Cosa fa indurire le guarnizioni in gomma?

Come materiale elastico polimerico, la gomma può indurirsi durante il suo utilizzo, con conseguente riduzione delle prestazioni e influenzare la durata del prodotto. Ci sono molte ragioni per cui le guarnizioni in gomma si induriscono, inclusi fattori fisici, chimici, ambientali e tecnologici. Quanto segue sarà un'analisi approfondita di molti aspetti come i cambiamenti della struttura di reticolazione, i meccanismi di invecchiamento, le influenze della formula, i fattori ambientali e la tecnologia di elaborazione.

Il meccanismo di indurimento delle guarnizioni in gomma

Le ragioni essenziali per l'aumento della durezza delle guarnizioni in gomma includono principalmente:

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2. Perdita di plasticità: la migrazione o la volatilizzazione di sostanze basse molecolari come plastificanti e ammorbidenti fa perdere la sua flessibilità alla gomma.

3. Degradazione della catena molecolare - La catena principale delle molecole di gomma è rotta, con conseguente danno alla struttura della rete elastica, che si manifesta come un cambiamento di durezza.

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Il principale fattore di influenza dell'irrigidimento delle guarnizioni in gomma

Cambiamenti nella struttura trasversale

Il grado di reticolazione della vulcanizzazione della gomma ha un effetto significativo sulla sua durezza:

· Supertura: il tempo di vulcanizzazione o la temperatura sono troppo elevati, risultando in una densità di reticolazione che supera il valore ottimale, causando la durata della gomma, fragile e perdere la sua flessibilità.

· La vulcanizzazione secondaria (post-curanta) in un ambiente ad alta temperatura, la gomma continua a subire reazioni di reticolazione per aumentare la durezza, come un po 'di gomma in silicone e gomma a fluoro mostrerà un fenomeno indurito a temperature di alta maniera.

· Agente vulcanizzante eccessivo nel sistema vulcanizzante, agenti vulcanizzanti eccessivi (come zolfo, perossido e resina) formeranno troppi legami reticolati, con conseguente gomma dura.

· I sistemi di vulcanizzazione (come legami monosolfuro, legami disolfuro e legami polisolfuro) con diversi tipi di legami reticolati hanno effetti diversi sulla durezza della gomma e i legami disolfuro e i legami monosolfuri sono più difficili dei legami polisulfide.

Meccanismo di invecchiamento

L'invecchiamento è una delle principali cause di indurimento delle guarnizioni in gomma e i fattori di invecchiamento comuni includono:

(1) Invecchiamento ossidativo termico

· Alta temperatura promuoverà la reazione di ossidazione tra molecole di ossigeno e di gomma, causando la rottura o l'aumento della catena molecolare della catena molecolare, con conseguente rigidità della tenuta in gomma.

· Reazioni tipiche di invecchiamento ossidativo termico: R-H + O2 → R-O-H (perossido) Rh + O _2 → RooH (perossido) Perossido si decompone ulteriori decomposti, che promuove la croce ossidativa e intensura il sigillo della gomma.

(2) Invecchiamento dell'ozono

· L'ozono può rompere i doppi legami insaturi di gomma, causando la forma di collegamenti incrociati ossidativi e migliorare la durezza. Ad esempio, la gomma con doppi legami, come NR, SBR, BR, ecc., È suscettibile all'ozono.

(3) Invecchiamento ultravioletto

Le radiazioni UV innescano una reazione radicale libera che accelera la reticolazione ossidativa e intensura le guarnizioni di gomma. In particolare, i prodotti in gomma usati all'aperto, come guarnizioni e pneumatici, diventeranno duri e fragili quando esposti alla luce solare per molto tempo.

(4) Invecchiamento idrolitico

· Gruppo di estere contenente in gomma (-coo-) o gruppo ammide (-conh-), come la gomma poliuretano (PU) e la gomma neoprene (CR), è soggetto all'idrolisi in un ambiente umido e caldo, rendendo la gomma dura o polverizzata.

(5) Invecchiamento delle radiazioni

I raggi ad alta energia come le radiazioni nucleari e i raggi X possono causare la rottura o la reticolazione delle catene molecolari di gomma, cambiando così la loro durezza. Ad esempio, i prodotti in gomma nelle industrie aerospaziali e nucleari devono essere considerati appositamente per le formulazioni di protezione da radiazioni.

Fattori di formulazione

I diversi componenti della formulazione della gomma hanno un impatto importante sulla variazione della durezza:

Effetto dei riempitivi

· Il nero di carbonio ad alta struttura in nero di carbonio (EG, N220, N330) può aumentare la durezza, mentre il nero di carbonio a bassa struttura (EG, N550, N660) ha meno effetto sulla durezza.

· Filler Sio₂ ha un forte effetto di rinforzo, che può portare a gomma dura, in particolare l'effetto reticolato del gruppo idrossilico di silicio in condizioni umide.

· Filler inorganici come carbonato di calcio, talco, argilla, ecc., Troppo aumenteranno la rigidità della gomma e aumenteranno la durezza.

Effetto di plastificanti/ammorbidenti

· Plastizeri volatilizzano o migrano come olio di paraffina, olio naftenico, DOP (dioctyl ftalato), ecc., Che possono migrare o volatilizzare dopo un uso a lungo termine, facendo perdere la morbidezza e diventare dura.

· Gli ammorbentatori degradano alcuni plastificanti estere che si decompongono a temperature elevate o condizioni idrolitiche, insabbiamento in gomma.

Effetti degli antiossidanti

· Tipi di antiossidanti come TMQ, 6PPD, ecc., Possono effettivamente ritardare l'invecchiamento termico e ossidativo e impedire l'indurnazione della gomma.

· Il consumo antiossidante a lungo termine, l'antiossidante viene gradualmente esaurito e il tasso di invecchiamento accelera, aumentando la durezza.

L'impatto del sistema di reticolazione

· Selezione del sistema di vulcanizzazione

Il sistema di vulcanizzazione del perossido è più difficile del sistema di vulcanizzazione dello zolfo;

Il sistema di vulcanizzazione della resina è facile da indurire la gomma;

L'uso di un sistema vulcanizzato con alta densità di reticolazione accelererà l'indurimento.

· Dosaggio dell'acceleratore

Troppo acceleratore può portare a per vulcanizzazione, indurimento della gomma;

L'acceleratore insufficiente porterà a una vulcanizzazione insufficiente e una bassa durezza, ma potrebbe continuare a essere reticolato e indurito nella fase successiva.

Fattori ambientali

· La temperatura influisce sulla temperatura di transizione del vetro (TG) della gomma in un ambiente a bassa temperatura, con conseguente rottura dura e persino fragile di materiali, come l'aumento della rigidità di NR e SBR a basse temperature.

· L'umidità influisce sull'idrolisi o la reticolazione di alcune gomme come PU, CR, Eva, ecc. In un ambiente umido, quindi la durezza aumenta.

· Il contatto chimico con sostanze chimiche come acidi, alcali, oli, solventi, ecc., Causerà cambiamenti nella struttura chimica della gomma, aumentando la sua durezza.

Fattori tecnologici

· La miscelazione irregolare di riempitivi e agenti vulcanizzanti può portare a una densità di reticolazione irregolare nelle aree locali, che si manifesta come durezza anormale.

· Il tempo di vulcanizzazione del controllo del tempo di vulcanizzazione troppo a lungo può portare alla sovravulcanizzazione, che aumenta la durezza della gomma.

· L'esposizione di conservazione impropria a temperature elevate, ossigeno e ozono per lungo tempo può causare reticolazione o invecchiamento della gomma, con conseguente rigidità.