Qarish qobiliyatsizligi va polimer materiallarning umrini bashorat qilish

Qarish etishmovchiligi va polimer materiallarining umrini bashorat qilish
Saqlash va ishlatish jarayonida polimer materiallarga turli xil atrof-muhit omillari (masalan, ultrabinafsha nurlar, issiqlik, namlik, ozon, mikroorganizmlar va boshqalar) va ish sharoitlari (stress, elektr maydoni, magnit maydon, ommaviy axborot vositalari va boshqalar) ta'sir qiladi. Fotokislorod degradatsiyasi, termal degradatsiya, kimyoviy degradatsiya, biologik degradatsiya va boshqalar turli xil xususiyatlarning vayronagarchilikka qadar asta-sekin pasayishiga olib keladi. Shuning uchun polimer materiallarning qarish qobiliyatini yo'qotish mexanizmini va umrini bashorat qilishni o'rganish katta ahamiyatga ega. Kauchuk plomba materiallarini misol qilib oladigan bo'lsak, undan tayyorlangan mahsulotlar, masalan, qistirmalari, O-ringlar, stakanlar, moy muhrlari, klapanlar va boshqalar ko'pincha mexanik uskunalarda asosiy o'rinlarni egallaydi va shu bilan birga ko'pincha zaifdir. komponentlar yoki yig'ilishlarning havolalari. Agar u muhrlanish qobiliyatini yo'qotsa, uni qismlarga ajratish va almashtirish kerak, aks holda butun mahsulot parchalanishi mumkin.
Kauchukning qarishining mohiyati kauchuk molekulyar zanjirlarning o'zaro bog'lanishi yoki sinishi bo'lib, u asosan avtokatalitik oksidlanish mexanizmi hisoblanadi. Kauchuk xom kauchukning turi va tarkibi mahsulotning qarish barqarorligini katta darajada aniqlaydi. Masalan, silikon kauchuk va ftorli kauchukning issiqlikka chidamliligi nitril butadien kauchukdan (NBR) yaxshiroq; vodorodlangan nitril butadien kauchukining issiqlikka chidamliligi (HNBR) to'yinganlik qanchalik yuqori bo'lsa, termal barqarorlik shunchalik yaxshi bo'ladi; akrilonitril (AN) tarkibining oshishi bilan NBR ning yog 'qarshiligi va qarish qarshiligi ortadi, lekin ayni paytda uning muhrlanish ko'rsatkichlari va past harorat qarshiligi pasayadi. Kauchuk vulkanizatsiya tizimi, barqarorlashtiruvchi tizim, plomba moddalari va plastifikatorlar matritsaning qarish xususiyatlariga ta'sir qiladi. Osonlik bilan gidrolizlanadigan yoki ma'lum hidrofillikka ega bo'lgan silikon kauchuk yoki poliuretan kauchuk uchun namlik uning qarishini tezlashtiradi. Foydalanish vaqtida kauchuk plombalash materiallari ko'pincha ma'lum miqdorda deformatsiyaga bardosh berishi va yog 'tashuvchilari bilan aloqa qilishlari kerak. Bu materialning qarish jarayonini nafaqat termo-oksidlovchi degradatsiya jarayoniga, balki neft muhiti va stressning ta'siriga ham aylantiradi.
Kauchukning ishlash muddati odatda tezlashtirilgan termal kislorod qarish testi orqali baholanadi, ya'ni tezlashtirilgan qarish testi yuqori haroratda amalga oshiriladi va umr ko'rish o'lchov natijalarini Arrhenius formulasi yordamida foydalanish (xizmat) haroratiga ekstrapolyatsiya qilish orqali bashorat qilinadi. . Bu degradatsiyaga olib keladigan mexanizm tekshirilayotgan harorat oralig'ida o'zgarmasligini talab qiladi. Ko'pgina hollarda, Arrhenius usuli qo'llanilishi isbotlangan, ammo ko'plab tadqiqotchilar kauchuk qarishning Arrhenius bo'lmagan xatti-harakati to'liq qo'llanilmasligini xabar qilishdi. Misol uchun, qachon Bernstein va boshqalar. ftorsilikonning tez qarishini o'rganib chiqdilar, ular Arrhenius egri chizig'i 80 gradusga og'ib, yuqori haroratli va past haroratli segmentlarda ikkita faollashuv energiyasini (73kJ·mol-1 va 29kJ) ko'rsatishini aniqladilar. ·mol-1). Past haroratli uchastkaning faollashuv energiyasidan hisoblangan holda, ishlashning 50% yo'qotilishiga to'g'ri keladigan xizmat muddati 17 yilni tashkil etadi, yuqori haroratli uchastkaning faollashuv energiyasidan to'g'ridan-to'g'ri ekstrapolyatsiya qilingan xizmat muddati esa 900 yilni tashkil qiladi. Jiayu Testing Network tomonidan tahrirlash, tahrirlash va qayta chop etish manbani ko'rsatishi kerak. Bunday katta farq shuni ko'rsatadiki, haqiqiy qarish sharoitlari tezlashtirilgan qarishdan farq qiladi, natijada qarish mexanizmi o'zgaradi yoki turli harorat oralig'ida qarish mexanizmi o'zgaradi, bu esa oddiy ekstrapolyatsiya natijalarini ishonchsiz qiladi. Biroq, hozirgi tadqiqot ishlari asosan mexanik xususiyatlarga (kuch, qattiqlik, siqilishning doimiy deformatsiyasi, stressni yumshatish, elastik tiklanish tezligi va boshqalar) e'tiborni qaratib, turli xil sharoitlarda kauchukning qarish mexanizmiga qaratilgan muhandislik ilovalarining haqiqiy ehtiyojlaridan boshlanadi. . Tadqiqot kamdan-kam hollarda ishtirok etadi, ya'ni hayotni bashorat qilish hali ham tezlashtirilgan termal kislorod qarish usulidan foydalanadi. Kauchuk muhitda murakkab harorat va namlik sharoitlari, stress ta'siri, o'rta ta'sirlar va boshqalar ta'sirida katta tadqiqot bo'shliqlari mavjud.
