1. IRODALMI SZEMLE.
1.1. BEVEZETÉS
1.2. A GUMI ÖREGEDÉSE.
1.2.1. Az öregedés típusai.
1.2.2. Termikus öregedés.
1.2.3. Ózonos öregedés.
1.3. ÖREGEDÉSGÁTLÓ ÉS ANTIOZONÁNSOK.
1.4. POLIVINIL-KLORID.
1.4.1. PVC plasztiszolok.
2. A KUTATÁS IRÁNYÁNAK VÁLASZTÁSA.
3. A TERMÉK MŰSZAKI FELTÉTELEI.
3.1. TECHNIKAI KÖVETELMÉNYEK.
3.2. BIZTONSÁGI KÖVETELMÉNYEK.
3.3. VIZSGÁLATI MÓDSZEREK.
3.4. GYÁRTÓI GARANCIA.
4. KÍSÉRLETI
5. EREDMÉNYEK ÉS MEGBESZÉLÉS.
MEGÁLLAPÍTÁSOK.
HASZNÁLT IRODALOM JEGYZÉKE:
Annotáció.
A nagy molekulatömegű paszták formájában használt antioxidánsokat széles körben használják a hazai és külföldi iparban gumiabroncsok és gumiáruk gyártására.
Ebben a munkában két öregedésgátló szer, a diaphene FP és a diaphene FF kombinációján alapuló öregedésgátló paszta előállításának lehetőségét vizsgáljuk, diszperziós közegként polivinil-kloriddal.
A PVC és az antioxidáns tartalom változtatásával olyan paszták állíthatók elő, amelyek alkalmasak a gumi termikus-oxidatív és ózonos öregedés elleni védelmére.
A munka az oldalakon történik.
20 irodalmi forrást használtak fel.
A munkában 6 táblázat található.
Bevezetés.
A Fatherland iparában legszélesebb körben használt két antioxidáns, a diafen FP és az acetanyl R volt.
A két antioxidáns kis választékát számos ok magyarázza. Egyes antioxidánsok termelése megszűnt, például a neozon D, míg mások nem felelnek meg modern követelményeknek rájuk kenve például a diafen FF-et, a gumikeverékek felületén elhalványul.
A hazai antioxidánsok hiánya és a magas költség miatt külföldi analógok Jelen munkában a diaphene FP és a diaphene FF antioxidánsok összetételének nagy töménységű paszta formájában történő felhasználásának lehetőségét vizsgáljuk, amelyben a diszperziós közeg PVC.
1. Irodalmi szemle.
1.1. Bevezetés.
Ennek a munkának a fő célja a gumi hő- és ózonöregedés elleni védelme. A gumit az öregedéstől védő összetevőként diaphene FP-t, diaphene FF-et és polivinil-poridot (diszperziós közeg) használnak. Az öregedésgátló paszta gyártási folyamatát a kísérleti részben ismertetjük.
Az öregedésgátló pasztát SKI-3 izoprén gumi alapú gumikban használják. Az ezen a gumin alapuló gumik ellenállnak a víznek, az acetonnak, az etil-alkoholnak, és nem ellenállnak a benzinnek, ásványi és állati olajoknak stb.
Gumi tárolása és üzemeltetése során gumi termékek elkerülhetetlen öregedési folyamat megy végbe, ami tulajdonságaik romlásához vezet. A gumik tulajdonságainak javítása érdekében a diafen FF-et diafen FP-vel és polivinil-kloriddal kombinálva alkalmazzák, amelyek bizonyos mértékig lehetővé teszik a gumifakulás problémájának megoldását is.
1.2. A gumi öregedése.
A gumik tárolása során, valamint a gumitermékek tárolása és üzemeltetése során elkerülhetetlen öregedési folyamat lép fel, amely tulajdonságaik romlásához vezet. Az öregedés hatására csökken a szakítószilárdság, rugalmasság és relatív nyúlás, nőnek a hiszterézis veszteségek és a keménység, csökken a kopásállóság, megváltozik a vulkanizálatlan gumi plaszticitása, viszkozitása és oldhatósága. Ráadásul az öregedés következtében a gumitermékek élettartama jelentősen lecsökken. Ezért a gumi öregedéssel szembeni ellenállásának növelése nagy jelentőséggel bír a gumitermékek megbízhatóságának és teljesítményének növelése szempontjából.
Az öregedés a gumi oxigénnek, hőnek, fénynek és különösen ózonnak való kitettségének az eredménye.
Ezenkívül a gumik és gumik öregedése felgyorsul többértékű fémvegyületek jelenlétében és ismételt deformáció esetén.
A vulkanizátumok öregedéssel szembeni ellenállása számos tényezőtől függ, amelyek közül a legfontosabbak:
- a gumi jellege;
- a gumiban található antioxidánsok, töltőanyagok és lágyítók (olajok) tulajdonságai;
- a vulkanizáló szerek és a vulkanizálás gyorsítók jellege (tõlük függ a vulkanizálás során keletkezõ szulfidkötések szerkezete és stabilitása);
- vulkanizáltság foka;
- az oxigén oldhatósága és diffúziós sebessége gumiban;
- a gumitermék térfogatának és felületének aránya (a felület növekedésével nő a gumiba behatoló oxigén mennyisége).
Az öregedéssel és oxidációval szembeni legnagyobb ellenállást a poláris gumik jellemzik - butadién-nitril, kloroprén stb. A nem poláris gumik kevésbé ellenállnak az öregedésnek. Öregedésállóságát elsősorban a jellemzők határozzák meg molekuláris szerkezet, a kettős kötések helyzete és száma a főláncban. A gumik öregedéssel szembeni ellenálló képességének növelésére antioxidánsokat juttatnak beléjük, amelyek lassítják az oxidációt és az öregedést.
1.2.1. Az öregedés típusai.
Tekintettel arra, hogy az oxidációt aktiváló tényezők szerepe a polimer anyag természetétől és összetételétől függően változik, az egyik tényező domináns hatása alapján a következő típusú öregedéseket különböztetjük meg:
1) termikus (termikus, termikus-oxidatív) öregedés hőaktivált oxidáció eredményeként;
2) fáradtság - öregedés a mechanikai igénybevételek és a mechanikai hatás által aktivált oxidatív folyamatok által okozott fáradtság következtében;
3) változó vegyértékű fémek által aktivált oxidáció;
4) fényöregedés - ultraibolya sugárzás által aktivált oxidáció eredményeként;
5) ózonos öregedés;
6) sugárzási öregedés ionizáló sugárzás hatására.
Ebben a cikkben az öregedésgátló PVC diszperzió hatását tanulmányozzuk a nem poláris gumi alapú gumik termikus oxidatív és ózonállóságára. Ezért az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk a termikus-oxidatív és az ózonos öregedést.
1.2.2. Termikus öregedés.
A termikus öregedés a hőnek és oxigénnek való egyidejű kitettség eredménye. Az oxidatív folyamatok fő ok termikus öregedés levegőben.
A legtöbb összetevő így vagy úgy befolyásolja ezeket a folyamatokat. A korom és más töltőanyagok adszorbeálják az antioxidánsokat a felületükön, csökkentik azok koncentrációját a gumiban, és ezáltal felgyorsítják az öregedést. Az erősen oxidált kormok katalizátorai lehetnek a gumik oxidációjának. Az enyhén oxidált (kemencés, termikus) korom általában lelassítja a gumik oxidációját.
A gumi termikus öregedése során, amely során emelkedett hőmérsékletek, szinte minden alapvető fizikai és mechanikai tulajdonság visszafordíthatatlanul megváltozik. Ezeknek a tulajdonságoknak a változása a strukturálódási és rombolási folyamatok arányától függ. A legtöbb szintetikus gumi alapú gumi termikus öregítése során túlnyomórészt strukturálódás megy végbe, ami a rugalmasság csökkenésével és a merevség növekedésével jár együtt. A természetes és szintetikus izopropén gumiból és butilgumiból készült gumik termikus öregítése során nagyobb mértékben roncsoló folyamatok alakulnak ki, amelyek adott nyúlásokon a feltételes feszültségek csökkenéséhez és a maradó alakváltozások növekedéséhez vezetnek.
A töltőanyag és az oxidáció aránya annak természetétől, a gumiba bevitt inhibitorok típusától és a vulkanizálási kötések természetétől függ.
A vulkanizációs gyorsítók, valamint a termékek, ezek kaucsukban maradó átalakulásai (merkaptánok, karbonátok stb.) részt vehetnek az oxidációs folyamatokban. Molekuláris mechanizmus révén a hidroperoxidok lebomlását idézhetik elő, és így hozzájárulnak a gumik öregedéssel szembeni védelméhez.
A vulkanizáló háló jellege jelentős hatással van a termikus öregedésre. Mérsékelt hőmérsékleten (70o-ig) a szabad kén és a poliszulfid térhálósodik, lassítja az oxidációt. A hőmérséklet emelkedésével azonban a poliszulfid kötések átrendeződése, amelyben a szabad kén is részt vehet, a vulkanizátumok felgyorsult oxidációjához vezet, amelyek ilyen körülmények között instabilnak bizonyulnak. Ezért olyan vulkanizálási csoportot kell kiválasztani, amely ellenáll a keresztkötések átrendeződésének és oxidációjának.
A gumi hőöregedés elleni védelmére antioxidánsokat használnak, amelyek növelik a gumik és gumik oxigénnel szembeni ellenállását, pl. antioxidáns tulajdonságokkal rendelkező anyagok - elsősorban másodlagos aromás aminok, fenolok, biszfinolok stb.
1.2.3. Ózonos öregedés.
Az ózon már kis koncentrációban is erősen befolyásolja a gumi öregedését. Ez néha már a gumitermékek tárolása és szállítása során is előfordul. Ha ugyanakkor a gumi feszített állapotban van, akkor repedések jelennek meg a felületén, amelyek növekedése az anyag szakadásához vezethet.
