帶:最新實驗表明，一般ESC是通過漸進式開裂擴展機理進行的，在實驗室條件下重塑特徵表面試驗，顯示了一系列交錯帶，相當導致開裂擴展的環。這些觀察到的帶區可以想象是重複出現細紋化的環，隨後通過脆性開裂的裂解擴展，其中包含了蠕變和ESC破損機理各步驟。