合成石英毛細(xì)管老化對(duì)抗拉強(qiáng)度會(huì)造成怎樣的影響

簡(jiǎn)介

柔性石英毛細(xì)管的一個(gè)最重要的屬性就是超強(qiáng)的強(qiáng)度。在采用保護(hù)性耐磨涂層適宜處理并適當(dāng)操作的情況下，認(rèn)為該材料可以極好的保持強(qiáng)度。之前已經(jīng)討論過(guò)初始抗拉強(qiáng)度和適當(dāng)操作的概念(1)。事先預(yù)期了石英玻璃隨時(shí)間的退化，并且以疲勞測(cè)試的形式展示了在相關(guān)的光纖行業(yè)中對(duì)石英玻璃的機(jī)械可靠性所開展的大量研究(2)。然而，對(duì)于毛細(xì)管抗拉強(qiáng)度長(zhǎng)期老化所產(chǎn)生的影響，幾乎沒有任何可用數(shù)據(jù)。最近，對(duì)具有 20 年歷史的材料進(jìn)行了測(cè)試。本文討論了與最近生產(chǎn)的材料相比，老化的毛細(xì)管的抗拉強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)

此次研究中的老化石英毛細(xì)管于 1988 年和 1989 年生產(chǎn)，存放于白色發(fā)泡聚苯乙烯卷軸中，輪轂直徑為 8 英寸。盡管實(shí)際存儲(chǔ)條件未受控制，本研究中所用的全部產(chǎn)品都存放在原裝的密封聚合物包裝中。僅考慮了在管材中對(duì)于外部環(huán)境采用氣密密封的樣品。最近生產(chǎn)的材料直接取自新生產(chǎn)的管材庫(kù)存，在評(píng)估開始前方解除密封?？估瓘?qiáng)度測(cè)試在拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，型號(hào)為英斯特朗 3344 型 (Instron, Norwood, MA)。

老化樣品包含 3 種尺寸：0.10mm、0.32mm 和 0.53mm 內(nèi)徑毛細(xì)管 (Polymicro Technologies, Phoenix, AZ)。根據(jù)卷軸輪轂的直徑，在老化過(guò)程中所施加的應(yīng)力水平相應(yīng)為 17 kpsi、21 kpsi 和 32 kpsi。為對(duì)照樣品所使用的相應(yīng)尺寸的材料存放在相同的 8 英寸卷軸中，而老化期從未超過(guò) 4 周。

結(jié)果

抗拉強(qiáng)度測(cè)試的數(shù)據(jù)一般以威伯爾圖表的形式顯示(3)。 所有此類圖表的比較性顯示結(jié)果超出此次溝通的范圍。一種簡(jiǎn)便但又可提供有效信息的比較方法是總結(jié)平均抗拉強(qiáng)度。按產(chǎn)品內(nèi)徑所測(cè)試的所有樣品的平均值顯示在表 1 中。對(duì)于比較來(lái)說(shuō)，其中包含比較樣品的值。

從數(shù)據(jù)中可以明顯看出，在 20 年的老化后，抗拉強(qiáng)度發(fā)生退化。但是，材料仍然保持了良好的強(qiáng)度，平均值高于 100 kpsi 的典型證明測(cè)試值。數(shù)據(jù)顯示該毛細(xì)管可能仍可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的證明測(cè)試方法，但是斷裂比率可能上升。在根據(jù)這些研究結(jié)果來(lái)計(jì)算并比較典型的 6 英寸或 8 英寸氣相骨架的毛細(xì)管的施加應(yīng)力水平時(shí)，從強(qiáng)度的視角來(lái)看，可以合理的推斷出該毛細(xì)管完全可以用于制造氣相層析管。

結(jié)論

聚酰亞胺涂層的石英毛細(xì)管是一種強(qiáng)度極高的材料。通過(guò)適當(dāng)?shù)牟僮骱痛娣?，大多?shù)產(chǎn)品都可實(shí)現(xiàn)極長(zhǎng)的壽命。