[发明专利]一种核电用弹性体性能辐照老化损伤的综合判定方法

摘要

本发明为一种核电用弹性体性能辐照老化损伤的综合判定方法。具体为：(1)弹性体材料的宏观性能测试，初步评定辐照后材料各宏观性能的老化情况；(2)辐照样品的外观形貌观察，结合步骤(1)的力学性能的测试结果，判定出断裂形式为韧性断裂和脆性断裂等原因中的一种或多种；(3)利用多种检测手段，对拉伸断裂面、材料内部等部位进行系统分析和测试，结合步骤(2)的断口形貌观察结果，准确判定材料老化损伤的原因。本发明通过对核电用典型改性橡胶在射线辐照条件下的快速分析后，准确判断出弹性体材料的老化损伤原因，从而进行针对性的失效预防和寿命预测。本方法对核电、火电、石化领域的其他弹性体聚合物材料的服役性能评估也具有应用价值，为实际工程应用中材料的选择和质量评定提供有效的参考依据。

主权项

1.一种核电用弹性体的辐照老化损伤的系统判定方法，其特征在于具体步骤如下：步骤一：对射线辐照后的改性橡胶材料的宏观性能进行检测，重点分析其辐照前后各性能的变化情况，所述宏观性能的变化情况包括：材料电绝缘性是否下降，凝胶率是否改变，以及材料的力学性能即断裂伸长率是否退化和抗拉强度是否下降；初步推断射线辐照后的改性橡胶材料的老化损伤机制，引起老化损伤的原因分为2种：氧化降解和交联脆化；步骤二：对射线辐照后的改性橡胶材料的外观及拉伸断口微观形貌，采用三维体式显微镜3DSM和扫描电子显微镜SEM进行观察，并结合能谱分析EDS手段，综合步骤一的宏观性能测试结果，对辐照后的材料拉伸断裂形式进行初步判定，所述拉伸断裂形式分为2种：韧性断裂和脆性断裂；步骤三：在步骤一、二进行初步判断的基础上，进一步采用FTIR、拉曼光谱、DSC，对辐照前后的改性橡胶材料内外、拉伸断口部位进行综合测试和微观表征分析，从而得出确定的改性橡胶材料辐照老化损伤的根本原因，引起老化损伤的原因分为2种：氧化降解和交联脆化；其中：步骤一中：当改性橡胶材料的宏观性能变化特征为：抗拉强度下降，断裂伸长率降低，电绝缘性减小，凝胶率值下降时，则判断老化损伤原因为氧化降解；当改性橡胶材料的宏观性能变化特征为：抗拉强度增加，断裂伸长率降低，电绝缘性提高，凝胶率值增大时，则判断老化损伤原因为交联脆化；步骤二中：采用3DSM、SEM和EDS三种方法，对辐照前后试样表面和拉伸断口部分进行形貌观察和对比，判定出材料所属的断裂形式；对于材料的拉伸断口微观形貌，若其拉伸断面粗糙度较高，出现韧窝结构，则确定其断裂形式属于韧性断裂；对于材料的拉伸断口微观形貌，若其拉伸断面平齐，且出现微裂纹或放射状裂纹，则确定其断裂形式属于脆性断裂；步骤三中：对于辐照前后的材料进行微观表征分析，采用FTIR和拉曼光谱分析其微观结构，若图谱中发现氧化基团特征峰；同时采用DSC对热性能进行分析，发现内部熔融温度无明显升高，则确定其老化损伤根本原因在于氧化降解；对于步骤二中发生明显脆性断裂的老化材料，采用DSC分析其热性能，若结果中发现材料的熔融温度升高，熔融吸热量降低，则确定其老化损伤根本原因为交联脆化。