Selecionar idioma 1. Introdução
Devido à sua alta elasticidade, excelente estanqueidade ao ar , e resistência a vários meios de comunicação, borracha é amplamente utilizado em sistemas de vedação de petróleo e gás para aeroespacial, aviação , e armamento naval.
Com o rápido desenvolvimento Indústria de defesa nacional da China, componentes de borracha vulcanizada tornaram-se cada vez mais importantes equipamento aeroespacial, embarcações marítimas , e engenharia de alto mar.
Em particular, no âmbito do complexo ambiente marinho, materiais de vedação de borracha deve resistir alta umidade, spray de sal , e estresse mecânico simultaneamente, colocando maiores demandas no material estabilidade a longo prazo e vida útil.
Atualmente, a maioria dos estudos sobre envelhecimento da borracha concentre-se no comportamento de envelhecimento termo-oxidativo de borracha vulcanizada , investigando principalmente os efeitos da temperatura e do oxigênio em suas propriedades.
No entanto, no ambiente marinho , fatores como mídia de óleo, gases corrosivos , e spray de sal coexistem, o que afeta significativamente a desempenho de vedação e vida útil de componentes de borracha vulcanizada.
Em contraste, peças de borracha não vulcanizadas (como almofadas protetoras parcialmente reticuladas, revestimentos de borracha , e selos temporários usados no local ) apresentam menor resistência ao envelhecimento devido à falta de uma rede reticulada estável.
Esses materiais são propensos a sUAVização de superfície, deformação , e degradação do desempenho sob exposição marinha.
2. Causas e efeitos do envelhecimento da borracha
As causas de envelhecimento da borracha pode ser dividido em intrínseco e extrínseco fatores:
Fatores intrínsecos incluir o composição química do estrutura polimérica, conformação molecular, cristalinidade, emaranhado de cadeia e cisão ou oxidação da cadeia introduzida durante o processamento.
Fatores extrínsecos incluir oxigênio, ozônio, temperatura, umidade, névoa salgada, mofo , e radiação ultravioleta no meio ambiente.
Para componentes de borracha vulcanizada , um estrutura reticulada tridimensional fornece bom resistência ao estresse-relaxamento e estabilidade química.
No entanto, a exposição prolongada a ambientes marinhos ainda pode causar quebra de ligação cruzada, rachaduras na superfície , ou endurecimento.
Peças de borracha não vulcanizadas , por outro lado, carecem de tratamento de vulcanização. Deles cadeias moleculares soltas e grande volume livre torná-los mais suscetíveis a íons marinhos, agentes oxidantes , e Radiação UV , levando ao envelhecimento acelerado.
As mudanças de desempenho induzidas pelo envelhecimento incluem:
Mudanças de aparência : endurecimento da superfície, rachaduras, pegajosidade e descoloração.
Degradação física e química : redução em densidade, dureza, resistência à tracção, conjunto de compressão, viscoelasticidade , e propriedades elétricas.
Portanto, em aplicações práticas como selos de óleo aeroespaciais, almofadas de proteção naval , e anéis de vedação em alto mar , é essencial estabelecer padrões de avaliação de envelhecimento para vulcanizado e produtos de borracha não vulcanizada.
3. Testes de envelhecimento acelerado e Anteriorisão de vida útil
Na prática da engenharia, produtos de borracha —especialmente componentes de borracha vulcanizada —muitas vezes têm uma vida útil superior a dez anos.
Para simular o uso a longo prazo, testes de envelhecimento acelerado em alta temperatura são comumente empregados.
Os primeiros estudos usados absorção de oxigênio como um indicador da taxa de envelhecimento, evoluindo posteriormente para métodos como envelhecimento em forno, bomba de oxigênio, bomba aérea , e intemperismo artificial testes.
A abordagem mais utilizada atualmente baseia-se na Relação empírica de Arrhenius e o princípio de superposição tempo-temperatura , que assume que para cada aumento de 10 °C na temperatura, o taxa de reação dobra.
No entanto, em ambientes marinhos , tradicional modelos de Anteriorisão de envelhecimento acelerado mostrar desvios devido a:
diferente mecanismos de reação em zonas de temperatura variável,
migração ou precipitação antioxidante,
evolução da morfologia do polímero , e
limitações de difusão de oxigênio relacionado à espessura da amostra.
Portanto, para componentes de borracha vulcanizada operando em condições de serviço marítimo , é aconselhável diminuir a temperatura de envelhecimento acelerado, prolongar a duração do teste ou desenvolver modelos de acoplamento multifatorial envolvendo umidade, spray de sal , e atividade microbiana melhorar precisão de Anteriorisão vitalícia.
Para peças de borracha não vulcanizadas , devido à ausência de uma rede reticulada estável, amolecimento ou falha ocorre rapidamente durante o envelhecimento acelerado.
Assim, tradicional Baseado em Arrhenius extrapolações não são confiáveis e apenas avaliações de estabilidade de curto prazo geralmente são realizados.
4. Simulação de ambiente marinho para testes acelerados
Dada a complexidade do ambiente marinho , testes de fator único, como umidade-calor, spray de sal , ou exposição ao mofo não pode replicar totalmente as condições reais de serviço.
Neste estudo, uma melhoria aparelho de envelhecimento por calor e umidade foi empregado, substituindo água destilada por água do mar artificial e realizando testes em 90°C e 98% de umidade para simular o envelhecimento acelerado multifatorial.
Este método aumenta a taxa de envelhecimento por aproximadamente óctuplo , permitindo uma avaliação rápida componentes de borracha vulcanizada sob exposição marinha.
Os resultados experimentais fornecem orientação valiosa para a seleção materiais de vedação em navios de guerra, equipamento de mergulho , e cabos submarinos , ao mesmo tempo que ajuda a otimizar o estabilidade a curto prazo de componentes de borracha não vulcanizada em aplicações estruturais de proteção.
Devido à sua alta elasticidade, excelente estanqueidade ao ar , e resistência a vários meios de comunicação, borracha é amplamente utilizado em sistemas de vedação de petróleo e gás para aeroespacial, aviação , e armamento naval.