Az ózon láthatóan kettős kötéseken keresztül hozzáadódik a gumihoz, és ózonidokat képez, amelyek bomlása makromolekulák felszakadásához vezet, és repedések képződnek a megfeszített gumik felületén. Ezenkívül az ózonozás egyidejűleg oxidatív folyamatokat fejleszt ki, amelyek elősegítik a repedések növekedését. Az ózon öregedésének sebessége növekszik az ózonkoncentráció, a deformációs érték, a hőmérséklet növekedésével és a fénynek való kitettséggel.
A hőmérséklet csökkentése ennek az öregedésnek a hirtelen lelassulásához vezet. Vizsgálati körülmények között az alakváltozások állandó értéke mellett; a polimer üvegesedési hőmérsékletét 15-20 Celsius-fokkal meghaladó hőmérsékleten az öregedés szinte teljesen leáll.
A gumi ózonnal szembeni ellenállása főként a gumi kémiai természetétől függ.
A különféle gumi alapú gumik ózonállóságuk szerint 4 csoportba sorolhatók:
1) különösen ellenálló gumi(fluorgumik, SKEP, KhSPE);
2) ellenálló gumi (butil-kaucsuk, pearit);
3) közepesen ellenálló gumik, amelyek több hónapig nem repednek meg a légköri ózonkoncentráció hatására, és több mint 1 órán keresztül ellenállnak a 0,001% körüli ózonkoncentrációnak, védő adalékanyagok nélküli kloroprén gumi és telítetlen gumi alapú gumik ( NK, SKS, SKN, SKI -3) védő adalékokkal;
4) instabil gumi.
Az ózonos öregedés elleni védekezésben a leghatékonyabb az antiozontikumok és viaszos anyagok együttes alkalmazása.
A kémiai antiozonánsok közé tartoznak az N-szubsztituált aromás aminok és a dihidrokinolin-származékok. Az antiozonánsok nagy sebességgel reagálnak az ózonnal a gumifelületeken, sokkal gyorsabban, mint az ózon és a gumi közötti kölcsönhatás sebessége. Ennek eredményeként az ózonos öregedési folyamat lelassul.
A másodlagos aromás diaminok a leghatékonyabb öregedésgátló és ozontikus hatású szerek, amelyek megvédik a gumit a termikus és ózonos öregedéstől.
1.3. Antioxidánsok és antiozonánsok.
A leghatékonyabb antioxidánsok és antiozonánsok a másodlagos aromás aminok.
Molekuláris oxigén nem oxidálja őket sem száraz formában, sem oldatban, hanem gumi-peroxidok hatására a termikus öregítés és a dinamikus működés során láncleválást okoz. Tehát difenil-amin; Az N,N^-difenil-n-fenilén-diamin közel 90%-a elfogy a gumi dinamikus kifáradása vagy termikus öregítése során. Ebben az esetben csak az NH-csoportok tartalma változik, míg a gumi nitrogéntartalma változatlan marad, ami azt jelzi, hogy a gumi szénhidrogénhez antioxidáns adható.
Az ebbe az osztályba tartozó antioxidánsok nagyon magas védőhatással rendelkeznek a termikus és ózonos öregedés ellen.
Az antioxidánsok ezen csoportjának egyik széles körben használt képviselője az N,N^-difenil-n-fenilén-dialin (diafen FF).
Hatékony antioxidáns, amely növeli az SDK, SKI-3 alapú gumik és a természetes gumi ellenállását az ismétlődő deformációkkal szemben. Diafen FF színek gumi.
A legjobb antioxidáns, amely megvédi a gumit a termikus és ózonos öregedéstől, valamint a kifáradástól, a diafen FP, azonban viszonylag erősen illékony, és könnyen kinyerhető a gumiból vízzel.
Az N-fenil-N^-izopropil-n-fenilén-diamin (diaphen FP, 4010 NA, Santoflex IP) a következő képlettel rendelkezik:
A szubsztituens alkilcsoportjának méretének növekedésével a szekunder aromás diaminok oldhatósága a polimerekben növekszik; fokozott ellenállás a vízkimosással szemben, csökkent az illékonyság és a toxicitás.
A diaphene FF és a diaphene FP összehasonlító jellemzőit azért adjuk meg, mert ebben a munkában olyan vizsgálatokat végeznek, amelyek abból fakadnak, hogy a diafén FF egyedi termékként történő alkalmazása a gumikeverékek és vulkanizátumok felületén „elfakulásához” vezet. . Ezen túlmenően a védőhatás tekintetében némileg gyengébb, mint a diaphene FP; az utóbbihoz képest magasabb olvadásponttal rendelkezik, ami hátrányosan befolyásolja a gumikban való eloszlását.
A PVC-t kötőanyagként (diszperziós közegként) használják diaphene FF és diaphen FP antioxidánsok kombinációján alapuló paszta előállításához.
1.4. Polivinil-klorid.
A polivinil-klorid a vinil-klorid (CH2=CHCl) polimerizációs terméke.
A PVC-t 100-200 mikron részecskeméretű por formájában állítják elő. A PVC egy amorf polimer, amelynek sűrűsége 1380-1400 kg/m3, üvegesedési hőmérséklete 70-80°C. Ez az egyik legpolárisabb polimer, amely magas intermolekuláris kölcsönhatással rendelkezik. Jól kombinálható a legtöbb kereskedelemben kapható lágyítószerrel.
A PVC magas klórtartalma önkioltó anyaggá teszi. A PVC egy általános célú polimer. A gyakorlatban plasztiszolokkal foglalkoznak.
1.4.1. PVC plasztiszolok.
A plasztiszolok PVC diszperziók folyékony lágyítókban. A lágyítószerek (dibutil-ftalátok, dialkil-ftalátok stb.) mennyisége 30-80%.
Normál hőmérsékleten a PVC-részecskék gyakorlatilag nem duzzadnak ezekben a lágyítókban, ami stabillá teszi a plasztiszolokat. 35-40 °C-ra melegítve a duzzadási folyamat (kocsonyásodás) felgyorsulása következtében a plasztiszolok erősen kötött masszává alakulnak, amelyek lehűlés után rugalmas anyagokká alakulnak.
1.4.2. A plasztiszolok kocsonyásodásának mechanizmusa.
A kocsonyásodás mechanizmusa a következő. A hőmérséklet emelkedésével a lágyító lassan behatol a polimer részecskékbe, amelyek mérete megnő. Az agglomerátumok primer részecskékre bomlanak szét. Az agglomerátumok erősségétől függően a bomlás szobahőmérsékleten megindulhat. A hőmérséklet 80-100°C-ra emelkedésével a plasztoszol viszkozitása erősen megnő, a szabad lágyítószer eltűnik, a duzzadt polimer szemcsék érintkeznek. Ebben az úgynevezett előzselatinizációs szakaszban az anyag teljesen homogénnek tűnik, de a belőle készült termékek nem rendelkeznek megfelelő fizikai és mechanikai jellemzőkkel. A zselatinizálás csak akkor fejeződik be, ha a lágyítók egyenletesen eloszlanak a polivinil-kloridban, és a plasztiszol homogén testté alakul. Ebben az esetben a duzzadt primer polimer részecskék felülete összeolvad, és lágyított polivinil-klorid képződik.
2. A kutatási irány megválasztása.
Jelenleg a hazai iparban a fő összetevők, amelyek megvédik a gumit az öregedéstől, a diaphene FP és az acetyl R.
A két antioxidáns túl kicsi választékát az magyarázza, hogy egyrészt az antioxidánsok egy része megszűnt (neozon D), másrészt más antioxidánsok nem felelnek meg a modern követelményeknek (diafen FF).
A legtöbb antioxidáns elhalványul a gumik felületén. A szinergetikus vagy additív tulajdonságokkal rendelkező antioxidáns keverékek használhatók az antioxidánsok fakulásának csökkentésére. Ez viszont lehetővé teszi egy szűkös antioxidáns megtakarítását. Az antioxidánsok kombinációjának alkalmazását az egyes antioxidánsok egyedi adagolásával javasoljuk, de a legcélszerűbb az antioxidánsokat keverék vagy pasztaképző készítmény formájában alkalmazni.
A paszták diszperziós közege alacsony molekulatömegű anyagok, például kőolaj eredetű olajok, valamint polimerek - gumik, gyanták, hőre lágyuló műanyagok.
Ebben a munkában a polivinil-klorid kötőanyagként (diszperziós közegként) való alkalmazásának lehetőségét vizsgáljuk diaphene FF és diaphen FP antioxidánsok kombinációján alapuló paszta előállításához.
A kutatás annak köszönhető, hogy a diafen FF egyedi termékként történő alkalmazása a gumikeverékek és vulkanizátumok felületén „elfakulásához” vezet. Ezenkívül a diafen FF védő hatása valamivel gyengébb, mint a diafen FP; az utóbbihoz képest magasabb olvadásponttal rendelkezik, ami hátrányosan befolyásolja a diafén FF eloszlását a gumikban.
3. A termék specifikációi.
Ez a műszaki feltétel a PD-9 diszperzióra vonatkozik, amely polivinil-klorid összetétele amin típusú antioxidánssal.
A PD-9 diszperziót gumikeverékek összetevőjeként szánják a vulkanizátumok ózonállóságának javítására.
3.1. Technikai követelmények.
3.1.1. A PD-9 diszperziót a jelen műszaki leírás követelményeinek megfelelően kell gyártani a technológiai előírások szerint, az előírt módon.
3.1.2. A fizikai mutatók tekintetében a PD-9 szóródásának meg kell felelnie a táblázatban feltüntetett szabványoknak.
Asztal.
Indikátor neve Norm* Vizsgálati módszer
1. Megjelenés. Morzsa diszperzió szürkétől sötétszürkébe A 3.3.2. pont szerint.
2. A morzsa lineáris mérete, mm, nem több. 40 A 3.3.3.
3. A diszperzió tömege műanyag zacskóban, kg, nem több. 20 A 3.3.4.
4. Mooney viszkozitás, mértékegység Mooney 9-25 A 3.3.5. bekezdés szerint.
*) a normákat egy kísérleti tétel kiadása és az eredmények statisztikai feldolgozása után határozzák meg.
