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技術專欄

高分子材料壽命預測

簡介

 

高分子材料在加工、貯存、使用過程中,會受到各種物理(如熱、紫外線、輻射、機械力)和化學(如氧、臭氧、腐蝕性介質和化學藥物)因素的影響,導致某些物理性質下降或特性改變,透過對材料壽命的精確預測,有助於高分子材料在實際應用中的表現和可靠性。
 
提到壽命預測,首先受到廣泛關注的是溫度對反應速率的影響,最著名的研究之一是基於阿瑞尼斯方程式(Arrhenius equation)的所衍生之相關方法,這一方程式表明,在特定溫度區間內,溫度越高,化學反應速度越快。然而,隨著高分子材料在不同領域中的應用不斷擴展,對材料的測試和驗證需求也變得更加多樣化。材料老化(裂解)的因素不再僅限於溫度,紫外線(UV)、臭氧、濕度等環境因素也對高分子材料的壽命有著顯著影響。因此,材料壽命預測方法從簡單的阿瑞尼斯方程式發展到多因子試驗數據的多元回歸分析,以得出更貼近實際應用的預測方式。
 

 

目前常見的壽命預測相關規範
ASTM F1980 醫療器械無菌屏障(包裝)加速老化指南
UL 746B 高分子材料長期性能評估
ISO 2578 塑料 - 長時間暴露於熱後設定時間-溫度限制
ASTM D5510 塑膠熱老化試驗
GB/T 27800 靜密封橡膠製品壽命預測方式
ASTM D3045 塑料無加載熱老化的標準做法

 

 

 

除了上述靜態試驗外,還有LTM電子動態試驗機,可以針對塑膠高分子材料、纖維複合材料或金屬材料等進行動態試驗,測試其疲勞與耐久性。結合LTM試驗後獲得的S-N曲線和CAE模擬分析軟件,可以取得最佳產品運用結構並縮短開發時間。

這些壽命預測或疲勞耐久性試驗等技術和規範不僅幫助企業和研究機構更好地了解材料的行為,還為新材料的開發和現有材料的改進提供了重要的科學依據。

 

關鍵字

壽命預測 / SN曲線 S-N curve / 動態疲勞 / 加速老化 / 耐久性能 / 阿瑞尼斯/ Arrhenius

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