Чем обрабатывают резинки на пластиковых окнах: Обработка резиновых уплотнителей пластиковых окон. Чем смазать резинки на пластиковых окнах? Отопление, водоснабжение, котельная

На рисунках 1 и 2 схематически изображена молекулярная структура резиновой ленты до и после растяжения. В релаксированном состоянии слабосшитые макромолекулы ориентированы случайным образом в чисто аморфной форме. Но при растяжении они становятся очень упорядоченными и выровнены друг с другом; они имеют высокую степень кристалличности при растяжении. По мере удлинения резинки свободный объем уменьшается, и макромолекулы сближаются. Это увеличивает точки, в которых они соприкасаются друг с другом, вызывая более сильные общие силы притяжения. Поскольку все силы притяжения являются экзотермическими, при растяжении выделяется тепловая энергия.

Изменение энтропии. А как насчет изменения энтропии, ∆S? Ясно, что по мере растяжения резинки макромолекулы становятся гораздо более упорядоченными. Следовательно, происходит существенное уменьшение энтропии (∆S = отрицательное значение). Это не благоприятствует спонтанным изменениям и, конечно же, растяжка не является спонтанным процессом. Скорее, сокращение резиновой ленты происходит спонтанно, когда ∆S = положительное значение.

Изменение свободной энергии. Хотя положительные изменения энтропии способствуют спонтанности, именно изменение свободной энергии процесса, ∆G, фактически определяет, является ли процесс спонтанным. Чтобы оценить ∆G, необходимо принять во внимание изменение энтальпии, изменение энтропии и температуру Кельвина. Уравнение 1 показывает взаимосвязь между этими четырьмя параметрами.

∆G = ∆H – T∆S                               Уравнение 1 союзник спонтанный. Когда резинка растянута, ∆H становится отрицательным. Но так же и ∆S! Изменение энтропии достаточно отрицательно при растяжении, чтобы получить значение «T∆S» более отрицательное, чем ∆H, и это дает положительное значение для ∆G. Таким образом, растяжение неспонтанно, а расслабление самопроизвольно, хотя первое экзотермическое, а второе эндотермическое. Процесс релаксации управляется энтропией!

Итак, что происходит, когда вы согреваете натянутую резинку? Если он расширится, как многие могли ожидать, температура (T) увеличится, а его энтропия уменьшится. Таким образом, «T∆S» станет более отрицательным. Тогда ∆G станет более положительным. Но если он сожмется при нагревании, T увеличится, но ∆S также увеличится, что сделает ∆G более отрицательным. Таким образом, натянутая резинка при нагревании будет сжиматься.

Эти простые термодинамические наблюдения дают хорошее представление о природе макромолекулярной структуры резиновой ленты. Но другие очевидные физические свойства резиновой ленты дают еще больше понимания.

Гибкость, плотность, модуль и прочность на растяжение. Резинка явно очень гибкая. Но что происходит с его шириной и толщиной при растяжении? Попробуй это! Поскольку общий объем образца не изменится, большое изменение длины потребует соответствующего уменьшения двух других измерений. Это дает мысленную картину того, как макромолекулы сближаются по мере их удлинения в одном измерении. При этом свободный объем уменьшается, а поскольку масса не меняется, плотность увеличивается.

Теперь попробуйте следующее: надавите сбоку на расслабленную резинку. Что происходит? Уступает очень легко! Он практически не имеет жесткости, и можно сказать, что его модуль практически равен нулю. Теперь, когда вы медленно растягиваете резинку, что происходит с модулем? Он продолжает увеличиваться все больше и больше, пока, наконец, непосредственно перед разрывом полосы модуль не достигает максимума. Кроме того, по мере растяжения прочность резиновой ленты на растяжение — ее сопротивление растяжению — увеличивается, становясь все сильнее и сильнее с увеличением длины. Таким образом, очевидно, что модуль упругости и предел прочности резиновой ленты пропорциональны величине растяжения. Конечно, эти явления имеют структурное объяснение. Как и в случае с экзотермической природой растяжения, макромолекулы сближаются, больше выравниваясь друг с другом. Возрастающая общая сила притяжения, вызванная тесным расположением макромолекул, увеличивает как ее модуль, так и прочность на растяжение.

