התנהגות הזדקנות של חומרי גומי בסביבות ימיות

1. הקדמה 

בשל שלה גמישות גבוהה , אטימות אוויר מעולה, ו התנגדות לכלי תקשורת שונים , גוּמִי נמצא בשימוש נרחב ב מערכות איטום נפט וגז  עֲבוּר תעופה וחלל , תְעוּפָה, ו נשק ימי .
עם ההתפתחות המהירה של התעשייה הביטחונית הלאומית של סין , רכיבי גומי מגופר הפכו חשובים יותר ויותר ב ציוד תעופה וחלל , כלי שיט ימיים, ו הנדסת ים עמוק .
בפרט, מתחת למתחם סביבה ימית , חומרי איטום גומי חייב לעמוד לחות גבוהה , תרסיס מלח, ו מתח מכני  בו זמנית, הצבת דרישות גבוהות יותר לחומר יציבות לטווח ארוך  ו חיי שירות .

כיום, רוב המחקרים על הזדקנות גומי  להתמקד ב התנהגות הזדקנות תרמית-חמצונית  שֶׁל גומי מגופר , בעיקר חוקרת את השפעות הטמפרטורה והחמצן על תכונותיו.  
עם זאת, ב- סביבה ימית , גורמים כגון אמצעי שמן , גזים קורוזיביים, ו תרסיס מלח  להתקיים במקביל, אשר משפיעים באופן משמעותי על ביצועי איטום  ו תוחלת חיי שירות  שֶׁל רכיבי גומי מגופר .

לעומת זאת, חלקי גומי לא מגופרים  (כְּגוֹן רפידות הגנה מוצלבות חלקית , ציפויי גומי, ו חותמות זמניות בשימוש באתר ) מפגינים עמידות ירודה יותר להזדקנות עקב היעדר רשת צולבת יציבה.  
חומרים אלה נוטים ל ריכוך פני השטח , דֵפוֹרמַצִיָה, ו ירידה בביצועים  תחת חשיפה ימית.

2. סיבות והשפעות של הזדקנות גומי 

הגורמים ל הזדקנות גומי  ניתן לחלק ל פְּנִימִי  ו חִיצוֹנִי  גורמים:

גורמים מהותיים לכלול את הרכב כימי  של מבנה פולימר , קונפורמציה מולקולרית, גבישיות, הסתבכות שרשרת, וקריעת שרשרת או חמצון שהוכנסו במהלך העיבוד.  

גורמים חיצוניים  לִכלוֹל חַמצָן , אוֹזוֹן, טֶמפֶּרָטוּרָה, לַחוּת, ערפל מלח, עוֹבֶשׁ, ו קרינה אולטרה סגולה  בסביבה.

עֲבוּר רכיבי גומי מגופר , א מבנה צולב תלת מימדי  מספק טוב עמידות במתח-הרפיה  ו יציבות כימית .
עם זאת, חשיפה ממושכת ל סביבות ימיות  עדיין יכול לגרום שבירת קשר צולב , פיצוח פני השטח, או הִתקַשׁוּת .

חלקי גומי לא מגופרים, לעומת זאת, חוסר טיפול בגיפור. שֶׁלָהֶם שרשראות מולקולריות רופפות  ו נפח חופשי גדול   להפוך אותם לרגישים יותר יונים ימיים , חומרי חמצון, ו קרינת UV  , המוביל להזדקנות מואצת.  

שינויים בביצועים הנגרמים על ידי הזדקנות כוללים: 

שינויים במראה : התקשות פני השטח, סדקים, דביקות ושינוי צבע. 

פירוק פיזי וכימי: הפחתה ב צְפִיפוּת , קַשִׁיוּת, חוזק מתיחה, סט דחיסה, ויסקו אלסטיות, ו תכונות חשמליות .