3.2. Biztonsági követelmények.
3.2.1. A PD-9 diszperzió éghető anyag. A lobbanáspont nem alacsonyabb, mint 150°C. Öngyulladási hőmérséklet 500oC.
Tűz esetén az oltóanyag vízköd és vegyszerhab.
Személyi védőfelszerelés - gázálarc mák "M".
3.2.2. A PD-9 diszperzió alacsony toxikus anyag. Ha szembe kerül, öblítse ki vízzel. Távolítsa el a terméket a bőrről szappannal és vízzel.
3.2.3. Minden olyan munkahelyet, ahol PD-9 diszperzióval dolgoznak, fel kell szerelni befúvó és elszívó szellőztetéssel.
A PD-9 diszperziójához nem szükséges higiéniai szabályozás (maximális koncentrációs határ és SHEE) megállapítása.
3.3. Vizsgálati módszerek.
3.3.1. Legalább hárompontos mintát veszünk, majd egyesítjük, alaposan összekeverjük és negyedeléssel átlagmintát veszünk.
3.3.2. A megjelenés meghatározása. A megjelenést a mintavétel során vizuálisan határozzák meg.
3.3.3. A morzsa méretének meghatározása. A PD-9 diszperziós morzsa méretének meghatározásához metrikus vonalzót használnak.
3.3.4. A PD-9 diszperzió tömegének meghatározása műanyag zacskóban. A műanyag zacskóban lévő PD-9 diszperzió tömegének meghatározásához RN-10Ts 13M típusú skálát használnak.
3.3.5. Mooney-viszkozitás meghatározása. A Mooney-viszkozitás meghatározása azon alapul, hogy a PD-9 diszperzióban bizonyos mennyiségű polimer komponens van jelen.
3.4. Gyártói garancia.
3.4.1. A gyártó garantálja, hogy a PD-9 diszperzió megfelel ezen előírások követelményeinek.
3.4.2. A PD-9 diszperzió garantált eltarthatósága a gyártástól számított 6 hónap.
4. Kísérleti rész.
Ebben a munkában megvizsgáljuk a polivinil-klorid (PVC) kötőanyagként (diszperziós közegként) történő alkalmazásának lehetőségét, hogy diafén FF és diaphen FP antioxidánsok kombinációján alapuló pasztát kapjunk. Ennek az öregedésgátló diszperziónak az SKI-3 gumi alapú gumik termikus oxidatív és ózonállóságára gyakorolt hatását is tanulmányozzák.
Öregedésgátló paszta készítése.
ábrán. 1. Az ábrán egy öregedésgátló paszta készítésére szolgáló üzem látható.
Az előállítást 500 cm3 térfogatú üveglombikban (6) végeztük. A hozzávalókat tartalmazó lombikot elektromos tűzhelyen (1) melegítettük. A lombikot a fürdőbe (2) helyezzük. A lombik hőmérsékletét kontakthőmérővel (13) szabályoztuk. A keverést 70±5 °C hőmérsékleten, lapátkeverővel (5) végezzük.
1. ábra. Telepítés öregedésgátló paszta készítéséhez.
1 - elektromos tűzhely zárt spirállal (220 V);
2 - fürdő;
3 - érintkező hőmérő;
4 – érintkező hőmérő relé;
5 - lapátkeverő;
6 - üveg lombik.
A hozzávalók betöltési sorrendje.
A kiszámított mennyiségű diafén FF-t, diafén FP-t, sztearint és egy adag (10 tömeg%) dibutil-ftalánt (DBP) töltöttünk a lombikba. Ezután 10-15 percig keverjük, amíg homogén masszát nem kapunk.
Az elegyet ezután szobahőmérsékletre hűtjük.
Ezt követően polivinil-kloridot és a maradék DBP-t (9 tömeg%) betöltöttük a keverékbe. A kapott terméket porcelánüvegbe öntöttük. Ezután a terméket 100, 110, 120, 130, 140 °C hőmérsékleten termosztáltuk.
A kapott készítmény összetételét az 1. táblázat mutatja.
Asztal 1
A P-9 öregedésgátló paszta összetétele.
Összetevők tömegszázalék Betöltés a reaktorba, g
PVC 50,00 500,00
Diafen FF 15,00 150,00
Diafen FP (4010 NA) 15,00 150,00
DBF 19,00 190,00
Sztearin 1,00 10,00
Összesen 100,00 1000,00
Az öregedésgátló paszta vulkanizátumok tulajdonságaira gyakorolt hatásának vizsgálatához SKI-3 alapú gumikeveréket használtak.
Az így kapott öregedésgátló pasztát bevitték gumikeverék SKI-3 alapján.
Az öregedésgátló pasztával rendelkező gumikeverékek összetételét a 2. táblázat tartalmazza.
A vulkanizátumok fizikai és mechanikai tulajdonságait GOST és TU szerint határoztuk meg, a 3. táblázatban látható.
2. táblázat
A gumikeverék összetétele.
Hozzávalók Könyvjelző számok
I II
Keverje össze a kódokat
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Gumi SKI-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Kén 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Altax 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Guanid F 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
Cink fehér 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Sztearin 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Korom P-324 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00
Diafen FP 1,00 - - - 1,00 - - -
Öregedésgátló paszta (P-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Öregedésgátló paszta P-9 (100оС*) - - - - - 2,00 - -
P-9 (120оС*) - - - - - - 2,00 -
P-9 (140оС*) - - - - - - - 2.00
Megjegyzés: (оС*) – a paszta előzselatinizálásának hőmérséklete (P-9) zárójelben van feltüntetve.
3. táblázat
No. p.p. A GOST indikátor neve
1 Feltételes szakítószilárdság, % GOST 270-75
2 Névleges feszültség 300%, % GOST 270-75
3 Szakadási nyúlás, % GOST 270-75
4 Tartós nyúlás, % GOST 270-75
5 A fenti mutatók változása öregedés után, levegő, 100°C * 72 óra, % GOST 9.024-75
6 Dinamikus szakítószilárdság, ezer ciklus, Е?=100% GOST 10952-64
7 Shore-keménység, hagyományos mértékegység GOST 263-75
Az öregedésgátló paszta reológiai tulajdonságainak meghatározása.
1. Mooney-viszkozitás meghatározása.
A Mooney-viszkozitás meghatározását Mooney-viszkoziméterrel (GDR) végeztük.
A tesztelésre és közvetlen tesztelésre szánt minták gyártása a műszaki leírásban meghatározott módszertan szerint történik.
2. Pasztaszerű összetételek kohéziós szilárdságának meghatározása.
A paszta mintákat zselatinizálás és szobahőmérsékletre hűtés után 2,5 mm vastag hengerek résen vezettük át. Ezután ezekből a lapokból vulkanizáló présben 13,6 * 11,6 mm méretű és 2 ± 0,3 mm vastagságú lemezeket készítettek.
A lemezek egynapos kikeményítése után a spatulákat a GOST 265-72 szabvány szerint lyukasztókéssel kivágtuk, majd RMI-60 húzógépen 500 mm/perc sebességgel meghatároztuk a szakítóterhelést.
A fajlagos terhelést kohéziós szilárdságnak vettük.
5. A kapott eredmények és megvitatásuk.
A PVC, valamint a poláris lágyítók kötőanyagként (diszperziós közegként) való felhasználásának lehetőségének tanulmányozása során diafén FF és diafén FP antioxidánsok kombinációin alapuló paszták előállításához azt találták, hogy a diafén FF ötvözete a diafén FP-vel az 1:1 tömegarányt kis sebességű kristályosodás és körülbelül 90 °C olvadáspont jellemzi.
Az alacsony kristályosodási sebesség pozitív szerepet játszik az antioxidánsok keverékével töltött PVC plasztiszol gyártási folyamatában. Ebben az esetben jelentősen csökken az energiafelhasználás egy homogén összetétel előállításához, amely időben nem válik le.
A diaphene FF és a diaphene FP olvadékviszkozitása közel áll a PVC plasztiszol viszkozitásához. Ez lehetővé teszi az olvadék és a plasztiszol összekeverését reaktorokban horgonyos keverőkkel. ábrán. Az 1. ábra a paszták gyártására szolgáló telepítési diagramot mutatja. A paszták kielégítően kiürülnek a reaktorból az előzselatinizálás előtt.
Ismeretes, hogy a zselatinizációs folyamat 150 °C-on és magasabb hőmérsékleten megy végbe. Ilyen körülmények között azonban lehetséges a hidrogén-klorid eltávolítása, amely viszont képes blokkolni a mozgékony hidrogénatomot a szekunder aminok molekuláiban, amelyek ebben az esetben antioxidánsok. Ez a folyamat a következő séma szerint megy végbe.
1. Polimer hidroperoxid képződése izoprén gumi oxidációja során.
RH+O2 ROOH,
2. A polimer hidroperoxid bomlásának egyik iránya.
ROOH RO°+O°H
3. Az oxidációs szakaszok kialakulása után az antioxidáns molekula miatt.
AnH+RO° ROH+An°,
Ahol An az antioxidáns gyök, pl.
4.
5. Az aminok tulajdonságai, beleértve a másodlagosakat is (diafén FF), hogy alkilcsoporttal szubsztituált aminokat képeznek ásványi savakkal a séma szerint:
H
R-°N°-R+HCl + Cl-
H
Ez csökkenti a hidrogénatom reakcióképességét.
A zselatinizálási folyamat (előzselatinizálás) végrehajtása viszonylag sz magas hőmérsékletek ah (100-140°C), a fent említett jelenségek elkerülhetők, pl. csökkenti a hidrogén-klorid leválasztásának esélyét.
A végső gélesedési folyamat eredményeként olyan paszták keletkeznek, amelyek Mooney-viszkozitása alacsonyabb, mint a töltött gumikeveréké, és alacsony a kohéziós szilárdsága (lásd a 2.3. ábrát).
Az alacsony Mooney-viszkozitású paszták egyrészt jól eloszlanak a keverékben, másrészt a pasztát alkotó komponensek jelentéktelen részei meglehetősen könnyen bevándorolnak a vulkanizátumok felületi rétegeibe, ezáltal védik a gumit az öregedéstől.
