Prediction of long-term performance of thermoplastic composites, based on accelerated aging test results

• Autorzy: Siwek Artur , Malinowski Łukasz , Bednarowski Dariusz , Król Julita , Nowak Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2022.3.5

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie długookresowych właściwości kompozytów termoplastycznych poddanych przyspieszonemu testowi starzenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the results of accelerated aging tests of two grades of polybutylene terephthalate (PBT) are presented. The degradation process of the mechanical properties was monitored with the help of 3-point bending test, supported with the results of gel permeation chromatography (GPC) measurements. Based on performed experiments, it can be concluded that the hydrolysis resistant (HR) PBT ages approximately 3 times slower as compared to standard grade. To predict the long-term behaviour of studied materials, the time-temperature superposition concept was applied. The respective shift factors, describing degradation of material properties as a function of time, were derived. It was found that the temperature increases by 10°C and relative humidity (RH) increase by 10% decrease the expected material life time by a factor of 2.5 and 1.3, respectively.

PL

W artykule przedstawiono wyniki przyspieszonych testów starzenia dwóch rodzajów poli(tereftalanu butylenu) (PBT). Proces degradacji właściwości mechanicznych monitorowano za pomocą 3-punktowego testu zginania, popartego wynikami pomiarów chromatografii żelowej (GPC). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że PBT odporny na hydrolizę (HR) starzeje się ok. 3 razy wolniej w porównaniu ze standardową wersją. Aby przewidzieć długoterminowe zachowanie badanych materiałów, zastosowano koncepcję superpozycji czasowo-temperaturowej. Wyprowadzono odpowiednie czynniki przesunięcia opisujące degradację właściwości materiału w funkcji czasu. Stwierdzono, że wzrost temperatury o 10°C i wzrost wilgotności względnej (RH) o 10% zmniejszają przewidywany czas życia materiału o odpowiednio 2,5 i 1,3.

Słowa kluczowe

EN

thermoplastic composites; hydrolysis; aging; lifetime prediction; polybutylene terephthalate; PBT

PL

kompozyty termoplastyczne; hydroliza; starzenie; czas życia kompozytów; prognozowanie cyklu życia; politereftalan butylenu; materiał PBT

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 43, nr 3
• Strony: 32--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Siwek Artur

• ABB Korporacyjne Centrum Technologiczne, Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-1960-5013

autor

Malinowski Łukasz

• ABB Korporacyjne Centrum Technologiczne, Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-1134-9473

autor

Bednarowski Dariusz

• ABB Korporacyjne Centrum Technologiczne, Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-2717-0670

autor

Król Julita

• ABB Korporacyjne Centrum Technologiczne, Kraków

autor

Nowak Tomasz

• Hitachi Energy Research, Kraków

• https://orcid.org/0000-0003-3018-0439

Bibliografia

• [1] Maxwell A.S., Broughton W.R., Dean G., Sims G.D.: Review of accelerated ageing methods and lifetime prediction techniques for polymeric materials. NPL Report (2005).
• [2] Escobar L.A., Meeker W.Q.: A review of accelerated test models. Statistical Science 21 (4) (2006) 552–577.
• [3] Roggendorf C., Kessler S., Schulte S., Schnetter A.: Accelerated test procedures for hydrothermal aging. IEEE International Symposium on Electrical Insulation, San Diego, USA (2010).
• [4] Frigione M., Rodríguez-Prieto A.: Can accelerated aging procedures predict the long term behavior of polymers exposed to different environments? Polymers (13) (2021) 2688.
• [5] Gardner R.J., Martin J.R.: Effect of relative humidity on the mechanical properties of poly(1,4-butylene terephthalate). Applied Polymer Science (25) (1980) 2353–2361.
• [6] Borman W.F.H.: The effect of temperature and humidity on the long-term performance of poly(butylene terephthalate) compounds. Polymer Engineering and Science 22 (14) (1982).
• [7] Ferry J.D.: Viscoelastic properties of polymers. John Wiley and Sons (1980).
• [8] O’Connell P.A., McKenna G.B.: Arrhenius-type temperature dependence of the sequential relaxation below Tg. Journal of Chemical Physics 110 (22) (1999) 11054–11060.
• [9] Barbero E.J.: Time-temperature-age superposition principle for predicting long-term response of linear viscoelastic materials. In Creep and fatigue in polymer matrix composites. R.M. Guedes Woodhead Pub. Co. (2010).
• [10] Rongzhi L.: Time-temperature superposition method for glass transition temperature of plastic materials. Materials Science and Engineering 278 (1–2) (2000) 36–45.
• [11] Loyer C., Régnier G., Duval V., Richaud E.: Multiscale study of poly- (butylene terephthalate) hydrolysis. Polymer Degradation and Stability 192 (2021) 109690.