Čo spôsobuje, že gumové tesnenia stvrdnú?

Ako polymérny elastický materiál môže guma počas jeho používania stvrdnúť, čo vedie k zníženiu výkonu a ovplyvňujúcej služobnú životnosť produktu. Existuje veľa dôvodov, prečo gumové tesnenia stvrdli, vrátane fyzikálnych, chemických, environmentálnych a technologických faktorov. Nasleduje hĺbková analýza mnohých aspektov, ako sú zmeny štruktúry zosieťovania, mechanizmy starnutia, vplyvy vzorcov, faktory životného prostredia a technológia spracovania.

Mechanizmus tvrdenia gumových tesnení

Základné dôvody zvýšenia tvrdosti tesnení gumy zahŕňajú hlavne:

1. Zvýšený stupeň zosieťovania-Vulkanizácia pokračuje a zvyšuje sa hustota zosieťovania, čo obmedzuje pohyb segmentu gumového reťazca a stvrdne materiál.

2. Strata plasticity - Migrácia alebo prchanie nízko molekulárnych látok, ako sú plastifikátory a zmäkčovače, spôsobuje, že guma stráca svoju flexibilitu.

3. Degradácia molekulárneho reťazca - Hlavný reťazec gumových molekúl je zlomený, čo vedie k poškodeniu elastickej siete štruktúry, ktorá sa prejavuje ako zmena tvrdosti.

4. Agregácia výplne alebo separácia fáz - plnivá (napr. Black, oxid kremičitý) agregujú alebo usadzujú v gumovej matrici, čím sa zvyšuje miestna tvrdosť.

Hlavný ovplyvňujúci faktor stuhnutia gumových tesnení

Zmeny v štruktúre zosieťovania

Stupeň vulkanizácie zosieťovania gumy má významný vplyv na jeho tvrdosť:

· Prekonanie: Čas alebo teplota vulkanizácie je príliš vysoká, čo vedie k zosieťovanej hustote, ktorá presahuje optimálnu hodnotu, čo spôsobuje, že gumová je tvrdá, krehká a strata jej flexibility.

· Sekundárna vulkanizácia (po vytláčaní) vo vysokoteplotnom prostredí, guma naďalej podlieha reakciám zosieťovania, aby sa zvýšila tvrdosť, ako napríklad niektoré silikónové guma a gumy fluóru vykazujú tvrdý jav pri dlhodobých vysokých teplotách.

· Nadmerné vulkanizujúce činidlo vo vulkanizujúcom systéme, nadmerné vulkanizujúce látky (ako je síra, peroxid a živica) vytvorí príliš veľa zosieťovaných väzieb, čo bude mať za následok tvrdú gumu.

· Vulkanizácia systémov (ako napríklad monosulfidové väzby, disulfidové väzby a polysulfidové väzby) s rôznymi typmi zosieťovaných väzieb majú rôzne účinky na tvrdosť gumy a disulfidové väzby a monosulfidové väzby sú tvrdšie ako polysulfidové väzby.

Starnutie

Starnutie je jednou z hlavných príčin tvrdenia gumových tesnení a bežné faktory starnutia zahŕňajú:

(1) Tepelné oxidačné starnutie

· Vysoká teplota podporí oxidačnú reakciu medzi molekulami kyslíka a gumy, čo spôsobí rozbitie molekulového reťazca alebo zvýšenie hustoty zosieťovania, čo vedie k stuhnutosti gumového tesnenia.

· Typické reakcie tepelného oxidatívneho starnutia: R-H + O2 → R-O-O-H (peroxid) RH + O _2 → ROOH (peroxid) peroxidu sa ďalej rozkladá, čo podporuje oxidačné zosieťovanie a stvrdne gumové tesnenie.

(2) starnutie ozónu

· Ozón môže prelomiť nenasýtené dvojité väzby gumy, čo spôsobí, že vytvára oxidačné krížové väzby a zlepšuje tvrdosť. Napríklad guma s dvojitými väzbami, ako je NR, SBR, BR atď., Je náchylná na ozón.

(3) Ultrafialové starnutie

UV žiarenie spúšťa voľnú radikálnu reakciu, ktorá urýchľuje oxidačné zosieťovanie a stvrdne gumové tesnenia. Najmä gumové výrobky používané vonku, ako sú tesnenia a pneumatiky, sa stanú tvrdými a krehkými, keď budú dlho vystavené slnečnému žiareniu.

