Getah dan pelincir perlu bersentuhan antara satu sama lain dalam pelbagai aplikasi. Tetapi seringkali masalah dengan apa yang dikenali sebagai "penuaan" getah: kemerosotan sifat getah akibat interaksi antara getah dan minyak gris / dasar yang terlibat.
Ini adalah fenomena yang banyak dikaji tetapi pada amnya kajiannya tidak melihat cukup mendalam mengapa kedua-dua komponen tidak serasi. Satu kajian baru yang dijalankan oleh Nynas menyiasat kemungkinan mengukur pengecutan dan bengkak getah, kerana penghijrahan minyak antara satu dan lainnya, sebagai ujian yang relatif sederhana untuk kesesuaian antara getah dan pelumas. Kajian ini memberi tumpuan kepada perubahan sifat-sifat mekanikal dan suhu rendah getah semasa hubungannya dengan beberapa gris dan minyak asasnya. Walau bagaimanapun, dalam proses kami membuat penemuan menarik dan penting: bukan hanya minyak, tetapi juga bahan-bahan lain yang berhijrah. Ini mempengaruhi pelbagai sifat mekanikal dan oleh itu penemuan mempunyai implikasi penting apabila cuba mengoptimumkan interaksi getah / gris.
Seseorang mungkin membuat rumusan yang hebat untuk gris. Kemudian orang lain mungkin membuat perumusan besar untuk getah. Walau bagaimanapun, apabila gris yang hebat ini bersentuhan dengan getah yang hebat, terlalu kerap getah itu dimusnahkan dalam masa yang singkat. Banyak kajian telah menangani masalah itu, tetapi kami mendapati bahawa mereka tidak cukup jauh untuk memahami sebab-sebab yang mendasari ketidakcocokan lemak / getah.
Interaksi yang kita bicarakan biasanya dirujuk sebagai getah "penuaan". Penuaan bermaksud kemerosotan sifat-sifat keperluan getah untuk tujuannya. Untuk mengkaji proses ini banyak parameter perlu dipertimbangkan, seperti sifat kesolvenan polimer, pelapis yang digunakan dalam getah, dan sifat minyak asas. Ia agak mudah jika anda hanya perlu menjalankan satu atau dua ujian untuk menentukan kesan penuaan pada sampel yang berlainan. Secara teori, mengukur bengkak dan pengecutan getah sepatutnya cukup. Dengan mengandaikan bahawa apa yang berlaku adalah bahawa minyak asas bermigrasi antara getah dan gris, keserasian yang baik harus ditunjukkan dengan sedikit atau tidak mengecut atau membengkak. Tetapi hidup tidak semudah itu mudah ...
Penerangan ujian
Satu siri ujian telah dijalankan untuk membandingkan kesesuaian minyak asas dan gris dengan getah semasa penuaan. Untuk tujuan ini empat minyak asas yang berbeza telah digunakan, semuanya mempunyai kelikatan 150 mm2 / s pada 40 ° C. Tiga minyak naphthenik kesolvenan yang berbeza-beza dan satu minyak parafinik telah dibandingkan.
Alasan untuk menggunakan kedua-dua gris dan minyak asas adalah untuk menentukan sama ada ia perlu menggunakan gris dalam ujian keserasian getah atau sekiranya ia mencukupi untuk menjalankan ujian dengan minyak sahaja untuk mendapatkan keputusan yang konklusif.
Untuk menguji interaksi sampel getah sepenuhnya direndam dalam minyak asas dan gris. Penuaan dilakukan pada tiga suhu berbeza, 80 ° C, 100 ° C dan 120 ° C, dan tempoh ujian adalah satu minggu. Perubahan kekerasan dan berat setiap sampel getah telah diukur sepanjang tempoh kajian.
Pengukuran kekerasan dilakukan menggunakan kaedah IRHD dan hasilnya direkodkan menggunakan skala IRHD yang beroperasi dari 0 hingga 100, di mana 0 bersamaan dengan getah yang sangat lembut. Jenis getah biasa mempunyai nilai IRHD 30 hingga 85 darjah.
Kekuatan dan pemanjangan tegangan juga diukur. Kekuatan tegangan adalah daya yang diperlukan untuk meregangkan getah untuk pecah dibahagikan oleh kawasan keratan rentas ujian. Hasilnya dinyatakan dalam MPa. Elongation adalah ukuran keupayaan getah untuk meregangkan tanpa pecah, diukur seperti peratus panjang asal.
Bagi sampel getah yang berumur dalam minyak asas pada 100 ° C, pengukuran suhu peralihan kaca, Tg juga dibuat. Semua polimer akhirnya akan mengeras ke keadaan kaca amorf yang tegar (dan rapuh) apabila suhu menurun ke paras yang dikenali sebagai suhu peralihan kaca polimer. Bagi getah, suhu ini menunjukkan had perkhidmatan suhu rendah.
