Selectați limba 1. Introducere
Datorită acestuia elasticitate ridicată, etanșeitate excelentă la aer , și rezistență la diverse medii, cauciuc este utilizat pe scară largă în sisteme de etanșare cu petrol și gaze pentru aerospațială, aviaţie , și armament naval.
Odată cu dezvoltarea rapidă a Industria națională de apărare a Chinei, componente din cauciuc vulcanizat au devenit din ce în ce mai importante în echipamente aerospațiale, nave maritime , și inginerie de adâncime.
În special, sub complex mediu marin, materiale de etanșare din cauciuc trebuie să reziste umiditate ridicată, spray de sare , și stres mecanic simultan, impunând pretenții mai mari asupra materialului stabilitate pe termen lung şi durata de viata.
În prezent, majoritatea studiilor despre îmbătrânirea cauciucului concentrează-te pe comportamentul de îmbătrânire termic-oxidativă de cauciuc vulcanizat , investigând în principal efectelefone temperaturii și ale oxigenului asupra proprietăților sale.
Cu toate acestea, în mediu marin , factori precum medii de ulei, gaze corozive , și spray de sare coexistă, care afectează semnificativ performanță de etanșare şi durata de viata de serviciu de componente din cauciuc vulcanizat.
În contrast, piese din cauciuc nevulcanizat (ca tampoane de protecție parțial reticulate, acoperiri de cauciuc , și sigilii temporare utilizate la fața locului ) prezintă o rezistență mai slabă la îmbătrânire din cauza lipsei unei rețele reticulate stabile.
Aceste materiale sunt predispuse la înmuierea suprafeței, deformare , și degradarea performanței sub expunere marina.
2. Cauzele și efectelefone îmbătrânirii cauciucului
Cauzele îmbătrânirea cauciucului poate fi împărțit în intrinsec şi extrinseci factori:
Factori intrinseci includ compozitia chimica al structura polimerului, conformatie moleculara, cristalinitatea, încurcarea lanțului , și scisarea lanțului sau oxidarea introdusă în timpul procesării.
Factori extrinseci include oxigen, ozon, temperatură, umiditate, ceață de sare, mucegai , și radiații ultraviolete în mediu.
Pentru componente din cauciuc vulcanizat , a structura tridimensională reticulată oferă bine rezistență la stres-relaxare şi stabilitate chimică.
Cu toate acestea, expunerea prelungită la medii marine mai poate provoca ruperea legăturii încrucișate, fisurarea suprafetei , sau întărire.
Piese din cauciuc nevulcanizat , pe de altă parte, lipsește tratamentul de vulcanizare. Lor lanțuri moleculare libere şi volum mare liber fă-i mai susceptibili la ioni marini, agenţi oxidanţi , și radiații UV , ceea ce duce la îmbătrânirea accelerată.
Modificările de performanță induse de îmbătrânire includ:
Aspectul se schimbă : întărirea suprafeței, crăpare, lipiciitate și decolorare.
Degradare fizică și chimică : reducerea în densitate, duritate, rezistență la tracțiune, set de compresie, vâscoelasticitate , și proprietăți electrice.
Prin urmare, în aplicații practice precum garnituri de ulei aerospațiale, tampoane de protecție navale , și inele de etanșare de adâncime , este esențial să se stabilească distinct standardele de evaluare a îmbătrânirii pentru vulcanizat şi produse din cauciuc nevulcanizat.
3. Teste de îmbătrânire accelerată și predicție de viață
În practica inginerească, produse din cauciuc —în special componente din cauciuc vulcanizat —au adesea o durată de viață de peste zece ani.
Pentru a simula utilizarea pe termen lung, teste de îmbătrânire accelerată la temperatură înaltă sunt angajați în mod obișnuit.
Studiile timpurii utilizate absorbtia oxigenului ca indicator al ratei de îmbătrânire, evoluând ulterior în metode precum îmbătrânirea cuptorului, bombă cu oxigen, bombă aeriană , și intemperii artificiale teste.
Cea mai utilizată abordare astăzi se bazează pe Relația empirică Arrhenius iar cel principiul suprapunerii timp-temperatură , care presupune că pentru fiecare creștere de 10 °C a temperaturii, viteza de reactie se dublează.
Cu toate acestea, în medii marine , tradițional modele de predicție a îmbătrânirii accelerate arata abateri datorate:
diferit mecanisme de reacție la diferite zone de temperatură,
migrarea antioxidantă sau precipitarea,
evoluţia morfologiei polimerului , și
limitări de difuzie a oxigenului legate de grosimea specimenului.
Prin urmare, pentru componente din cauciuc vulcanizat operează în condiţiile de serviciu maritim , se recomandă scăderea temperaturii de îmbătrânire accelerată, prelungirea duratei testului sau dezvoltarea modele de cuplare multifactorială implicand umiditate, spray de sare , și activitate microbiană pentru a îmbunătăți acuratețea predicției pe durata de viață.
Pentru piese din cauciuc nevulcanizat , din cauza absenței unei rețele reticulate stabile, înmuiere sau eșec apare rapid în timpul îmbătrânirii accelerate.
Astfel, tradițional Bazat pe Arrhenius extrapolările sunt nesigure și numai evaluări de stabilitate pe termen scurt sunt în general conduse.
4. Simularea mediului marin pentru testare accelerată
Având în vedere complexitatea mediu marin , teste cu un singur factor precum umiditate-caldura, spray de sare , sau expunerea mucegaiului nu poate replica pe deplin condițiile reale de serviciu.
În acest studiu, o îmbunătățire aparat de îmbătrânire umiditate – căldură a fost folosit, înlocuind apa distilată cu apă de mare artificială , și efectuarea de teste la 90 °C şi 98% umiditate pentru a simula îmbătrânirea accelerată multifactorială.
Această metodă mărește rata de îmbătrânire cu aproximativ de opt ori , permițând evaluarea rapidă a componente din cauciuc vulcanizat sub expunerea marina.
Rezultatelefone experimentale oferă îndrumări valoroase pentru selectare materiale de etanșare în nave navale, echipament de scufundare , și cabluri submarine , contribuind, de asemenea, la optimizarea stabilitate pe termen scurt de componente din cauciuc nevulcanizat în aplicații structurale de protecție.
Datorită acestuia elasticitate ridicată, etanșeitate excelentă la aer , și rezistență la diverse medii, cauciuc este utilizat pe scară largă în sisteme de etanșare cu petrol și gaze pentru aerospațială, aviaţie , și armament naval.
