ما الذي يسبب تصلب الأختام المطاطية؟

كمواد مرنة للبوليمر ، قد يصلب المطاط أثناء استخدامه ، مما يؤدي إلى انخفاض في الأداء والتأثير على عمر خدمة المنتج. هناك العديد من الأسباب التي تجعل الأختام المطاطية تصلب ، بما في ذلك العوامل الفيزيائية والكيميائية والبيئية والتكنولوجية. سيكون ما يلي تحليلًا متعمقًا للعديد من الجوانب مثل تغييرات بنية الارتباط المتقاطع ، وآليات الشيخوخة ، وتأثيرات الصيغة ، والعوامل البيئية ، وتكنولوجيا المعالجة.

آلية تصلب الأختام المطاطية

تشمل الأسباب الأساسية لزيادة صلابة الأختام المطاطية بشكل أساسي:

1. زيادة درجة الارتباط المتقاطع-تستمر الفلكنة ، وزيادة كثافة الارتباط المتقاطع ، مما يقيد حركة قطاع سلسلة المطاط ويصلب المادة.

2. فقدان اللدونة - إن ترحيل أو تطابق المواد المنخفضة الجزيئية مثل الملدنات والطائرات يجعل المطاط يفقد مرونته.

3. تدهور السلسلة الجزيئية - يتم كسر السلسلة الرئيسية لجزيئات المطاط ، مما يؤدي إلى تلف بنية الشبكة المرنة ، والتي تتجلى كتغيير في الصلابة.

4. تجميع الحشو أو فصل الطور - الحشو (على سبيل المثال ، أسود الكربون ، السيليكا) يجمع أو يستقر في مصفوفة المطاط ، مما يزيد من صلابة المحلية.

العامل الرئيسي المؤثر في تصلب الأختام المطاطية

التغييرات في بنية الارتباط المتقاطع

إن درجة التشابك بين المطاط الفلكنة لها تأثير كبير على صلابة:

· الإفراط: وقت الفلك أو درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، مما يؤدي إلى كثافة متشابكة تتجاوز القيمة المثلى ، مما تسبب في أن يصبح المطاط صعبًا ، ويفقد مرونته.

· الفلكان الثانوي (بعد المعالجة) في بيئة عالية الحرارة ، يستمر المطاط في الخضوع لتفاعلات الارتباط المتقاطع لزيادة صلابة ، مثل بعض المطاط السيليكون والمطاط الفلور سيظهر ظاهرة تصلب في درجات حرارة عالية الأجل.

· العامل المفرط الفلكاني في نظام الفلكنة ، سوف تشكل عوامل الفلكنة المفرطة (مثل الكبريت والبيروكسيد والراتنج) الكثير من الروابط المتقاطعة ، مما يؤدي إلى المطاط الصلب.

· أنظمة الفلكنة (مثل روابط أحادي الكولوديد ، وسندات ثاني كبريتيد ، وسندات polysulfide) مع أنواع مختلفة من الروابط المتقاطعة لها تأثيرات مختلفة على صلابة المطاط ، وروابط ثاني كبريتيد وسندات أحادي الكولوديد أصعب من روابط polysulfide.

آلية الشيخوخة

الشيخوخة هي واحدة من الأسباب الرئيسية لتصلب الأختام المطاطية ، وتشمل عوامل الشيخوخة الشائعة:

(1) الشيخوخة الحرارية المؤكسدة

ستعزز ارتفاع درجة الحرارة تفاعل الأكسدة بين جزيئات الأكسجين والجزيئات المطاطية ، مما يؤدي إلى كسر السلسلة الجزيئية أو زيادة كثافة التشابك ، مما يؤدي إلى تصلب ختم المطاط.

· تفاعلات الشيخوخة الحرارية النموذجية: R-H + O2 → R-O-O-H (بيروكسيد) RH + O _2 → Rooh (بيروكسيد) يتحلل بيروكسيد ، مما يعزز الارتباط المتقاطع المؤكسد ويصلب ختم المطاط.

(2) شيخوخة الأوزون

يمكن للأوزون كسر الروابط المزدوجة غير المشبعة للمطاط ، مما يتسبب في تكوين روابط متقاطعة مؤكسدة وتحسين الصلابة. على سبيل المثال ، يكون المطاط مع روابط مزدوجة ، مثل NR ، SBR ، BR ، وما إلى ذلك ، عرضة للأوزون.

(3) الشيخوخة فوق البنفسجية

يؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى تفاعل جذري حرة يسرع الارتباط المتقاطع المؤكسد ويصلب الأختام المطاطية. على وجه الخصوص ، ستصبح المنتجات المطاطية المستخدمة في الهواء الطلق ، مثل الأختام والإطارات ، صعبة وهشة عندما تتعرض لأشعة الشمس لفترة طويلة.

