Эластомерлер жақсы икемділікке және төмен бағаға байланысты тығыздағыш материалдар ретінде кеңінен қолданылады.Дегенмен, оларды пайдалануда шектеулер бар, мысалы, оларды төмен температурада немесе өте ұзақ уақыт бойы пайдалану мүмкін емес, өйткені материалдар химиялық ескіруге ұшырайды.Жасы ұлғайған сайын эластомерлер икемділігін және серпімді қалпына келтіру қабілетін біртіндеп жоғалтады, бұл көрсетілгеннен жоғары ағып кету жылдамдығына әкелуі мүмкін.Кейбір қосымшаларда, мысалы, радиоактивті қалдықтарға арналған контейнерлерде, бірнеше ондаған жылдар бойы қызмет ету мерзімі қажет, өйткені тығыздағыштарды ауыстыру оңай емес.Осы себепті HNBR, EPDM және FKM-ден жасалған сақиналар үшін 5 жылға дейінгі жеделдетілген қартаю бағдарламасы жүзеге асырылды.
Өмірді болжауда жиі кездесетін мәселе жарамдылық мерзімінің сәйкес критерийін таңдау болып табылады, ол ISO 11346 стандартында зерттелетін сипаттың 5O% өзгерісі болып табылады, мысалы, кернеудің ұзаруы.Сақиналы тығыздағыштар үшін әдетте қызмет ету критерийі ретінде қысу жинағы пайдаланылады, мысалы, 57% (10% қалпына келтіруге сәйкес) немесе 85%.Дегенмен, O-Ring ағып кету жылдамдығы тығыздау жүйесінің қызмет ету мерзіміне тікелей байланысты жалғыз параметр болып табылады.Материалдың басқа қасиеттері, тіпті сығымдау жинағы, тығыздағыштың бұзылуына негіз ретінде емес, тек индикатор ретінде пайдаланылуы мүмкін.Сондықтан, ескі тығыздағыштың ағып кету жылдамдығын сынау үшін бүкіл құрамдас, яғни O-Ring фланецтер арасында сығымдалмаған және қысылған ескірген.Бұған қоса, ағып кету жылдамдығын өлшеу арқылы қызмет ету мерзіміне жеткен-жетпегенін анықтау динамикалық механикалық талдау (DMA) арқылы сыналған қысу жинағы, қаттылық немесе тұтқыр серпімді жоғалту коэффициенті сияқты тексерілетін қасиеттерге оңайырақ байланысты.Дегенмен, біртекті емес қартаюға және осылайша қартаю деректері мен өмірді болжауға әкелуі мүмкін диффузиялық шектелген тотығу (DLO) әсерін болдырмау үшін абай болу керек. DLO әсері оттегінің парциалды қысымына, үлгі өлшеміне, уақытқа, температураға және материал (оттегі өткізгіштігі).О-сақиналарға қосымша, қалыңдығы 2 мм пленка материалдың қасиеттерін сынау үшін тығыздағыш сақинасының конструкциясы сәйкес келмейтін немесе DLO әсеріне байланысты нәтижелер дәл емес болатын жерлерде ескірген.
Нәтижелер мен пікірталас
1. Пленкалық материалмен өлшеу
1.1 Қаттылық
HNBR және EPDM үшін қаттылық қартаю кезінде қаттылықтың үлкен ұлғаюына байланысты біраз уақыт қартаюдан кейін Shore D қаттылығына айналады.Екі қаттылық арасындағы корреляция өңделмеген үлгінің Shore A қаттылығын және Shore D қаттылығын сынау арқылы анықталады.A Shore A қаттылығы 80, Shore D қаттылығы 33-ке тең.