Keputusan
Keputusan menunjukkan bahawa, di bawah keadaan yang sama, getah chloroprene (CR) membengkak lebih daripada getah nitrile-butadiena (NBR) (Rajah 1 dan 2). Malah, getah NBR menunjukkan pengecutan dalam kebanyakan kes. Minyak dengan bahan pelarut yang lebih tinggi, contohnya minyak naphthenic dengan kandungan aromatik yang tinggi, membawa lebih banyak bengkak untuk getah CR, tetapi kurang pengecutan untuk getah NBR, daripada melakukan minyak dengan kuasa pelarut yang lebih rendah, contohnya minyak paraffinic aromatik yang rendah. Oleh itu, minyak paraffin menyebabkan bengkak minimum dalam kes getah CR, tetapi pengecutan maksimum dalam kes getah NBR.
Ini agak logikal apabila mempertimbangkan sifat kesolvenan minyak dan karet. Pada umumnya, lebih dekat kesolvenan minyak dengan getah, semakin tinggi jumlah minyak yang dapat teratasi oleh getah. Jika kesolvenan dinyatakan melalui nilai parameter keterlarutan Hildebrand, getah chloroprene dan minyak naphthenik didapati lebih dekat antara satu sama lain daripada getah nitrile-butadiena dan minyak naphthenic, dan kesesuaian kesolvenan terus bertambah dengan perubahan dari naphthenic kepada minyak paraffinic.
Melihat kepada kekerasan dan pengukuran kekuatan tegangan, trend berikut menjadi jelas: bengkak sentiasa dikaitkan dengan kerugian tertentu dalam kekerasan dan kekuatan tegangan (Angka 3 dan 4).
Tambahan pula, eksperimen kami telah menunjukkan bahawa sentuhan berpanjangan dengan gris dan minyak asas juga menjejaskan suhu peralihan kaca (Tg) getah. Dari perspektif pengguna, Tg getah merupakan parameter penting yang menentukan suhu terendah di bawah yang getah tidak boleh digunakan kerana ia kehilangan keanjalannya. Kehadiran plasticizer diketahui menekankan suhu peralihan kaca Tg (dengan cara yang sama seperti kehadiran pelarut biasanya akan menekan titik beku penyelesaian). Oleh itu, kenaikan Tg karet yang berusia di dalam minyak asas dan gris menunjukkan pengedaran semula plasticizer antara getah dan fasa minyak: minyak berhijrah ke dalam getah dan pengeluar plastik yang pada mulanya hadir dalam getah yang berhijrah.
Jadi, bagaimanakah hal ini boleh dicegah? Salah satu cara yang dicadangkan untuk menanganinya adalah untuk mengatasi perbezaan tumpuan dengan menambahkan pempelapis getah yang sepadan, seperti dioctyladipate, kepada formula gris. Alternatif lain adalah menggunakan pemplastik yang lebih polar, seperti aril fosfat alkilasi, atau penggantian separa dioctyladipate oleh minyak naphthenic dalam rumusan getah. Kemungkinan ini telah diperiksa tetapi tiada yang terbukti berjaya. Menggantikan sebahagian daripada pemplastik kutub (DOA) dalam getah dengan minyak naphthenic memberikan sedikit peningkatan dalam suhu peralihan kaca (Tg) pada mulanya tetapi mempunyai sedikit kesan ke atas hasil ujian penuaan getah; dan karet dibancuh dengan minyak naphthenic dan dengan ester merosot sama. Sebaliknya, menambah DOA untuk menetapkan formula minyak atau gris telah ditunjukkan untuk meningkatkan sifat-sifat suhu rendah getah (dengan menimbulkan Tg) tetapi mempunyai kesan buruk terhadap sifat-sifat mekanik seperti kekerasan, kekuatan dan indeks keserasian meterai. Data percubaan yang sepadan boleh dilihat dalam Angka 5-8.
Keputusan ujian mencadangkan secara konsisten bahawa interaksi antara gris dan getah sebahagian besarnya ditentukan oleh sifat-sifat minyak asas yang digunakan dalam formulasi gris. Keserasian getah yang baik dari minyak asas menjamin keserasian getah yang baik dari gris yang dihasilkannya.
Kesimpulan
Keputusan kami menunjukkan bahawa, apabila cuba mengoptimumkan interaksi antara getah dan minyak asas / gris, tidak ada jawapan yang mudah, dan jenis getah, plasticizer, dan komposisi minyak / minyak asas adalah semua pembolehubah yang perlu dipertimbangkan. Penghijrahan pemplastik adalah satu penemuan yang penting dan ia harus sentiasa dipertimbangkan.
Dalam majoriti ujian, minyak naphthenic dan kelebihan minyak halus yang dihasilkannya menunjukkan keserasian getah yang baik, setanding dengan atau bahkan melebihi produk analog yang lain yang terdapat di pasaran.