一种复合聚酰亚胺保持架储存寿命的预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种非金属保持架储存寿命的预测方法，具体涉及到一种复合聚酰亚 胺保持架储存寿命的预测方法。
【背景技术】
[0002] 复合聚酰亚胺保持架具有突出的热稳定性，耐高温、耐辐射、比强度高，并且在高 温、高速等环境下具有优异的摩擦学性能，因此，在控制力矩陀螺、动量轮、飞轮及其他武器 装备轴承中得到了广泛的应用。
[0003] 在轴承的生产使用中，为了避免使用失效的轴承出现安全问题或其它故障，需要 事先了解轴承的储存寿命(储存寿命指的是，广品在规定的条件下储存时，仍能满足规定质 量要求的时间长度)，并且了解轴承的储存寿命也可以反过来根据使用量确定轴承的生产 数量，从而避免库存的轴承超过储存寿命而失效。
[0004] 在包含复合聚酰亚胺保持架的轴承中，由于复合聚酰亚胺保持架材料属于特种工 程塑料，在储存过程中受到温度、湿度的影响后，不可避免地会发生老化，造成性能劣化，从 而影响到整个轴承的稳定性和使用的可靠性。因此聚酰亚胺保持架在一定温度和湿度条件 下的储存寿命对轴承而言至关重要，因此预测复合聚酰亚胺保持架的储存寿命对轴承乃至 配套的主机设备都是十分必要的。
[0005] 目前的现有技术中没有应用于复合聚酰亚胺保持架的储存寿命的预测方法。
[0006] 目前在对轴承或其它特种工程塑料储存寿命的预测方法中，有些采用自然环境储 存试验的方法，这种预测方法通常是在温度为-10°c ~+40°C，相对湿度为30%~60%的储存 条件下进行，由于用于武器装备的轴承地面存储一般为5~10年，甚至更长，因此如果将这 样的预测方法应用到复合聚酰亚胺保持架上进行储存寿命的预测，周期比较长，还需要相 应的人力和物力（以满足相应的储存条件)，预测成本比较高。
[0007] 相对于自然环境储存试验，在不改变材料的失效机理的前提下，现有技术中，采用 加速老化试验来预测其它特种工程塑料材料的储存寿命也是快速有效的方法之一。然而， 聚酰亚胺结构种类繁多，结构不同，老化机理不尽相同，不加判别地采用统一的加速老化试 验的方法得出的预测结果必然与实际的储存寿命有很大的出入；另外，由于聚酰亚胺本身 耐老化，性能稳定性较好，如果单纯采用加速老化试验，由于试验条件与现实存储条件有很 大差别，这也会造成采用现有技术中这种加速老化试验进行预测的方法得到的预测结果与 实际储存寿命之间的极大差距。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种复合聚酰亚胺保持架储存寿命的预测方 法。
[0009] 本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：1、一种复合聚酰亚胺保持架 储存寿命的预测方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：确定复合聚酰亚胺保持架的老化机理，具体如下： 将数量相同或不同的两组同样的复合聚酰亚胺保持架试样分别放入湿热老化箱和高 温老化箱，每隔10-30天，各取3-5个试样进行性能试验，判断其性能下降率是否在30%以 上； A、如果在规定的试验时间内，两组试样同一种性能的下降率均超过30%，则再通过傅 里叶红外分析材料内部结构，与初始试样比对水解老化特征峰的变化，若发现湿热老化箱 中的试样出现水解老化特征峰，则判断该类复合聚酰亚胺保持架的老化机理为水解老化， 否则则为热氧老化，规定的试验时间为5000小时(此处规定的试验时间意思是极限试验时 间，如果在达到这个时间之前就已经出现可以得出结论的结果，则可以提前结束试验）； B、如果到达规定的试验时间时，两组试样同一种性能的下降率均未达到30%，则判断老 化机理为热氧老化。
