Gumos medžiagų senėjimas jūrų aplinkoje

1. Įvadas

Dėl savo didelis elastingumas, puikus oro sandarumas , ir atsparumas įvairioms terpėms, gumos yra plačiai naudojamas alyvos ir dujų sandarinimo sistemos už kosmoso, aviacija , ir karinio jūrų laivyno ginklai.
Sparčiai vystantis Kinijos nacionalinė gynybos pramonė, vulkanizuotos gumos komponentai tapo vis svarbesni aviacijos ir kosmoso įranga, jūrų laivai , ir giliavandenių vandenų inžinerija.
Visų pirma, po kompleksu jūrinė aplinka, guminės sandarinimo medžiagos turi atlaikyti didelė drėgmė, druskos purškalas , ir mechaninis įtempis tuo pačiu metu keliant aukštesnius reikalavimus medžiagai ilgalaikis stabilumas ir tarnavimo laikas.

Šiuo metu dauguma tyrimų apie gumos senėjimas sutelefonaskti dėmesį į terminis oksidacinis senėjimo elgesys iš vulkanizuota guma , daugiausia tiriant temperatūros ir deguonies poveikį jo savybėms.
Tačiau į jūrinė aplinka , tokie veiksniai kaip naftos terpė, ėsdinančių dujų , ir druskos purškalas egzistuoja kartu, o tai daro didelę įtaką sandarinimo efektyvumas ir tarnavimo laikas iš vulkanizuotos gumos komponentai.

Priešingai, nevulkanizuotos guminės dalys (pvz iš dalies susietos apsauginės trinkelės, guminės dangos , ir vietoje naudojamos laikinos plombos ) pasižymi prastesniu atsparumu senėjimui, nes nėra stabilaus susieto tinklo.
Šios medžiagos yra linkusios paviršiaus minkštinimas, deformacija , ir veikimo paDienoraštisėjimas jūroje.

2. Gumos senėjimo priežastys ir pasekmės

Priežastys dėl gumos senėjimas galima skirstyti į būdingas ir išorinis veiksnius:

Vidiniai veiksniai įtraukti cheminė sudėtis iš polimero struktūra, molekulinė konformacija, kristališkumas, grandinės susipynimas ir grandinės nutrūkimas arba oksidacija, atsirandanti apdorojimo metu.

Išoriniai veiksniai įtraukti deguonies, ozonas, temperatūros, drėgmės, druskos rūkas, pelėsis , ir ultravioletinė spinduliuotė aplinkoje.

Už vulkanizuotos gumos komponentai , a trimatė kryžminė struktūra teikia gera atsparumas stresui ir atsipalaidavimui ir cheminis stabilumas.
Tačiau ilgalaikis poveikis jūrų aplinka vis dar gali sukelti kryžminės jungties nutrūkimas, paviršiaus įtrūkimai , arba grūdinimas.

Nevulkanizuotos guminės dalys , kita vertus, trūksta vulkanizacijos gydymo. Jų laisvos molekulinės grandinės ir didelis nemokamas tūris padaryti juos jautresnius jūrų jonai, oksiduojančios medžiagos , ir UV spinduliuotė , sukeliantis pagreitintą senėjimą.

Senėjimo sukelti veiklos pokyčiai apima:

Išvaizdos pokyčiai : paviršiaus sukietėjimas, įtrūkimai, lipnumas ir spalvos pasikeitimas.

Fizinis ir cheminis skilimas : sumažinimas į tankis, kietumas, atsparumas tempimui, suspaudimo rinkinys, klampumo elastingumas , ir elektrines savybes.

Todėl praktikoje, pvz kosmoso alyvos sandarikliai, karinio jūrų laivyno apsauginiai įklotai , ir giliavandeniai sandarinimo žiedai , būtina nustatyti atskirą senėjimo vertinimo standartai už vulkanizuoti ir nevulkanizuotos gumos gaminiai.

3. Pagreitinto senėjimo testai ir tarnavimo trukmės numatymas

Inžinerinėje praktikoje, gumos gaminiai —ypač vulkanizuotos gumos komponentai —dažnai jų tarnavimo laikas viršija dešimt metų.
Norėdami imituoti ilgalaikį naudojimą, aukštoje temperatūroje pagreitinto senėjimo bandymai dažniausiai dirba.

Naudoti ankstyvieji tyrimai deguonies absorbcija kaip senėjimo greičio rodiklis, vėliau išsivystęs į tokius metodus kaip krosnies senėjimas, deguonies bomba, oro bomba , ir dirbtinis oro sąlygos bandymai.
Šiandien plačiausiai naudojamas metodas yra pagrįstas Arrhenijaus empirinis ryšys ir laiko ir temperatūros superpozicijos principas , tai daroma prielaida, kad kas 10 °C temperatūrai pakilus, reakcijos greitis dvejetai.

Tačiau į jūrų aplinka , tradicinis pagreitinto senėjimo prognozavimo modeliai rodyti nukrypimus dėl:

skirtinga reakcijos mechanizmai įvairiose temperatūros zonose,

antioksidantų migracija arba krituliai,

polimero morfologijos raida , ir

deguonies difuzijos apribojimai susiję su bandinio storiu.

Todėl už vulkanizuotos gumos komponentai veikiantis jūrų tarnybos sąlygos , patartina sumažinti pagreitinto senėjimo temperatūrą, pratęsti bandymo trukmę arba plėtoti kelių faktorių sukabinimo modeliai įtraukiant drėgmės, druskos purškalas , ir mikrobų veikla tobulėti viso gyvenimo prognozės tikslumas.

Už nevulkanizuotos guminės dalys , nes nėra stabilaus susieto tinklo, suminkštėjimas ar gedimas sparčiai atsiranda pagreitėjusio senėjimo metu.
Taigi, tradicinis Arrhenijaus pagrindu ekstrapoliacijos yra nepatikimos ir tik trumpalaikiai stabilumo vertinimai paprastai atliekami.

4. Jūros aplinkos modeliavimas pagreitintam bandymui

Atsižvelgiant į sudėtingumą jūrinė aplinka , vieno faktoriaus testai, tokie kaip drėgmė – karštis, druskos purškalas , arba pelėsių poveikis negali visiškai atkartoti faktinių paslaugų sąlygų.

Šiame tyrime pagerėjo drėgmės-šilumos senėjimo aparatas buvo įdarbintas, pakeičiant distiliuotą vandenį dirbtinis jūros vanduo , ir atlikti testus adresu 90 °C ir 98% drėgmė imituoti daugelio veiksnių pagreitintą senėjimą.
Šis metodas padidina senėjimo greitis apytiksliai aštuoniolika kartų , leidžianti greitai įvertinti vulkanizuotos gumos komponentai pagal jūros ekspozicija.

Eksperimento rezultatai yra vertingos atrankos gairės sandarinimo medžiagos in karinio jūrų laivyno laivai, nardymo įranga , ir povandeniniai kabeliai , o taip pat padeda optimizuoti trumpalaikis stabilumas iš nevulkanizuotos gumos komponentai in apsauginiai konstrukciniai pritaikymai.

Dėl savo didelis elastingumas, puikus oro sandarumas , ir atsparumas įvairioms terpėms, gumos yra plačiai naudojamas alyvos ir dujų sandarinimo sistemos už aviacijos erdvėje, aviacija , ir karinio jūrų laivyno ginklai.