Mae angen i rwber ac ireidiau ddod i gysylltiad â'i gilydd mewn llawer o gymwysiadau. Ond yn aml mae problemau gyda'r hyn a elwir yn "heneiddio" rwber: dirywiad yn priodweddau'r rwber oherwydd rhyngweithio rhwng y rwber a'r olewau saim / sylfaen dan sylw.
Mae hon yn ffenomen a astudiwyd yn fawr ond yn gyffredinol nid yw'r astudiaethau'n edrych yn ddigon dwfn i mewn i pam mae'r ddwy gydran yn anghydnaws. Ymchwiliodd astudiaeth newydd a gynhaliwyd gan Nynas i'r posibilrwydd o fesur crebachu a chwyddo'r rwber, oherwydd bod yr olew yn mudo rhwng y naill a'r llall, fel prawf cymharol syml ar gyfer cydnawsedd rhwng rwber ac iraid. Canolbwyntiodd yr astudiaeth ar newidiadau i briodweddau mecanyddol a thymheredd isel rwber yn ystod ei gysylltiad â nifer o saim a'u olewau sylfaen. Fodd bynnag, yn y broses gwnaethom ddarganfyddiad diddorol a phwysig: nid yr olew yn unig, ond cynhwysion eraill sy'n mudo hefyd. Mae'r rhain yn dylanwadu ar briodweddau mecanyddol amrywiol ac felly mae gan y darganfyddiad oblygiadau pwysig wrth geisio optimeiddio rhyngweithiadau rwber / saim.
Efallai y bydd rhywun yn llunio saim yn wych. Yna gallai rhywun arall wneud fformiwleiddiad gwych ar gyfer rwber. Fodd bynnag, pan ddaw'r saim gwych hwnnw i gysylltiad â'r rwber gwych hwnnw, yn rhy aml o lawer mae'r rwber yn cael ei ddinistrio mewn dim o dro. Mae llawer o astudiaethau wedi delio â'r mater hwnnw, ond rydym wedi darganfod nad ydyn nhw wedi mynd yn ddigon pell i ddeall achosion sylfaenol anghydnawsedd saim / rwber.
Cyfeirir at y rhyngweithio rydyn ni'n siarad amdano fel arfer fel "heneiddio" rwber. Mae heneiddio yn golygu dirywiad yn yr eiddo sydd ei angen ar y rwber i gyflawni ei bwrpas. Er mwyn astudio’r broses hon mae angen ystyried llawer o baramedrau, megis priodweddau diddyledrwydd y polymer, y plastigyddion a ddefnyddir yn y rwber, a phriodweddau’r olew sylfaen. Byddai'n gymharol syml pe bai'n rhaid i chi gynnal un neu ddau o brofion yn unig i bennu effeithiau heneiddio ar y gwahanol samplau. Mewn theori, dylai mesur chwydd a chrebachiad y rwber fod yn ddigon. Gan dybio mai'r hyn sy'n digwydd yw bod yr olew sylfaen yn mudo rhwng y rwber a'r saim, dylid dangos cydnawsedd da trwy fawr ddim crebachu neu chwyddo. Ond nid yw bywyd bob amser mor syml â hynny ...
Disgrifiad o'r profion
Cynhaliwyd cyfres o brofion i gymharu cydnawsedd olewau sylfaen a saim â rwber wrth heneiddio. At y diben hwn, defnyddiwyd pedair olew sylfaen gwahanol, pob un â gludedd o 150 mm2 / s ar 40 ° C. Cymharwyd tair olew naphthenig o amrywiol solfedd ac un olew paraffinig.
Y rheswm dros ddefnyddio'r saim a'r olewau sylfaen oedd penderfynu a oes angen defnyddio saim mewn profion cydweddoldeb rwber neu a yw'n ddigonol cynnal y profion gyda'r olew yn unig er mwyn cael canlyniadau pendant.
Er mwyn profi'r rhyngweithiadau, trochwyd y samplau rwber yn llwyr yn yr olewau sylfaen a'r saim. Perfformiwyd heneiddio ar dri thymheredd gwahanol, 80 ° C, 100 ° C a 120 ° C, a hyd y prawf oedd wythnos. Mesurwyd newidiadau yng nghaledwch a phwysau pob un o'r samplau rwber dros gyfnod yr astudiaeth.
Gwnaed mesuriadau caledwch gan ddefnyddio'r dull IRHD a chofnodwyd y canlyniadau gan ddefnyddio'r raddfa IRHD sy'n rhedeg o 0 i 100, lle mae 0 yn cyfateb i rwber meddal dros ben. Mae gan fathau rwber cyffredin werthoedd IRHD o 30 i 85 gradd.
Mesurwyd cryfder tynnol a hirgul hefyd. Cryfder tynnol yw'r grym sy'n ofynnol i ymestyn y rwber i rwygo wedi'i rannu ag ardal drawsdoriadol y darn prawf. Mynegir y canlyniadau yn MPa. Elongation yw'r mesur o allu'r rwber i ymestyn heb dorri, wedi'i fesur fel y cant o'r hyd gwreiddiol.
Ar gyfer y samplau rwber a oedd mewn olewau sylfaen ar 100 ° C, gwnaed mesuriadau o dymheredd pontio gwydr, Tg. Yn y pen draw, bydd yr holl bolymerau yn stiffen i gyflwr gwydr amorffaidd anhyblyg (a bregus) pan fydd y tymheredd yn cael ei ostwng i lefel a elwir yn dymheredd pontio gwydr polymer. Ar gyfer rwber, mae'r tymheredd hwn yn nodi'r terfyn gwasanaeth tymheredd isel.