Különösen a pasztaképző kompozíciók "zúzása" kérdésében nagy jelentőséget tulajdonítanak annak, hogy megmagyarázzák egyes készítmények tulajdonságainak ózon hatására bekövetkező romlását.
Ebben az esetben a paszták kezdeti alacsony viszkozitása, amely ráadásul a tárolás során sem változik (4. táblázat), lehetővé teszi a paszta egyenletesebb eloszlását, és lehetővé teszi, hogy komponensei a paszta felületére vándoroljanak. vulkanizálni.
4. táblázat
Viszkozitási mutatók Mooney paszta szerint (P-9)
Kezdeti mutatók Mutatók a paszta 2 hónapos tárolása után
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25
A PVC és az antioxidáns tartalom változtatásával a gumi termikus-oxidatív és ózonos öregedés elleni védelmére alkalmas paszták nyerhetők, mind apoláris, mind a poláris gumi alapúak. Az első esetben a PVC-tartalom 40-50 tömeg%. (P-9 paszta), a másodikban - 80-90 tömeg%.
Ebben a munkában SKI-3 izoprén gumi alapú vulkanizátumokat vizsgálunk. A pasztát (P-9) használó vulkanizátumok fizikai és mechanikai tulajdonságait az 5. és 6. táblázat mutatja be.
A vizsgált vulkanizátumok termikus-oxidatív öregedéssel szembeni ellenállása növekszik az öregedésgátló paszta mennyiségének növekedésével a keverékben, amint az az 5. táblázatból látható.
A szabályos összetétel (1-9) feltételes erősségének változásának mutatója (-22%), míg a kompozícióé (4-9) - (-18%).
Azt is meg kell jegyezni, hogy egy olyan paszta bevezetésével, amely elősegíti a vulkanizátumok hő-oxidatív öregedéssel szembeni ellenállásának növelését, jelentősebb dinamikus állóképesség érhető el. Sőt, a dinamikus állóképesség növekedését magyarázva, nyilvánvalóan lehetetlen korlátozni magunkat a gumimátrixban lévő antioxidáns dózisának növelésére. Nem az utolsó szerepet valószínűleg a PVC játssza. Ebben az esetben feltételezhető, hogy a PVC jelenléte folytonos láncszerkezetek kialakulásának hatását válthatja ki, amelyek egyenletesen oszlanak el a gumiban, és megakadályozzák a repedés során fellépő mikrorepedések kialakulását.
Az öregedésgátló paszta tartalmának és ezáltal a PVC arányának csökkentésével (6. táblázat) gyakorlatilag megszűnik a dinamikus állóképesség növelő hatása. Ebben az esetben pozitív hatást paszta csak termikus-oxidatív és ózonos öregedés körülményei között jelenik meg.
Megjegyzendő, hogy a legjobb fizikai és mechanikai tulajdonságok akkor érhetők el, ha enyhébb körülmények között (100°C-os kocsonyásodás előtti hőmérséklet) előállított öregedésgátló pasztát használunk.
A paszta készítésének ezek a körülményei nagyobb stabilitási szintet biztosítanak, mint egy órán át 140 °C-on végzett inkubálással nyert paszta.
A PVC viszkozitásának növekedése egy adott hőmérsékleten előállított pasztában szintén nem járul hozzá a vulkanizátumok dinamikus tartósságának megőrzéséhez. És ahogy a 6. táblázatból következik, a dinamikus állóképesség nagymértékben csökken a 140°C-ra termosztált pasztákban.
A diaphene FF alkalmazása a diaphene FP-vel és PVC-vel kompozícióban lehetővé teszi a fakulás problémájának bizonyos mértékig történő megoldását.
5. táblázat
1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Feltételes szakítószilárdság, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Névleges feszültség 300%, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7
1 2 3 4 5
Szakadási nyúlás, % 660 670 680 650
Maradandó nyúlás, % 12 12 16 16
Keménység, Shore A, arb. 40 43 40 40
Feltételes szakítószilárdság, MPa -22 -26 -41 -18
Névleges feszültség 300%, MPa 6 -5 8 28
Relatív szakadási nyúlás, % -2 -4 -8 -4
Maradandó nyúlás, % 13 33 -15 25
Dinamikus állóképesség, Pl.=100%, ezer ciklus. 121 132 137 145
6. táblázat
Öregedésgátló pasztát (P-9) tartalmazó vulkanizátumok fizikai és mechanikai tulajdonságai.
Az index neve A keverék kódja
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Feltételes szakítószilárdság, MPa 22 23 23 23
Névleges feszültség 300%, MPa 3,5 3,5 3,3 3,5
1 2 3 4 5
Szakadási nyúlás, % 650 654 640 670
Maradandó nyúlás, % 12 16 18 17
Keménység, Shore A, arb. 37 36 37 38
Index változása öregedés után, levegő, 100°C*72 óra
Feltételes szakítószilárdság, MPa -10,5 -7 -13 -23
Névleges feszültség 300%, MPa 30 -2 21 14
Szakadási nyúlás, % -8 -5 -7 -8
Maradék nyúlás, % -25 -6 -22 -4
Ózonállóság, E=10%, óra 8 8 8 8
Dinamikus állóképesség, Pl.=100%, ezer ciklus. 140 116 130 110
Szimbólumok listája.
PVC - polivinil-klorid
Diaphen FF – N,N^ – Difenil – n – fenilén-diamin
Diaphen FP-N-fenil-N^-izopropil-n-fenilén-diamin
DBP - dibutil-ftalát
SKI-3 - izoprén gumi
P-9 - öregedésgátló paszta
1. A PVC alapú diaphene FP és diaphene FF plasztiszol összetételének kutatása lehetővé teszi olyan paszták előállítását, amelyek időben nem válnak le, stabil reológiai tulajdonságokkal és a felhasznált gumikeverék viszkozitásánál nagyobb Mooney-viszkozitású.
2. Ha a pasztában a diaphene FP és a diaphene FF kombinációja 30%, a PVC-plasztiszol pedig 50%, a gumi termikus oxidatív és ózonos öregedéssel szembeni védelmének optimális dózisa 2,00 tömegrész perenkénti adag lehet. , 100 tömegrész gumi gumikeverék.
3. Az antioxidánsok adagjának növelése 100 tömegrész gumi felett a gumi dinamikus állóképességének növekedéséhez vezet.
4. Izoprén gumi alapú, statikus üzemmódban működő gumik esetén lehetséges a diafen FP P-9 öregedésgátló pasztával való helyettesítése 2,00 tömegóra/100 tömegóra gumira vonatkoztatva.
5. Dinamikus körülmények között működő gumiknál a diaphene FP cseréje 8-9 tömegóra/100 tömegóra gumi antioxidáns tartalommal lehetséges.
6.
A felhasznált irodalom listája:
– Tarasov Z.N. Szintetikus gumik öregítése és stabilizálása. - M.: Kémia, 1980. - 264 p.
– Garmonov I.V. Szintetikus gumi. - L.: Kémia, 1976. - 450 p.
– Polimerek öregítése és stabilizálása. / Szerk. Kozminsky A.S. - M.: Kémia, 1966. - 212 p.
– Sobolev V.M., Borodina I.V. Ipari szintetikus gumik. – M.: Kémia, 1977. – 520 p.
- Belozerov N.V. Gumitechnológia: 3. kiadás, átdolgozva. és további - M.: Kémia, 1979. - 472 p.
– Koshelev F.F., Kornev A.E., Klimov N.S. Általános gumitechnológia: 3. kiadás, átdolgozva. és további - M.: Kémia, 1968. - 560 p.
– Műanyagok technológiája. / Szerk. Korshak V.V. Szerk. 2., átdolgozott. és további - M.: Kémia, 1976. - 608 p.
– Kirpichnikov P.A., Averko-Antonovich L.A. A szintetikus gumi kémiája és technológiája. - L .: Kémia, 1970. - 527 p.
– Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Shertnov V.A. Elasztomerek kémiája. - M.: Kémia, 1981. - 372 p.
– Zuev Yu.S. Polimerek megsemmisítése agresszív közeg hatására: 2. kiadás. és további - M.: Kémia, 1972. - 232 p.
– Zuev Yu.S., Degtyareva T.G. Az elasztomerek tartóssága működési körülmények között. - M.: Kémia, 1980. - 264 p.
– Ognevskaya T.E., Boguslavskaya K.V. A gumi időjárásállóságának növelése ózonálló polimerek bevezetésével. - M.: Kémia, 1969. - 72 p.
– Kudinova G.D., Prokopchuk N.R., Prokopovich V.P., Klimovtsova I.A. // Nyersanyagok a gumiipar számára: jelen és jövő: A gumimunkások ötödik évfordulós orosz tudományos és gyakorlati konferenciájának absztraktjai. - M.: Kémia, 1998. - 482 p.
– Khrulev M.V. Polivinil-klorid. - M.: Kémia, 1964. - 325 p.
- PVC beszerzése és tulajdonságai / Szerk. Zilberman E.N. - M.: Kémia, 1968. - 440 p.
– Rakhman M.Z., Izkovsky N.N., Antonova M.A. //Gumi és gumi. - M., 1967, 6. sz. - Val vel. 17-19
– Abram S.W. // Dörzsölje. kor. 1962. V. 91. 2. sz. P. 255-262
- Polimerek enciklopédiája / Szerk. Kabanova V.A. és mások: 3 kötetben, 2. köt. - M.: Szovjet Enciklopédia, 1972. - 1032 p.
- Kézikönyv gumi. Gumigyártás anyagai / Szerk. Zakharchenko P.I. és mások - M.: Kémia, 1971. - 430 p.
– Tager A.A. A polimerek fizikai-kémiája. Szerk. 3., átdolgozva. és további - M.: Kémia, 1978. - 544 p.
Moszkvai Repülési Intézet
(Technikai Egyetem)
Anyagtudományi Tanszék
Tanfolyami munka
az anyagtudományban
a témában:
"öregedésálló gumi"
Ellenőrizte: Vishnevsky G.E.
Készítette: Pavlyuk D.V.