HNBR үшін де, EPDM үшін де қартаю кезінде байқалған қаттылықтың жоғарылауы пайда болатын айқаспалы байланыс реакциясына, оттегімен байланысуға байланысты жоғары полярлыққа және HNBR үшін пластификатордың жоғалуына байланысты.HNBR үшін алкил, алкокси немесе перокси топтары арқылы өтетін айқаспалы байланыс реакциялары басым.Екінші жағынан, EPDM кросс-байланыстыруды (мономер 3 арқылы) және тізбекті үзуді (пропилен фракциясы) шығарады.ENB буындарына қарағанда пропилендік байланыстар көп болғандықтан, пропилен буындары ENB буындарына қарағанда тотығуға төзімдірек болса да, тізбекті үзу реакциялары басым болады. EPDM қаттылығының артуы оттегіні байланыстыру кезіндегі жоғары полярлықтың, мысалы, түзілумен байланысты болуы мүмкін. пропиленді байланыстарды β-үзу арқылы кетондық топтарды бөлу.
FKM қартаю кезінде қаттылықта айтарлықтай өзгерісті көрсетпейді.
2. Динамикалық механикалық талдау
EPDM және HNBR үшін tanδ шыңы жоғары температураға қарай жылжыды, бұл шыныға өту температурасының (Tg) қартаюдан кейін жоғарылағанын көрсетеді.Сонымен қатар, HNBR және EPDM танδ шыңдары қартаюдан кейін төмендеді, бұл кросс-байланыс тығыздығының жоғарылағанын және молекулалық белсенділіктің төмендегенін көрсетеді.150°C температурада 98 күн бойы қартағаннан кейін, HNBR бутил г 38 К өсті, ал EPDM Tg 15 К өсті. Бұл шарттарды тығыздағыштардың төмен температуралық шектеу температурасының жанында қолданғанда ескеру керек, өйткені Tg материалдың ең төменгі жұмыс температурасына үлкен әсер етеді.Екінші жағынан, FKM қартаюдан кейін 150. C 98d үшін айтарлықтай өзгерісті көрсетпеді.
2. O-сақина сынағы
2.1 Қаттылықтың таралуы
Сақина φ10мм) пленкадан φ2мм әлдеқайда қалың болғандықтан, қартаюға диффузиялық шектелген тотығу (DLO) әсері әсер етеді.Бұл әсер оттегінің ішкі тұтыну жылдамдығы қоршаған ауадан ішке диффузия жылдамдығынан жылдамырақ болса, нәтижесінде ішкі қартаю азаяды және біркелкі емес қартаяды.
азырақ, нәтижесінде біркелкі емес қартаю пайда болады, бұл қартаю деректерін бұрмалайды және күтілетін өмірді асыра көрсетеді.Үлгі бөлігіндегі микроқаттылықты сынау DLO әсері туралы қосымша ақпаратты көрсете алады.Модуль мен қаттылық сызықтық емес қатынасқа ие болғандықтан, біркелкі емес ескі үлгілердің ішкі және сыртқы модулі арасындағы айырмашылық 125 ° C және 150 ° C температурада ескірген HNBR әлдеқайда үлкен, үлгінің ортасында қаттылықтың жоғарылауы үлгінің жанында азырақ көрінеді. үлгінің беті.Бұл біркелкі емес қартаюға әкелетін DLO әсеріне байланысты болуы мүмкін, себебі оттегі ішке азырақ болады. Әсер 10 күннен кейін азаяды, бірақ ұзағырақ қартаю уақытында айқынырақ болады.Екінші жағынан, EPDM ескіруінің 30 күнінен кейін көлденең қимада қаттылықтың біркелкілігі байқалмады.Дегенмен, DLO әсерінен туындаған біркелкі емес қартаю 150 °C температурада 101 күн қартаюдан кейін де байқалды.
2.2 Компрессивті стресс релаксациясы (CSR)
Максималды әсерді 8-суретте көрсетілгендей, 150°C температурада орындалған қысу кернеуінің релаксация сынағы нәтижелерінен байқауға болады. Релаксация өлшенгеннің қатынасы ретінде көрсетіледі.
