Adli polimer ürünler - Forensic polymer engineering

Adli polimer mühendisliği başarısızlık çalışmadır polimerik ürünler. Başlık altında şunlar kırığı böyle bir ürün hizmetinde başarısız ya da yerine getirmediği neden plastik ürünlerin, ya da başka bir neden şartname . Konu bir kaza meydana geldi veya belirli bir materyal kaynağı bir suçluyu tespit etmek açıklayabilecek olan malzemelerde kusurları arayan suç ya da kaza sahneleri gelen maddi delillerin odaklanır. Polimer tanımlanması için kullanılan birçok analitik yöntemler olsun, tam dizi, söz konusu polimerin doğasına göre belirlenir, araştırmalarda kullanılabilir termoset , termoplastik , elastomerik ve bileşik doğada.

Bir yönü analizidir kanıtlardaki gibi kızak işaretleri olmayan malzemelerin arasındaki temas diğer bir sol malzeme izleri bırakır maruz kalan yüzeylerde. Sağlanan izleri sonra bir kaza veya suç sıklıkla yeniden olabilir, başarıyla analiz edilebilir.

Analiz Yöntemleri

IR tayfı gösteren karbonil nedeniyle oksidatif bozunmaya karşı emme polipropilen

Termoplastik kullanılarak analiz edilebilir enfraruj spektroskopisi , UV-görünür spektroskopi , nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskobu . Başarısız Numuneler ya uygun bir çözücü içinde çözülmüş ve doğrudan doğruya (UV, IR ve NMR spektroskopisi) incelenir ya da çözücü bir ince film döküm olabilir ya kullanılarak kesilebilir microtomy katı ürününden. İnfrared spektroskopisi gibi polimerlerin, oksidasyonunu değerlendirmek için özellikle yararlıdır polimer bozulmasına hatalı neden enjeksiyonlu kalıplama . Spektrumu karakteristiği göstermektedir karbonil grubu oksidasyonu ile oluşan polipropilen ürün yapılır, kırılgan . Bu bir koltuk değneği önemli bir parçası oldu ve başarısız olunca, kullanıcı düştü ve çok ciddiye kendini yaralandı. Tayfı başarısız ön kol alınan plastik bir numunenin bir solüsyondan döküm ince bir film elde edilmiştir crutch .

Mikrotomi Çözücü emme ile ilgili herhangi bir komplikasyon olduğu için tercih edilir, ve numune bütünlüğü, kısmen korunmuştur. Termosetlerin , kompozitler ve elastomerler genellikle bu malzemelerin çözünmeyen doğası nedeniyle sadece microtomy kullanılarak incelenebilir.

Kırık

Kırık ürünler kullanılarak incelenebilir fraktografisi kullanılarak tüm kırık parçaları için özellikle yararlı bir yöntem makrofotografik ve optik mikroskopi . Polimerler genellikle oldukça farklı özelliklere sahiptir, ancak metallerin , seramik ve gözlük , bunlar başarısızlığa kadar hassas olan mekanik yüklenmesi , yorgunluk ve yüklemeli korozyon çatlamasına ürünleri kötü tasarlanmış ya da imal edilmiş ise.

Taramalı elektron mikroskopisi, veya ESEM kırılma yüzeylerinin incelenmesi için özellikle yararlıdır ve aynı zamanda araştırılmaktadır numunenin inceledi parçaların element analizi sağlayabilir. Bu etkili bir tekniğidir mikroanalizini ve incelenmesi için değerli delil bırakmamak . Öte yandan, renk verimi de yoktur Esem'ler ve bu elemanlar birbirine bağlanmış olduğu şekilde hakkında verilen herhangi bir bilgi yoktur. Numuneler, bir kısmi vakuma maruz olacak, bu yüzden herhangi bir uçucu maddeler ayrılmış olabilir ve yüzey montaj için örnek bağlamak için kullanılan maddeler ile kirlenmiş olabilir.

Örnekler

Birçok polimerler dahil çevrede belirli kimyasallar tarafından saldırıya ve ciddi sorunlar ortaya çıkabilir yol kazaları ve yaralanma . Polimer bozulması düşük uygulanan yükler altında gevrekleşmesini ve kırık örnek yol açar.

Ozon çatlama

Ozon çatlaması Doğal kauçuk tüp

Polimerler , örneğin, agresif kimyasal saldırısına olabilir, ve yük altında, daha sonra çatlaklar mekanizmasıyla büyüyecek baskı aşınma kırılması . Belki de, bilinen en eski örnek ozon çatlama ve kauçuklar , burada atmosfer saldırı ozonun izleri çift bağları malzeme zincirleri. Elastomerler kendi zincirlerinde ikili bağlar ile dahil doğal kauçuk , nitril kauçuk ve stiren-bütadien kauçuğu. Hepsi ozon saldırısına karşı oldukça duyarlıdır ve (lastik yakıt hatlarından) araç yangınları ve benzeri sorunlara neden olabilir lastik darbe-çıkışları. Günümüzde, antiozonanlar yaygın bu polimerlerin eklenir, böylece çatlama sıklığı azaldı. Ancak, tüm güvenlik tehlikesi taşıyan kauçuk ürünleri sadece beri korunurlar ve ppb ozon saldırıyı başlayacak, başarısızlıklar hala yaşanıyor.

