Methiant Heneiddio A Rhagfynegiad Bywyd O Ddeunyddiau Polymer

Methiant heneiddio a rhagfynegiad bywyd o ddeunyddiau polymer
Yn ystod storio a defnyddio, bydd deunyddiau polymer yn cael eu heffeithio gan ffactorau amgylcheddol amrywiol (fel golau uwchfioled, gwres, lleithder, osôn, micro-organebau, ac ati) ac amodau gwaith (fel straen, maes trydan, maes magnetig, cyfryngau, ac ati) Mae diraddio ffotocsigen, diraddio thermol, diraddio cemegol, diraddio biolegol, ac ati, yn arwain at ddirywiad graddol o eiddo amrywiol nes eu dinistrio. Felly, mae'n arwyddocaol iawn astudio mecanwaith methiant heneiddio a rhagfynegiad bywyd deunyddiau polymer. Gan gymryd deunyddiau selio rwber fel enghraifft, mae'r cynhyrchion a wneir ohono, megis gasgedi, O-rings, cwpanau, morloi olew, falfiau, ac ati, yn aml mewn swyddi allweddol mewn offer mecanyddol, ac ar yr un pryd yn aml yn wan cysylltiadau cydrannau neu gynulliadau. Os yw'n colli ei allu selio, rhaid ei ddadosod a'i ddisodli, fel arall efallai y bydd y cynnyrch cyfan yn cael ei sgrapio.
Hanfod heneiddio rwber yw trawsgysylltu neu dorri cadwyni moleciwlaidd rwber, sef mecanwaith ocsideiddio awtocatalytig yn bennaf. Mae math a chyfansoddiad rwber rwber amrwd yn pennu sefydlogrwydd heneiddio'r cynnyrch i raddau helaeth. Er enghraifft, mae ymwrthedd gwres rwber silicon a rwber fflworin yn well na rwber biwtadïen nitrile (NBR); ymwrthedd gwres rwber biwtadïen nitrile hydrogenaidd (HNBR) Po uchaf yw'r dirlawnder, y gorau yw'r sefydlogrwydd thermol; wrth i'r cynnwys acrylonitrile (AN) gynyddu, mae ymwrthedd olew a gwrthiant heneiddio NBR yn cynyddu, ond ar yr un pryd mae ei berfformiad selio a gwrthiant tymheredd isel yn gostwng. Bydd y system vulcanization rwber, y system sefydlogi, y llenwyr a'r plastigyddion i gyd yn effeithio ar briodweddau heneiddio'r matrics. Ar gyfer rwber silicon neu rwber polywrethan sy'n hawdd ei hydroleiddio neu sydd â hydrophilicity penodol, bydd lleithder yn cyflymu ei heneiddio. Yn ystod y defnydd, yn aml mae'n rhaid i ddeunyddiau selio rwber wrthsefyll rhywfaint o anffurfiad a dod i gysylltiad â chyfryngau olew. Mae hyn yn gwneud y broses heneiddio o'r deunydd nid yn unig yn broses diraddio thermo-oxidative, ond hefyd dylanwad cyfryngau olew a straen.
Mae bywyd rwber fel arfer yn cael ei werthuso trwy brawf heneiddio ocsigen thermol carlam, hynny yw, mae prawf heneiddio carlam yn cael ei berfformio ar dymheredd uwch, a rhagwelir y bywyd trwy allosod y canlyniadau mesur i'r tymheredd defnydd (gwasanaeth) gan ddefnyddio fformiwla Arrhenius . Mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol nad yw'r mecanwaith sy'n arwain at ddiraddio yn newid o fewn yr ystod tymheredd sy'n cael ei ymchwilio. Yn y rhan fwyaf o achosion, profwyd bod dull Arrhenius yn berthnasol, ond mae llawer o ymchwilwyr wedi nodi nad yw ymddygiad heneiddio rwber nad yw'n Arrhenius yn gwbl berthnasol. Er enghraifft, pan fydd Bernstein et al. astudio heneiddio carlam fflworosilicone, canfuwyd bod cromlin Arrhenius o'i ymddygiad ymlacio straen cywasgol yn gwyro ar 80 gradd, gan achosi i'r segmentau tymheredd uchel a thymheredd isel ddangos dau egni actifadu (73kJ·mol-1 a 29kJ ·mol-1). Wedi'i gyfrifo o'r egni actifadu adran tymheredd isel, mae'r bywyd sy'n cyfateb i golled perfformiad o 50% yn 17 mlynedd, tra bod y rhychwant oes sy'n cael ei allosod yn uniongyrchol o'r egni actifadu adran tymheredd uchel cyhyd â 900 mlynedd. Rhaid i waith golygu, golygu ac ailargraffu gan Jiayu Testing Network nodi'r ffynhonnell. Mae gwahaniaeth mor enfawr yn dangos bod yr amodau heneiddio gwirioneddol yn wahanol i heneiddio carlam, gan arwain at newidiadau yn y mecanwaith heneiddio, neu newidiadau yn y mecanwaith heneiddio mewn gwahanol ystodau tymheredd, a fydd yn gwneud canlyniadau allosod syml yn annibynadwy. Fodd bynnag, mae gwaith ymchwil cyfredol yn bennaf yn dechrau o anghenion gwirioneddol cymwysiadau peirianneg, gan ganolbwyntio ar briodweddau mecanyddol (megis cryfder, caledwch, dadffurfiad parhaol cywasgu, ymlacio straen, cyfradd adfer elastig, ac ati), ynghylch mecanwaith heneiddio rwber o dan amodau gwahanol. . Anaml y mae ymchwil yn gysylltiedig, sy'n golygu bod rhagfynegiad bywyd yn dal i ddefnyddio'r dull heneiddio ocsigen thermol cyflymach. Mae yna fylchau ymchwil sylweddol yn effaith amodau tymheredd a lleithder cymhleth, effeithiau straen, effeithiau canolig, ac ati yn yr amgylchedd rwber.