F күшінің F бастапқы күшіне F. F күшінің F бастапқы күшіне қатынасы. F0 сынақ температурасында 30 мин босаңсудан кейінгі күш ретінде анықталады.Әрбір материалдың үш үлгісі жақсы қайталану мүмкіндігін көрсетті.сынақ 55 күннен кейін тоқтатылды, өйткені EPDM 1O% қалдық күш критерийіне жетті.Байқалған релаксациялар физикалық әсерлерге (мысалы, шиеленістің сырғуы, ілулі тұрған тізбек ұштарының босаңсуы) және химиялық реакцияларға (мысалы, тотығу тізбегінің үзілуі) байланысты болды. FKM өзінің жоғары температураға төзімді материалының артықшылықтарын көрсетті, тек аз ғана релаксация 75% болды. 55 күннен кейін.Керісінше, EPDM бір уақытта тек 10% қалдық күшке ие болды.hNBR EPDM-ге қарағанда тезірек төмендей бастады, бірақ төмендеу 20 күннен кейін өзгермеді.Бұл DLO әсеріне байланысты, нәтижесінде үлгінің ішкі қартаюы азаяды, ол көбірек күшті сақтайды.
2.3 Қысу жинағы (CS)
CS әдетте қартаю уақытымен артады, өйткені айқаспалы байланыс қысу күйімен тепе-теңдікте болатын жаңа химиялық байланыстарды құрайды.Ал тізбектің үзілуі байланыстың үзілуіне, қалпына келтіру қабілетінің жоғалуына.Қаттылық пен Tg салыстырғанда.Қартаю кезіндесаны 150-ден төмен ℃, EPDM CS мәні де айтарлықтай артады.Өйткені, қартаю процесіндегі қаттылық пен Tg тізбекті үзу және көлденең байланыс реакциялары қарама-қарсы бағытта, тек өлшенген мәннің шамалы өзгеруіне әкеледі, бірақ CS әкелетін реакциялардың екі түрінің суперпозициясы артады.Үлгі қартаю процесі кезінде кішірейсе.CS мәні 100%-дан жоғары көтерілуі мүмкін, мысалы, айқас байланыстыруға байланысты.
2.4 Ағып кету жылдамдығын өлшеу
Ағып кету жылдамдығы фланецтегі ескірген сақинамен өлшенеді.Ағып кету жылдамдығының айтарлықтай артуы тығыздағыштың қызмет ету мерзімінің аяқталуы болып саналады.11-суретте көрсетілген
ескі O-сақинасының ағып кету жылдамдығының пайдаланылмаған сақинамен салыстырғанда сәл жақсарғанын (төмендететінін) көрсетеді.Мұның бір себебі - резеңке уақыт пен температура әсерінен тығыздағыш бетінің кедір-бұдырына жақсырақ бейімделеді.Сонымен қатар, ескірген HNBR ағып кету жылдамдығының айтарлықтай төмендеуі материалдың қартаюы кезінде көлденең байланыс тығыздығының жоғарылауына байланысты болуы мүмкін, нәтижесінде материал арқылы өтетін газ молекулалары санының азаюы 98 d 150 қартаюдан кейін °C, қаттылық пен DMA механикалық қасиеттердің және қысу тұрақты деформациясының (cS) 8O (HNBR) және 94 (EPDM) мәндерінің айтарлықтай төмендеуін көрсеткеніне қарамастан, тығыздағыш сақиналар саңылаусыз қалды. көрсетілген қаттылық пен DMA мәндері пленкадан сыналғанын атап өткен жөн). HNBR 150°C температурада қартаюдан кейін тығыздағыш сақиналардағы көрінетін DLO әсеріне байланысты қабықшамен салыстырғанда тығыздағыш сақиналар азырақ қартаю әсерін көрсетті. .Дегенмен, 184 күн бойы қартаюдан кейін HNBR және EPDM үшін де CS мәндері 100-ден асты, бұл тығыздағыш сақиналардың қалпына келтіру биіктігі фланец аралығы 7,5 мм-ден аз екенін көрсетеді.EPDM тығыздағыш сақиналары 150°C температурада 184 күн бойы қартаюдан кейін толығымен ағып кетті, бұл ағып кету жылдамдығын өлшемес бұрын шаңсорғышты тазалау мүмкін емес, өйткені тығыздағыш сақиналар мен фланецтер арасында ауа еркін ағып жатқанын көрсетеді.HNBR үшін тығыздағыш сақиналар 2O°C және 60°C температурада ағып кетпеді.Бұл сақиналардың әлі де жабысқақ болуына байланысты болуы мүмкін.Бұл O-Ring әлі де фланецке жабысып тұруына байланысты болуы мүмкін.Бұл адгезия әсері екі жалпақ пластинаның арасынан қысылған жартылай сақиналарды алып тастағанда айқын болды.үш HNBRO сақинасының бірі 150°C температурада 184d бойы қартаюдан кейін 30°C дейін салқындатылған кезде ағып кетті, бірақ 2O°C температурасында қайта сыналғанда ағып кетпеді.O-сақина 2O°C температурада ағып кетпеді.Жылулық жиырылуы жабысатын беттер арасындағы жолды ашуы мүмкін.Өлшенген HNBR ағып кету жылдамдығы үлкен дисперсияға ие, бұл неліктен бір ғана тығыздағыш сақинаның ағып кетуін түсіндіреді және 150°C температурада 184 күн бойы ескіргеннен кейін тығыздағыш сақина бұдан әрі пайдалану үшін жарамсыз деп болжауға болады.Нәтижелер басқа қасиеттері бұзылған болса да, тығыздағыш сақиналардың одан әрі пайдалану үшін жарамсыз екенін көрсетеді.
