Vyberte jazyk 1. Úvod
Vzhľadom na jeho vysoká elasticita, vynikajúca vzduchotesnosť a odolnosť voči rôznym médiám, guma je široko používaný v olejové a plynové tesniace systémy pre kozmonautika, letectva a námorná výzbroj.
S rýchlym rozvojom Čínsky národný obranný priemysel, komponenty z vulkanizovanej gumy sa stali čoraz dôležitejšími v letecké vybavenie, námorné plavidlá a hlbokomorské inžinierstvo.
Najmä pod komplexom morské prostredie, gumové tesniace materiály musí vydržať vysoká vlhkosť, soľný sprej a mechanické namáhanie zároveň kladie vyššie nároky na materiál dlhodobá stabilita a životnosť.
V súčasnosti väčšina štúdií o starnutie gumy zamerať sa na tepelno-oxidačné starnutie z vulkanizovaná guma , hlavne skúma vplyv teploty a kyslíka na jeho vlastnosti.
Avšak v morské prostredie , faktory ako napr olejové médiá, korozívne plyny a soľný sprej koexistovať, ktoré výrazne ovplyvňujú tesniaci výkon a životnosť z komponenty z vulkanizovanej gumy.
naproti tomu časti z nevulkanizovanej gumy (ako napr čiastočne zosieťované ochranné podložky, gumové nátery a dočasné plomby používané na mieste ) vykazujú horšiu odolnosť proti starnutiu v dôsledku nedostatku stabilnej zosieťovanej siete.
Tieto materiály sú náchylné na zmäkčenie povrchu, deformácia a zhoršenie výkonu pod morskou expozíciou.
2. Príčiny a účinky starnutia gumy
Príčiny starnutie gumy možno rozdeliť na vnútorný a vonkajších faktory:
Vnútorné faktory zahrnúť chemické zloženie z polymérna štruktúra, molekulárna konformácia, kryštalinita, reťazové zapletenie a štiepenie reťazca alebo oxidácia zavedená počas spracovania.
Vonkajšie faktory zahŕňajú kyslík, ozón, teplota, vlhkosť, soľná hmla, plesnivec a ultrafialové žiarenie v prostredí.
Pre komponenty z vulkanizovanej gumy , a trojrozmerná zosieťovaná štruktúra poskytuje dobro odolnosť proti stresu a relaxácii a chemická stabilita.
Avšak dlhodobé vystavenie morské prostredie stále môže spôsobiť prerušenie zosieťovacej väzby, praskanie povrchu , alebo otužovanie.
Nevulkanizované gumené časti , na druhej strane chýba vulkanizačná úprava. ich voľné molekulové reťazce a veľký voľný objem aby boli náchylnejšie na morské ióny, oxidačné činidlá a UV žiarenie , čo vedie k zrýchlenému starnutiu.
Zmeny výkonnosti spôsobené starnutím zahŕňajú:
Zmeny vzhľadu : povrchové spevnenie, praskanie, lepkavosť a zmena farby.
Fyzikálna a chemická degradácia : zníženie v hustota, tvrdosť, pevnosť v ťahu, kompresný set, viskoelasticita a elektrické vlastnosti.
Preto v praktických aplikáciách ako napr letecké olejové tesnenia, námorné ochranné vložky a hlbokomorské tesniace krúžky , je nevyhnutné stanoviť zreteľné štandardy hodnotenia starnutia pre vulkanizované a nevulkanizované gumové výrobky.
3. Zrýchlené testy starnutia a predpoveď životnosti
V inžinierskej praxi, gumené výrobky —najmä komponenty z vulkanizovanej gumy —často majú životnosť viac ako desať rokov.
Ak chcete simulovať dlhodobé používanie, testy zrýchleného starnutia pri vysokej teplote sú bežne zamestnaní.
Použité skoré štúdie absorpcia kyslíka ako indikátor rýchlosti starnutia, neskôr sa vyvinul do metód ako napr starnutie v rúre, kyslíková bomba, letecká bomba a umelé zvetrávanie testy.
Dnes najpoužívanejší prístup je založený na Arrheniov empirický vzťah a princíp superpozície času a teploty , ktorý predpokladá, že na každých 10 °C zvýšenie teploty, reakčná rýchlosť štvorhra.
Avšak v morské prostredie , tradičné modely predpovede zrýchleného starnutia vykazujú odchýlky v dôsledku:
rôzne reakčné mechanizmy v rôznych teplotných zónach,
migrácia alebo zrážanie antioxidantov,
vývoj morfológie polymérov a
obmedzenia difúzie kyslíka súvisí s hrúbkou vzorky.
Preto pre komponenty z vulkanizovanej gumy pôsobiaci v podmienky námornej služby , je vhodné znížiť teplotu zrýchleného starnutia, predĺžiť trvanie testu alebo vyvolať modely multifaktorovej väzby zahŕňajúce vlhkosť, soľný sprej a mikrobiálnej aktivity zlepšiť presnosť predikcie životnosti.
Pre časti z nevulkanizovanej gumy v dôsledku absencie stabilnej zosieťovanej siete, zmäkčenie alebo zlyhanie dochádza rýchlo počas zrýchleného starnutia.
Teda tradičné Na báze Arrhenius extrapolácie sú nespoľahlivé a iba hodnotenia krátkodobej stability sa vo všeobecnosti vykonávajú.
4. Simulácia morského prostredia pre zrýchlené testovanie
Vzhľadom na zložitosť morské prostredie , jednofaktorové testy ako napr vlhkosť – teplo, soľný sprej , alebo vystavenie plesniam nemôže plne kopírovať skutočné Predchádzajúciádzkové podmienky.
V tejto štúdii došlo k zlepšeniu zariadenia na starnutie vlhkosťou a teplom bola použitá destilovaná voda umelá morská voda a vykonávanie testov na 90 °C a 98% vlhkosť na simuláciu viacfaktorového zrýchleného starnutia.
Táto metóda zvyšuje rýchlosť starnutia o približne osemnásobný umožňujúce rýchle vyhodnotenie komponenty z vulkanizovanej gumy pod morská expozícia.
Experimentálne výsledky poskytujú cenný návod na výber tesniace materiály v námorné plavidlá, potápačské vybavenie a podmorské káble a zároveň pomáha optimalizovať krátkodobú stabilitu z komponenty z nevulkanizovanej gumy v ochranné konštrukčné aplikácie.
Vzhľadom na jeho vysoká elasticita, vynikajúca vzduchotesnosť a odolnosť voči rôznym médiám, guma je široko používaný v olejové a plynové tesniace systémy pre kozmonautika, letectva a námorná výzbroj.
