Page 74 - 理化检验-物理分册2023年第四期

贾仕君, 等: 聚氨酯管开裂原因

1.2 红外光谱分析 52.0MPa和53.8MPa , 靠近裂纹处的平均抗拉强度

为了研究 PU 管是否发生热氧老化或紫外老 分别为40.6MPa和43.2MPa ; 远离裂纹处的断裂应
化, 对新、 旧 PU 管进行了红外光谱分析, 结果如图 变分别为490%和480% , 高于靠近裂纹处的断裂应
3所示。由图3可知: A 、 B 、 C 、 D4个红外图谱的吸 变。管材在局部反复运动时的老化使得其局部力学

收峰位和强度几乎是一样的, 说明新、 旧两种管材的 性能下降, 该结果与傅里叶红外测试结果相符。

-1 表2 两种 PU管的力学性能测试结果
吸收振动峰并没有不同之处。在波速为3330cm
处, 可见明显的吸收峰, 即存在 -N-H 的振动伸缩 类型 位置 平均抗拉强度 / MPa 断裂应变 / %

-1 处, 可见氢键化的氨酯羰
峰; 在波速为1701cm 透明管 远离裂纹处 52.0 490

-1 处的硬段氨酯
基振动吸收峰。波速为 1220cm 透明管 靠近裂纹处 40.6 460

-1 处
基 -C-O-O 振 动 吸 收 峰 和 波 速 为 1529cm 蓝色管 远离裂纹处 53.8 480
的 -C-N-H 振动 吸 收 峰 也 无 减 弱 消 失 的 现 象, 说 蓝色管 靠近裂纹处 43.2 400
明 -N-H 键和 -C-H 键并未发生老化断裂, 氨酯羰基
1.5 扫描电镜和能谱分析
-1 处的软段
也未因老化而减少。波速为 1726cm
分别在垂直于透明管和蓝色管的裂纹处截取剖
氨酯羰基和硬段游离氨酯羰基的振动吸收峰也并没
面试样和断口试样, 将试样置于扫描电子显微镜下
有出现因老化而增强的现象, 从而判断出材料并未
发生热氧老化或紫外老化 [ 1-4 ] 。 观察。透明管裂纹处剖面 SEM 形貌如图 4 所示,
透明管断口 SEM 形貌如图5所示, 由图4 , 5可知:
裂纹起源于外表面, 向内表面扩展, 裂纹源区可见明
显台阶特征, 其上有较多黏附的颗粒物; 裂纹扩展区
可见大致平行的疲劳辉纹。

图3 新、 旧 PU管的红外光谱图
1.3 硬度测试

以50mm 为间距, 选取旧管上靠近裂纹处至远
离裂纹处的7个位置进行邵氏硬度测试, 随机选取
新管的首个测试位置, 同样每间隔 50mm 测试一

次, 结果如表1所示。由表1可知: 新、 旧管的硬度

差异并不明显, 基本保持在95~96HA 。
表1 新、 旧 PU管的邵氏硬度测试结果 HA

是否符合
类型 硬度测试值 出厂合格值
出厂要求
透明新管 95 96 95 96 96 96 96 是
图4 透明管裂纹处剖面SEM 形貌
透明旧管 96 95 95 96 95 96 96 是
92~98 对透明管断口外表面进行 SEM 分析, 其外表
蓝色新管 95 96 96 95 96 95 96 是
蓝色旧管 96 96 95 95 96 96 95 是 面 SEM 形貌如图 6 所示, 其外表面存在垂直于裂
纹方向的划伤痕迹, 且还残留着颗粒物。采用能谱
1.4 力学性能测试 仪对透明管裂纹源区及外表面颗粒物进行分析, 结
在两种开裂 PU 管的远离裂纹处和靠近裂纹处 果如图7 , 8所示, 由图7 , 8可知: 颗粒物中除了碳、
分别进行力学性能测试, 结果如表2所示。由表2可 氧元素外, 铝元素的含量较高, 由于 PU 管主要用于
知: 两种 PU 管上远离裂纹处的平均抗拉强度分别为 铝制产品的脱模, 因此分析认为这些颗粒物为细小
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