一種復(fù)合聚酰亞胺保持架儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非金屬保持架儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方法，具體涉及到一種復(fù)合聚酰亞 胺保持架儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合聚酰亞胺保持架具有突出的熱穩(wěn)定性，耐高溫、耐輻射、比強(qiáng)度高，并且在高 溫、高速等環(huán)境下具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，因此，在控制力矩陀螺、動(dòng)量輪、飛輪及其他武器 裝備軸承中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 在軸承的生產(chǎn)使用中，為了避免使用失效的軸承出現(xiàn)安全問題或其它故障，需要 事先了解軸承的儲(chǔ)存壽命(儲(chǔ)存壽命指的是，廣品在規(guī)定的條件下儲(chǔ)存時(shí)，仍能滿足規(guī)定質(zhì) 量要求的時(shí)間長度)，并且了解軸承的儲(chǔ)存壽命也可以反過來根據(jù)使用量確定軸承的生產(chǎn) 數(shù)量，從而避免庫存的軸承超過儲(chǔ)存壽命而失效。
[0004] 在包含復(fù)合聚酰亞胺保持架的軸承中，由于復(fù)合聚酰亞胺保持架材料屬于特種工 程塑料，在儲(chǔ)存過程中受到溫度、濕度的影響后，不可避免地會(huì)發(fā)生老化，造成性能劣化，從 而影響到整個(gè)軸承的穩(wěn)定性和使用的可靠性。因此聚酰亞胺保持架在一定溫度和濕度條件 下的儲(chǔ)存壽命對軸承而言至關(guān)重要，因此預(yù)測復(fù)合聚酰亞胺保持架的儲(chǔ)存壽命對軸承乃至 配套的主機(jī)設(shè)備都是十分必要的。
[0005] 目前的現(xiàn)有技術(shù)中沒有應(yīng)用于復(fù)合聚酰亞胺保持架的儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方法。
[0006] 目前在對軸承或其它特種工程塑料儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方法中，有些采用自然環(huán)境儲(chǔ) 存試驗(yàn)的方法，這種預(yù)測方法通常是在溫度為-10°c ~+40°C，相對濕度為30%~60%的儲(chǔ)存 條件下進(jìn)行，由于用于武器裝備的軸承地面存儲(chǔ)一般為5~10年，甚至更長，因此如果將這 樣的預(yù)測方法應(yīng)用到復(fù)合聚酰亞胺保持架上進(jìn)行儲(chǔ)存壽命的預(yù)測，周期比較長，還需要相 應(yīng)的人力和物力（以滿足相應(yīng)的儲(chǔ)存條件)，預(yù)測成本比較高。
[0007] 相對于自然環(huán)境儲(chǔ)存試驗(yàn)，在不改變材料的失效機(jī)理的前提下，現(xiàn)有技術(shù)中，采用 加速老化試驗(yàn)來預(yù)測其它特種工程塑料材料的儲(chǔ)存壽命也是快速有效的方法之一。然而， 聚酰亞胺結(jié)構(gòu)種類繁多，結(jié)構(gòu)不同，老化機(jī)理不盡相同，不加判別地采用統(tǒng)一的加速老化試 驗(yàn)的方法得出的預(yù)測結(jié)果必然與實(shí)際的儲(chǔ)存壽命有很大的出入；另外，由于聚酰亞胺本身 耐老化，性能穩(wěn)定性較好，如果單純采用加速老化試驗(yàn)，由于試驗(yàn)條件與現(xiàn)實(shí)存儲(chǔ)條件有很 大差別，這也會(huì)造成采用現(xiàn)有技術(shù)中這種加速老化試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測的方法得到的預(yù)測結(jié)果與 實(shí)際儲(chǔ)存壽命之間的極大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合聚酰亞胺保持架儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方 法。
[0009] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：1、一種復(fù)合聚酰亞胺保持架 儲(chǔ)存壽命的預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步：確定復(fù)合聚酰亞胺保持架的老化機(jī)理，具體如下： 將數(shù)量相同或不同的兩組同樣的復(fù)合聚酰亞胺保持架試樣分別放入濕熱老化箱和高 溫老化箱，每隔10-30天，各取3-5個(gè)試樣進(jìn)行性能試驗(yàn)，判斷其性能下降率是否在30%以 上； A、如果在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，兩組試樣同一種性能的下降率均超過30%，則再通過傅 里葉紅外分析材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與初始試樣比對水解老化特征峰的變化，若發(fā)現(xiàn)濕熱老化箱 中的試樣出現(xiàn)水解老化特征峰，則判斷該類復(fù)合聚酰亞胺保持架的老化機(jī)理為水解老化， 否則則為熱氧老化，規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間為5000小時(shí)(此處規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間意思是極限試驗(yàn)時(shí) 間，如果在達(dá)到這個(gè)時(shí)間之前就已經(jīng)出現(xiàn)可以得出結(jié)論的結(jié)果，則可以提前結(jié)束試驗(yàn)）； B、如果到達(dá)規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間時(shí)，兩組試樣同一種性能的下降率均未達(dá)到30%，則判斷老 化機(jī)理為熱氧老化。