Другие видимые эффекты. В дополнение к уже обсуждавшимся эффектам типичная коричневая резиновая лента становится «белее» по мере растяжения. Этот эффект может быть более приглушенным с помощью ярких резинок. Что происходит? Этот эффект связан с увеличением микрокристалличности при растяжении. Если бы в резинке полностью отсутствовали цветообразующие компоненты, она, вероятно, была бы прозрачной. Такая прозрачность отражает его аморфную природу. С другой стороны, высококристаллические полимеры – полимеры с высокой степенью молекулярного выравнивания – имеют тенденцию быть мутными или непрозрачными прямо пропорционально концентрации микрокристаллических областей. Итак, когда резинка растягивается, она становится более кристаллической и менее прозрачной из-за выравнивания макромолекул. Для многих резинок это проявляется в повышенной белизне. Аналогичный эффект наблюдается при сгибании прозрачного пластика, такого как полиметилметакрилат (ПММА) или поликарбонат (ПК). При изгибании полимер «белеет» или на нем появляются трещины. Это отражает повышенное выравнивание макромолекулярных цепей при многократном растяжении пластика по мере его изгиба. Однако, поскольку пластик далеко не так эластичен, как резиновая лента, после изгиба остаются «трещины».

Резюме. Эти наблюдения, полученные в ходе простых манипуляций с резиновой лентой (или обычным прозрачным пластиком), дают представление о макромолекулярной структуре полимеров, противопоставляя их материалам с низкой молекулярной массой.

Разъяснение терминологии

Люди, поступающие на работу в области полимеров, сразу же сталкиваются с широким спектром терминов и определений, многие из которых используются как взаимозаменяемые и, что еще более важно, неправильно. Несмотря на то, что для специалиста по UV/EB не существует идеального словаря, может оказаться полезным разобраться с этой лингвистической проблемой напрямую.

Возможно, лучше всего начать со слов «отверждаемый», «отверждаемый» или «отверждаемый» — например, «отверждаемый УФ-излучением», «отверждаемый энергией» или «отверждаемый излучением». Когда полимер «отвержден», линейные или разветвленные полимеры подвергают последующему химическому процессу, в котором макромолекулы соединяются друг с другом ковалентными связями. Терминология исходит из традиционных традиционных процессов термического или воздушного отверждения. Однако это обычно не происходит при «отверждении» УФ или ЭБ. Скорее, в большинстве случаев смесь неполимерных олигомеров и мономеров относительно низкой молекулярной массы наносится или печатается на подложке, а затем полимеризуется и сшиты («отверждены») одновременно. Хотя это не является критическим лингвистическим вопросом, для описания процесса в технических статьях и презентациях правильнее было бы предложить использовать термины «УФ-полимеризация», «ЭП-полимеризация» или «энергетическая полимеризация». Аналогичным образом, говоря о сырьевых материалах (олигомерах и мономерах) в типичной рецептуре, предлагается называть их «УФ-полимеризуемыми» или «ЭБ-полимеризуемыми» материалами. Конечно, эти материалы «отверждаются», но не в обычном смысле термического отверждения. Скорее, это неполимерные материалы, которые при воздействии УФ- или ЭП-источников энергии полимеризуются и перекрестная связь in situ .

Технические вопросы?

Какие у вас есть технические вопросы по науке о полимерах, фотополимеризации или другим темам, связанным с химией и технологией УФ/ЭП-полимеризации? Пожалуйста, направляйте свои вопросы или комментарии Дайанне Бродайн, главному редактору UV+EB Technology , по телефону dianna@petersonpublications. com .

