Chọn ngôn ngữ 1. Giới thiệu
Do nó độ đàn hồi cao, độ kín khí tuyệt vời , Và khả năng chống lại các phương tiện truyền thông khác nhau, cao su được sử dụng rộng rãi trong hệ thống niêm phong dầu khí vì hàng không vũ trụ, hàng không , Và vũ khí hải quân.
Với sự phát triển nhanh chóng của Công nghiệp quốc phòng Trung Quốc, linh kiện cao su lưu hóa ngày càng trở nên quan trọng trong thiết bị hàng không vũ trụ, tàu biển , Và kỹ thuật biển sâu.
Đặc biệt, dưới khu phức hợp môi trường biển, vật liệu làm kín cao su phải chịu đựng độ ẩm cao, phun muối , Và căng thẳng cơ học đồng thời, đặt ra yêu cầu cao hơn về chất liệu sự ổn định lâu dài Và cuộc sống phục vụ.
Hiện nay, hầu hết các nghiên cứu về lão hóa cao su tập trung vào hành vi lão hóa oxy hóa nhiệt của cao su lưu hóa , chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và oxy đến tính chất của nó.
Tuy nhiên, trong môi trường biển , các yếu tố như phương tiện truyền thông dầu, khí ăn mòn , Và phun muối cùng tồn tại, điều này ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất niêm phong Và tuổi thọ dịch vụ của linh kiện cao su lưu hóa.
Ngược lại, bộ phận cao su không lưu hóa (chẳng hạn như miếng đệm bảo vệ liên kết ngang một phần, lớp phủ cao su , Và con dấu tạm thời được sử dụng tại chỗ ) thể hiện khả năng chống lão hóa kém hơn do thiếu mạng lưới liên kết ngang ổn định.
Những vật liệu này dễ bị làm mềm bề mặt, sự biến dạng , Và suy giảm hiệu suất dưới sự tiếp xúc với biển.
2. Nguyên nhân và ảnh hưởng của lão hóa cao su
Nguyên nhân của lão hóa cao su có thể được chia thành nội tại Và bên ngoài yếu tố:
Yếu tố nội tại bao gồm thành phần hóa học của cấu trúc polyme, cấu trúc phân tử, sự kết tinh, sự vướng víu dây chuyền và sự phân cắt chuỗi hoặc quá trình oxy hóa xảy ra trong quá trình xử lý.
Yếu tố bên ngoài bao gồm ôxy, ozon, nhiệt độ, độ ẩm, sương muối, khuôn , Và bức xạ cực tím trong môi trường.
Vì linh kiện cao su lưu hóa , Một cấu trúc liên kết ngang ba chiều cung cấp tốt sức đề kháng thư giãn căng thẳng Và ổn định hóa học.
Tuy nhiên, việc tiếp xúc kéo dài với môi trường biển vẫn có thể gây ra sự phá vỡ liên kết chéo, nứt bề mặt , hoặc cứng lại.
Bộ phận cao su không lưu hóa mặt khác, thiếu xử lý lưu hóa. Của họ chuỗi phân tử lỏng lẻo Và khối lượng miễn phí lớn khiến họ dễ bị tổn thương hơn ion biển, chất oxy hóa , Và bức xạ tia cực tím , dẫn đến lão hóa nhanh hơn.
Những thay đổi về hiệu suất do lão hóa gây ra bao gồm:
Thay đổi ngoại hình : cứng bề mặt, nứt, dính và đổi màu.
Suy thoái vật lý và hóa học : giảm trong Tỉ trọng, độ cứng, độ bền kéo, bộ nén, độ nhớt đàn hồi , Và tính chất điện.
Vì vậy, trong các ứng dụng thực tế như con dấu dầu hàng không vũ trụ, miếng đệm bảo vệ hải quân , Và vòng đệm biển sâu , điều cần thiết là phải thiết lập sự khác biệt tiêu chuẩn đánh giá lão hóa vì lưu hóa Và sản phẩm cao su không lưu hóa.
3. Kiểm tra lão hóa nhanh và dự đoán tuổi thọ sử dụng
Trong thực hành kỹ thuật, sản phẩm cao su —đặc biệt linh kiện cao su lưu hóa —thường có tuổi thọ trên mười năm.
Để mô phỏng việc sử dụng lâu dài, thử nghiệm lão hóa tăng tốc ở nhiệt độ cao được tuyển dụng phổ biến.
Các nghiên cứu ban đầu được sử dụng hấp thụ oxy như một chỉ số về tốc độ lão hóa, sau này phát triển thành các phương pháp như lò lão hóa, bom oxy, bom hơi , Và phong hóa nhân tạo các bài kiểm tra.
Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là dựa trên Mối quan hệ thực nghiệm Arrhenius và Nguyên lý chồng chất thời gian-nhiệt độ , giả định rằng cứ tăng nhiệt độ 10°C thì tốc độ phản ứng tăng gấp đôi.
Tuy nhiên, trong môi trường biển , truyền thống mô hình dự đoán lão hóa tăng tốc thể hiện sự sai lệch do:
khác biệt cơ chế phản ứng ở các vùng nhiệt độ khác nhau,
di chuyển hoặc kết tủa chất chống oxy hóa,
sự tiến hóa hình thái polymer , Và
hạn chế khuếch tán oxy liên quan đến độ dày mẫu.
Vì vậy, đối với linh kiện cao su lưu hóa hoạt động ở điều kiện phục vụ hàng hải , nên giảm nhiệt độ lão hóa tăng tốc, kéo dài thời gian thử nghiệm hoặc phát triển mô hình ghép đa yếu tố liên quan đến độ ẩm, phun muối , Và hoạt động của vi sinh vật để cải thiện độ chính xác dự đoán trọn đời.
Vì bộ phận cao su không lưu hóa , do không có mạng liên kết ngang ổn định, làm mềm hoặc thất bại xảy ra nhanh chóng trong quá trình lão hóa nhanh.
Như vậy, truyền thống Dựa trên Arrhenius phép ngoại suy là không đáng tin cậy, và chỉ đánh giá độ ổn định ngắn hạn nói chung được tiến hành.
4. Mô phỏng môi trường biển để tăng tốc thử nghiệm
Với sự phức tạp của môi trường biển , các thử nghiệm đơn yếu tố như độ ẩm-nhiệt, phun muối , hoặc tiếp xúc với nấm mốc không thể tái tạo đầy đủ các điều kiện dịch vụ thực tế.
Trong nghiên cứu này, một cải tiến thiết bị lão hóa nhiệt độ ẩm đã được sử dụng, thay thế nước cất bằng nước biển nhân tạo , và tiến hành kiểm tra tại 90°C Và độ ẩm 98% để mô phỏng quá trình lão hóa tăng tốc đa yếu tố.
Phương pháp này làm tăng tốc độ lão hóa xấp xỉ gấp tám lần , cho phép đánh giá nhanh linh kiện cao su lưu hóa dưới tiếp xúc với biển.
Các kết quả thực nghiệm cung cấp hướng dẫn có giá trị cho việc lựa chọn vật liệu niêm phong TRONG tàu hải quân, thiết bị lặn , Và cáp ngầm , đồng thời giúp tối ưu hóa sự ổn định ngắn hạn của thành phần cao su không lưu hóa TRONG ứng dụng kết cấu bảo vệ.
Do nó độ đàn hồi cao, độ kín khí tuyệt vời , Và khả năng chống lại các phương tiện truyền thông khác nhau, cao su được sử dụng rộng rãi trong hệ thống niêm phong dầu khí vì hàng không vũ trụ, hàng không , Và vũ khí hải quân.
