Seleccionar idioma 1. Introdución
Debido ao seu alta elasticidade, excelente estanqueidade ao aire , e resistencia a diversos medios, caucho é amplamente utilizado en sistemas de selado de petróleo e gas para aeroespacial, aviación , e armamento naval.
Co rápido desenvolvemento de Industria de defensa nacional de China, compoñentes de caucho vulcanizado cobraron cada vez máis importancia equipos aeroespaciais, buques mariños , e enxeñaría de profundidades.
En particular, baixo o complexo medio mariño, materiais de selado de caucho debe soportar alta humidade, spray de sal , e tensión mecánica ao mesmo tempo, exixindo máis ao material estabilidade a longo prazo e vida útil.
Na actualidade, a maioría dos estudos sobre envellecemento do caucho centrarse no comportamento de envellecemento térmico-oxidativo de caucho vulcanizado , investigando principalmente os efectos da temperatura e do osíxeno nas súas propiedades.
Porén, no medio mariño , factores como medios de aceite, gases corrosivos , e spray de sal coexisten, que afectan significativamente ao rendemento de selado e vida útil de servizo de compoñentes de caucho vulcanizado.
En contraste, pezas de goma non vulcanizadas (como almofadas protectoras parcialmente reticuladas, revestimentos de caucho , e selos temporais utilizados no lugar ) presentan unha menor resistencia ao envellecemento debido á falta dunha rede entrecruzada estable.
Estes materiais son propensos a sUAVización superficial, deformación , e degradación do rendemento baixo exposición mariña.
2. Causas e efectos do envellecemento do caucho
As causas de envellecemento do caucho pódese dividir en intrínseca e extrínseca factores:
Factores intrínsecos incluír o composición química da estrutura de polímero, conformación molecular, cristalinidade, enredo da cadea , e escisión ou oxidación da cadea introducida durante o procesamento.
Factores extrínsecos incluír osíxeno, ozono, temperatura, humidade, néboa de sal, molde , e radiación ultravioleta no medio ambiente.
Para compoñentes de caucho vulcanizado , a estrutura tridimensional entrecruzada proporciona ben resistencia ao estrés-relaxación e estabilidade química.
Non obstante, a exposición prolongada a ambientes mariños aínda pode causar rotura de enlaces cruzados, rachadura superficial , ou endurecemento.
Pezas de goma non vulcanizadas , pola súa banda, carecen de tratamento de vulcanización. Os seus cadeas moleculares soltas e gran volume libre facelos máis susceptibles ións mariños, axentes oxidantes , e radiación UV , levando a un envellecemento acelerado.
Os cambios de rendemento inducidos polo envellecemento inclúen:
Cambios de aparencia : endurecemento da superficie, rachaduras, pegajosidade e decoloración.
Degradación física e química : redución en densidade, dureza, resistencia á tracción, conxunto de compresión, viscoelasticidade , e propiedades eléctricas.
Polo tanto, en aplicacións prácticas como sellos de aceite aeroespacial, almofadas de protección naval , e aneis de selado de augas profundas , é fundamental establecer distintos estándares de avaliación do envellecemento para vulcanizado e produtos de caucho non vulcanizado.
3. Probas de envellecemento acelerado e predición da vida útil
Na práctica da enxeñaría, produtos de caucho —especialmente compoñentes de caucho vulcanizado —adoitan ter unha vida útil superior a dez anos.
Para simular o uso a longo prazo, probas de envellecemento acelerado a alta temperatura son empregados habitualmente.
Os primeiros estudos utilizados absorción de osíxeno como indicador da taxa de envellecemento, evolucionando posteriormente a métodos como envellecemento ao forno, bomba de osíxeno, bomba de aire , e meteorización artificial probas.
O enfoque máis utilizado hoxe en día baséase no Relación empírica de Arrhenius e o principio de superposición tempo-temperatura , que supón que por cada 10 °C de aumento da temperatura, o velocidade de reacción dobres.
Sen embargo, en ambientes mariños , tradicional modelos de predición de envellecemento acelerado mostrar desviacións debido a:
diferente mecanismos de reacción en zonas de temperatura variable,
migración ou precipitación antioxidante,
Evolución da morfoloxía dos polímeros , e
limitacións da difusión de osíxeno relacionados co espesor da mostra.
Polo tanto, para compoñentes de caucho vulcanizado operando en condicións do servizo marítimo , é recomendable baixar a temperatura de envellecemento acelerado, prolongar a duración da proba ou desenvolver modelos de acoplamento multifactorial implicando humidade, spray de sal , e actividade microbiana para mellorar precisión de predicción de por vida.
Para pezas de goma non vulcanizadas , debido á ausencia dunha rede reticulada estable, sUAVización ou fTodosa ocorre rapidamente durante o envellecemento acelerado.
Así, tradicional Baseado en Arrhenius as extrapolacións non son fiables, e só avaliacións de estabilidade a curto prazo xeralmente se realizan.
4. Simulación do medio mariño para probas aceleradas
Dada a complexidade do medio mariño , probas de factor único como humidade-calor, spray de sal , ou exposición ao moho non pode replicar completamente as condicións reais do servizo.
Neste estudo, unha mellora aparellos de envellecemento humidade-calor empregouse, substituíndo auga destilada por auga de mar artificial , e realizando probas en 90 °C e 98% de humidade para simular un envellecemento acelerado multifactorial.
Este método aumenta o taxa de envellecemento por aproximadamente oito veces , permitindo unha rápida avaliación de compoñentes de caucho vulcanizado baixo exposición mariña.
Os resultados experimentais proporcionan unha valiosa orientación para a selección materiais de selado en buques navais, equipos de mergullo , e cables submarinos , ao tempo que axuda a optimizar o estabilidade a curto prazo de compoñentes de caucho non vulcanizados en aplicacións estruturais de protección.
Debido ao seu alta elasticidade, excelente estanqueidade ao aire , e resistencia a diversos medios, caucho é amplamente utilizado en sistemas de selado de petróleo e gas para aeroespacial, aviación , e armamento naval.