(4) Hydrolytické starnutie

· Skupina esterov obsahujúcej gumy (-Coo-) alebo amidovú skupinu (-conh-), ako je polyuretán gumy (PU) a neoprénová guma (CR), je náchylná na hydrolýzu vo vlhkom a horúcom prostredí, vďaka čomu je gumová tvrdá alebo rozprášená.

(5) starnutie žiarenia

Vysoko energetické lúče, ako je jadrové žiarenie a röntgenové lúče, môžu spôsobiť rozbitie alebo zosieťovanie gumových molekulárnych reťazcov, čím sa zmení ich tvrdosť. Napríklad gumové výrobky v leteckom a jadrovom priemysle musia byť osobitne zvážené pre formulácie ochrany ožarovania.

Formulačné faktory

Rôzne zložky formulácie gumy majú dôležitý vplyv na variáciu tvrdosti:

Účinok výplne

· High-Black Black s vysokou štruktúrou čiernej (napr. N220, N330) môže zvýšiť tvrdosť, zatiaľ čo nízka štruktúra uhlíka (napr. N550, N660) má menší vplyv na tvrdosť.

· Sio₂ Filler má silný účinok na posilnenie, ktorý môže viesť k tvrdej gume, najmä k zosieťovaniu účinku hydroxylovej skupiny kremíka za mokrých podmienok.

· Anorganické plnivá, ako je uhličitan vápenatý, mastenec, íl atď., Príliš veľa zvýši tuhosť gumy a zvýši tvrdosť.

Účinok plastifikátorov/zmäkčovačov

· Plastifikátory prchavia alebo migrujú, ako je parafínový olej, naftenický olej, DOP (Dioktyl ftalát) atď., Ktoré môžu migrovať alebo prchavovať po dlhodobom používaní, čo spôsobuje stratu jej jemnosti a tvrdo sa stane.

· Zmäkčovače degradujú určité plastifikátory esteru, ktoré sa rozkladajú pri vysokých teplotách alebo hydrolytických podmienkach, tvrdí gumy.

Účinky antioxidantov

· Typy antioxidantov, ako je TMQ, 6ppd atď., Môžu účinne oneskoriť tepelné a oxidačné starnutie a zabrániť kazetu v kaučovaní.

· Antioxidačné spotreba dlhodobého používania, antioxidant sa postupne vyčerpáva a rýchlosť starnutia sa zrýchľuje, čím sa zvyšuje tvrdosť.

Vplyv zosieťovacieho systému

· Výber vulkanizácie systému

Vulkanizácia peroxidu je ťažší ako vulkanizácia síry;

Vulkanizácia živicovej vulkanizácie je ľahké spôsobiť stvrdnutie gumy;

Použitie vulkanizovaného systému s vysokou hustotou zosieťovania urýchli kalenie.

· Dávka akcelerátora

Príliš veľa urýchľovača môže viesť k vulkanizácii, tvrdeniu gumy;

Nedostatočný akcelerátor povedie k nedostatočnej vulkanizácii a nízkej tvrdosti, ale v neskoršej fáze sa môže naďalej zosieťovať a stvrdnúť.

Environmentálne faktory

· Teplota ovplyvňuje teplotu prechodu skla (TG) gumy v prostredí s nízkym teplotou, čo vedie k tvrdému a dokonca krehkému praskaniu materiálov, ako je zvýšenie tuhosti NR a SBR pri nízkych teplotách.

· Vlhkosť ovplyvňuje hydrolýzu alebo zosieťovanie určitých gumov, ako sú PU, CR, EVA atď. Vo vlhkom prostredí, takže tvrdosť sa zvyšuje.

· Chemický kontakt s chemikáliami, ako sú kyseliny, alkalis, oleje, rozpúšťadlá atď., Spôsobí zmeny v chemickej štruktúre gumy, čím sa zvýši jeho tvrdosť.

Technologické faktory

· Nerovnomerné miešanie výplne a vulkanizujúcich látok môže viesť k nerovnomernej hustote zosieťovania v miestnych oblastiach, ktorá sa prejavuje ako abnormálna tvrdosť.

· Vulkanizácia času riadenia vulkanizácie príliš dlho môže viesť k nadvalánizácii, ktorá zvyšuje tvrdosť gumy.

· Nesprávna expozícia skladovania na vysoké teploty, kyslík a ozón môže po dlhú dobu spôsobiť zosieťovanie alebo starnutie gumy, čo vedie k stuhnutosti.