(4) الشيخوخة المائية

· مجموعة الإستر التي تحتوي على مطاط (-COO-) أو مجموعة أميد (-conh-) ، مثل مطاط البولي يوريثان (PU) ومطاط النيوبرين (CR) ، عرضة للتحلل المائي في بيئة رطبة وساخنة ، مما يجعل المطاط صلبًا أو سحقًا.

(5) شيخوخة الإشعاع

يمكن أن تسبب الأشعة عالية الطاقة مثل الإشعاع النووي والأشعة السينية الكسر أو الارتباط المتقاطع للسلاسل الجزيئية المطاطية ، وبالتالي تغيير صلابةها. على سبيل المثال ، يجب النظر بشكل خاص في المنتجات المطاطية في الصناعات الطيران والنووية بشكل خاص لتركيبات حماية الإشعاع.

عوامل الصياغة

المكونات المختلفة لصياغة المطاط لها تأثير مهم على تباين الصلابة:

تأثير الحشو

· يمكن أن يزيد أسود الكربون الأسود الكربوني الأسود الكربون (على سبيل المثال ، N220 ، N330) من الصلابة ، في حين أن الأسود الكربوني منخفض الهيكل (على سبيل المثال ، N550 ، N660) له تأثير أقل على الصلابة.

· حشو Sio₂ له تأثير تعزيز قوي ، والذي قد يؤدي إلى المطاط الصلب ، وخاصة التأثير المتقاطع لمجموعة هيدروكسيل السيليكون في ظل ظروف رطبة.

· الحشو غير العضوي مثل كربونات الكالسيوم ، التلك ، الطين ، وما إلى ذلك ، سيزيد الكثير من صلابة المطاط ويزيد من الصلابة.

تأثير الملدنات/المقاهي

· تلميحات تتجول أو ترحيل مثل زيت البارافين ، زيت النفثيني ، DOP (الأبرشية الفثالات) ، وما إلى ذلك ، والتي قد تهاجر أو تطور بعد الاستخدام على المدى الطويل ، مما تسبب في فقد المطاط ليونة ويصبح صعبًا.

· تخفيض المقاهي بعض الملدنات التي تتحلل في ظل درجة حرارة عالية أو ظروف مائية ، وتصلب المطاط.

آثار مضادات الأكسدة

· الأنواع المضادة للأكسدة مثل TMQ ، 6PPD ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تؤخر بشكل فعال الشيخوخة الحرارية والأكسدة ومنع المطاط من التصلب.

· استهلاك مضادات الأكسدة على المدى الطويل ، يتم استنفاد مضادات الأكسدة تدريجياً ، ويتسارع معدل الشيخوخة ، مما يزيد من الصلابة.

تأثير نظام الارتباط المتقاطع

اختيار نظام الفلكنة

نظام بيروكسيد الفلكي أصعب من نظام الكبريت الفلكنة ؛

من السهل أن يتسبب نظام الراتنج الفلكنة في تصلب المطاط ؛

إن استخدام نظام فلكان مع كثافة الارتباط المتقاطع عالية سوف يسارع التصلب.

· جرعة تسريع

قد يؤدي الكثير من التسريع إلى الفلكية ، وتصلب المطاط ؛

سيؤدي تسارع غير كافٍ إلى عدم كفاية الفلكنة والصلابة المنخفضة ولكن قد لا يزال مرتبطًا وتصلب في المرحلة اللاحقة.

العوامل البيئية

تؤثر درجة الحرارة على درجة حرارة الانتقال الزجاجي (TG) للمطاط في بيئة منخفضة الحرارة ، مما يؤدي إلى تكسير المواد الصعبة والهشة ، مثل زيادة صلابة NR و SBR في درجات حرارة منخفضة.

تؤثر الرطوبة على التحلل المائي أو الارتباط المتقاطع لبعض المطاط مثل PU ، CR ، EVA ، وما إلى ذلك في بيئة رطبة ، وبالتالي تزداد صلابة.

· الاتصال الكيميائي للمواد الكيميائية مثل الأحماض والقلويات والزيوت والمذيبات ، وما إلى ذلك ، سيؤدي إلى تغييرات في التركيب الكيميائي للمطاط ، مما يزيد من صلابةها.

العوامل التكنولوجية

· قد يؤدي خلط غير متساوٍ من الحشو والعوامل الفلكية إلى كثافة غير متكافئة في المناطق المحلية ، والتي تتجلى كصدة غير طبيعية.

· قد يؤدي وقت الفلكية في وقت الفلكنة إلى الزائد ، مما يزيد من صلابة المطاط.

· تعرض التخزين غير السليم لدرجات حرارة عالية ، قد يؤدي الأكسجين والأوزون لفترة طويلة إلى الارتباط المتقاطع أو شيخوخة المطاط ، مما يؤدي إلى تصلب.