tinh
1.5.3.1. Ảnh hưởng của môi trường cơ học và lý học
Lão hóa là sự thay đổi tính chất của vật liệu với nghĩa xấu đi theo thời gian. Trong quá trình lão hóa vấn đền cần quan tâm là sự thay đổi của tính chất vật liệu diễn ra từ từ trong thời gian dài dƣới ảnh hƣởng của thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm, các tính chất cơ học của vật liệu chất dẻo hay VLC nên chất dẻo phụ thuộc nhiều vào thời gian chịu tác dụng tải trọng, điện trƣờng, điện áp xoay chiều, thời tiết, môi trƣờng... các biểu hiện bên ngoài của hiện tƣợng lão hóa chính là bản chất vật lý của hiện tƣợng, nó cũng đƣợc biểu lộ qua tác dụng cơ học, nhiệt độ và các ảnh hƣởng của thời tiết trong khi đó sự lão hóa bên trong vật liệu lại đƣợc biểu hiện thông qua các yếu tố hóa học và cấu trúc.
Các yếu tố ảnh hưởng cần phải kể đến:
Tác dụng của điện trƣờng, điện áp xoay chiều tác động trong suốt quá tình vận hành.
Ảnh hƣởng của nhiệt độ, độ ẩm cao (sự thay đổi nhiệt độ và số chu kỳ thay đổi nhiệt độ).
Thời tiết thay đổi.
Ánh sáng(tia cực tím).
Môi trƣờng hóa học(dấu cách điện, khí SF6, nƣớc).
Do hiện tƣợng lão hóa các ứng suất ở bề mặt tiếp xúc sợi/nhựa ảnh hƣởng có tính chất quyết định đến các tính chất cơ học của VLC. Nếu khảo sát vật liệu hiện
28
tại hai thời điểm trƣớc va sau quá trình lão hóa xảy ra ta thấy do có sự co ngót của vật liệu điện nên làm xuất hiện thêm ứng suất riêng trong lòng VLC.
Sự hình thành các vết nứt:
Khi đề cập đến hậu quả của quá trình lão hóa của VLC nền nhựa cốt sợi ngƣời ta phải đề cập đến việc hình thành các vết nứt. Xu hƣớng hình thành vết nứt do lão hóa gây nên càng tăng khi có độ dòn của VLC tăng lên. Vết nứt thƣờng xuất hiện bắt đầu từ bề mặt vật liệu sau đó lan dần vào trong. Qua nghiên cứu ngƣời ta khẳng định các vết nứt đƣợc tạo ra do lão hóa luôn phát triển theo mặt ngăn cách sợi/nhựa vì vậy VLC cốt sợi các vết nứt thƣờng xuất hiện nhƣ các đƣờng trên mặt bàn cờ.
1.5.3.2. Ảnh hưởng của môi trường hóa học: cách điện, nước, nhiệt độ và độ ẩm.
Nhìn chung VLC khi chế tạo đƣợc tiến hành ở nhiệt độ cao, do đó khi trở về nhiệt độ bình thƣờng sẽ xuất hiện biến dạng và dẫn đến sự thay đổi kích thƣớc của vật liệu và làm xuất hiện các ứng suất dƣ trong lòng vật liệu. Khác với vật liệu nền kim loại nhƣng rất giống với một số vật liệu xốp khác, VLC nền nhựa rất nhạy cảm với chất lỏng, nhiệt độ và hơi ẩm, dễ hút ẩm và chất lỏng cho tới khi bão hòa gây nên sự giãn nở trong lòng vật liệu, làm xuất hiện thêm phần ứng suất và biến dạng. Kết quả là ảnh hƣởng rất lớn đến độ bền, tuổi thọ và độ biến dạng của các kết cấu làm từ VLC.
Với đặc tính dễ bám nƣớc (hidrophil) của bề mặt thủy tinh, qua thí nghiệm nhiều tác giả cho thấy khả năng thẩm thấu rất nhanh của các phân tử nƣớc vào trong lòng VLC theo các đƣờng khe hổng dọc theo sợi thủy tinh. Đây là yếu tố khá quan trọng cần phải để ý tới. VLC sẽ hƣ hại càng nhanh nếu vật liệu nền cũng dễ bám nƣớc và có khả năng ngậm khá nhiều nƣớc và dung dịch. Các công trình nghiên cứu của một số tác giả về cơ chế tác dụng của nƣớc và các chất lỏng đối với VLC nhƣng đều bao gồm một trong hai cơ chế sau:
+ Khi nƣớc hoặc chất lỏng đã xâm nhập vào các lớp của VLC, chúng di chuyển dọc theo bề mặt sợi thủy tinh làm phá vỡ các liên kết giữa bề mặt sợi thủy tinh/ nhựa làm yếu đi lực liên kết (sự bám dính) giữa sợi/nhựa. Ngoài ra nƣớc cũng nhƣ chất lỏng có thể đƣợc xem nhƣ chất làm mềm nhựa (biểu hiện thông qua sự thay đổi
29
modun đàn hồi E). Các đặc tính điện môi của nó bị suy giảm mạnh: điện trở suất giảm, hằng số điện môi và tổn hao tăng và có thể dẫn đến hiện tƣợng phóng điện chọc thủng (breakdown).
+ Khi nƣớc đã xâm nhập vào các lớp của VLC, chúng tác dụng trực tiếp lên nhựa tại bề mặt sợi thủy tinh tại đây các ion kim loại kiềm ở bề mặt sợi thủy tinh có thể tham gia quá trình này. Các quá rình diễn ra ở cơ chế đầu tiên chính là bản chất vật lý của vấn đề. Quá trình này là một quá trình thuận nghịch. Các tính chất của VLC có thể trở lại gần nhƣ cũ nếu ta sấy khô VLC. Ngƣợc lại các hƣ hại do các phản ứng hóa học của nƣớc gây nên lại là quá trình không thuận nghịch. Vì vậy, khi VLC đã bị ngấm nƣớc lâu, sau khi sấy khô giá trị của độ bền của VLC không hoàn toàn đạt đƣợc giá trị ban đầu của chúng. Tuy vậy, nếu ta sử dụng chất tăng cƣờng bám dính kị nƣớc (hidrophol) phù hợp, ta có thể hạn chế hoặc trì hoãn lại các quá trình làm hƣ hại VLC dƣới tác dụng của nƣớc.