Επιλέξτε τη γλώσσα 1. Εισαγωγή
Λόγω του υψηλή ελαστικότητα, εξαιρετική αεροστεγανότητα , και αντίσταση σε διάφορα μέσα, καουτσούκ χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα στεγανοποίησης λαδιού και αερίου για αεροδιαστημική, αεροπορία , και ναυτικό όπλο.
Με την ταχεία ανάπτυξη του Εθνική αμυντική βιομηχανία της Κίνας, βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ έχουν γίνει ολοένα και πιο σημαντικά σε αεροδιαστημικό εξοπλισμό, θαλάσσια σκάφη , και μηχανική βαθέων υδάτων.
Ειδικότερα, κάτω από το συγκρότημα θαλάσσιο περιβάλλον, στεγανοποιητικά υλικά από καουτσούκ πρέπει να αντέξει υψηλή υγρασία, σπρέι αλατιού , και μηχανική καταπόνηση Ταυτόχρονα, θέτοντας υψηλότερες απαιτήσεις για το υλικό μακροπρόθεσμη σταθερότητα και διάρκεια ζωής.
Προς το παρόν, οι περισσότερες μελέτες για γήρανση καουτσούκ εστίαση στο συμπεριφορά θερμοοξειδωτικής γήρανσης του βουλκανισμένο καουτσούκ , ερευνώντας κυρίως τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας και του οξυγόνου στις ιδιότητές του.
Ωστόσο, στο θαλάσσιο περιβάλλον , παράγοντες όπως μέσα λαδιού, διαβρωτικά αέρια , και σπρέι αλατιού συνυπάρχουν, που επηρεάζουν σημαντικά την απόδοση σφράγισης και διάρκεια ζωής του βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ.
Αντίθετα, μη βουλκανισμένα ελαστικά μέρη (όπως μερικώς διασταυρωμένα προστατευτικά μαξιλαράκια, επιστρώσεις από καουτσούκ , και προσωρινές σφραγίδες που χρησιμοποιούνται επί τόπου ) παρουσιάζουν φτωχότερη αντίσταση στη γήρανση λόγω της έλλειψης σταθερού διασυνδεδεμένου δικτύου.
Αυτά τα υλικά είναι επιρρεπή σε μαλάκωμα επιφάνειας, παραμόρφωση , και υποβάθμιση της απόδοσης υπό θαλάσσια έκθεση.
2. Αιτίες και επιπτώσεις της γήρανσης του καουτσούκ
Τα αίτια του γήρανση καουτσούκ μπορεί να χωριστεί σε εσωτερικός και εξωτερικός παράγοντες:
Εγγενείς παράγοντες περιλαμβάνουν το χημική σύνθεση του πολυμερής δομή, μοριακή διαμόρφωση, κρυσταλλικότητα, εμπλοκή αλυσίδας , και σχάση ή οξείδωση αλυσίδας που εισάγεται κατά την επεξεργασία.
Εξωτερικοί παράγοντες συμπεριλαμβάνω οξυγόνο, όζο, θερμοκρασία, υγρασία, αλατομίχλη, καλούπι , και υπεριώδη ακτινοβολία στο περιβάλλον.
Για βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ , α τρισδιάστατη διασταυρούμενη δομή παρέχει καλό αντοχή στο στρες-χαλάρωση και χημική σταθερότητα.
Ωστόσο, η παρατεταμένη έκθεση σε θαλάσσια περιβάλλοντα μπορεί ακόμα να προκαλέσει θραύση δεσμού σταυροειδών συνδέσμων, επιφανειακή ρωγμή , ή βαφή μέταλλου.
Μη βουλκανισμένα ελαστικά μέρη , από την άλλη πλευρά, δεν υπάρχει θεραπεία βουλκανισμού. Τους χαλαρές μοριακές αλυσίδες και μεγάλο ελεύθερο όγκο τα κάνει πιο επιρρεπή θαλάσσια ιόντα, οξειδωτικά μέσα , και UV ακτινοβολία , που οδηγεί σε επιτάχυνση της γήρανσης.
Οι αλλαγές απόδοσης που προκαλούνται από τη γήρανση περιλαμβάνουν:
Η εμφάνιση αλλάζει : επιφανειακή σκλήρυνση, σκάσιμο, κολλώδες και αποχρωματισμός.
Φυσική και χημική αποδόμηση : μείωση σε πυκνότητα, σκληρότητα, αντοχή σε εφελκυσμό, σετ συμπίεσης, ιξωδοελαστικότητα , και ηλεκτρικές ιδιότητες.
Επομένως, σε πρακτικές εφαρμογές όπως π.χ σφραγίδες πετρελαίου αεροδιαστημικής, ναυτικά προστατευτικά μαξιλάρια , και στεγανοποιητικοί δακτύλιοι βαθέων υδάτων , είναι απαραίτητο να καθιερωθούν διακριτές πρότυπα αξιολόγησης της γήρανσης για βουλκανισμένο και μη βουλκανισμένα προϊόντα από καουτσούκ.