Нәтижелер қартаюдың басқа қасиеттеріне қатты әсер еткеніне қарамастан, тығыздағыш сақиналардың ағып кетпейтінін көрсетеді.Сол сияқты, 1 Н/см ғана қалдық тығыздау күші болса да, O-сақина саңылаусыз болып қалады.Бұл статикалық жағдайда ағып кету жылдамдығы материал қасиеттерінің өзгеруі сияқты сезімтал емес екенін және тіпті материал қасиеттерінің айтарлықтай төмендеуінің айтарлықтай зиянды әсер етпейтінін көрсетеді.Ағып кетудің жоғарылауына байланысты тығыздағыштың бұзылуын материал қасиеттерімен салыстыру кезінде бұзылуға дейінгі уақытты дәлірек анықтау қажет.
3. Қорытындылар
HNBR, EPDM және FKM қартаю сынақтары О сақиналары мен пленкалар қартаю процесінде қасиеттердің елеулі өзгерістерін көрсетті.tan(3), HNBR тұтқыр серпімді жоғалту коэффициенті төмендеді, ал қаттылық және айтарлықтай өсті, бәлкім, қартаю процесінде үстемдік ететін айқаспалы байланыстыру реакциясына байланысты, бұл көлденең байланыс тығыздығының жоғарылауына әкеледі.Сонымен қатар, HNBRO пішінді сақиналардың диффузиялық әсері 125°C және 150. C температурада қартаю кезінде тотығу әсерлерін шектеді, нәтижесінде бұрмаланған қысу кернеуінің релаксация нәтижелері пайда болды.EPDM қаттылығы мен DMA сынағының 150°C кезіндегі сынағының нәтижелері HNBR көрсеткіштеріне ұқсас болды, бірақ аз өзгерді.75.C, 100°C және 125°C кезіндегі EPDM қаттылығы аздап өзгергенімен, қысудың тұрақты деформациясы (Cs) барлық қартаю температураларында айтарлықтай өсті, бәлкім, тізбекті үзу және CS жоғарылаған көлденең байланыс реакцияларына байланысты. , ал қаттылыққа осы қартаю реакциялары кері бағытта әсер етті.fkm басқа материалдарға қарағанда жақсы қартаюға төзімділікке ие болды, қаттылық өзгермейді және 150°C релаксация сынағы кезінде қалдық күші жоғары болды.Сығымдау тұрақты деформациясы қартаюдан кейін көп өзгермейді.Ағып кету жылдамдығының сынағы басқа сипаттар айтарлықтай азайса да, тығыздағыш сақинаның ағып кетпейтінін көрсетеді.Бұл қызмет ету мерзімінің аяқталу критерийлерін таңдау болжамды қызмет мерзіміне айтарлықтай әсер ететінін және материал қасиеттерін қамтитын стандартты көрсеткіштердің статикалық ағып кету жылдамдығы сияқты құрамдас функцияларына міндетті түрде сәйкес келмеуі мүмкін екенін көрсетеді.