לכן, ביישומים מעשיים כגון חותמות שמן תעופה וחלל , רפידות הגנה ימיות, ו טבעות איטום בים עמוק , חיוני להקים נבדל תקני הערכת הזדקנות עֲבוּר מגופר  ו מוצרי גומי לא מגופרים .

3. מבחני הזדקנות מואצים וחיזוי חיי שירות 

בפרקטיקה ההנדסית, מוצרי גומי —בִּמְיוּחָד רכיבי גומי מגופר —לעתים קרובות יש חיי שירות של למעלה מעשר שנים. 
כדי לדמות שימוש לטווח ארוך, בדיקות הזדקנות מואצות בטמפרטורה גבוהה  מועסקים בדרך כלל.

נעשה שימוש במחקרים מוקדמים ספיגת חמצן  כאינדיקטור לקצב ההזדקנות, בהמשך מתפתח לשיטות כגון יישון בתנור , פצצת חמצן , פצצת אוויר, ו בליה מלאכותית  מבחנים.
הגישה הנפוצה ביותר כיום מבוססת על מערכת יחסים אמפירית של ארניוס  ואת עקרון סופרפוזיציה של זמן-טמפרטורה  , אשר מניחה שלכל עלייה של 10 מעלות צלזיוס בטמפרטורה, ה- קצב תגובה  כפול.

עם זאת, ב סביבות ימיות , מסורתי מודלים לחיזוי הזדקנות מואצת  להראות סטיות עקב:

שׁוֹנֶה מנגנוני תגובה  באזורי טמפרטורה משתנים,

נדידת נוגדי חמצון או משקעים,

אבולוציה של מורפולוגיה פולימרית, ו 

מגבלות דיפוזיה של חמצן  קשור לעובי הדגימה.

לכן, עבור רכיבי גומי מגופר  פועל ב תנאי השירות הימי , רצוי להוריד את טמפרטורת ההזדקנות המואצת, להאריך את משך הבדיקה או לפתח מודלים של צימוד רב גורמים  כרוך לַחוּת , תרסיס מלח, ו פעילות מיקרוביאלית  לשפר דיוק חיזוי לכל החיים .

עֲבוּר חלקי גומי לא מגופרים , עקב היעדר רשת צולבת יציבה, ריכוך או כישלון  מתרחשת במהירות במהלך הזדקנות מואצת. 
לפיכך, מסורתי מבוסס Arrhenius  אקסטרפולציות אינן אמינות, ורק הערכות יציבות לטווח קצר  מתנהלים בדרך כלל.

4. הדמיית סביבה ימית לבדיקות מואצות 

בהתחשב במורכבות של סביבה ימית , מבחנים חד פקטורים כגון לחות - חום , תרסיס מלח, או חשיפה לעובש  לא יכול לשכפל באופן מלא את תנאי השירות בפועל. 

במחקר זה, שיפור מנגנון יישון לחות-חום  הועסק, והחליף מים מזוקקים ב מי ים מלאכותיים , וביצוע בדיקות ב 90 מעלות צלזיוס    ו 98% לחות   כדי לדמות הזדקנות מואצת מרובת גורמים.
שיטה זו מגדילה את קצב ההזדקנות  בערך פי שמונה , המאפשר הערכה מהירה של רכיבי גומי מגופר  תַחַת חשיפה ימית .

תוצאות הניסוי מספקות הדרכה חשובה לבחירה חומרי איטום  ב ספינות חיל הים , ציוד צלילה, ו כבלים תת ימיים , ובמקביל גם עוזרים לייעל את יציבות לטווח קצר  שֶׁל רכיבי גומי לא מגופרים  ב יישומים מבניים מגנים .

בשל שלה גמישות גבוהה , אטימות אוויר מעולה, ו התנגדות לכלי תקשורת שונים , גוּמִי נמצא בשימוש נרחב ב מערכות איטום נפט וגז  עֲבוּר תעופה וחלל , תְעוּפָה, ו נשק ימי .