Литература для дальнейшего изучения:

«Уголок профессора», УФ+ЭП Технологии, Том 5, № 2, 2019.

https://web.archive.org/web/20061018005348/http://www.madehow.com/Volume-1/Rubber-Band.html

Байрон К. Кристмас, доктор философии.
Почетный профессор химии
University of Houston-Downtown
[email protected]

Руководство по деградации резины и ее причинам

Опубликовано 27/01/2020 Категория: Испытания резины Теги: Анализ методом конечных элементов , испытание резины

Резина — очень полезный и податливый материал. Однако, как и в случае с большинством материалов, резина со временем разлагается из-за общих факторов окружающей среды, таких как тепло, свет и озон. Естественно, это может ухудшить функциональность важных резиновых деталей, таких как уплотнения и уплотнительные кольца, и привести к выходу из строя машины. Читайте дальше, чтобы узнать больше о типичных причинах износа резины и о практических способах предотвращения износа резины.

Что такое износ резины?

Большинство эластомеров со временем разрушаются, и наиболее распространенными причинами разрушения резины являются воздействие света, кислорода (озона) и тепла. Молекулярные изменения, вызванные этими условиями окружающей среды, могут значительно повлиять на механические свойства и, следовательно, на срок службы резиновых изделий, таких как уплотнения и уплотнительные кольца.

Окислительное и термическое старение резины ускоряется под действием стресса и реактивных газов, таких как озон, что приводит к растрескиванию, обугливанию и обесцвечиванию. Однако добавление антиоксидантов, УФ-стабилизаторов и антиозонатов может замедлить или предотвратить эти типы проблем.

Окислительная деструкция каучука может привести к затвердеванию или размягчению в зависимости от структуры эластомера. Отверждение более распространено, потому что свободные радикалы, образующиеся из-за тепла, кислорода и света, объединяются, образуя новые поперечные связи, что снижает гибкость каучука.

Как портится резина?

Как мы кратко упомянули выше, две основные формы разрушения резины: затвердевание (или охрупчивание) и размягчение. С молекулярной точки зрения эти химические процессы известны как «упрочнение цепи» и «разрыв цепи» соответственно. Химический состав полимера будет определять, какой тип износа в конечном итоге произойдет.

Например, полимерный полибутадиен и его сополимерные производные, такие как стирол-бутадиен-стирол (SBS) и нитриловый каучук (NBR), получают с использованием процесса, называемого сшивкой, который включает соединение полимерных цепей вместе с образованием одной единой молекула. Свободные радикалы, образующиеся под воздействием тепла, кислорода и света, объединяются, образуя новые поперечные связи, что снижает гибкость и приводит к отвердению. Это закалка цепи.

Натуральный каучук (полиизопрен) и другие полимеры изопрена, с другой стороны, подвержены разрыву цепи. Эти типы каучука разрабатываются с использованием полимеризации, которая влечет за собой связывание нескольких идентичных молекул или мономеров с образованием полимера. Таким образом, их основная полимерная цепь подвержена деградации, что является актом разрыва цепи и приводит к размягчению каучукового материала.

Некоторые другие полимеры, такие как EPDM, могут подвергаться сшиванию и разрыву цепи. Однако реакции сшивания, как правило, преобладают, что приводит к большей вероятности отверждения с течением времени.

Как остановить износ резины

Еще до производства резинового изделия можно использовать метод компьютерного моделирования, известный как анализ методом конечных элементов (МКЭ), для прогнозирования реакции резинового материала на условия напряжения-деформации. Анализ напряжения методом конечных элементов показывает, будет ли предложенная конструкция соответствовать проектным спецификациям до изготовления пресс-формы. Это может помочь предотвратить износ резины в долгосрочной перспективе и обеспечить значительную экономию средств.

После того, как вы получили свои резиновые изделия, их, как правило, следует хранить в холодных, темных, сухих и бескислородных условиях, чтобы замедлить последствия разложения резины. Если у вас есть какие-либо резиновые детали, особенно резиновые уплотнения, которые начинают проявлять признаки износа, не бойтесь. Повреждение или выветривание не обязательно означают конец срока службы резинового уплотнения или изделия, замена которого может быть дорогостоящей, а иногда и сложной.