Bevezetés
A gumi légköri öregedése
Megvédi a gumit a légköri öregedéstől
A gumi mechanikai tulajdonságainak változása a termikus öregedés során
A gumi termikus öregítése tömörítés alatt
Megvédi a gumit a sugárzási öregedéstől
Bibliográfia
BEVEZETÉS
A gumi a gumi és a kén speciális feldolgozásának (vulkanizálásának) terméke, különféle adalékanyagokkal.
A gumi különbözik más anyagoktól a nagy rugalmassági tulajdonságokban, amelyek a gumiban - a gumi fő nyersanyagában - rejlenek. A gumi anyagokat nagy kopásállóság, gáz- és vízállóság, vegyszerállóság, elektromos szigetelő tulajdonságok és alacsony sűrűség jellemzi.
A gumival szemben eltérő követelmények vonatkoznak a működési feltételekre. Az ércet vagy szenet szállító szállítószalagok gumiburkolatának alacsony hőmérsékleten fagyállónak és kopásállónak kell lennie;
az olajtermékek hüvelyében lévő gumikamrának ellenállónak kell lennie a duzzadással szemben; vasúti tartályok gumi bélése sósav szállítására, ellenáll a vegyi hatásának stb.
Külön követelmények vonatkoznak a repülőgépekben használt gumitermékekre, amelyek több száz különböző gumialkatrészt tartalmaznak. Az ilyen termékeknek, valamint a tömörségnek és a kis súlynak, rugalmasnak és tartósnak kell lenniük. Nagyon fontos, hogy az alkatrészek megőrizzék tulajdonságaikat széles hőmérséklet-tartományban, és bizonyos esetekben, amikor különböző folyékony és gáznemű közegeknek vannak kitéve. 3600 km / h sebességgel repülve, még 5000 m magasságban is, a bőr fűtési hőmérséklete eléri a +400 ° C-ot; a motorszerelvényekben található alkatrészeknek meg kell őrizniük tulajdonságaikat +500 ˚С hőmérsékletig. Ugyanakkor számos alkatrész mínusz 60 ° C-os és az alatti hőmérsékletnek van kitéve. Mivel a repülőgépalkatrészek méretei gyakorlatilag változatlanok maradnak a teljes élettartam alatt, a kis maradék kompressziós alakváltozások az ilyen gumik szükséges minőségét jelentik. A rakétatudományban még nagyobb követelményeket támasztanak a gumikkal szemben.
A gumigyártásban széles körben használt általános célú gumik - természetes (NK) és butadién-sztirol (SKS-ZOA, SKS-30, SKMS-30 stb.) - mellett speciális gumikat is használnak:
kloroprén gumik (A, B, C, NT), nitril-butadién gumik (SKN-18, SKN-26, SKN-40, SKN-40T), butilgumi, vegyszerálló fluorgumik (SKF-32-12, SKF-62-) 13), hőálló szerves szilícium polimerek (SKT). A sztereoreguláris gumik elsajátítása: polibutadién (SKD) és izoprén (SKI). Bór-, foszfor-, nitrogén- és egyéb elemeket tartalmazó vegyületeken alapuló új gumik keresése folyamatban van.
A gumi mint szerkezeti anyag számos tulajdonságában jelentősen eltér a fémektől és más anyagoktól. Legfontosabb jellemzője, hogy jelentős alakváltozásokat képes roncsolás nélkül átvinni külső terhelés hatására. A gumi főbb jellemzői közé tartoznak még: kis nyírási, feszítési és összenyomódási modulusok; nagy befolyást az alkalmazott terhelés időtartama és a hőmérsékleti tényező a feszültség-nyúlás függőségre; csaknem állandó térfogat a deformáció során; a deformáció szinte teljes visszafordíthatósága; jelentős mechanikai veszteségek ciklikus deformációk során.
A lágygumi vulkanizálók számos tárolási vagy működési tényező hatására, elszigetelten vagy gyakrabban kombinálva hatnak, megváltoztatják műszakilag értékes tulajdonságaikat. A változás a rugalmasság és a szilárdság csökkenésére, a keményedés, törékenység, repedések, elszíneződések megjelenésére, a gázáteresztő képesség növekedésére, azaz a termékek általi műszaki értékük kisebb-nagyobb elvesztésére redukálódik. A légköri oxigén, és különösen az ózon hatása a gumi öregedéséhez és kifáradásához vezet. Ezt elősegítik: hő és fény, dinamikus vagy statikus terhelésből adódó igénybevételek, beleértve az irracionális tárolást, az agresszív környezet hatása vagy a fémsók katalitikus hatása.
Alacsony hőmérséklet a gumi rugalmasságának csökkenéséhez, törékenységének növekedéséhez vezet. Ezek a változások a lehűlés időtartamával mélyülnek. A normál hőmérsékletre való visszatéréssel azonban az eredeti tulajdonságok visszaállnak. A gumiban a termék méretei és alakjának sajátosságai sokkal nagyobb hatással vannak, mint más szerkezeti anyagokra. A gumi műszakilag értékes tulajdonságainak stabilizálása, az öregedés, a fáradtság és a fagyás jelenségei elleni küzdelem jelenleg a modern gumitechnológia egyik fontos feladata.
LÉGKÖRÖGSÉG ÉS GUMIVÉDELEM
A gumitermékek tartósságának növelésének problémája közvetlenül összefügg a vérvesztéssel szembeni ellenállás növekedésével. különféle típusoköregedés. Az öregedés egyik leggyakoribb és legpusztítóbb fajtája a gumi légköri öregedése, amely szinte minden olyan terméket érint, amely működés vagy tárolás során levegővel érintkezik.
A légköri öregedés a mészárlás fizikai és kémiai átalakulásának komplexe, amely a légköri ózon és oxigén, a napsugárzás és a hő hatására következik be.
A gumi fizikai és mechanikai tulajdonságainak változásai
Légköri körülmények között, valamint a termikus öregedés során a gumik fokozatosan elveszítik rugalmas tulajdonságaikat, függetlenül attól, hogy feszített vagy feszültségmentes állapotban vannak. A világos színű töltőanyagokkal ellátott NK alapú gumik különösen intenzíven öregszenek. Gyorsan (1-2 év elteltével) észrevehető változás következik be a butadién-nitril, butadién-sztirol gumik és a nairit gumik tulajdonságaiban. A legellenállóbbak az SKF-26, SKEP, SKTV és butilgumi alapú gumik.
A napsugárzás légköri körülmények között jelentősen befolyásolja a gumi tulajdonságainak változásának sebességét, egyes esetekben ötszörösére vagy többre is felgyorsítja a folyamatot.
A koromtöltésű gumiknál ez az öregedési sebességbeli különbség elsősorban a gumi felületének közvetlen napfény hatására felmelegedésének eredménye. Mivel a hőmérséklet bizonyult a legfontosabb, minden folyamatban lévő folyamatot befolyásoló paraméternek, szükségesnek tűnt egy megbízható módszer létrehozása ennek kísérleti meghatározására.
A gumi hőmérsékletének vizsgálata a szabadban kimutatta, hogy napi változását, valamint a levegő hőmérsékletének változását (felhők hiányában) közelítőleg szinuszos görbék írják le. A levegőhöz viszonyított túlmelegedés (26 ° C-os levegő hőmérsékleten) eléri a 22 ° C-ot fekete és 13 ° Fehér gumival.
A gumi hőmérsékletének napközbeni változása követi a napsugárzás mértékének változását, a gumi túlmelegedése pedig ez utóbbi függvénye. Ezzel együtt a túlmelegedés a gumi és a levegő közötti hőcserétől függ. Ez lehetővé teszi a napsugárzási fluxus alapján és a síklapos gázrendszer hőátadási egyenletének felhasználásával a gumifelület hőmérsékletének számítással történő meghatározását. Különösen a különböző földrajzi pontok abszolút hőmérsékleti maximumainak ismeretében ki lehet számítani azt a maximális hőmérsékletet, amelyre a gumi felület felmelegszik ezeken a helyeken. Moszkvában ez a hőmérséklet 60 °C (abszolút maximum 37 °C), Taskentben 81 °C (abszolút maximum 45 °C).
A gumi felületi hőmérsékletének akár 20-25°C-kal történő megemelése is éles változást okozhat az öregedési sebességben. Így ezt a paramétert figyelembe kell venni a gumi légköri viszonyok közötti öregedési idejének értékelésekor.
A gumik levegőben lévő hőmérsékletének különböző fényszűrőkkel történő meghatározása azt mutatta, hogy a gumi felmelegedése szinte teljes egészében a napsugárzás infravörös része miatt következik be, ami döntően befolyásolja a koromtöltésű gumik öregedési sebességét. Tehát az NK-ból származó gumi 140 napos kitettsége esetén Batumiban a szakadási ellenállás átlagosan (%-ban) csökken: szabadban - 34-gyel, olyan szűrő alatt, amely az infravörös 70% -át továbbítja, és nem sugározza át az ultraibolya sugarakat, 32, egy szűrő alatt, amely az infravörös sugarak 40% -át, valamint kis mennyiségű ultraibolya sugárzást továbbít, - 24, a fólia alatt - 20.
Az eddigiek alapján megállapítható, hogy a gumi fizikai és mechanikai tulajdonságainak változása légköri öregedési körülmények között főként a termikus öregedés folyamatának köszönhető, amely hő és légköri oxigén hatására megy végbe. Ennek megfelelően a gumi fizikai és mechanikai tulajdonságainak változási sebességének hatékony csökkentése az atmoszférikus öregedés, valamint a termikus öregedés során antioxidánsok segítségével, elsősorban az NR alapú gumik esetében.
A gumi fizikai és mechanikai tulajdonságainak légköri viszonyok közötti változása befolyásolhatja a gumitermékek tartósságát, ha feszültség nélkül, vagy kellően alacsony igénybevétel mellett hosszú ideig ki vannak téve a levegőnek. Ez az eljárás elengedhetetlen az ózon hatásától jól védett vagy ózonálló gumiból készült, hosszú ideig levegőnek kitett gumik esetében is.
