পলিমার সামগ্রীর বার্ধক্যজনিত ব্যর্থতা এবং জীবনের পূর্বাভাস

পলিমার উপকরণের বার্ধক্য ব্যর্থতা এবং জীবনের পূর্বাভাস
স্টোরেজ এবং ব্যবহারের সময়, পলিমার উপাদানগুলি বিভিন্ন পরিবেশগত কারণ (যেমন অতিবেগুনী আলো, তাপ, আর্দ্রতা, ওজোন, অণুজীব ইত্যাদি) এবং কাজের অবস্থা (যেমন চাপ, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, চৌম্বক ক্ষেত্র, মিডিয়া, ইত্যাদি) দ্বারা প্রভাবিত হবে। ফটোঅক্সিজেনের অবক্ষয়, তাপীয় অবক্ষয়, রাসায়নিক অবক্ষয়, জৈবিক অবক্ষয় ইত্যাদির ফলে ধ্বংস হওয়া পর্যন্ত বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের ক্রমান্বয়ে পতন ঘটে। অতএব, পলিমার উপকরণের বার্ধক্য ব্যর্থতার প্রক্রিয়া এবং জীবন ভবিষ্যদ্বাণী অধ্যয়ন করা অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ। উদাহরণ হিসাবে রাবার সিল করার উপকরণগুলি নিলে, এটি থেকে তৈরি পণ্যগুলি, যেমন গ্যাসকেট, ও-রিং, কাপ, তেলের সিল, ভালভ ইত্যাদি প্রায়শই যান্ত্রিক সরঞ্জামগুলির মূল অবস্থানে থাকে এবং একই সাথে প্রায়শই দুর্বল হয়। উপাদান বা সমাবেশের লিঙ্ক। যদি এটি তার সিল করার ক্ষমতা হারায়, তবে এটি অবশ্যই বিচ্ছিন্ন করে প্রতিস্থাপন করতে হবে, অন্যথায় পুরো পণ্যটি স্ক্র্যাপ করা হতে পারে।
রাবার বার্ধক্যের সারমর্ম হল রাবারের আণবিক চেইনগুলির ক্রস-লিঙ্কিং বা ভাঙ্গন, যা বেশিরভাগই একটি স্বয়ংক্রিয় অক্সিডেশন প্রক্রিয়া। রাবার কাঁচা রাবারের ধরন এবং গঠন পণ্যটির বার্ধক্য স্থায়িত্বকে অনেকাংশে নির্ধারণ করে। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন রাবার এবং ফ্লোরিন রাবারের তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা নাইট্রিল বুটাডিয়ান রাবারের (এনবিআর) চেয়ে ভাল; হাইড্রোজেনেটেড নাইট্রিল বুটাডিন রাবার (HNBR) এর তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা যত বেশি হবে স্যাচুরেশন তত ভালো তাপ স্থিতিশীলতা; অ্যাক্রিলোনিট্রিল (AN) সামগ্রী বৃদ্ধির সাথে সাথে এনবিআর-এর তেল প্রতিরোধ এবং বার্ধক্য প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, কিন্তু একই সাথে এর সিলিং কার্যকারিতা এবং নিম্ন তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায়। রাবার ভলকানাইজেশন সিস্টেম, স্ট্যাবিলাইজিং সিস্টেম, ফিলার এবং প্লাস্টিকাইজার সবই ম্যাট্রিক্সের বার্ধক্য বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করবে। সিলিকন রাবার বা পলিউরেথেন রাবারের জন্য যা সহজে হাইড্রোলাইজ করা হয় বা নির্দিষ্ট হাইড্রোফিলিসিটি থাকে, আর্দ্রতা তার বার্ধক্যকে ত্বরান্বিত করবে। ব্যবহারের সময়, রাবার সিলিং উপকরণগুলিকে প্রায়শই একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বিকৃতি সহ্য করতে হয় এবং তেল মিডিয়ার সংস্পর্শে আসতে হয়। এটি উপাদানের বার্ধক্য প্রক্রিয়াকে কেবল একটি থার্মো-অক্সিডেটিভ অবক্ষয় প্রক্রিয়াই নয়, তেল মিডিয়া এবং চাপের প্রভাবকেও পরিণত করে।
