Kaj povzroča, da se gumijasta tesnila strdijo?

Kot polimerni elastični material se lahko guma med njegovo uporabo strdi, kar povzroči zmanjšanje zmogljivosti in vpliva na življenjsko dobo izdelka. Obstaja veliko razlogov, zakaj se gumijasta tesnila strdijo, vključno s fizikalnimi, kemičnimi, okoljskimi in tehnološkimi dejavniki. Sledi poglobljena analiza številnih vidikov, kot so spremembe strukture navzkrižne povezave, mehanizmi staranja, vplivi formule, okoljski dejavniki in tehnologija obdelave.

Mehanizem utrjevanja gumijastih tesnil

Bistveni razlogi za povečanje trdote gumijastih tesnil vključujejo predvsem:

1. Povečana stopnja navzkrižnega vezanja-Vulkanizacija se nadaljuje in povečuje se gostota navzkrižne povezave, kar omejuje gibanje segmenta gumijaste verige in strdi material.

2. Izguba plastičnosti - Migracija ali hlapnost nizko molekulskih snovi, kot so mehčalci in mehčalci, zaradi česar guma izgubi svojo prožnost.

3. Razgradnja molekulske verige - glavna veriga gumijastih molekul je pokvarjena, kar ima za posledico poškodbe elastične omrežne strukture, ki se kaže kot sprememba trdote.

4. Agregacija polnila ali fazna ločevanje - polnila (npr. Ogljikovo črno, silicijev dioksid) se združijo ali naselijo v gumijasti matrici, kar povečuje lokalno trdoto.

Glavni vplivni dejavnik otrpenja gumijastih tesnil

Spremembe v strukturi navzkrižne povezave

Stopnja vulkanizacije zamreženja gume pomembno vpliva na njegovo trdoto:

· Preveč: čas ali temperatura vulkanizacije je previsoka, kar povzroči, da gostota navzkrižne vezi presega optimalno vrednost, zaradi česar je guma trda, krhka in izgubi svojo prožnost.

· Sekundarna vulkanizacija (po pridobivanju) v visokotemperaturnem okolju še naprej podvržejo medsebojnim vezanjem reakcij, da povečajo trdoto, kot sta nekatera silikonska guma in fluorirana guma, bo pokazala pojav otrdela pri dolgoročnih visokih temperaturah.

· Prekomerno sredstvo za vulkanizacijo v sistemu vulkanizacije bodo prekomerna vulkanizirajoča sredstva (kot so žveplo, peroksid in smola) tvorila preveč navzkrižnih vezi, kar ima za posledico trdo gumo.

· Vulkanizacijski sistemi (kot so monosulfidne vezi, disulfidne vezi in polisulfidne vezi) z različnimi vrstami navzkrižnih vezi imajo različne učinke na trdoto gume, disulfidne vezi in monosulfidne vezi pa so strogi kot polisulfidne vezi.

Mehanizem staranja

Staranje je eden glavnih vzrokov za utrjevanje gumijastih tesnil, običajni dejavniki staranja pa vključujejo:

(1) Termično-oksidativno staranje

· Visoka temperatura bo spodbudila reakcijo oksidacije med molekulami kisika in gume, zaradi česar se bo molekularna veriga zlomila ali povečala gostoto navzkrižne vezi, kar ima za posledico togost gumijastega tesnila.

· Tipične toplotno-oksidativne reakcije staranja: R-H + O2 → R-O-O-H (peroksid) RH + O _2 → ROOH (peroksid) peroksid nadalje razpade, kar spodbuja oksidativno navzkrižno vez in strdi gumijasti pečat.

(2) Staranje ozona

· Ozon lahko razbije nenasičene dvojne vezi gume, zaradi česar tvori oksidativne navzkrižne povezave in izboljša trdoto. Na primer, guma z dvojnimi vezmi, kot so NR, SBR, BR itd., Je dovzetna za ozon.

(3) Ultravijolično staranje

UV sevanje sproži reakcijo proste radikalne reakcije, ki pospešuje oksidativno navzkrižno povezovanje in strdi gumijasta tesnila. Zlasti gumijasti izdelki, ki se uporabljajo na prostem, kot so tesnila in pnevmatike, bodo postali trdi in krhki, ko bodo dolgo izpostavljeni sončni svetlobi.