A gumi felületének megváltoztatása
Légköri körülmények között a gumik felülete jelentős változásokon megy keresztül, és mindenekelőtt az NC-ből származó világos színű gumik felülete. A viszonylag gyors színváltozás mellett a felületi réteg először meglágyul, majd fokozatosan megkeményedik és dombornyomott bőr megjelenését veszi fel. Ugyanakkor a felületet repedéshálózat borítja.
A felületi pusztulás folyamata főleg az ultraibolya sugárzás hatására bekövetkező fotokémiai reakciók hatására megy végbe. Ezt különösen az igazolja, hogy összehasonlítjuk a gumifelület változását légköri körülmények között különböző fényszűrők mellett: UV-sugarak hiányában (λ-s sugarak).< < 0,39 mk) a felületváltozás összehasonlíthatatlanul kisebb, mint a 0,32 hullámhosszig terjedő sugarak hatására mk.
Ez a jelenség a világos színű töltőanyagot tartalmazó gumikra jellemző, mivel az utóbbiak (cink, titán, magnézium-oxidok, litopon stb.) a koromtól eltérően képesek elnyelni az UV-sugarakat, és ennek következtében a kémiai reakciók érzékenyítői. gumiban.
A gumi repedése és lebomlása
A gumi repedése légköri körülmények között viszonylag nagy sebességgel megy végbe, és ennek eredményeként az öregedés legveszélyesebb típusa.
A gumiban lévő repedések kialakulásának fő feltétele az ózon és a húzóerők egyidejű hatása. A gyakorlatban szinte minden gumitermék működése során bizonyos mértékig ilyen feltételek jönnek létre. A modern koncepciók szerint a gócképző ózonrepedések kialakulása a gumi felületén vagy több, azonos irányba orientált makromolekula egyidejű felszakadásával jár ózon hatására, vagy pedig egy strukturált rideg ózonid film felszakadásával jár a gumi felületén. hangsúlyozza. Az ózon behatolása a mikrorepedések mélységébe azok további növekedéséhez és a gumi repedéséhez vezet.
A gumi repedés kinetikájának vizsgálata szabadban állandó húzófeszültség mellett (a repedés intenzitását kilencpontos rendszerben tetszőleges mértékegységekben becsültük) azt mutatja, hogy a különböző gumik nem csak a látható repedések megjelenési idejében térnek el egymástól τ y és a szakadási idő τ p, hanem a repedések kialakulásának és növekedésének folyamatai sebességének arányában is.
A gumi időjárásállóságát, valamint a repedési folyamat teljes lefolyását meghatározó legfontosabb tényezők:
a gumik reakciókészsége az ózonnal szemben;
húzófeszültségek nagysága;
napsugárzásnak való kitettség.
Védi a gumit a repedéstől
A gumi repedés elleni védelmére kétféle védőanyagot használnak: antiozonánsokat és viaszokat.
Ellentétben az antioxidánsokkal, amelyek mérsékelten védő hatást fejtenek ki a gumi termikus öregedése ellen, az antiozonánsok és viaszok ózonos öregedési hatásának hatékonysága nagyon magas.
Antiozonánsok.
A tipikus és leghatékonyabb antiozonánsok közé tartoznak az N,N "-szubsztituált-n-fenilén-diamin és dihidrokinolin-származékok. Az ózon hatásával szembeni védelmet egyes ditiokarbamátok, karbamid és tiokarbamid származékok, az n-alkoxi-N is végzik. -alkilanilin stb.
Az antiozonánsok hatásmechanizmusa sok tudós figyelmét felkeltette az elmúlt években. Az antiozonánsok hatásának tanulmányozása a gumik és gumik ózonosodásának és repedésének kinetikai mintázatára. Ebben a kérdésben többféle nézet létezik.
Széles körben tárgyalják a vándorló antiozonáns hatására a gumi felületén összefüggő védőréteg kialakulását, annak ózonnal képzett reakciótermékeit, valamint az ózon gumival való reakciótermékeit, amelyekben az antiozonáns részt vesz.
Feltételezzük, hogy az utóbbi típusú reakciók vagy a makromolekulák törésének megszüntetéséhez, vagy fragmentumaik térhálósodásához vezetnek.
A gumi hatékony védelmét biztosító antiozonáns vagy ózonnal való kölcsönhatás termékeinek felületi rétegének kialakulása csak akkor várható, ha azok gyantaszerű állapotúak, és a migráció során folyamatos egyenletes réteget képezhetnek. Valójában a kísérletek szerint a kristályos antiozonáns N-fenil-N"-izopropil-p-fenilén-diamint (FPPD) tartalmazó NR gumi ózonállósága bizonyos esetekben még valamivel magasabbnak bizonyult a felszínre történő ózongátló migráció előtt, mint a felületre való kivándorlás után. Ez nyilvánvalóan annak tudható be, hogy bár az antiozonáns egyes kristályos képződményei bizonyos védőhatást gyakorolhatnak a gumira, az ilyen képződmények közötti időközönként „gyenge” foltok jelenhetnek meg a gumin, a a gumi felületi rétegének kimerülése az antiozonánsban a fakulás miatt.és a tiszta mechanikai védelem antiozonáns kristályokkal.
Megkérdőjelezhető a kristályszerkezetű antiozonánsok felszínre vándorlásának döntő jelentősége védőhatásuk hatékonysága szempontjából, hiszen az antiozonánsok védőhatása általában már gumiban való oldhatóságuk határát meg nem haladó adagokban is megnyilvánul. Így az N-fenil-.N"-izopropil-n-fenilén-diamin NK-ból és más nem poláros gumikból származó gumikban 1-2 tömegrész/gumi koncentrációban hatásos. Valószínűleg a felületi gumirétegben oldott ozonánsító hatású. .
A makromolekulák fragmenseinek keresztkötésén vagy bomlásának megszüntetésén alapuló védőhatásmechanizmus valószínűnek tűnik, de további kísérleti megerősítést igényel.
Nagyon elterjedt koncepció az, hogy a gumik felületén lévő antiozonánsok megkötik az ózont, megakadályozva, hogy az kölcsönhatásba lépjen a gumival.
Az antiozonánsok hatását a gumi ózonnal való reakciójára (CCl4 oldatban) végzett vizsgálataink kimutatták, hogy az antiozonánsok nem befolyásolják a gumi ozonációjának kinetikai görbéjének jellegét, és gyakorlatilag nem változtatják meg a folyamat aktiválási energiáját. Antiozonáns jelenlétében csak az elnyelt ózon teljes mennyisége nő. Az oxigéntartalmú csoportok felhalmozódására vonatkozó adatokból azonban az következik, hogy magának a guminak az ózonnal való reakciósebessége ebben az esetben csökken. Ezzel párhuzamosan a makromolekulák pusztulási sebessége is csökken. Ilyen körülmények között a gumi és az antiozonáns egyidejű ózonozása megy végbe.
Magának az antiozonáns (oldatban) ozonációs kinetikájának tanulmányozása azt mutatta, hogy ennek a reakciónak az aktiválási energiája az FPPD esetében valamivel nagyobb, mint a gumié (1,4). kcal/mol),és ennek az antiozonánsnak az ózonnal való kölcsönhatásának sebessége a teljes érdeklődésre számot tartó hőmérsékleti tartományban meghaladja a gumi ózonosodásának sebességét (amikor a gumi és az ozonosítószer tömegaránya 100:5).
Mindez arra utal, hogy az antiózonanyag reakciója az ózonnal a gumi felületén bizonyos szerepet játszik abban, hogy megvédje a gumit az ózonos öregedéstől. A különböző antiozonánsok reakciósebessége azonban nem korrelál a gumirepedésben való hatékonyságukkal, így a folyamat nem meghatározó a különböző vegyületek védőhatásában.
A fentiekből arra következtethetünk, hogy jelenleg nincs általánosan elfogadott és kellően alátámasztott álláspont az antiozonánsok hatásmechanizmusáról. Ez a kérdés komoly tanulmányozást igényel. Ez a mechanizmus azonban másnak tűnik különböző típusokés valószínűleg az antiozonánsok egy típusa nem egy, hanem különböző mechanizmusok szerint hat.
Az antiozonánsok védőhatása koncentrációjuk növelésével növekszik. A gyakorlatban azonban az oldhatósági határukat jelentősen meghaladó koncentrációban az antiozonánsok alkalmazása nem lehetséges, ezért olyan kombinációk, amelyek két túlnyomórészt eltérő kémiai szerkezetű antiozonáns. A leghatékonyabb antiozonáns rendszerek, amelyek FPFD-ből, paraoxineozonból (PON), acetonanilból és számos más termékből állnak, légköri körülmények között többszörösére növelik a τ u-t.
Viaszok.
A paraffinos, izoparaffin és naftén sorozatú szénhidrogének egyes keverékei, amelyek tulajdonságaiban hasonlóak a viaszokhoz, fizikai védelmet nyújtanak a guminak a légköri öregedés ellen. A 20-50 szénatomos molekulaláncú viaszok optimális védőtulajdonságokkal rendelkeznek. A viaszok főleg csak statikailag igénybevett gumikban hatásosak. A viaszok védőhatása azon a képességen alapul, hogy folytonos filmréteget képeznek a gumi felületén, ami megakadályozza a gumi és az ózon közötti kölcsönhatást. A filmképződés jelenségének lényege a következő: amikor a gumit a vulkanizálási folyamatot követően lehűtik, a gumikeverékbe juttatott viasz túltelített oldatot képez a gumiban, amelyből azután kikristályosodik. Egy anyag kristályosodása túltelített polimer oldatból ömlesztve és a felületén egyaránt megtörténhet („fading”). Ez utóbbi védőfólia kialakulásához vezet.
