CN109001059B - 聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，对聚酯工业丝进行标准拉伸试验、非标准拉伸试验和蠕变试验得到多组强力和时间数据，由多组强力和时间数据得到n条拟合直线，根据n条拟合直线斜率和截距的平均值绘制标准直线，根据标准直线快速预测聚酯工业丝在特定蠕变负荷下的蠕变断裂时间；标准拉伸试验对应的强力和时间为S1和T1；非标准拉伸试验与标准拉伸试验的唯一区别是拉伸速率不同，其对应的强力和时间为S2和T2；蠕变试验对应的强力和时间为L和T3；n条拟合直线所在坐标系的横坐标为断裂时间，纵坐标为强力与S1的比值。本发明适用性好，设备要求低，流程简单，操作方便，耗时短，极具推广价值。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料检测领域，涉及一种聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，特别涉及一种利用短时实验数据预测聚酯工业丝长期使用过程中蠕变寿命的方法。
背景技术
聚酯工业丝作为产业用高新技术纤维的品种之一，是构建低碳经济文化、促进环境友好发展及支撑国家高科技产业发展的重要材料。聚酯工业丝具有强度高、模量高和尺寸稳定性好的特性，广泛应用于轮胎帘子线、安全带、安全气囊和土工材料等领域。聚酯工业丝制成缆绳或传送带等，长期使用后尺寸和形态会不稳定，造成材料蠕变失效断裂。为了更安全更可靠地使用聚酯工业丝，需要对产品的长期蠕变寿命进行测试表征评价。但是目前国内对于聚酯工业丝的测试方法和测试指标只局限于常规的线密度、拉伸性能、热收缩和外观等项目的测试表征，未对实际使用过程中蠕变寿命等指标进行测试评价。
传统的材料蠕变寿命预测方法主要是θ投影法，其是由高应力短时的蠕变曲线来外推得到低应力长时间的蠕变曲线的，虽然其可得到蠕变寿命，但是存在诸多弊端，如试验材料本身性能具有分散性，对材料蠕变曲线的获得和拟合方程的参数确定造成影响，最终影响测得材料寿命的精度。针对纤维材料的蠕变性能测试，专利CN 104897488 A公开了一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其在获得80％、83％、87％和90％的4个力值对应的短时蠕变断裂时间基础上构建蠕变负荷-时间的特征曲线，对涤纶工业丝的蠕变性能进行评价，虽然其一定程度上提高了测试的精度，但是该方法需要对产品进行多组力值的蠕变寿命测试，耗时长，无法对聚酯工业丝样品的实际使用过程中的蠕变寿命进行快速预测评价。
因此，开发一种耗时短且操作便捷的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种耗时短且操作简便的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，对聚酯工业丝进行标准拉伸实验、非标准拉伸实验和蠕变实验得到多组强力和时间数据，由多组强力和时间数据得到n条拟合直线，n条拟合直线经处理得到1条标准直线，根据标准直线快速预测聚酯工业丝的蠕变寿命；步骤如下：
(a)对聚酯工业丝样品进行m次标准拉伸实验得到m组拉伸断裂强力和拉伸断裂时间，计算平均值后得到S1和T1，标准拉伸实验是按国标规定的方法进行的实验，m为正整数；
(b)进行a次非标准拉伸实验得到a组拉伸断裂强力S2和拉伸断裂时间T2，所述非标准拉伸实验的拉伸速率不同于标准拉伸实验的拉伸速率，所述非标准拉伸实验的其他条件与标准拉伸实验一致，a≥3且为正整数；
(c)将S1分别乘以b个c计算得到b个蠕变负荷L，L<S1，在蠕变负荷L下进行蠕变实验，得到b个蠕变断裂时间T3，b为正整数；
(d)在横坐标为断裂时间、纵坐标为强力与S1的比值的坐标系中标出步骤(a)～(c)各组对应的点后进行线形拟合得到1条拟合直线；
(e)重复步骤(a)～(d)共进行n次得到n条拟合直线，n条拟合直线经处理得到1条标准直线，所述处理是指根据n条拟合直线斜率和截距的平均值绘制直线，n为正整数；
(f)根据标准直线得到特定蠕变负荷对应的蠕变断裂时间即为蠕变寿命。
作为优选的技术方案：
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，b＝1，c为80～90％。
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，m≥5，n≥5。本发明的保护范围并不仅限于此，b、c、m和n为其他取值也可适用于本发明，以上给出的取值范围仅为优选的技术方案。
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，所述聚酯工业丝样品是指剥去每只丝筒表层不稳定的过渡丝后剩余的丝。
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，所述国标规定的方法为GB/T14344-2008规定的实验方法，所述标准拉伸实验的拉伸速率为300mm/min。本发明的保护范围并不仅限于此，也可采用其他公知的实验方法作为标准方法。
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，所述非标准拉伸实验的拉伸速率小于标准拉伸实验，所述非标准拉伸实验的拉伸速率为10～290mm/min。
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，所有实验的温度为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm。
如上所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，所述蠕变实验的蠕变负荷加载速率为0.5N s-1，蠕变负荷加载速率为蠕变实验开始后从预加张力加载至蠕变负荷时的拉伸速率，预加张力为0.05±0.005cN dtex-1。
有益效果：
(1)本发明的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，适用性好，能够对不同类型和不同规格工业丝的蠕变断裂寿命预测，设备要求低，常规的拉伸力学性能测试所用的实验设备即可完成快速测试，更适合应用在实际生产中对样品的蠕变寿命预测；