[0010] C、如果到达规定的试验时间时，只有湿热老化箱中的试样同一种性能的下降率达 到30%，而高温老化箱中的试样同一种性能的下降率未达到30%，则判断为水解老化； 本步骤中，湿热老化箱的设定温度与高温老化箱的设定温度一致，在75°C -90°C范围 内选取，湿热老化箱的湿度在75%RH -90%RH范围内选取；所述的性能为拉伸强度、冲击强 度、硬度或摩擦学性能中的一种； 第二步：根据第一步确定出的复合聚酰亚胺保持架的老化机理，选择相应的试验装置 进行人工加速老化试验，具体如下： A、若复合聚酰亚胺保持架的老化机理为水解老化，则： 1) 、选取四组新的数量相同或不同的复合聚酰亚胺保持架试样分别放在四种各不相 同的温度和湿度条件下的湿热老化箱中进行湿热老化试验；该步骤中，温度的选取范围是 70°C -95°C，湿度的选取范围为70% RH -95%RH ; 2) 、对于每一组复合聚酰亚胺保持架样品，每隔10-30天，取出3-5个试样对同一种性 能进行测试，根据测试的结果，绘制每一组复合聚酰亚胺保持架样品的性能随时间变化的 曲线；选取复合聚酰亚胺保持架试样性能下降率达到30%-50%作为判定试样是否老化失效 的临界值，被测性能达到临界值时判定试样老化失效，在四组复合聚酰亚胺保持架样品的 性能随时间变化的曲线中，分别找出此临界值对应的老化时间，即为对应温度、湿度条件下 的加速湿热老化寿命L ; 3) 、应用湿热老化试验储存寿命预测模型进行复合聚酰亚胺保持架储存寿命的预测： 湿热老化试验储存寿命预测模型为：
两边同取对数，则可得：
式中：Z为加速湿热老化寿命（单位为day)， 7?热力学温度（单位为K)， ^为相对湿度（单位为％RH)，Aα分别为待定模型参数，将四组试样实验室分别 对应的温度、湿度数据以及相应温度、湿度下得到的加速湿热老化寿命的数值代入 CN 105158085 A m ~P 3/7 页
，得到四个方程，拟合后，得到的具体数值，再将A 从放的具体数值代入
中，即可得到复合聚酰亚胺保持架在湿热环境下 的老化经验公式，将储存环境的平均温度、平均湿度代入，即可预测得到老化机理为水解老 化的复合聚酰亚胺保持架的储存寿命； B、若复合聚酰亚胺保持架的老化机理为热氧老化，则： 1) 、选取3组新的数量相同或不同的复合聚酰亚胺保持架试样分别放在三种温度各不 相同的高温老化箱中进行高温老化试验；该步骤中，温度的选取介于样品的热变形温度与 实际应用中的最高使用温度之间； 2) 、对于每一组复合聚酰亚胺保持架样品，每隔10-30天，取出3-5个试样对同一种性 能进行测试，根据测试的结果，绘制每一组复合聚酰亚胺保持架样品的性能随时间变化的 曲线；选取复合聚酰亚胺保持架试样的性能下降率达到30%_50%作为判定试样是否老化失 效的临界值，被测性能达到临界值时判定试样老化失效，在三组复合聚酰亚胺保持架样品 的性能随时间变化的曲线中，分别找出此临界值对应的老化时间，即为对应温度条件下的 加速高温老化寿命t ; 3 )、应用高温老化试验储存寿命预测模型进行复合聚酰亚胺保持架储存寿命的预测： 高温老化试验储存寿命预测模型为：
合并常数项后，以对数式表示为：
式中：表示反应程度随t变化的函数，t代表加速高温老化寿命（单位为day)，J 代表指前因子（单位为day ^，瓦代表活化能（单位为J/mol)，7代表热力学温度（单位为 K)，为摩尔气体常数，将上述3组试样试验时分别对应的温度以及相应温度下的加 速高温老化寿命t的数值代入
，得到三个方程，拟合后，得到
和痛勺 具体数值，将
和W具体数值代入
，即可得到复合聚酰亚胺保持架在 高温环境下的老化经验公式，将储存环境的平均温度代入，即可预测得到老化机理为热氧 老化的复合聚酰亚胺保持架的储存寿命。
[0011] 有