Seleccioneu la llengua 1. Introducció
A causa de la seva alta elasticitat, excel·lent estanquitat a l'aire , i resistència a diversos mitjans, cautxú s'utilitza àmpliament a sistemes de segellat d'oli i gas per aeroespacial, aviació , i armament naval.
Amb el ràpid desenvolupament de Indústria de defensa nacional de la Xina, components de cautxú vulcanitzat han adquirit cada cop més importància equipament aeroespacial, vaixells marins , i enginyeria de fons.
En particular, sota el complex medi marí, materials de segellat de cautxú ha de suportar alta humitat, esprai de sal , i tensió mecànica alhora, imposant més exigències al material estabilitat a llarg termini i vida útil.
Actualment, la majoria dels estudis sobre envelliment del cautxú centrar-se en el Comportament d'envelliment tèrmic oxidatiu de cautxú vulcanitzat , investigant principalment els efectes de la temperatura i l'oxigen sobre les seves propietats.
Tanmateix, en el medi marí , factors com ara medis d'oli, gasos corrosius , i esprai de sal coexisteixen, que afecten significativament la rendiment de segellat i vida útil del servei de components de cautxú vulcanitzat.
En canvi, peces de cautxú no vulcanitzats (com ara coixinets protectors parcialment reticulats, recobriments de cautxú , i segells temporals utilitzats in situ ) presenten una resistència a l'envelliment més pobra a causa de la manca d'una xarxa reticulada estable.
Aquests materials són propensos a sUAVització superficial, deformació , i degradació del rendiment sota exposició marina.
2. Causes i efectes de l'envelliment del cautxú
Les causes de envelliment del cautxú es pot dividir en intrínsec i extrínseca factors:
Factors intrínsecs incloure el composició química de la estructura del polímer, conformació molecular, cristal·linitat, enredament de cadena , i escissió o oxidació de la cadena introduïda durant el processament.
Factors extrínsecs incloure oxigen, ozó, temperatura, humitat, boira de sal, motlle , i radiació ultraviolada en el medi ambient.
Per components de cautxú vulcanitzat , a estructura reticulada tridimensional proporciona bé resistència a l'estrès-relaxació i estabilitat química.
No obstant això, l'exposició prolongada a ambients marins encara pot provocar trencament de l'enllaç reticulat, esquerdament superficial , o enduriment.
Parts de goma no vulcanitzada , en canvi, manquen de tractament de vulcanització. Els seus cadenes moleculars soltes i gran volum lliure fer-los més susceptibles ions marins, agents oxidants , i radiació UV , provocant un envelliment accelerat.
Els canvis de rendiment induïts per l'envelliment inclouen:
Canvis d'aparença : enduriment de la superfície, esquerdes, adhesivitat i decoloració.
Degradació física i química : reducció en densitat, duresa, resistència a la tracció, conjunt de compressió, viscoelasticitat , i propietats elèctriques.
Per tant, en aplicacions pràctiques com ara segells d'oli aeroespacials, coixinets de protecció naval , i anells de segellat d'aigües profundes , és imprescindible establir diferents estàndards d'avaluació de l'envelliment per vulcanitzat i PRODUCTes de cautxú no vulcanitzat.
3. Proves d'envelliment accelerat i predicció de vida útil
En la pràctica de l'enginyeria, PRODUCTes de cautxú —especialment components de cautxú vulcanitzat —sovint tenen una vida útil de més de deu anys.
Per simular l'ús a llarg termini, proves d'envelliment accelerat a alta temperatura s'utilitzen habitualment.
Els primers estudis utilitzats absorció d'oxigen com a indicador de la taxa d'envelliment, evolucionant posteriorment cap a mètodes com ara envelliment al forn, bomba d'oxigen, bomba d'aire , i meteorització artificial proves.
L'enfocament més utilitzat avui dia es basa en el Relació empírica d'Arrhenius i el principi de superposició temps-temperatura , que suposa que per cada augment de temperatura de 10 °C, el velocitat de reacció dobles.
Tanmateix, en ambients marins , tradicional models de predicció d'envelliment accelerat mostrar desviacions degudes a:
diferents mecanismes de reacció en zones de temperatura variable,
migració o precipitació antioxidant,
Evolució de la morfologia del polímer , i
limitacions de difusió d'oxigen relacionat amb el gruix de la mostra.
Per tant, per components de cautxú vulcanitzat operant a condicions de servei marítim , s'aconsella baixar la temperatura d'envelliment accelerat, Tots elsargar la durada de la prova o desenvolupar models d'acoblament multifactorial implicant humitat, esprai de sal , i activitat microbiana per millorar precisió de la predicció de la vida útil.
Per peces de cautxú no vulcanitzats , a causa de l'absència d'una xarxa reticulada estable, sUAVització o fracàs es produeix ràpidament durant l'envelliment accelerat.
Així, tradicional Basat en Arrhenius les extrapolacions són poc fiables i només avaluacions d'estabilitat a curt termini generalment es duen a terme.
4. Simulació del medi marí per a proves accelerades
Donada la complexitat del medi marí , proves d'un sol factor com ara humitat-calor, esprai de sal , o exposició al motlle no pot reproduir completament les condicions reals del servei.
En aquest estudi, una millora aparell d'envelliment per calor i humitat es va utilitzar, substituint l'aigua destil·lada per aigua de mar artificial , i realització de proves a 90 °C i 98% d'humitat per simular l'envelliment accelerat multifactorial.
Aquest mètode augmenta el taxa d'envelliment per aproximadament vuit vegades , permetent una avaluació ràpida de components de cautxú vulcanitzat sota exposició marina.
Els resultats experimentals proporcionen una guia valuosa per a la selecció materials de segellat en vaixells de guerra, equip de busseig , i cables submarins , alhora que ajuda a optimitzar el estabilitat a curt termini de components de cautxú no vulcanitzats en aplicacions estructurals de protecció.
A causa de la seva alta elasticitat, excel·lent estanquitat a l’aire , i resistència a diversos mitjans, cautxú s’utilitza àmpliament a sistemes de segellat d’oli i gas per aeroespacial, aviació , i armament naval.