(2)本发明的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，流程简单，操作方便，耗时短，极具推广价值。
附图说明
图1为采用本发明的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法得到的坐标图，图中1、2、3、4、5分别代表由5组实验数据得到的5条拟合直线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，具体步骤如下：
(1)选取剥去每只丝筒表层不稳定的过渡丝后剩余的规格为1000D/192f的高模低收缩型(HMLS)聚酯工业丝产品作为样品，利用带有蠕变模式的拉力机进行快速拉伸断裂与快速蠕变断裂测试，以GB/T 14344-2008规定的实验方法对样品进行5次标准拉伸实验得到5组拉伸断裂强力和拉伸断裂时间，计算平均值后得到S1和T1，标准拉伸实验的温度为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm，拉伸速率300mm/min；
(2)进行3次非标准拉伸实验得到3组S2和T2，所述非标准拉伸实验的拉伸速率不同于标准拉伸实验的拉伸速率，所述非标准拉伸实验的其他条件与标准拉伸实验一致，3次非标准拉伸实验的拉伸速率分别为180、90和30mm/min，非标准拉伸实验的温度均为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm；
(3)将S1乘以c计算得到蠕变负荷L，将其输进拉力机控制软件系统中进行蠕变实验，得到T3，蠕变实验的温度为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm，蠕变负荷加载速率为0.5N s-1，蠕变负荷加载速率为蠕变实验开始后从预加张力加载至蠕变负荷时的拉伸速率，预加张力为0.05±0.005cN dtex-1；
(4)在如图1所示的横坐标为断裂时间，纵坐标为强力与S1的比值的坐标系中标出步骤(1)～(3)各组对应的点后进行线形拟合得到1条拟合直线；
(5)重复步骤(1)～(4)共进行5次得到5条拟合直线，根据5条拟合直线经斜率和截距的平均值绘制得到1条标准直线，5次中c分别为86.8％、84.9％、84.3％、81.8％和83.4％；
(6)根据标准直线得到特定蠕变负荷对应的蠕变断裂时间。
5组实验数据如表1所示，在如图1所示的坐标系中依次得到5条拟合直线，再根据5条拟合直线经斜率和截距的平均值绘制得到如图1中虚线所示的标准直线，根据该标准直线即可得到特定蠕变负荷对应的蠕变断裂时间。
本发明的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，适用性好，能够对不同类型和不同规格工业丝的蠕变断裂寿命预测，设备要求低，常规的拉伸力学性能测试所用的实验设备即可完成快速测试，更适合应用在实际生产中对样品的蠕变寿命预测；流程简单，操作方便，耗时短，极具推广价值。
表1
Claims (6)
1.聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，其特征是：对聚酯工业丝进行标准拉伸实验、非标准拉伸实验和蠕变实验得到多组强力和时间数据，由多组强力和时间数据得到n条拟合直线，n条拟合直线经处理得到1条标准直线，根据标准直线快速预测聚酯工业丝的蠕变寿命；步骤如下：
(a)对聚酯工业丝样品进行m次标准拉伸实验得到m组拉伸断裂强力和拉伸断裂时间，计算平均值后得到S1和T1，标准拉伸实验是按GB/T 14344-2008规定的实验方法进行的实验，m＝5，标准拉伸实验的温度为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm，拉伸速率为300mm/min；
(b)进行a次非标准拉伸实验得到a组拉伸断裂强力S2和拉伸断裂时间T2，所述非标准拉伸实验的拉伸速率不同于标准拉伸实验的拉伸速率，所述非标准拉伸实验的其他条件与标准拉伸实验一致，a＝3，非标准拉伸实验的温度为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm，拉伸速率为180、90和30mm/min；
(c)将S1分别乘以b个c计算得到b个蠕变负荷L，L<S1，在蠕变负荷L下进行蠕变实验，得到b个蠕变断裂时间T3，b为正整数；
(d)在横坐标为断裂时间、纵坐标为强力与S1的比值的坐标系中标出步骤(a)～(c)各组对应的点后进行线形拟合得到1条拟合直线；
(e)重复步骤(a)～(d)共进行n次得到n条拟合直线，n条拟合直线经处理得到1条标准直线，所述处理是指根据n条拟合直线斜率和截距的平均值绘制直线，n为正整数；
(f)根据标准直线得到特定蠕变负荷对应的蠕变断裂时间即为蠕变寿命。
2.根据权利要求1所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，其特征在于，b＝1，c为80～90％。
3.根据权利要求2所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，其特征在于，n≥5。
4.根据权利要求3所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，其特征在于，所述聚酯工业丝样品是指剥去每只丝筒表层不稳定的过渡丝后剩余的丝。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，其特征在于，蠕变实验的温度为20±5℃，湿度为65±5％，样品夹持距离为250±1mm。
6.根据权利要求5所述的聚酯工业丝蠕变寿命的快速预测方法，其特征在于，所述蠕变实验的蠕变负荷加载速率为0.5N s-1，蠕变负荷加载速率为蠕变实验开始后从预加张力加载至蠕变负荷时的拉伸速率，预加张力为0.05±0.005cN dtex-1。
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Legal Events
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