Kas sukelia guminius sandariklius?
Kaip polimerų elastinė medžiaga, guma gali sukietėti jo naudojimo metu, todėl sumažėja našumas ir įtaka produkto tarnybinis tarnavimo laikas. Yra daugybė priežasčių, kodėl guminiai ruoniai sukietėja, įskaitant fizinius, cheminius, aplinkos ir technologinius veiksnius. Toliau pateikiama išsami daugelio aspektų, tokių kaip kryžminimo struktūros pokyčiai, senėjimo mechanizmai, formulės įtaka, aplinkos veiksniai ir apdorojimo technologija, analizė.
Guminių ruonių sukietėjimo mechanizmas
Pagrindinės guminių ruonių kietumo padidėjimo priežastys daugiausia apima:
1. Padidėjęs kryžminio sujungimo laipsnis-vulkanizacija tęsiasi, o kryžminio sujungimo tankis padidėja, o tai riboja gumos grandinės segmento judėjimą ir sukietėja medžiaga.
2. Plastiškumo praradimas - mažų molekulinių medžiagų, tokių kaip plastifikatoriai ir minkštikliai, migracija ar lakitilizacija, guma praranda savo lankstumą.
3. Molekulinės grandinės skilimas - lūžta pagrindinė guminių molekulių grandinė, todėl pažeidžiama elastinės tinklo struktūra, kuri pasireiškia kaip kietumo pasikeitimas.
4. Užpildymo agregacija arba fazių atskyrimas - užpildai (pvz., Anglies juoda, silicio dioksido) užpildymas arba nusistovėjimas guminėje matricoje, padidindami vietinį kietumą.
Pagrindinis guminių sandariklių sustingimo veiksnys
Kryžminės struktūros pokyčiai
Gumos vulkanizacijos laipsnis daro didelę įtaką jos kietumui:
· Per didelis: vulkanizacijos laikas ar temperatūra yra per aukšta, todėl sukryžiavimo tankis viršija optimalią vertę, todėl guma tampa kieta, trapi ir praranda lankstumą.
· Antrinė vulkanizacija (po gydymo) aukštos temperatūros aplinkoje, guma ir toliau patiria kryžminimo reakcijas, kad padidintų kietumą, pavyzdžiui, kai kurie silikono guma ir fluoro guma parodys sukietėjusį reiškinį ilgalaikėje aukštoje temperatūroje.
· Per didelis vulkanizuojantis vulkanizacijos sistemoje, per daug vulkanizuojančių vaistų (pvz., Sieros, peroksido ir derva) suformuos per daug kryžminių jungčių, sukeldami kietą gumą.
· Vulkanizacijos sistemos (tokios kaip monosulfidiniai ryšiai, disulfidiniai jungtys ir polisulfido jungtys) su skirtingų tipų kryžminių jungčių tipais turi skirtingą poveikį gumos kietumui, o disulfidų jungtys ir monosulfidiniai ryšiai yra sunkesni nei polisulfido jungtys.
Senėjimo mechanizmas
Senėjimas yra viena iš pagrindinių guminių sandariklių sukietėjimo priežasčių, o bendri senėjimo veiksniai apima:
(1) šiluminis oksidacinis senėjimas
· Aukšta temperatūra skatins oksidacijos reakciją tarp deguonies ir guminių molekulių, todėl molekulinė grandinė sulaužys arba padidina kryžminio sujungimo tankį, todėl susidaro gumos sandariklis.
· Tipiškos šiluminės oksidacinės senėjimo reakcijos: R-H + O2 → R-O-O-H (Peroksidas) RH + O _2 → RooH (peroksidas) peroksidas, kuris dar labiau suskaido, o tai skatina oksidacinį kryžminį sujungimą ir sukietėja gumos sandariklis.
(2) ozono senėjimas
· Ozonas gali sulaužyti nesočiųjų dvigubų gumos jungčių, todėl jis sudaro oksidacinius kryžminius ryšius ir pagerinti kietumą. Pavyzdžiui, guma su dvigubomis jungtimis, tokiomis kaip NR, SBR, BR ir kt., Yra jautrus ozonui.
(3) ultravioletinis senėjimas
UV spinduliuotė sukelia laisvą radikalų reakciją, kuri pagreitina oksidacinį kryžminį sujungimą ir sukietėja guminiai sandarikliai. Visų pirma, lauke naudojami guminiai produktai, tokie kaip ruoniai ir padangos, ilgą laiką taps kieta ir trapi, kai ilgą laiką veikiami saulės spindulių.