(4) Hidrolitno staranje

· GUME, ki vsebuje gumo Ester Group (-Coo-) ali amidna skupina (-conH-), kot sta poliuretanska guma (PU) in neoprenska guma (CR), je nagnjena k hidrolizi v vlažnem in vročem okolju, zaradi česar je guma trda ali prašena.

(5) Staranje sevanja

Visokoenergijski žarki, kot so jedrsko sevanje in rentgenski žarki, lahko povzročijo lomljenje ali navzkrižno povezovanje gumijastih molekularnih verig in tako spremenijo njihovo trdoto. Na primer, gumijaste izdelke v vesoljski in jedrski industriji je treba posebej upoštevati za formulacije za zaščito pred sevanjem.

Faktorji formulacije

Različne komponente gumijaste formulacije pomembno vplivajo na spreminjanje trdote:

Učinek polnil

· Ogljikova črna ogljikova črna (npr. N220, N330) lahko poveča trdoto, medtem ko ogljikova črna nizko strukture (npr. N550, N660) manj vpliva na trdoto.

· SIO₂ polnilo ima močan ojačevalni učinek, kar lahko privede do trde gume, zlasti na navzkrižno vezanje silicijeve hidroksilne skupine v vlažnih pogojih.

· Anorganska polnila, kot so kalcijev karbonat, talk, glina itd., Preveč bo povečalo togost gume in povečalo trdoto.

Vpliv mehčalcev/mehčalcev

· Plastičniki hlapnijo ali migrirajo, kot so parafinsko olje, naftensko olje, DOP (dioktil ftalat) itd.

· Mehčalci razgradijo nekatere mehčarje estra, ki se razgradijo pri visokih temperaturnih ali hidrolitnih pogojih, utrjevanje gume.

Učinki antioksidantov

· Antioksidativni tipi, kot so TMQ, 6PPD itd., Lahko učinkovito odložijo toplotno in oksidativno staranje in preprečijo, da bi se guma utrdila.

· Dolgotrajna uporaba antioksidantov, antioksidant se postopoma izčrpava, stopnja staranja pa se pospeši in poveča trdoto.

Vpliv sistema za navzkrižno povezovanje

· Izbira sistema vulkanizacije

Sistem peroksida vulkanizacije je težji od sistema žveplove vulkanizacije;

Sistem vulkanizacije smole je enostavno, da se guma strdi;

Uporaba vulkaniziranega sistema z visoko gostoto navzkrižne povezave bo pospešila utrjevanje.

· Odmerjanje pospeševalnika

Preveč pospeševalnika lahko privede do vulkanizacije, utrjevanja gume;

Nezadostni pospeševalnik bo privedlo do nezadostne vulkanizacije in nizke trdote, vendar bo v poznejši fazi še naprej navzkrižno povezan in utrjen.

Okoljski dejavniki

· Temperatura vpliva na temperaturo stekla (TG) gume v nizkotemperaturnem okolju, kar ima za posledico trdo in celo krhko razpokanje materialov, kot je povečanje togosti NR in SBR pri nizkih temperaturah.

· Vlažnost vpliva na hidrolizo ali navzkrižno povezovanje nekaterih gumarjev, kot so PU, CR, EVA itd. V vlažnem okolju, zato se trdota povečuje.

· Kemični stik s kemikalijami, kot so kisline, alkalije, olja, topila itd.

Tehnološki dejavniki

· Neenakomerno mešanje polnil in vulkanizirajočih sredstev lahko privede do neenakomerne navzkrižne gostote na lokalnih območjih, ki se kaže kot nenormalna trdota.

· Čas vulkanizacije časa za vulkanizacijo predolgo lahko privede do prekomerne vrednosti, kar poveča trdoto gume.

· Nepravilna razmerja v skladišču z visokimi temperaturami, kisikom in ozonom lahko dolgo časa povzroči navzkrižno povezovanje ali staranje gume, kar ima za posledico togost.