3. Δοκιμές επιταχυνόμενης γήρανσης και πρόβλεψη ζωής
Στην πρακτική της μηχανικής, προϊόντα από καουτσούκ —ειδικά βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ —έχουν συχνά διάρκεια ζωής πάνω από δέκα χρόνια.
Για προσομοίωση μακροχρόνιας χρήσης, δοκιμές επιταχυνόμενης γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία χρησιμοποιούνται συνήθως.
Χρησιμοποιήθηκαν πρώιμες μελέτες απορρόφηση οξυγόνου ως δείκτη του ρυθμού γήρανσης, εξελισσόμενη αργότερα σε μεθόδους όπως π.χ παλαίωση φούρνου, βόμβα οξυγόνου, αεροπορική βόμβα , και τεχνητή διάβρωση δοκιμές.
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη προσέγγιση σήμερα βασίζεται στο Εμπειρική σχέση Arrhenius και το αρχή της υπέρθεσης χρόνου-θερμοκρασίας , το οποίο υποθέτει ότι για κάθε 10 °C αύξηση της θερμοκρασίας, η ταχύτητα αντίδρασης διπλασιάζεται.
Ωστόσο, σε θαλάσσια περιβάλλοντα , παραδοσιακό μοντέλα πρόβλεψης επιταχυνόμενης γήρανσης παρουσιάζουν αποκλίσεις λόγω:
διαφορετικός μηχανισμούς αντίδρασης σε ζώνες διαφορετικής θερμοκρασίας,
μετανάστευση ή κατακρήμνιση αντιοξειδωτικών,
εξέλιξη της μορφολογίας πολυμερών , και
περιορισμοί διάχυσης οξυγόνου που σχετίζονται με το πάχος του δείγματος.
Ως εκ τούτου, για βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ λειτουργούν σε συνθήκες θαλάσσιας υπηρεσίας , συνιστάται η μείωση της θερμοκρασίας επιταχυνόμενης γήρανσης, η παράταση της διάρκειας της δοκιμής ή η ανάπτυξη μοντέλα σύζευξης πολλαπλών παραγόντων που εμπλέκουν υγρασία, σπρέι αλατιού , και μικροβιακή δραστηριότητα να βελτιωθεί ακρίβεια πρόβλεψης διάρκειας ζωής.
Για μη βουλκανισμένα ελαστικά μέρη , λόγω της απουσίας σταθερού διασυνδεδεμένου δικτύου, μαλάκωμα ή αποτυχία εμφανίζεται γρήγορα κατά τη διάρκεια της επιταχυνόμενης γήρανσης.
Έτσι, παραδοσιακά με βάση το Arrhenius οι παρεκβολές είναι αναξιόπιστες και μόνο βραχυπρόθεσμες αξιολογήσεις σταθερότητας διεξάγονται γενικά.
4. Προσομοίωση Θαλάσσιου Περιβάλλοντος για Επιταχυνόμενες Δοκιμές
Δεδομένης της πολυπλοκότητας του θαλάσσιο περιβάλλον , δοκιμές μονού παράγοντα όπως π.χ υγρασία-ζέστη, σπρέι αλατιού , ή έκθεση μούχλας δεν μπορεί να αναπαράγει πλήρως τις πραγματικές συνθήκες υπηρεσίας.
Σε αυτή τη μελέτη, βελτιώθηκε συσκευή γήρανσης υγρασίας-θερμότητας χρησιμοποιήθηκε, αντικαθιστώντας το απεσταγμένο νερό με τεχνητό θαλασσινό νερό , και διεξαγωγή δοκιμών στο 90 °C και 98% υγρασία για προσομοίωση πολλαπλών παραγόντων επιταχυνόμενης γήρανσης.
Αυτή η μέθοδος αυξάνει την ρυθμός γήρανσης κατά περίπου οκταπλός , επιτρέποντας την ταχεία αξιολόγηση του βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ υπό θαλάσσια έκθεση.
Τα πειραματικά αποτελέσματα παρέχουν πολύτιμη καθοδήγηση για την επιλογή υλικά στεγανοποίησης σε πλοία του πολεμικού ναυτικού, καταδυτικός εξοπλισμός , και υποθαλάσσια καλώδια , ενώ βοηθά επίσης στη βελτιστοποίηση του βραχυπρόθεσμη σταθερότητα του μη βουλκανισμένα εξαρτήματα από καουτσούκ σε προστατευτικές δομικές εφαρμογές.
Λόγω του υψηλή ελαστικότητα, εξαιρετική αεροστεγανότητα , και αντίσταση σε διάφορα μέσα, καουτσούκ χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα στεγανοποίησης λαδιού και αερίου για αεροδιαστημική, αεροπορία , και ναυτικό όπλο.