Canlyniadau
Dangosodd y canlyniadau, o dan yr un amodau, bod rwber cloroprene (CR) wedi chwyddo mwy na rwber rwber nitrile-bwtadien (NBR) (Ffigurau 1 a 2). Mewn gwirionedd, dangosodd y rwber NBR grebachu yn y rhan fwyaf o achosion. Mae olewau â phŵer toddyddion uwch, ee olewau naphthenig â chynnwys aromatig uchel, yn arwain at fwy o chwydd i'r rwber CR, ond llai o grebachu ar gyfer y rwber NBR, nag y mae olewau â phŵer toddydd is, ee olewau paraffinig aromatig isel. Felly, achosodd yr olew paraffinig y chwydd lleiaf yn achos rwber CR, ond y crebachu mwyaf yn achos rwber NBR.
Mae hyn yn eithaf rhesymegol wrth ystyried tebygrwydd priodweddau diddyledrwydd yr olewau a'r rwbwyr. Yn gyffredinol, po agosaf yw diddyledrwydd yr olew i rwber, yr uchaf yw faint o olew y gellir ei ddal gan rwber. Os mynegir diddyledrwydd trwy werthoedd paramedr hydoddedd Hildebrand, gwelir bod rwber cloroprene ac olewau naphthenig yn gweddu'n llawer agosach at ei gilydd na'r rwber nitrile-biwtadïen ac olewau naphthenig, ac mae'r camgymhariad diddyledrwydd yn cynyddu ymhellach wrth newid o olew naphthenig i olewau paraffinig.
O edrych ar y mesuriadau caledwch a chryfder tynnol, daw'r duedd ganlynol yn amlwg: mae chwyddo bob amser yn gysylltiedig â cholledion penodol mewn caledwch ac mewn cryfder tynnol (Ffigurau 3 a 4).
At hynny, mae ein harbrofion wedi dangos bod cyswllt hirfaith â saim ac olewau sylfaen hefyd yn effeithio'n sylweddol ar dymheredd trosglwyddo gwydr (Tg) rwber. O safbwynt y defnyddiwr, mae Tg o rwber yn baramedr pwysig sy'n pennu'r tymheredd isaf na ellir defnyddio rwber oddi tano wrth iddo golli ei hydwythedd. Gwyddys bod presenoldeb plastigydd yn iselhau'r tymheredd pontio gwydr Tg (byddai'r un ffordd ag y byddai presenoldeb hydoddyn fel arfer yn iselhau pwynt rhewi toddiannau). Felly, mae cynnydd yn y Tg o rwberi yn yr olew sylfaen a'r saim yn dangos ailddosbarthu plastigydd rhwng y rwber a'r cyfnodau olew: mae olew yn mudo i'r rwber ac mae'r plastigyddion a oedd yn wreiddiol yn y rwber yn mudo allan.
Felly sut y gellir atal hyn? Un ffordd a awgrymwyd i ddelio ag ef oedd lefelu'r gwahaniaethau crynodiad trwy ychwanegu'r plastigyddion rwber cyfatebol, fel dioctyladipate, at y fformwleiddiadau saim. Dewisiadau amgen eraill oedd defnyddio plastigydd mwy pegynol, fel ffosffad aryl alkylated, neu ddisodli rhannol dioctyladipate gan olew naphthenig mewn fformwleiddiadau rwber. Gwiriwyd y posibiliadau hyn ond ni phrofodd yr un ohonynt yn gwbl lwyddiannus. Mae amnewid rhan o'r plastigydd pegynol (DOA) mewn rwber ag olew naphthenig yn rhoi cynnydd bach yn y tymheredd pontio gwydr (Tg) i ddechrau ond nid yw'n cael fawr o effaith ar ganlyniad profion heneiddio rwber; a rwberi wedi'u plastigoli ag olewau naphthenig a gydag esterau'n diraddio yn yr un modd. I'r gwrthwyneb, dangoswyd bod ychwanegu DOA at fformwleiddiadau olew sylfaen neu saim yn gwella priodweddau tymheredd isel rwber (trwy ddigalon Tg) ond mae'n cael effaith andwyol ar briodweddau mecanyddol megis caledwch, cryfder a mynegai cydnawsedd sêl. Gellir gweld y data arbrofol cyfatebol yn Ffigurau 5–8.
Mae canlyniadau'r profion yn awgrymu'n bendant bod y rhyngweithio rhwng saim a rwber yn cael ei bennu i raddau helaeth gan briodweddau'r olew sylfaen a ddefnyddir wrth lunio saim. Mae cydnawsedd rwber da olewau sylfaen yn gwarantu cydnawsedd rwber da o'r saim a gynhyrchir ohonynt.
Casgliadau
Mae ein canlyniadau'n dangos, wrth geisio gwneud y gorau o'r rhyngweithio rhwng rwber a'r olew / saim sylfaen, nid oes ateb syml, ac mae'r math rwber, y plastigydd, a chyfansoddiad olew / saim sylfaen i gyd yn newidynnau y mae angen eu hystyried. Mae ymfudo plastigyddion yn ganfyddiad pwysig a dylid ei ystyried bob amser.
Yn y mwyafrif o brofion, roedd yr olewau a'r saim naffthenig wedi'u mireinio'n dda a gynhyrchwyd ohonynt yn dangos cydnawsedd rwber da, yn debyg i, neu hyd yn oed yn fwy na chynhyrchion tebyg eraill sydd ar gael ar y farchnad.