一、简介
由于其 高弹性, 优良的气密性, 和 对各种介质的抵抗力, 橡皮 被广泛应用于 石油和天然气密封系统 为了 航天, 航空, 和 海军武器装备.
随着我国的快速发展 中国国防工业, 硫化橡胶组件 已变得越来越重要 航空航天设备, 船舶, 和 深海工程.
尤其是在复杂的情况下 海洋环境, 橡胶密封材料 必须承受 高湿度, 盐雾, 和 机械应力 同时对材料的性能提出了更高的要求 长期稳定 和 使用寿命.
目前,大多数研究针对 橡胶老化 专注于 热氧化老化行为 的 硫化橡胶,主要研究温度和氧气对其性能的影响。
然而,在 海洋环境、因素如 油介质, 腐蚀性气体, 和 盐雾 共存,严重影响 密封性能 和 使用寿命 的 硫化橡胶组件.
相比之下, 非硫化橡胶零件 (例如 部分交联的保护垫, 橡胶涂料, 和 现场使用的临时密封件)由于缺乏稳定的交联网络而表现出较差的耐老化性。
这些材料容易出现 表面软化, 形变, 和 性能下降 在海洋暴露下。
2、橡胶老化的原因和影响
产生的原因 橡胶老化 可以分为 固有的 和 外在 因素:
内在因素 包括 化学成分 的 聚合物结构, 分子构象, 结晶度, 链条纠缠,以及加工过程中引入的断链或氧化。
外在因素 包括 氧, 臭氧, 温度, 湿度, 盐雾, 模具, 和 紫外线辐射 在环境中。
为了 硫化橡胶组件, 一个 三维交联结构 提供良好的 抗应力松弛 和 化学稳定性.
然而,长时间接触 海洋环境 仍可引起 交联键断裂, 表面开裂, 或者 硬化.
非硫化橡胶件另一方面,缺乏硫化处理。他们的 松散的分子链 和 自由体积大 让他们更容易受到 海洋离子, 氧化剂, 和 紫外线辐射,导致加速衰老。
衰老引起的性能变化包括:
外观变化: 表面硬化、开裂、发粘、变色。
物理和化学降解: 减少 密度, 硬度, 抗拉强度, 压缩形变, 粘弹性, 和 电气特性.
因此,在实际应用中,例如 航空航天油封, 海军防护垫, 和 深海密封圈,有必要建立独特的 老化评价标准 为了 硫化的 和 非硫化橡胶制品.
3. 加速老化测试和使用寿命预测
在工程实践中, 橡胶制品—尤其 硫化橡胶组件—使用寿命往往长达十年以上。
为了模拟长期使用, 高温加速老化试验 被普遍雇用。
早期研究使用 吸氧量 作为老化率的指标,后来演变为诸如 烤箱老化, 氧气弹, 空气炸弹, 和 人工风化 测试。
当今最广泛使用的方法是基于 阿累尼乌斯经验关系 和 时间温度叠加原理,假设温度每升高 10 °C, 反应率 双打。
然而,在 海洋环境, 传统的 加速老化预测模型 显示偏差是由于:
不同的 反应机制 在不同的温度区域,
抗氧化剂迁移或沉淀,
聚合物形态演化, 和
氧扩散限制 与试样厚度有关。
因此,对于 硫化橡胶组件 经营于 海上服务条件,建议降低加速老化温度,延长试验时间,或开发 多因素耦合模型 涉及 湿度, 盐雾, 和 微生物活性 改善 寿命预测精度.
为了 非硫化橡胶零件,由于缺乏稳定的交联网络, 软化或失效 在加速老化过程中迅速发生。
因此,传统的 基于阿累尼乌斯 推断是不可靠的,而且只能 短期稳定性评估 一般都进行。
4. 海洋环境模拟加速测试
鉴于该问题的复杂性 海洋环境,单因素测试,例如 湿度-热量, 盐雾, 或者 模具暴露 不能完全复制实际使用情况。
在本研究中,改进的 湿热老化仪 被采用,用蒸馏水代替 人造海水,并进行测试 90℃ 和 98%湿度 模拟多因素加速老化。
该方法增加了 老化率 大约由 八倍,允许快速评估 硫化橡胶组件 在下面 海洋暴露.
实验结果为选择提供了有价值的指导 密封材料 在 海军舰艇, 潜水装备, 和 海底电缆,同时还有助于优化 短期稳定 的 非硫化橡胶部件 在 防护结构应用.
由于其 高弹性, 优良的气密性, 和 对各种介质的抵抗力, 橡皮 被广泛应用于 石油和天然气密封系统 为了 航天, 航空, 和 海军武器装备.







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