Yn ystod y broses ocsideiddio thermol, bydd rwber yn cynhyrchu cynhyrchion ocsideiddio amrywiol, sy'n amlwg yn cael eu dosbarthu i gyfeiriad trwch y cynnyrch, a bydd ei ddwysedd trawsgysylltu hefyd yn newid. Ar ôl cynnal ymchwil manwl ar ymddygiad heneiddio ocsigen thermol a mecanwaith NBR mewn aer ac olew iro, canfu'r awdur y gellir rhannu'r broses heneiddio NBR mewn aer yn dri cham. Y cam cyntaf yn bennaf yw mudo ychwanegion (plastigyddion, gwrthocsidyddion, ac ati). Yn yr ail gam, mae adwaith ocsideiddio ac adwaith trawsgysylltu yn dominyddu, a amlygir gan y cynnydd mewn gradd trawsgysylltu a chaledwch, tra bod y gyfradd adfer elastig yn gostwng. Yn y trydydd cam o heneiddio ocsidiad thermol hwyr, gall ocsidiad difrifol hyd yn oed achosi cadwyni moleciwlaidd i dorri. Fodd bynnag, ar hyn o bryd, mae hydwythedd NBR bron yn gyfan gwbl wedi'i golli ac ni ellir ei ddefnyddio fel deunydd selio. Yn y broses hon, mae'r newid yn y cynnwys gwrthocsidiol yn ddangosydd pwysig iawn. Pan fydd ei gynnwys yn gostwng i werth critigol, bydd y gyfradd adfer elastig yn gostwng yn sydyn, a bydd y caledwch yn codi'n sydyn, gan achosi iddo golli ei berfformiad. Pan fydd NBR yn heneiddio'n thermol mewn olew iro, yn gyntaf oll, oherwydd ymlediad olew iro i'r rwber, gall y rwber gynnal eiddo gwydnwch da am amser hir. Yn ail, er bod olew iro yn rhwystro trylediad ocsigen i ryw raddau, mae graddau ocsidiad yr olew yn uwch oherwydd symudedd cynyddol y cadwyni moleciwlaidd rwber. Os oes gan yr un math o olew gludedd gwahanol, bydd gradd yr ocsidiad yn yr olew gludedd isel yn uwch nag yn yr olew gludedd uchel. Yn drydydd, mae effaith echdynnu olew iro ar ychwanegion yn achosi cyflymder mudo ychwanegion mewn rwber i fod yn gyflymach.
Pan gaiff ei ddefnyddio fel deunydd selio, mae rwber yn destun straen ac yn ymlacio dros amser. Dywedodd Gillen et al. o Labordy Cenedlaethol Sandia astudiodd ymddygiad ymlacio straen rwber butyl gyda straen penodol ar wahanol dymereddau a chanfuwyd bod y gyfradd ymlacio straen yn cyflymu'n sylweddol o dan amodau straen.
Pan ddefnyddir deunyddiau selio rwber mewn sefyllfaoedd selio a lubrication deinamig, rhaid ystyried priodweddau ffrithiant a gwisgo'r rwber. Cyfernod ffrithiant rwber yw cyfraniad hylif, adlyniad ac anffurfiad ar y cyd. Mae adlyniad yn gysylltiad a dinistr ar y lefel foleciwlaidd ac yn gostwng gyda modwlws elastig, swyddogaeth o viscoelasticity. Mae ffrithiant hysteretig rwber yn broses sy'n cymryd llawer o ynni, ynghyd â dampio mewnol, ond mae'n cynyddu wrth i'r modwlws elastig leihau. Mae traul yn ddifrod lleol, sy'n ganlyniad i'r rhwydwaith traws-gysylltiedig yn torri i mewn i foleciwlau llai. Os yw'n arwyneb miniog, bydd traul yn arwain at fethiant tynnol; os yw'n arwyneb di-fin, bydd yn arwain at fethiant blinder. Mae gan wahanol gyfryngau olew effeithiau gwahanol ar briodweddau ffrithiant a gwisgo rwber. Er enghraifft, mae olew sylfaen ester yn diraddio priodweddau mecanyddol NBR yn fwy difrifol nag olew mwynol ac olew synthetig polyolefin (PAO).