(4) Hidrolizinis senėjimas
· Guma, kurioje yra esterio grupė (-COO-) arba amido grupė (-conh-), pavyzdžiui, poliuretano guma (PU) ir neopreno guma (Cr), yra linkusios į hidrolizę drėgnoje ir karštoje aplinkoje, todėl guma yra kieta arba susmulkinta.
(5) radiacijos senėjimas
Didelės energijos spinduliai, tokie kaip branduolinė radiacija ir rentgeno spinduliai, gali sukelti guminių molekulinių grandinių lūžimą ar kryžminį ryšį, taip pakeisdami jų kietumą. Pavyzdžiui, gumos produktai kosmoso ir branduolinėse pramonės šakose turi būti specialiai atsižvelgiama į radiacijos apsaugos formules.
Formuluotės faktoriai
Skirtingi gumos formuluotės komponentai daro didelę įtaką kietumo variacijai:
Užpildų poveikis
· Anglies juoda aukštos struktūros anglies juoda (pvz., N220, N330) gali padidinti kietumą, o žemos struktūros anglies juoda (pvz.
· SiO₂ užpildas turi stiprų sustiprinimo efektą, kuris gali sukelti kietą gumą, ypač silicio hidroksilo grupės kryžminį sujungimo poveikį drėgnomis sąlygomis.
· Neorganiniai užpildai, tokie kaip kalcio karbonatas, talkas, molio ir kt., Per daug padidins gumos tvirtumą ir padidins kietumą.
Plastifikatorių/minkštiklių poveikis
· Plastifikatoriai lakstomi arba migruoja, pavyzdžiui, parafino aliejus, nafteninis aliejus, DOP (dioctilo ftalatas) ir kt., Kurie gali migruoti ar lakinti po ilgalaikio naudojimo, todėl guma praranda minkštumą ir pasidaryti kietas.
· Suminktikliai skaido tam tikrus esterio plastifikatorius, kurie suskaido aukštoje temperatūroje ar hidrolizuojančiose sąlygose, sukietėja guma.
Antioksidantų poveikis
· Antioksidantų tipai, tokie kaip TMQ, 6PPD ir kt., Gali veiksmingai atidėti šiluminį ir oksidacinį senėjimą ir neleisti gumui sukietėti.
· Antioksidantų vartojimas ilgalaikis vartojimas, antioksidantas pamažu išeikvojamas, o senėjimo greitis pagreitėja, padidindamas kietumą.
Kryžminio sujungimo sistemos poveikis
· Vulkanizacijos sistemos pasirinkimas
Peroksido vulkanizacijos sistema yra sunkesnė nei sieros vulkanizacijos sistema;
Dervos vulkanizacijos sistemą lengva sukelti gumą;
Naudojant vulkanizuotą sistemą, turinčią didelį kryžminio sujungimo tankį, pagreitins kietėjimą.
· Akrintuvo dozė
Per didelis greitintuvas gali sukelti per vulkanizaciją, sukietėti gumos;
Nepakankamas akceleratorius sukels nepakankamą vulkanizaciją ir mažą kietumą, tačiau vėlesniame etape gali būti ir sujungtas ir sukietėjęs.
Aplinkos veiksniai
· Temperatūra daro įtaką gumos stiklo perėjimo temperatūrai (TG) žemos temperatūros aplinkoje, todėl kietas ir net trapus medžiagų įtrūkimas, pavyzdžiui, padidėja NR ir SBR nelankstumas žemoje temperatūroje.
· Drėgmė daro įtaką tam tikrų gumintuvų, tokių kaip PU, CR, EVA ir kt., Hidrolizę ar kryžminį ryšį drėgnoje aplinkoje, todėl kietumas didėja.
· Cheminis kontaktas su tokiomis cheminėmis medžiagomis kaip rūgštys, šarmai, aliejai, tirpikliai ir kt., Sukels gumos cheminės struktūros pokyčius, padidindamas jos kietumą.
Technologiniai veiksniai
· Netolygus užpildų ir vulkanizuojančių agentų maišymas gali sukelti netolygų kryžminio sujungimo tankį vietinėse vietose, o tai pasireiškia kaip nenormalus kietumas.
· Vulkanizacijos laiko kontrolės vulkanizacijos laikas per ilgas gali sukelti perteklių, o tai padidina gumos kietumą.
· Netinkamas aukšta temperatūra, deguonis ir ozonas ilgą laiką gali sukelti gumos sujungimą ar senėjimą, todėl sustingimas.