لا يخفى على أحد أن الحرارة يمكن أن تتلف منتجات المطاط. ولكن هل تعلم أن هناك طرقاً لتركيب المطاط بحيث يتحمل درجات الحرارة العالية؟

في منشور المدونة هذا، سنستكشف الطرق المختلفة لصياغة المطاط المقاوم للحرارة وكيف يمكن أن تفيد أعمالك. كما سنناقش أيضًا بعض العوامل التي يجب أن تأخذها في الاعتبار عند اختيار طريقة التركيب. لذا، إذا كنت تبحث عن طريقة لحماية منتجاتك المطاطية من الحرارة، تابع القراءة!

ما هو المطاط المقاوم للحرارة ولماذا نحتاج إليه؟

المطاط المقاوم للحرارة هو مادة مرنة مصممة لتحمل درجات الحرارة العالية. ويشيع استخدامه في العديد من التطبيقات الصناعية والتجارية مثل الحشيات وموانع التسرب والخراطيم.

مطاط مقاوم للحرارة لها العديد من المزايا مقارنة بأنواع المواد الأخرى. فهي متينة ومرنة ومقاومة ممتازة للحرارة.

بالإضافة إلى ذلك, مطاط مقاوم للحرارة غالبًا ما يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة من الخيارات الأخرى. وكما يوحي الاسم، يعتبر المطاط المقاوم للحرارة مادة مثالية للتطبيقات التي تتطلب مقاومة درجات الحرارة العالية.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن المطاط المقاوم للحرارة ليس محصنًا تمامًا ضد التلف الناتج عن الحرارة. وسوف يتحلل في النهاية مع التعرض الطويل للحرارة. وعلى الرغم من ذلك، يوفر المطاط المقاوم للحرارة أداءً ممتازاً في العديد من التطبيقات.

تشير المقاومة الحرارية إلى قدرة المطاط ومنتجاته على الحفاظ على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية أو الأداء بعد تعرضه للتقادم الحراري طويل الأمد. ولا يوجد أساساً أي انخفاض من هذا النوع.

يكون الفرق بين الخواص الفيزيائية والميكانيكية في درجة الحرارة العالية وتلك في درجة حرارة الغرفة صغيراً، أي أن مقاومة درجة الحرارة جيدة. يشير إلى تباين الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمطاط مع درجة حرارة (الاختبار).

منتجات المطاط (المقاومة للحرارة) المستخدمة في درجات الحرارة العالية يجب أن تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة ومقاومة جيدة لدرجات الحرارة.

هناك العديد من الطرق لتقييم مقاومة الحرارة، مثل استخدام مقاومة مارتن للحرارة ومقاومة فيكات للحرارة لتقييم درجة مقاومة الحرارة.

يمكن أيضًا العثور على درجة حرارة التحلل من خلال أداة قياس الثقل الحراري باعتبارها الحد الأعلى لدرجة حرارة خدمة المادة، أو التسخين بالتفريغ لمدة 40 إلى 45 دقيقة، وهي درجة الحرارة التي تنخفض عندها الكتلة بمقدار 50% (Tn) - درجة حرارة نصف العمر لتقييم مقاومة الحرارة.

يشير المطاط المقاوم للحرارة إلى المطاط المفلكن الذي لا يزال بإمكانه الحفاظ على الخصائص الميكانيكية الأصلية وقيمة الاستخدام في ظل ظروف درجات الحرارة العالية لفترة طويلة.

يشير مقدار التغير في الخواص (مثل الصلابة) ومعدل التغير في الخواص (مثل قوة الشد)، ومعدل الاحتفاظ بالأداء، ومعامل التقادم إلى تغير خواصه الميكانيكية.

في منتجات ختم المطاط، تسمى المقاومة الحرارية للمطاط المفلكن في حالة الضغط أداء الضغط المقاوم للحرارة، والذي غالباً ما يتم تقييمه بمعامل مجموعة الضغط أو معامل استرخاء الضغط والإجهاد.

ينتمي المطاط الذي يمكن أن يحافظ بشكل أساسي على أدائه الأصلي وقيمة استخدامه بعد الاستخدام طويل الأمد فوق 80 درجة مئوية إلى فئة "المطاط المقاوم للحرارة". إن أداء المطاط المقاوم للحرارة ودرجة الحرارة المرتفعة من منتجات مطاط السيليكون هو الأداء الأكثر شيوعاً بين الخصائص الخاصة للمطاط.

والسبب الأساسي للأداء المستقر للمطاط في هذه الحالة هو قدرته على مقاومة تأثير عوامل مثل الأكسجين والأوزون والمواد الكيميائية المسببة للتآكل والإشعاع عالي الطاقة والإجهاد الميكانيكي في درجات الحرارة العالية. أداء جيد.