A viaszok védő hatásának hatékonysága elsősorban ennek a filmnek az ózonáteresztő képességével függ össze, amelyet a film vastagsága és a viasz alapvető fizikai-kémiai jellemzői határoznak meg. Ezzel együtt a viasz hatékonysága nagymértékben függ a gumi üzemi hőmérsékletétől; általában az üzemi hőmérséklet emelkedésével a viasz védőhatása romlik. Minél magasabb a viasz olvadáspontja (bizonyos határokon belül), annál nagyobb a hőmérsékleti tartomány, minden más tényező változatlansága mellett működhet. A gumi üzemi hőmérsékletének növekedésével magasabb olvadáspontú viaszokat kell használni. Vannak erre utaló adatok hatékony védelmet azzal a feltétellel végezzük, hogy a gumi üzemi hőmérséklete 15-20 °C-kal a viasz olvadáspontja alatt legyen. Ez az érték csökken a viasz adagolásával és a kevert viaszok használatával.
Figyelembe véve azt a tényt, hogy az olvadási hőmérséklet nem szolgálhat egyértelműen a széles lágyulási hőmérséklet-tartományú anyag meghatározott viaszos állapotának jellemzőjeként, a viaszok új jellemzőit javasolták - a kezdeti hőmérsékletet és a teljes lágyulási hőmérsékletet, amelyeket meghatároznak. viaszok termomechanikai tulajdonságainak tanulmányozásával. Ezen paraméterek felhasználása lehetővé tette annak megállapítását, hogy a fentiekkel ellentétben a gyorsított laboratóriumi vizsgálatok adatai szerint számos viasz védőhatása a hőmérséklet emelkedésével (25-ről 57 °C-ra) növekszik.
Számos viasz védőhatása hatékonyságának a statikus igénybevételnek kitett gumi atmoszférikus öregedése során alkalmazott dózisától való függését telítési görbe vagy szélső görbe írja le.
Az effektív viaszkoncentráció határa nyilvánvalóan a gumiban lévő viaszoldat nagyfokú túltelítettségével függ össze, ami hozzájárul a viasz intenzív kristályosodásához a térfogatban, ami csak negatív hatással lehet az egyenletességre, és ennek következtében , a gumi légköri repedéssel szembeni ellenállásáról. Figyelembe véve a védőviaszok hatékonyságára vonatkozó adatokat, valamint a gumi számos technológiai tulajdonságára gyakorolt negatív hatásukat, a viaszok legfeljebb három tömegrészben javasoltak. A gumivédelem legnagyobb hatását az antiozonánsok és viaszok együttes alkalmazásával érik el, és az ilyen készítmények hatása nagyobb, mint mindkét komponens additív hatása. Ez azzal magyarázható, hogy a gumi felületén viaszfilm jelenlétében az ózongátló anyag a gumiban lévő bármely tartalmánál belediffundál. A filmbe juttatott ózongátló mennyiségét a forgalmazási törvény határozza meg. A számítás azt mutatja, hogy amikor a gumiba 2 tömeget vezetünk be. h) FPPD (kevesebb, mint az oldhatósági határ), tartalma a gumi monomolekuláris felületi rétegében két nagyságrenddel kisebb lesz, mint a 10 mm vastagságú gumin képződött viaszfilmben. mk(ennek az antiozonánsnak a paraffinban való oldhatósága körülbelül 0,1%). Így a viasz hozzájárul az antiozonáns tartalmának éles növekedéséhez a gumi felületén, egyenletesen elosztva egy folyamatos filmben.
A gumiöregedés sajátosságai a trópusokon
A trópusi éghajlat fő jellemzői, amelyek az alacsony földrajzi szélességekre (0 és 30 ° között) jellemzőek:
magas általános napsugárzási szint, amely alig változik az év során. Nagy mennyiségű közvetlen napsugárzás és nagy mennyiségű ultraibolya sugárzás a nap spektrumában; magasabb éves középhőmérséklet más éghajlati övezetekhez képest. Különösen jellemző a napi hőmérséklet nagy ingadozása. E tekintetben a száraz trópusokon magasabb az éves átlagos maximum hőmérséklet is (az egyes hónapok maximumhőmérsékleteinek átlaga); a relatív páratartalom magas értéke (a nedves trópusokon), ami főleg a sarki gumikból készült gumiknál játszik szerepet. A magas páratartalom következménye különféle mikroorganizmusok jelenléte, amelyek bizonyos esetekben penészesedést okoznak a gumin.
Bár az ózon koncentrációja a trópusokon alacsonyabb, mint a többi éghajlati övezetben, az intenzív napsugárzás és a magas levegőhőmérséklet kombinációja következtében a gumi öregedése a trópusokon sokkal gyorsabban megy végbe, mint a mérsékelt éghajlaton. Az instabil, speciális védőanyagot nem tartalmazó gumiból készült gumik trópusi éghajlaton 2-3 hónapon belül, esetenként több napon belül megrepednek, ugyanazok a hatékony antiozonánsokkal és viaszokkal védett gumik több évig nem változnak. A gumi öregedési ütemének összehasonlítása egyes éghajlati övezetekben azt mutatja, hogy az öregedési ráta következetesen növekszik a következő pontoknak való kitettséggel: Moszkva, Batumi, Taskent, Indonézia. A folyamat gyorsulása a gumi típusától függ, és nagyon változó, például Indonéziában Batumihoz képest az öregedés 2,7-8-szoros, Moszkvához képest pedig 25-szörösére gyorsul.
A GUMI MECHANIKAI TULAJDONSÁGÁNAK VÁLTOZÁSA TERMIKUS ÖREGEDÉS ALATT
Hőállóság - a gumi azon képessége, hogy megőrizze tulajdonságait, ha magas hőmérsékletnek van kitéve. Általában ez a kifejezés a termikus öregedéssel szembeni ellenállást jelenti, amely során az elasztomer kémiai szerkezete megváltozik. A gumi tulajdonságainak változása a termikus öregedés során visszafordíthatatlan.
Az öregedési sebesség hőmérsékletfüggése gyakran formálisan engedelmeskedik az Arrhenius-egyenletnek, amely lehetővé teszi a tulajdonságmutatók változásának mértékének előrejelzését. Különféle gumi alapú gumik levegőben történő hosszú távú (több mint 1000 óra) és rövid távú (168 óra) megengedhető hőmérséklete (a szakítószilárdság csökkenése 3,5 MPa-ig vagy a relatív szakadási nyúlás 70%-ig) (°C): AC - több mint 149 és 177, FC (amin vulkanizálás) -177 és több mint 177, BNK (peroxid vulkanizálás) - több mint 107 és 149, BNK ("kadmat" vulkanizálás) -135 és 149, EHGK-121 és 149, BBK-121 és 149, BK (gyanta vulkanizálás) -135 és 149, EPT (peroxid vulkanizálás) -149 és több mint 149.
Az alábbiakban megvizsgáljuk a termikus öregedés jellemzőit és a gumikeverék összetételének hatását a különféle gumi alapú gumik mechanikai tulajdonságainak változására statikus terhelés hatására. A termikus öregedéssel szembeni ellenállás jellemzésére használhatja az arányokat (%-ban):
,
,
hol f 0 ε és f ε feltételes feszültség egy adott nyúlásnál a minta adott sebességgel történő nyújtása során; f 0 pés f p – szakítószilárdság; ε 0 r és ε r relatív szakadási nyúlás öregedés előtt és után.
Izoprén gumi alapú gumi. (PI)
Ugyanazzal a vulkanizáló rendszerrel a PI-alapú gumik minimálisan ellenállnak a termikus öregedésnek. 80-140°C-on általában a vulkanizátum térhálójának roncsolási reakciói, 160°C-on pedig a gumimakromolekulák térhálósodásának reakciói mennek végbe. A mechanikai tulajdonságok változása nagyrészt a makromolekulák pusztulásának köszönhető, melynek intenzitása levegőben megnő. Ugyanakkor az érték f pés NÁL NÉL több mint ε p. Az ereszkedés sebességéből számított aktiválási energia f p , ε pés NÁL NÉL a kormot tartalmazó tiurámvulkanizátum NC 98-103 kJ/mol.
Mindig is voltak viták és viták az abroncsok kora vagy "öregedése" körül. Egyes országokban még azt is előírták a gyártóknak, hogy a gumira nyomtatják a használat befejezésének dátumát, akárcsak az élelmiszerekre. Amerika egyes államaiban a vásárlás mellé egy brosúrát adnak, amely leírja, hogy a gumiabroncsokat hosszabb ideig nem cserélik le.
A gumi öregedését okozó kémiai folyamatot oxidációnak nevezzük. Az oxigénnel való állandó érintkezéskor a gumi száradni kezd, és merevebbé válik, ami a felületen lévő repedésekben fejeződik ki. A legérdekesebb, hogy a gumiabroncs a szövetváz belső rétegeitől kezd el öregedni, nem pedig kívülről. A kompozíció elemeinek megkeményedése miatt megkezdődik a delamináció folyamata, amikor a gumidarabok leválik a zsinórrétegekről.
Az öregedés ütemét négy fő tényező határozza meg.
A szigetelőréteg minősége. A gumiabroncs belsejében lévő vékony butil-gumi réteget úgy tervezték, hogy megakadályozza a kerekekbe pumpált levegő eltávozását. Ennek ellenére az oxigén bizonyos százaléka átszivárog ezen a rétegen, és kémiai reakciót vált ki a belső rétegekkel.
Levegő nyomás. Az oxidáció hatása a légnyomással arányosan növekszik, minél többet, annál gyorsabban. Vagyis a felfújt gumik sokkal gyorsabban öregszenek, mint a leeresztett gumik.
Hőfok. A magas hőmérséklet növeli az oxigén reakcióképességét, ezáltal könnyebben átszivárog a gumi tömítőrétegén, és könnyebben érintkezik a futófelület belső rétegeivel.
A használat gyakorisága. Vezetés közben, nyomás alatt centrifugális erő, az abroncs belsejében lévő kenőanyag egy mikropórusrendszeren keresztül kering, azaz mozgásba lendül. Így a gumi "olajozása". Amikor a kerekek üresjáratban vannak, ez nem történik meg, és gyorsabban kezdenek száradni.