Termal oksidlanish jarayonida kauchuk turli xil oksidlanish mahsulotlarini hosil qiladi, ular mahsulotning qalinligi yo'nalishi bo'yicha aniq taqsimlanadi va uning o'zaro bog'lanish zichligi ham o'zgaradi. Havo va moylash moyida NBR ning termal kislorod qarish harakati va mexanizmi bo'yicha chuqur tadqiqotlar o'tkazgandan so'ng, muallif NBR ning havodagi qarish jarayonini uch bosqichga bo'lish mumkinligini aniqladi. Birinchi bosqich, asosan, qo'shimchalarning (plastifikatorlar, antioksidantlar va boshqalar) migratsiyasi. Ikkinchi bosqichda oksidlanish reaktsiyasi va o'zaro bog'lanish reaktsiyasi ustunlik qiladi, bu o'zaro bog'lanish darajasi va qattiqligining oshishi bilan namoyon bo'ladi, elastik tiklanish tezligi esa pasayadi. Kech termal oksidlanishning uchinchi bosqichida kuchli oksidlanish hatto molekulyar zanjirlarning uzilishiga olib kelishi mumkin. Biroq, hozirgi vaqtda NBR elastikligi deyarli butunlay yo'qolgan va uni muhrlash materiali sifatida ishlatish mumkin emas. Bu jarayonda antioksidant tarkibining o'zgarishi juda muhim ko'rsatkichdir. Uning tarkibi kritik qiymatga tushganda, elastik tiklanish tezligi keskin pasayadi va qattiqlik keskin ko'tarilib, uning ishlashini yo'qotadi. Soqol yog'ida NBR termal qariganda, birinchi navbatda, moylash moyining rezina ichiga tarqalishi tufayli, kauchuk uzoq vaqt davomida yaxshi chidamlilik xususiyatlarini saqlab turishi mumkin. Ikkinchidan, moylash moyi kislorodning tarqalishiga ma'lum darajada to'sqinlik qilsa-da, kauchuk molekulyar zanjirlarning harakatchanligi ortishi tufayli yog'dagi oksidlanish darajasi yuqori bo'ladi. Agar bir xil turdagi moy turli xil yopishqoqlikka ega bo'lsa, past yopishqoqlikdagi yog'da oksidlanish darajasi yuqori viskoziteli yog'ga qaraganda yuqori bo'ladi. Uchinchidan, moylash moyining qo'shimchalarga ekstraktsiya ta'siri kauchukdagi qo'shimchalarning migratsiya tezligini tezroq bo'lishiga olib keladi.
Sızdırmazlık materiali sifatida foydalanilganda, kauchuk stressga duchor bo'ladi va vaqt o'tishi bilan bo'shashadi. Gillen va boshqalar. Sandia Milliy Laboratoriyasidan butil kauchukning turli haroratlarda ma'lum bir shtamm bilan stressni engillashtirish xatti-harakatlarini o'rganib chiqdi va zo'riqish sharoitida stressni yengillashtirish tezligi sezilarli darajada tezlashganini aniqladi.
Kauchuk muhrlash materiallari dinamik muhrlanish va moylash holatlarida qo'llanilganda, kauchukning ishqalanish va aşınma xususiyatlarini hisobga olish kerak. Kauchukning ishqalanish koeffitsienti suyuqlik, yopishqoqlik va deformatsiyaning qo'shma hissasidir. Adezyon molekulyar darajada bog'lanish va yo'q qilishdir va elastik modul bilan kamayadi, viskoelastiklik funktsiyasi. Kauchukning histeretik ishqalanishi energiya sarflaydigan jarayon bo'lib, ichki damping bilan birga keladi, lekin elastik modulning pasayishi bilan ortadi. Aşınma - bu o'zaro bog'langan tarmoqning kichikroq molekulalarga bo'linishi natijasi bo'lgan mahalliy shikastlanish. Agar u o'tkir sirt bo'lsa, aşınma valentlik buzilishiga olib keladi; agar u to'mtoq sirt bo'lsa, u charchoqning buzilishiga olib keladi. Turli xil moyli vositalar kauchukning ishqalanish va aşınma xususiyatlariga turli xil ta'sir ko'rsatadi. Misol uchun, ester baz moyi NBR ning mexanik xususiyatlarini mineral moy va poliolefin sintetik yog'iga (PAO) qaraganda jiddiyroq buzadi.