1. Úvod

Vzhledem k jeho vysoká elasticita, vynikající vzduchotěsnost a odolnost vůči různým médiím, pryž je široce používán v olejové a plynové těsnící systémy pro letectví a kosmonautiky, letectví a námořní výzbroj.
S rychlým rozvojem Čínský národní obranný průmysl, komponenty z vulkanizované pryže staly se stále důležitějšími v letecké vybavení, námořní plavidla a hlubokomořské inženýrství.
Zejména pod komplexem mořské prostředí, pryžové těsnící materiály musí vydržet vysoká vlhkost, solný sprej a mechanickému namáhání zároveň kladou vyšší nároky na materiál dlouhodobou stabilitu a životnost.

V současné době většina studií na stárnutí gumy zaměřit se na tepelně-oxidační chování při stárnutí z vulkanizovaná pryž , hlavně zkoumající vlivy teploty a kyslíku na jeho vlastnosti.
Nicméně, v mořské prostředí , faktory jako např olejová média, korozivní plyny a solný sprej koexistují, které významně ovlivňují těsnící výkon a životnost z komponenty z vulkanizované pryže.

naproti tomu díly z nevulkanizované pryže (jako např částečně zesíťované ochranné podložky, pryžové povlaky a dočasné plomby používané na místě ) vykazují horší odolnost proti stárnutí kvůli nedostatku stabilní zesíťované sítě.
Tyto materiály jsou náchylné k změkčení povrchu, deformace a snížení výkonu pod mořskou expozicí.

2. Příčiny a účinky stárnutí pryže

Příčiny stárnutí gumy lze rozdělit na vnitřní a vnější faktory:

Vnitřní faktory zahrnout chemické složení z polymerní struktura, molekulární konformace, krystalinitu, řetězové zapletení a štěpení řetězce nebo oxidace zavedená během zpracování.

Vnější faktory zahrnout kyslík, ozón, teplota, vlhkost, solná mlha, plíseň a ultrafialové záření v prostředí.

Pro komponenty z vulkanizované pryže , a trojrozměrná síťovaná struktura poskytuje dobré odolnost proti stresu a relaxaci a chemická stabilita.
Nicméně, dlouhodobé vystavení mořské prostředí stále může způsobit porušení zesíťovaného spoje, povrchové praskání nebo kalení.

Nevulkanizované pryžové díly , na druhé straně chybí vulkanizační úprava. Jejich volné molekulární řetězce a velký volný objem učinit je náchylnějšími k mořské ionty, oxidační činidla a UV záření , což vede k urychlenému stárnutí.

Mezi změny výkonu způsobené stárnutím patří:

Vzhled se mění : povrchové tvrdnutí, praskání, lepivost a změna barvy.

Fyzikální a chemická degradace : snížení v hustota, tvrdost, pevnost v tahu, kompresní sada, viskoelasticita a elektrické vlastnosti.

Proto se v praktických aplikacích jako např letecká olejová těsnění, námořní ochranné vycpávky a hlubokomořské těsnící kroužky , je nezbytné stanovit zřeTelné standardy hodnocení stárnutí pro vulkanizováno a nevulkanizované pryžové výrobky.

3. Zrychlené testy stárnutí a předpověď životnosti

Ve strojírenské praxi, pryžové výrobky —zejména komponenty z vulkanizované pryže —často mají životnost přes deset let.
Chcete-li simulovat dlouhodobé používání, testy zrychleného stárnutí při vysoké teplotě jsou běžně zaměstnáni.

Používají se rané studie absorpce kyslíku jako indikátor rychlosti stárnutí, později se vyvíjející do metod jako např stárnutí v troubě, kyslíková bomba, letecká bomba a umělé zvětrávání testy.
Dnes nejpoužívanější přístup je založen na Arrheniův empirický vztah a princip superpozice čas-teplota , který předpokládá, že na každých 10 °C zvýšení teploty, reakční rychlost čtyřhra.

Nicméně, v mořské prostředí , tradiční modely predikce zrychleného stárnutí vykazují odchylky v důsledku:

jiný reakční mechanismy v různých teplotních zónách,

migrace nebo srážení antioxidantů,

vývoj morfologie polymerů a

omezení difuze kyslíku související s tloušťkou vzorku.

Proto pro komponenty z vulkanizované pryže působící v podmínky námořní služby , je vhodné snížit teplotu urychleného stárnutí, prodloužit dobu trvání testu nebo vyvinout vícefaktorové vazební modely zahrnující vlhkost, solný sprej a mikrobiální aktivitu zlepšit přesnost předpovědi životnosti.

Pro díly z nevulkanizované pryže kvůli absenci stabilní zesíťované sítě, změkčení nebo selhání dochází rychle během zrychleného stárnutí.
Tedy tradiční Na bázi Arrhenius extrapolace jsou nespolehlivé a pouze hodnocení krátkodobé stability jsou obecně prováděny.

4. Simulace mořského prostředí pro zrychlené testování

Vzhledem ke složitosti mořské prostředí , jednofaktorové testy jako např vlhkost – teplo, solný sprej nebo vystavení plísním nemůže plně replikovat skutečné provozní podmínky.

V této studii došlo ke zlepšení zařízení pro stárnutí vlhkostí a teplem byl použit, nahrazující destilovanou vodu umělá mořská voda a provádění testů na 90 °C a 98% vlhkost simulovat vícefaktorové zrychlené stárnutí.
Tato metoda zvyšuje rychlost stárnutí o přibližně osminásobný , což umožňuje rychlé vyhodnocení komponenty z vulkanizované pryže pod expozice na moři.

Experimentální výsledky poskytují cenné vodítko pro výběr těsnicí materiály v námořní plavidla, potápěčské vybavení a podmořské kabely a zároveň pomáhá optimalizovat krátkodobou stabilitu z komponenty z nevulkanizované pryže v ochranné konstrukční aplikace.

Vzhledem k jeho vysoká elasticita, vynikající vzduchotěsnost a odolnost vůči různým médiím, pryž je široce používán v olejové a plynové těsnící systémy pro kosmonautika, letectví a námořní výzbroj.