A német ADAC 6 évente javasolja a gumiabroncsok cseréjét, megjelenéstől függetlenül. 1990-ben a csoport BMW gyártók, Volkswagen, Mercedes-Benz, General Motors közösen nyilatkozott arról, hogy 6 évnél régebbi gumiabroncsok használata nem javasolt. 2005-ben a Daimler/Chrysler kijelentette, hogy javasolja a gumiabroncsok gondos ellenőrzését 5 év után, és 10 év után cseréjét. Később a Michelin és a Continental támogatta az ajánlást.
Az amerikaiak megvizsgálták a kerékproblémákkal kapcsolatos gépjármű-biztosítási kárigényeket, és érdekes mintára jutottak. Az összes biztosítási kárigény 77%-a az öt legdélibb államban történt, és az esetek 87%-ában a gumik 6 évnél idősebbek voltak. Ez közvetve megerősíti a magas hőmérséklet negatív hatását hosszú időn keresztül.
A trendet is nyomon követték, hogy gumiabroncsokkal magas index sebesség lassabban veszít állapotából. Érdemes megemlíteni azt is, hogy a régi gumik hajlamosabbak az egyenetlen kopásra, különösen a személygépkocsik nyári gumija.
Megállapítások:
Ha az autó gumiabroncsai 6 évnél régebbiek, ez nem jelenti azt, hogy le kell cserélni. Csak alaposan vizsgálja meg, hogy nincsenek-e repedések az oldalfalakon, ez azt jelzi, hogy ideje új vagy használt abroncsok után nézni. A Shinkomplekt honlapja szerint az utóbbi időben a rossz gazdasági helyzet miatt nőtt a használt kerekek eladása a világon.
Pótkerekek olyan terepjárókhoz, amelyek felfújt állapotban és nyáron közvetlen napfénynek kitéve lógnak a csomagtérajtón, és különösen gyorsan kiszáradnak. Ha a gumiabroncsokat laposan, napfénytől védve tárolja, tovább tartanak.
A gumi öregedése- a hosszú távú tárolás vagy az üzemeltetés során bekövetkező oxidációs folyamat, amely fizikai és mechanikai tulajdonságainak megváltozásához vezet (8.4. ábra).
Az öregedés fő oka a gumi oxidációja, vagyis a gumiban lévő kettős kötések helyén oxigén hozzáadása, melynek következtében molekulái szétszakadnak és megrövidülnek.
Ez a rugalmasság elvesztéséhez, törékenységéhez és végül repedéshálózat megjelenéséhez vezet az elöregedett gumi felületén.
Hőnek, fénynek, sugárzásnak, mechanikai deformációknak és oxidációs katalizátorok (változó vegyértékű fémsók) jelenléte aktiválja és felgyorsítja a gumi és a gumi oxidációját.
Tekintettel arra, hogy az oxidációt aktiváló tényezők szerepe a gumi természetétől és összetételétől függően változik, az öregedés alábbi típusait különböztetjük meg.
Termikus öregedés
8.3. táblázat.
A legfontosabb repülési gumik fizikai és mechanikai tulajdonságai és alkalmazása
| Gumiabroncs márka | Radír | σ z , MPa | εz | θz | Shore keménység, MPa | t xp ,°C | Kapcsolat a szerves oldószerekkel | Alkalmazás |
| % | ||||||||
| NK NK | 1.6 | 45…60 0,4…0,6 | -50 -50 | Instabil Ugyanaz | Tömítő alkatrészek, tömítések, lengéscsillapítók Tömítő alkatrészek, lengéscsillapítók | |||
| 15RI10 | NK | 0,3…0,4 | -55 | » | Repülőgép kerékkamrái | |||
| 14RI324 | NK | 0,7…1,4 | -56 | » | Repülőgép gumik | |||
| SKN | 1,0…1,4 | -28 | Kitartó | Belső réteg és szerelvények rugalmas üzemanyagtartályokhoz | ||||
| NO-68-1 | Nairnt* SKN | 0,7…1,2 | -55 | Azonos | Tömítő alkatrészek mozgó kötésekhez | |||
| B-14-1 | SKN | 1,6…1,9 | -50 | » | Tömítő alkatrészek rögzített csatlakozásokhoz | |||
| IRP-1354 | SKTFV* | 0,6…1,0 | -70 | instabil | Tömítések, kupakok, csövek, | |||
| IRP-1287 | GFR | 1,2…15 | -25 | Kitartó | Tömítő alkatrészek, gumi-fém tömítések | |||
| HÁROM-1401 | SKTV | 1,0…1,8 | -50 | instabil | Elszigetelő tömlők | |||
| IRP-1338 | SKTV | 5,0 | 0,7…1,2 | -70 | Kitartó | Tömítések, kupakok, csövek |
* Szintetikus hőálló gumi fenil- és vinilgyökökkel
Termikus öregedés(termikus, termooxidatív) magasabb hőmérsékleten 4 fordul elő a gumi hő hatására aktiválódó oxidációja következtében. A termikus öregedés sebessége a hőmérséklet emelkedésével növekszik. Hőhatásnak kitéve az öregedés a gumi teljes tömegén megy végbe.
Rizs. 8.4. Az öregedés időtartamának hatása a szakítószilárdságra ( a) és megnyúlás ( b) természetes alapú gumi ( 1 ), butadién-sztirol ( 2 ) és kloroprén ( 3 ) gumik
Könnyű öregedés a gumi fény által aktivált oxidációjának eredménye. A gyakorlatban a gumitermékek (gumik, ballonok, stb.) üzemeltetése során mindig megfigyelhető az oxigén és a fény együttes hatása. Az ibolya és az ultraibolya sugárzás a leghatékonyabb. A fényöregedés során a gumi tulajdonságai a felületi rétegektől kezdve megváltoznak. A gumi fényöregedésállóságát a gumik és más gumi összetevők tulajdonságai határozzák meg, amelyek fényszűrőként, fénystabilizátorként, például cink-oxid vagy titán-oxidként működhetnek.
Ózonos öregedés- a gumi ózon hatására bekövetkező pusztulása az öregedés egyik legaktívabb fajtája. Az oxigén-öregedéstől eltérően, amely a tömegben végbemegy, az ózon a gumi felületére hat. A fellépő reakciók természeténél fogva a gumi ózonos öregedése különbözik a légköri oxigén hatására bekövetkező öregedéstől. Az ózon kölcsönhatásba lép a gumival a kettős kötések helyén, és ózonidokat képez:
amelyek izozonidokká alakulva
lebomlik a gumi oxidációs termékei képződésével. Ha a gumi felületén az ózon hatására deformálódik, repedések jelennek meg, amelyek merőlegesek a húzófeszültségekre. Gyorsan növekednek, és a gumi pusztulásához vezetnek.
Az ózon hatására a feszítetlen gumin törékeny film keletkezik a felületén, de repedések nem keletkeznek. Számos antioxidáns jelenléte, mint például a viasz, csökkenti az ózon öregedését.
A mechanikai igénybevétel miatti öregedésés a mechanikai hatás által aktivált oxidatív folyamatok a gumi szilárdságának és plaszticitásának elvesztéséhez vezetnek. Bizonyos típusú gumitermékek (abroncsok, karmantyúk, szíjak stb.) működés közben különféle alakváltozásoknak vannak kitéve, aminek következtében a mechanikai alakváltozások amplitúdójának növekedésével az oxidációs folyamatok fokozódnak. Megfelelő adalékokat kell bevinni a gumiba, hogy csökkentsük a dinamikus terhelések hatását a gumi tulajdonságaira.
sugárzási öregedés ionizáló sugárzás hatására a gumi fizikai és mechanikai tulajdonságainak éles romlásához vezet. Besugárzáskor szabad polimer gyökök keletkeznek a gumiban, amelyek kölcsönhatásba lépnek az oxigénnel. Ezenkívül a levegő atmoszférában a gumi sugárzás hatására bekövetkező öregedési folyamatát a levegő ionizációja következtében képződő ózon hatása is felülírhatja. Az öregedés mértéke a sugárzás dózisteljesítményétől függ.
légköri öregedés A gumi valós légköri üzemi körülmények között áramlik, amikor oxigén, ózon, fény, hő, páratartalom és mechanikai igénybevétel együttes hatása van. Mindezen tényezők hatása számos egyidejű kémiai reakciót generál, amelyek hozzájárulnak a gumi öregedéséhez.
Az öregedés elleni küzdelem abból áll, hogy antioxidánsokat juttatnak a gumikeverékbe, valamint fényvisszaverőket, például alumíniumport. Működés közben a repülőgép kerekeinek erőforrásának növelése érdekében nitrogénnel töltik fel őket, ami jelentősen lelassítja a gumi öregedését. Az öregedés lassítható a gumitermékek üzemeltetésére és tárolására vonatkozó megállapított szabályok betartásával.
Működési tulajdonságok a gumikat a lebomlás és a térhálósodás versengő hatásai határozzák meg. A legstabilabb gumik polisziloxánok, fluorgumik és klórszulfonált polietilén alapúak. Az ilyen gumik szilárdsága és plaszticitása 10 éves külső környezeti expozíció után legfeljebb 10 ... 15% -kal változik. . A gumi időjárásállóságát jelentősen befolyásolja a töltőanyagok, módosítók és vulkanizáló adalékok jelenléte.
Összegzés. A műanyagok, gumik, tömítő- és tömítőanyagok létező sokfélesége ellenére nagy szükség van új, ígéretes anyagok kifejlesztésére, amelyek az űrhajózás igényeire összpontosítanak. A szigorodó követelmények kapcsán merült fel, hogy csökkentsék a technológiai folyamatok számát a termékgyártásban, bővítsék hőmérsékleti tartomány, az űrhajók és hordozórakéták teljesítménye és aktív létezésének feltételei. A feladatok új műanyag- és gumiosztályok, tömítőanyagok és keverékek létrehozását tűzték ki célul (beleértve a vezető gumikat és tömítőanyagokat; hő-, fagy- és agresszív gumikat; termikus és agresszív anaerob tömítőanyagok; hővezető vegyületek, amelyek elnyelik a mikrohullámú energiát). Az ilyen anyagok lehetővé teszik olyan szerkezeti elemek létrehozását, amelyek meghatározzák technikai fejlődés 21. század