نطاق درجة حرارة التشغيل/درجة مئوية مطاط قابل للتطبيق

70 ～ 100 المطاط الطبيعي، مطاط الستايرين-بوتادين

100 ～130 مطاط النيوبرين، مطاط النتريل، مطاط الإبيكلوروهيدرين

130 ～150 مطاط البوتيل، مطاط الإيثيلين البروبيلين، مطاط البولي إيثيلين المكلوروسولفوني

150 ～ 180 مطاط أكريليك، مطاط النتريل المهدرج

180 ～200 مطاط السيليكون الفينيل، مطاط الفلور

200～250 ثنائي ميثيل مطاط السيليكون، مطاط الفلور

＞250 المطاط البيرفلورويثر، مطاط الفلوروسيليكون، مطاط البورسليكات

يمكن تقسيم مقاومة المطاط القياسي الوطني لدرجات الحرارة إلى الدرجتين التاليتين وخمس فئات

مطاط عادي A -70 ～ -30 ℃/90 ～120 ℃، مثل NR، IR، BR، 237 SBR، CR.

مطاط عادي B -40 ～-20 ℃/120 ～150 ℃، مثل NBR، IIR، EPDM، CSM.

المطاط العادي C -30 ～10 ℃/80 ～90 ℃، مثل T، U.

المطاط المقاوم للحرارة A -30 ～-10 ℃/150 ～ 200 ℃، مثل ACM، ANM، ANM، EVA، CO، ECO.

مطاط مقاوم للحرارة B -70 ～ -20 ℃/250 ～ 300 ℃، مثل MQ، MVQ، FPM، FKM.

ومع ذلك، في الاستخدام الفعلي، نظرًا لتأثير العوامل الداخلية والخارجية المختلفة، من أجل ضمان عمر خدمة آمن، يتم التحكم في مطاط الديوين العام عند حوالي 100 درجة مئوية، ومطاط النتريل المقاوم للزيت عند 130 درجة مئوية، ومطاط الأكريلات عند 180 درجة مئوية. ℃.

تبلغ درجة حرارة مطاط السيليكون والفلور 200-250 درجة مئوية، ويمكن أن تصل إلى 300-350 درجة مئوية للاستخدام قصير المدى. هناك أيضًا 4 فئات:

مقاومة الحرارة منتجات مطاط السيليكون يعتمد بشكل أساسي على نوع المطاط المستخدم. ولذلك، عند تصميم الصيغة، ينبغي مراعاة اختيار المطاط الخام أولاً.

تتجلى المقاومة الحرارية للمطاط في درجة حرارة التدفق اللزج العالية، وثبات التحلل الحراري العالي، والاستقرار الكيميائي الحراري الجيد للمطاط.

تعتمد درجة حرارة التدفق اللزج للمطاط على قطبية التركيب الجزيئي للمطاط وصلابة السلسلة الجزيئية. وكلما زادت القطبية والصلابة، ارتفعت درجة حرارة التدفق اللزج.

يتم تحديد قطبية جزيئات المطاط من خلال مجموعاته القطبية وبنيته الجزيئية، وترتبط صلابة السلاسل الجزيئية أيضًا بانتظام البدائل القطبية وترتيبات البنية المكانية.

سيؤدي إدخال 238 مجموعة سيانو أو مجموعات الإستر أو مجموعات الهيدروكسيل أو ذرات الكلور أو ذرات الفلور وغيرها في جزيئات المطاط إلى تحسين مقاومة الحرارة.

تعتمد درجة حرارة التحلل الحراري للمطاط على خصائص الرابطة الكيميائية للتركيب الجزيئي للمطاط.

كلما زادت طاقة الرابطة الكيميائية، كانت مقاومة الحرارة أفضل. السلاسل الجزيئية الكبيرة مثل مطاط البورسليكات, مطاط السيليكون، والبولي فينيل سيلوكسان لهما طاقة رابطة عالية، لذا فإنهما يتمتعان بمقاومة ممتازة للحرارة.

وبصفة عامة، باستثناء مطاط سلسلة الكربون المحتوي على الفلور، فإن مطاط سلسلة الكربون لديه مقاومة منخفضة للحرارة ويمكن استخدامه لفترة طويلة عند درجة حرارة تتراوح بين 150-200 درجة مئوية;

لا تحتوي السلسلة الرئيسية على ذرات الكربون على الإطلاق، مثل البوليمرات العضوية الأولية، مثل النوع Q، ومقاومتها للحرارة جيدة جدًا، ويمكن استخدام هلام السيليكا لفترة طويلة عند درجة حرارة 250 درجة مئوية أو حتى 300 درجة مئوية.

يعد الثبات الكيميائي للمطاط عاملاً مهماً لمقاومة الحرارة، لأنه في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، إذا تلامست بعض المواد الكيميائية مع الأكسجين والأوزون والأحماض والقلويات والمذيبات العضوية.

سوف تعزز تآكل المطاط وتقلل من مقاومة الحرارة. يرتبط الاستقرار الكيميائي ارتباطاً وثيقاً بالتركيب الجزيئي للمطاط.

يُظهر مطاط البوتيل ومطاط الإيثيلين-بروبيلين والبولي إيثيلين المكلوروسولفوني مع عدم التشبع المنخفض مقاومة ممتازة للحرارة.

بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت هناك بنية عطرية متصلة برابطة واحدة على السلسلة الرئيسية، فإن السلسلة الجزيئية ستعمل أيضًا على استقرار البنية بحكم تأثير الاقتران.

إن مقاومة المطاط للحرارة يرتبط بدرجة تشبع السلسلة الجزيئية للمطاط، وصلابة السلسلة الجزيئية، وقطبية الجزيء، وطبيعة الرابطة الكيميائية. يتمتع المطاط ذو التركيب الجزيئي التالي بمقاومة أفضل للحرارة.

يكون تشبع السلسلة الجزيئية مرتفعًا، مثل مطاط البوتيل ومطاط الإيثيلين والبروبيلين الإيثيلين وغيرهما؛ وهناك سلاسل غير عضوية أكثر في الجزء الرئيسي من السلسلة المطاطية، مثل السلسلة الرئيسية مطاط السيليكون هو هيكل من السيليكون والأكسجين;

تحتوي السلسلة الجزيئية للمطاط على عناصر الهالوجين ومجموعة السيانو ومجموعة الإستر، وما إلى ذلك، مثل مطاط الفلور ومطاط الأكريلات ومطاط الأكريلات والبولي إيثيلين المكلور والبوتيل المكلور ومطاط النتريل ومطاط النيوبرين.

تركيبات مختلفة من المطاط المقاوم للحرارة

تم تصميم تركيبات مختلفة من المطاط المقاوم للحرارة لتحمل درجات حرارة مختلفة. والتركيبات الأكثر شيوعاً مصممة لتحمل درجات حرارة تصل إلى 350 درجة فهرنهايت.

تُستخدم هذه التركيبة عادةً في الاستخدامات التي يتعرض فيها المطاط لحرارة عالية متقطعة، مثل الحشيات وموانع التسرب.

وهناك أيضاً تركيبات ذات درجة حرارة أعلى يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 600 درجة فهرنهايت. وتستخدم هذه التركيبات عادةً في التطبيقات التي يتعرض فيها المطاط باستمرار لحرارة عالية، مثل حشيات الغلايات أو مانعات تسرب الأفران.

وتتوفر تركيبات ذات درجة حرارة أعلى للتطبيقات الخاصة، مثل التطبيقات الفضائية حيث يجب أن يكون المطاط قادراً على تحمل درجات الحرارة القصوى. وتتوفر تركيبات مختلفة من المطاط المقاوم للحرارة لتلبية احتياجات مختلف التطبيقات.

الاستخدام السليم للأطراف المطاطية المقاومة للحرارة

إذا كنت تبحث عن مادة موثوقة وعالية الجودة ومتينة يمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة، فلا تبحث عن أي شيء آخر غير مطاط مقاوم للحرارة.

يعتبر هذا النوع من المطاط مثالي للاستخدامات التي يوجد فيها احتمال التعرض لدرجات حرارة عالية، كما هو الحال في الحشيات وموانع التسرب. ومع ذلك، من المهم ملاحظة ما يلي مطاط مقاوم للحرارة غير قابل للتلف ويجب استخدامه بشكل صحيح للحصول على أفضل النتائج. إليك 5 نصائح للحصول على المطاط المقاوم للحرارة بشكل صحيح.

1). استخدم الرتبة الصحيحة من المطاط المقاوم للحرارة المناسبة لاستخدامك. هناك درجات مختلفة متاحة، وهي مصممة لتحمل درجات حرارة مختلفة. تأكد من اختيار النوع الذي يناسب احتياجاتك.

2). يتصلب المطاط المقاوم للحرارة ويصبح هشاً بمرور الوقت عند تعرضه لدرجات حرارة عالية. قد يتسبب ذلك في تشققها أو انكسارها. لتجنب ذلك، تأكد من فحص المنتجات المطاطية المقاومة للحرارة بانتظام واستبدالها إذا لزم الأمر.

3). عند تركيب المنتجات المطاطية المقاومة للحرارة، احرص على عدم إتلافها. أي جروح أو تمزقات تضعف المنتج، مما يجعله أكثر عرضة للفشل.

4). اتبع دائماً تعليمات الشركة المصنعة عند استخدام منتجات المطاط المقاوم للحرارة. يمكن العثور على معلومات حول التخزين والتركيب والصيانة على عبوة المنتج أو في دليل المالك.

5). إذا كانت لديك أي أسئلة حول استخدام المطاط المقاوم للحرارة، يُرجى استشارة أحد المحترفين الذين لديهم خبرة في التعامل مع هذا النوع من المواد. سيتمكنون من تقديم المشورة لك بشأن أفضل طريقة لاستخدامه في تطبيقك الخاص.

الخاتمة

تصميم التركيبة مطاط مقاوم للحرارة لا تزال مشكلة مفتوحة. ومع ذلك، فقد اقترح الباحثون سلسلة من الحلول لتحسين الاستقرار الحراري والخصائص الميكانيكية لـ المطاط المقاوم للحرارة. نأمل أن توفر مقالة المراجعة هذه بعض التنوير المفيد للبحوث المستقبلية حول تصميم تركيبات المطاط المقاوم للحرارة.