Co způsobuje, že gumová těsnění ztuhne?

Jako elastický materiál polymeru může guma během jeho používání ztvrdnout, což má za následek snížení výkonu a ovlivňující životnost produktu. Existuje mnoho důvodů, proč gumová těsnění ztuhne, včetně fyzikálních, chemických, environmentálních a technologických faktorů. Následující bude hloubkovou analýzou mnoha aspektů, jako jsou změny struktury zesíťování, mechanismy stárnutí, vlivy vzorců, environmentální faktory a technologie zpracování.

Mechanismus kalení gumových těsnění

Mezi základní důvody zvýšení tvrdosti gumových těsnění patří hlavně:

1. Zvýšený stupeň zesítění-vulkanizace pokračuje a zvyšuje se hustota zesítění, což omezuje pohyb segmentu gumového řetězce a ztuhne materiál.

2. Ztráta plasticity - Migrace nebo těkato nízkomolekulárních látek, jako jsou změkčovače a změkčovače, způsobuje, že guma ztratí svou flexibilitu.

3. Degradace molekulárního řetězce - Hlavní řetězec gumových molekul je narušen, což má za následek poškození elastické struktury sítě, která se projevuje jako změna tvrdosti.

4. Agregace plniva nebo separace fáze - plniva (např. Cybooková černá, oxid křemičitý) nebo se usadí v gumové matrici, což zvyšuje lokální tvrdost.

Hlavní ovlivňující faktor vyztužení gumových těsnění

Změny ve struktuře zesítění

Stupeň vulkanizace zesítění gumy má významný vliv na jeho tvrdost:

· Překročení: Vulkanizační doba nebo teplota je příliš vysoká, což má za následek hustotu zesítění přesahující optimální hodnotu, což způsobuje, že se guma stane tvrdým, křehkým a ztrácí svou flexibilitu.

· Sekundární vulkanizace (po vyléčení) ve vysokoteplotním prostředí, guma nadále podléhá zesíťovacím reakcím, aby se zvýšila tvrdost, jako je některá silikonová guma a fluorová guma, vykazuje fenomén kalení při dlouhodobých vysokých teplotách.

· Nadměrné vulkanizační činidlo ve vulkanizačním systému, nadměrné vulkanizační látky (jako je síra, peroxid a pryskyřice) budou tvořit příliš mnoho zesítěných vazeb, což povede k tvrdému gumu.

· Vulkanizační systémy (jako jsou monosulfidové vazby, disulfidové vazby a polysulfidové vazby) s různými typy zesítěných vazeb mají různé účinky na tvrdost gumové a disulfidové vazby a monosulfidové vazby jsou těžší než polysulfidové vazby.

Mechanismus stárnutí

Stárnutí je jednou z hlavních příčin kalení gumových těsnění a mezi běžné faktory stárnutí patří:

(1) Tepelně-oxidační stárnutí

· Vysoká teplota podpoří oxidační reakci mezi molekulami kyslíku a gumy, což způsobí, že se molekulární řetězec zlomí nebo zvýší hustotu zesítění, což povede k tuhosti gumového těsnění.

· Typické tepelně-oxidační stárnoucí reakce: R-H + O2 → R-O-O-H (peroxid) RH + O _2 → ROOH (peroxid) Peroxid dále rozkládá, což podporuje oxidační zesíťovací a zkřížené vazby a ztuhne gumovou těsnění.

(2) stárnutí ozonu

· Ozon může zlomit nenasycené dvojné vazby gumy, což způsobí, že vytvoří oxidační zesíťové odkazy a zlepšuje tvrdost. Například guma s dvojitými vazbami, jako jsou NR, SBR, BR atd., Je náchylná k ozonu.

(3) Ultrafialové stárnutí

UV záření spustí volný radikální reakci, která urychluje oxidační zesíťovací a ztuhne gumová těsnění. Zejména gumové výrobky používané venku, jako jsou těsnění a pneumatiky, se budou po dlouhou dobu vystaveny slunečnímu záření tvrdé a křehké.