Klor-başlattığı çatlama

Asetal reçine tesisat eklem klor saldırısı

Diğer bir yüksek ölçüde reaktif gaz klor gibi duyarlı polimerler saldırır, asetal reçine ve polibütilen boru. Bu tür boru ve klor kaynaklı çatlama sonucu ABD'de özelliklerinde başarısız asetal parçaları, birçok örnek vardır olmuştur. Esasen gaz saldırıları (özellikle, sekonder, tersiyer ya da zincir molekülleri hassas parçalarını alilik karbon atomu), zincirler oksitlenmesi ve sonuçta zincir bölünme neden olur. Kök neden su içinde eser miktarda klor olduğu, saldırı bile meydana gelen anti-bakteriyel etki için ilave milyon başına kısımlar çözünmüş gaz izleri. Klor saldırılar zayıf bir ürünün parçaları, ve bir halinde asetal reçine bir su besleme sistemi içinde birleşme, bir gevrek çatlak büyümesine neden birinci saldırıya diş kökleri. Kırılma yüzeyinde renk birikmesiyle neden oldu karbonatlar arasından sert su ortak aylarca kritik halde olmuştur, böylece besleme.

Hidroliz

En çok aşamalı büyüme polimerleri acı hidrolizi genellikle suyun varlığında katalize edilen bir reaksiyonun asit ya da alkali . Naylon , indirgeme ve güçlü asitlere maruz kaldığında hızla çatlar örneğin bir fenomen, kazayla tayt üzerine asit dökmek insanlara da bilinir.

trafik kazası sağda Başarısız yakıt borusu

Kırık Yakıt borusu motorin yola bir van döküldü ciddi bir kaza neden oldu. Bir aşağıdaki araç kayarak o yaklaşmakta olan bir kamyonla çarpışması sonucu meydana gelen sürücü ağır yaralandı. Tarama elektron mikroskopi ya da SEM gösterdi naylon bağlayıcı ile kırılmış olan yüklemeli korozyon çatlamasına bağlı pil küçük bir asit kaçak. Naylon yatkın hidroliz ile temas halinde sülfürik asit ve asit ancak küçük bir sızıntı bir kırılgan bir çatlak başlatmak için yeterli olurdu enjeksiyonla kalıplanmış bir şekilde bilinmektedir mekanizma ile konnektör yüklemeli korozyon çatlamasına ya da SCC.

kırık yakıt borusunun yakın çekim

Çatlak, tüpün çapı boyunca büyümeye yaklaşık 7 gün sürdü çatlak kritik boyuta büyüdü önce dolayısıyla kamyonet sürücüsü de sızıntı görmeliydin. O nedenle kazaya neden olmadı. Kırılma yüzeyi ile esas olarak kırılgan yüzey gösterdi şeritlerin borunun çapı boyunca çatlak progresif büyümesini göstermektedir. Çatlak iç delik sızdığını sonra, yakıt yola sızıntı başladı. Sürücüler tarafından kolayca görülemeyen ince yağlı film oluşturur çünkü Dizel yol yüzeylerinde özellikle tehlikelidir. Bu benzer olduğunu siyah buz kayganlaşmada, bu nedenle dizel sızıntı meydana geldiğinde kızak yaygındır. Van sürücü itiraf sorumluluk ve yaralı sürücünün sigortacılar telafi edildi.

Polikarbonat , alkali hidrolize duyarlıdır, reaksiyon sadece malzeme depolimerleştirici. Poliesterler güçlü asitler ile muamele kötüleşecektir yatkındır, ve bu gibi durumlarda, bakım sorunun oluşmasını önlemek için yüksek sıcaklıklarda işlemden geçirme için hammadde kuru alınmalıdır.

Mor ötesi ışınlarla

IR spektrumu nedeniyle UV bozunmasına karbonil emilim gösteren polietilen

Birçok polimerler de tarafından saldırıya UV radyasyonu bunların zincir yapılarında hassas noktalarında. Bu nedenle polipropilen çatlama ciddi uğrar güneş sürece , anti-oksidanlar ilave edilir. Saldırı noktası meydana üçüncül karbon atomu oksidasyonu ve son olarak zincir kopmaya sebep her tekrar birimi içinde mevcut. Polietilen UV degradasyonu gibi dallanmış polimerler, özellikle bu varyantlar duyarlı LDPE . Dallanma noktaları olan üçüncül karbon atomuna sahip, yani polimer ayrışmasını burada başlar ve zincir bölünme ve gevrekleşmesine yol açar. Sol taraftaki örnekte, karbonil grupları tarafından kolaylıkla tespit edilmiştir IR spektroskopisi bir dökme ince bir film. Ürün bir oldu yol koni hizmetinde kırık, ve bir anti-UV katkı maddesi kullanılmamıştır çünkü birçok benzer koniler de başarısız oldu.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Peter R Lewis ve Sarah Hainsworth, stres korozyondan Yakıt Hattı Arıza çatlama , Mühendislik Hasar Analizi, 13 (2006) 946-962.
Lewis, Peter Rhys Reynolds, K, GAGG, C, Adli Malzeme Mühendisliği: Örnek çalışmalar , CRC Press (2004).
Wright, DC, Plastik ve Cracking Çevresel Stres (2001) Rapra.
Ezrin Meyer, Plastik Başarısızlık Kılavuzu: Neden ve Önleme , Hanser-SPE (1996).
Lewis, Peter Rhys Adli Polimer Mühendisliği: Polimer ürünleri hizmetinde neden başarısız? , 2. Baskı, Elsevier-Woodhead (2016).

Languages

In other projects