[0010] C、如果到達(dá)規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間時(shí)，只有濕熱老化箱中的試樣同一種性能的下降率達(dá) 到30%，而高溫老化箱中的試樣同一種性能的下降率未達(dá)到30%，則判斷為水解老化； 本步驟中，濕熱老化箱的設(shè)定溫度與高溫老化箱的設(shè)定溫度一致，在75°C -90°C范圍 內(nèi)選取，濕熱老化箱的濕度在75%RH -90%RH范圍內(nèi)選取；所述的性能為拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng) 度、硬度或摩擦學(xué)性能中的一種； 第二步：根據(jù)第一步確定出的復(fù)合聚酰亞胺保持架的老化機(jī)理，選擇相應(yīng)的試驗(yàn)裝置 進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)，具體如下： A、若復(fù)合聚酰亞胺保持架的老化機(jī)理為水解老化，則： 1) 、選取四組新的數(shù)量相同或不同的復(fù)合聚酰亞胺保持架試樣分別放在四種各不相 同的溫度和濕度條件下的濕熱老化箱中進(jìn)行濕熱老化試驗(yàn)；該步驟中，溫度的選取范圍是 70°C -95°C，濕度的選取范圍為70% RH -95%RH ; 2) 、對于每一組復(fù)合聚酰亞胺保持架樣品，每隔10-30天，取出3-5個(gè)試樣對同一種性 能進(jìn)行測試，根據(jù)測試的結(jié)果，繪制每一組復(fù)合聚酰亞胺保持架樣品的性能隨時(shí)間變化的 曲線；選取復(fù)合聚酰亞胺保持架試樣性能下降率達(dá)到30%-50%作為判定試樣是否老化失效 的臨界值，被測性能達(dá)到臨界值時(shí)判定試樣老化失效，在四組復(fù)合聚酰亞胺保持架樣品的 性能隨時(shí)間變化的曲線中，分別找出此臨界值對應(yīng)的老化時(shí)間，即為對應(yīng)溫度、濕度條件下 的加速濕熱老化壽命L ; 3) 、應(yīng)用濕熱老化試驗(yàn)儲(chǔ)存壽命預(yù)測模型進(jìn)行復(fù)合聚酰亞胺保持架儲(chǔ)存壽命的預(yù)測： 濕熱老化試驗(yàn)儲(chǔ)存壽命預(yù)測模型為：
兩邊同取對數(shù)，則可得：
式中：Z為加速濕熱老化壽命（單位為day)， 7?熱力學(xué)溫度（單位為K)， ^為相對濕度（單位為％RH)，Aα分別為待定模型參數(shù)，將四組試樣實(shí)驗(yàn)室分別 對應(yīng)的溫度、濕度數(shù)據(jù)以及相應(yīng)溫度、濕度下得到的加速濕熱老化壽命的數(shù)值代入 CN 105158085 A m ~P 3/7 頁
，得到四個(gè)方程，擬合后，得到的具體數(shù)值，再將A 從放的具體數(shù)值代入
中，即可得到復(fù)合聚酰亞胺保持架在濕熱環(huán)境下 的老化經(jīng)驗(yàn)公式，將儲(chǔ)存環(huán)境的平均溫度、平均濕度代入，即可預(yù)測得到老化機(jī)理為水解老 化的復(fù)合聚酰亞胺保持架的儲(chǔ)存壽命； B、若復(fù)合聚酰亞胺保持架的老化機(jī)理為熱氧老化，則： 1) 、選取3組新的數(shù)量相同或不同的復(fù)合聚酰亞胺保持架試樣分別放在三種溫度各不 相同的高溫老化箱中進(jìn)行高溫老化試驗(yàn)；該步驟中，溫度的選取介于樣品的熱變形溫度與 實(shí)際應(yīng)用中的最高使用溫度之間； 2) 、對于每一組復(fù)合聚酰亞胺保持架樣品，每隔10-30天，取出3-5個(gè)試樣對同一種性 能進(jìn)行測試，根據(jù)測試的結(jié)果，繪制每一組復(fù)合聚酰亞胺保持架樣品的性能隨時(shí)間變化的 曲線；選取復(fù)合聚酰亞胺保持架試樣的性能下降率達(dá)到30%_50%作為判定試樣是否老化失 效的臨界值，被測性能達(dá)到臨界值時(shí)判定試樣老化失效，在三組復(fù)合聚酰亞胺保持架樣品 的性能隨時(shí)間變化的曲線中，分別找出此臨界值對應(yīng)的老化時(shí)間，即為對應(yīng)溫度條件下的 加速高溫老化壽命t ; 3 )、應(yīng)用高溫老化試驗(yàn)儲(chǔ)存壽命預(yù)測模型進(jìn)行復(fù)合聚酰亞胺保持架儲(chǔ)存壽命的預(yù)測： 高溫老化試驗(yàn)儲(chǔ)存壽命預(yù)測模型為：
合并常數(shù)項(xiàng)后，以對數(shù)式表示為：
式中：表示反應(yīng)程度隨t變化的函數(shù)，t代表加速高溫老化壽命（單位為day)，J 代表指前因子（單位為day ^，瓦代表活化能（單位為J/mol)，7代表熱力學(xué)溫度（單位為 K)，為摩爾氣體常數(shù)，將上述3組試樣試驗(yàn)時(shí)分別對應(yīng)的溫度以及相應(yīng)溫度下的加 速高溫老化壽命t的數(shù)值代入
，得到三個(gè)方程，擬合后，得到
和痛勺 具體數(shù)值，將
和W具體數(shù)值代入
，即可得到復(fù)合聚酰亞胺保持架在 高溫環(huán)境下的老化經(jīng)驗(yàn)公式，將儲(chǔ)存環(huán)境的平均溫度代入，即可預(yù)測得到老化機(jī)理為熱氧 老化的復(fù)合聚酰亞胺保持架的儲(chǔ)存壽命。
[0011] 有