(4) Hydrolytické stárnutí

· Gumová skupina obsahující skupinu Ester (-COO-) nebo amidová skupina (-conh-), jako je polyuretanová guma (PU) a neoprenová guma (CR), je náchylná k hydrolýze ve vlhkém a horkém prostředí, díky čemuž je guma tvrdá nebo pulverizována.

(5) Stárnutí záření

Vysokoenergetické paprsky, jako je jaderné záření a rentgenové paprsky, mohou způsobit rozbití nebo zesítění gumových molekulárních řetězců, čímž se změní jejich tvrdost. Například gumové výrobky v leteckém a jaderném průmyslu je třeba zvážit speciálně pro formulace ochrany proti záření.

Formulační faktory

Různé složky gumové formulace mají důležitý dopad na variantu tvrdosti:

Vliv výplní

· Charbonově černá uhlíková uhlíková černá černá (např. N220, N330) může zvýšit tvrdost, zatímco uhlíková černá s nízkou strukturou (např. N550, N660) má menší účinek na tvrdost.

· SIO₂ výplň má silný účinek na zesílení, který může vést k tvrdému gumu, zejména účinku zesítění skupiny hydroxylu silikonu za mokrých podmínek.

· Anorganické plnivy, jako je uhličitan vápenatý, mastek, hlína atd.

Účinek změkčovačů plastifikátorů/změkčovačů

· Blarimizátory těkato nebo migrují, jako je parafinový olej, naftenický olej, DOP (dioctyl ftalát) atd., Které mohou po dlouhodobém použití migrovat nebo těkato, což způsobuje, že guma ztratí jeho měkkost a stane se tvrdým.

· Změkčovače degradují určité esterové změkčovače, které se rozkládají za vysokých teplot nebo hydrolytických podmínek, což zatvrdí gumu.

Účinky antioxidantů

· Antioxidační typy, jako je TMQ, 6ppd atd., Mohou účinně zpozdit tepelné a oxidační stárnutí a zabránit kapucímu kapustvu.

· Antioxidační konzumace dlouhodobého používání je antioxidant postupně vyčerpán a rychlost stárnutí zrychluje, což zvyšuje tvrdost.

Dopad systému zesítění

· Výběr systému vulkanizace

Systém vulkanizace peroxidu je těžší než vulkanizační systém síry;

Systém vulkanizace pryskyřice je snadné způsobit ztvrdnutí gumy;

Použití vulkanizovaného systému s vysokou hustotou zesítění zrychlí kalení.

· Dávkování akcelerátoru

Příliš mnoho akcelerátoru může vést k vulkanizaci, kalení gumy;

Nedostatečný akcelerátor povede k nedostatečné vulkanizaci a nízké tvrdosti, ale v pozdějším stádiu může být i nadále zesíťován a zatvrzen.

Environmentální faktory

· Teplota ovlivňuje teplotu přechodu skleněného přechodu (TG) gumy v prostředí s nízkou teplotou, což vede k tvrdému a dokonce křehkému praskání materiálů, jako je zvýšení rigidity NR a SBR při nízkých teplotách.

· Vlhkost ovlivňuje hydrolýzu nebo zesítění určitých kaučuků, jako je PU, CR, EVA atd. Ve vlhkém prostředí, takže se tvrdost zvyšuje.

· Chemický kontakt s chemikáliemi, jako jsou kyseliny, alkaliky, oleje, rozpouštědla atd., Způsobí změny v chemické struktuře gumy, čímž se zvýší jeho tvrdost.

Technologické faktory

· Nerovnoměrné míchání plniv a vulkanizačních látek může vést k nerovnoměrné hustotě zesítění v místních oblastech, která se projevuje jako abnormální tvrdost.

· Doba vulkanizace vulkanizace doba vulkanizace může vést k příliš dlouhému vysílání k nadměrnémuvulcanizaci, což zvyšuje tvrdost gumy.

· Nesprávná expozice úložiště pro vysoké teploty, kyslík a ozon po dlouhou dobu může způsobit zesíťování nebo stárnutí gumy, což má za následek tuhost.