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什么是环境应力开裂?

作者:小编 发布于:2025-12-02 点击量:

 在日常生活与工业生产中,我们常常会接触到各种塑料制品,从日常使用的塑料水杯、塑料玩具,到工业领域的塑料管道、塑料零部件等。这些塑料制品看似坚固耐用,但在某些特定环境下,却可能出现一种看似“莫名其妙”的开裂现象,这就是环境应力开裂。

土工膜耐环境应力开裂试验仪.png

 一、环境应力开裂的定义与表现

 环境应力开裂,简单来说,是指塑料材料在受到低于其短期力学性能的应力作用下,同时处于特定环境介质(如化学溶剂、湿润空气、油脂等)中时,材料内部产生微裂纹并逐渐扩展,最终导致制品破裂的一种现象。这种开裂与单纯的机械应力导致的断裂不同,它是在环境和应力共同作用下的结果。

 环境应力开裂的表现形式多样。有的塑料制品在接触特定环境介质后,表面会出现细小的裂纹,这些裂纹起初可能并不明显,但随着时间和应力的持续作用,会逐渐加深、加宽,最终使制品完全断裂。例如,一些塑料容器在盛装某些化学试剂后,容器壁可能会出现裂纹;还有一些塑料零部件在长期处于潮湿环境中,也可能发生开裂,影响其正常使用。

 二、引发环境应力开裂的因素

 引发环境应力开裂的因素主要有两个方面,一是应力因素,二是环境因素。

 (一)应力因素

 塑料制品在生产、加工和使用过程中,不可避免地会受到各种应力的作用。这些应力可能来自于制品的成型过程,如注塑、挤出等工艺中产生的残余应力;也可能来自于制品的使用过程,如受到外力拉伸、弯曲、压缩等。当这些应力达到一定程度,虽然不足以直接导致制品断裂,但在特定环境介质的作用下,就会引发环境应力开裂。

 (二)环境因素

 不同的环境介质对塑料材料的影响各不相同。一些化学溶剂,如酒精、汽油、某些清洁剂等,能够渗透到塑料内部,破坏塑料分子链之间的相互作用力,使材料的强度降低,从而更容易发生开裂。湿润空气也是常见的引发环境应力开裂的因素之一,水分可以促使塑料材料发生水解反应,导致分子链断裂,降低材料的性能。此外,一些油脂类物质也可能对塑料产生不良影响,引发开裂。

 三、环境应力开裂的危害

 环境应力开裂对塑料制品的使用寿命和安全性有着严重的危害。对于一些关键的工业零部件,如汽车发动机周围的塑料部件、航空航天领域的塑料结构件等,一旦发生环境应力开裂,可能会导致设备故障,甚至引发安全事故。例如,汽车发动机周边的塑料部件若因环境应力开裂而损坏,可能会影响发动机的正常散热或密封,进而影响汽车的整体性能和行驶安全。

 对于日常生活中的塑料制品,如塑料水杯、塑料餐具等,开裂后可能会释放出有害物质,对人体健康造成潜在威胁。一些质量不佳的塑料水杯在发生环境应力开裂后,其内部的化学物质可能会渗出到水中,人们饮用这样的水后,可能会对消化系统、神经系统等造成损害。

 四、环境应力开裂的预防方法

 为了预防环境应力开裂,可以从多个方面入手。在塑料材料的选择上,应根据制品的使用环境和应力条件,选择具有良好抗环境应力开裂性能的材料。例如,对于需要接触化学溶剂的塑料制品,应选择耐化学腐蚀性强的材料;对于长期处于潮湿环境中的制品,应选择吸水率低、抗水解性能好的材料。

 在制品的设计和加工过程中,要优化成型工艺,减少残余应力的产生。例如,通过合理的模具设计、控制成型温度和压力等参数,使制品内部的应力分布更加均匀。同时,在加工完成后,还可以对制品进行适当的热处理,以消除部分残余应力。

 此外,在使用过程中,要避免塑料制品与不适宜的环境介质接触,按照使用说明正确使用和保养制品。例如,不要用塑料容器盛装强酸强碱等化学试剂,避免将塑料制品长时间暴露在高温、潮湿或阳光直射的环境中。

 环境应力开裂是塑料制品面临的一个常见问题,了解其定义、引发因素、危害及预防方法,对于提高塑料制品的质量和可靠性,保障人们的生产生活安全具有重要意义。


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