রাবারের জীবন সাধারণত একটি ত্বরিত তাপীয় অক্সিজেন বার্ধক্য পরীক্ষার মাধ্যমে মূল্যায়ন করা হয়, অর্থাৎ, একটি ত্বরিত বার্ধক্য পরীক্ষা একটি উচ্চ তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়, এবং আরহেনিয়াস সূত্র ব্যবহার করে পরিমাপের ফলাফলগুলি ব্যবহার (পরিষেবা) তাপমাত্রায় এক্সট্রাপোলেট করে জীবনের পূর্বাভাস দেওয়া হয়। . এটি প্রয়োজন যে অধঃপতনের দিকে পরিচালিত প্রক্রিয়া তদন্তের অধীনে তাপমাত্রা পরিসীমার মধ্যে পরিবর্তিত হয় না। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, আরহেনিয়াস পদ্ধতিটি প্রযোজ্য বলে প্রমাণিত হয়েছে, তবে অনেক গবেষক রিপোর্ট করেছেন যে রাবার বার্ধক্যের অ-অ্যারেনিয়াস আচরণ সম্পূর্ণরূপে প্রযোজ্য নয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন Bernstein et al. ফ্লুরোসিলিকনের ত্বরিত বার্ধক্য অধ্যয়ন করে, তারা দেখতে পায় যে এর সংকোচনমূলক স্ট্রেস শিথিলকরণ আচরণের আরহেনিয়াস বক্ররেখা 80 ডিগ্রিতে বিচ্যুত হয়েছে, যার ফলে উচ্চ-তাপমাত্রা এবং নিম্ন-তাপমাত্রার অংশগুলি দুটি সক্রিয়করণ শক্তি দেখায় (73kJ·mol-1 এবং 29kJ ·mol-1)। নিম্ন-তাপমাত্রা বিভাগ সক্রিয়করণ শক্তি থেকে গণনা করা হয়, 50% কর্মক্ষমতা ক্ষতির সাথে সম্পর্কিত জীবনকাল 17 বছর, যখন উচ্চ-তাপমাত্রা বিভাগ সক্রিয়করণ শক্তি থেকে সরাসরি এক্সট্রাপোলেটেড জীবনকাল 900 বছর পর্যন্ত দীর্ঘ। Jiayu টেস্টিং নেটওয়ার্ক দ্বারা সম্পাদনা, সম্পাদনা এবং পুনঃমুদ্রণ উৎস নির্দেশ করতে হবে। এত বড় পার্থক্য ইঙ্গিত করে যে প্রকৃত বার্ধক্য পরিস্থিতি ত্বরিত বার্ধক্য থেকে ভিন্ন, যার ফলে বার্ধক্য প্রক্রিয়ায় পরিবর্তন হয়, বা বিভিন্ন তাপমাত্রার রেঞ্জে বার্ধক্য প্রক্রিয়ার পরিবর্তন হয়, যা সাধারণ এক্সট্রাপোলেশন ফলাফলকে অবিশ্বস্ত করে তুলবে। যাইহোক, বর্তমান গবেষণার কাজ বেশিরভাগই ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রকৃত চাহিদা থেকে শুরু হয়, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে (যেমন শক্তি, কঠোরতা, কম্প্রেশন স্থায়ী বিকৃতি, স্ট্রেস শিথিলকরণ, স্থিতিস্থাপক পুনরুদ্ধারের হার, ইত্যাদি), বিভিন্ন পরিস্থিতিতে রাবারের বার্ধক্য প্রক্রিয়া সম্পর্কিত। . গবেষণা খুব কমই জড়িত, যার মানে জীবন ভবিষ্যদ্বাণী এখনও ত্বরিত তাপীয় অক্সিজেন বার্ধক্য পদ্ধতি ব্যবহার করে। রাবারের পরিবেশে জটিল তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা পরিস্থিতি, চাপের প্রভাব, মাঝারি প্রভাব ইত্যাদির প্রভাবে যথেষ্ট গবেষণার ফাঁক রয়েছে।
তাপীয় জারণ প্রক্রিয়া চলাকালীন, রাবার বিভিন্ন অক্সিডেশন পণ্য তৈরি করবে, যা স্পষ্টতই পণ্যের বেধের দিকে বিতরণ করা হয় এবং এর ক্রস-লিঙ্কিং ঘনত্বও পরিবর্তিত হবে। বায়ু এবং তৈলাক্ত তেলে এনবিআর-এর তাপীয় অক্সিজেন বার্ধক্য আচরণ এবং প্রক্রিয়ার উপর গভীর গবেষণা চালানোর পরে, লেখক দেখতে পেয়েছেন যে বাতাসে এনবিআরের বার্ধক্য প্রক্রিয়াটিকে তিনটি পর্যায়ে বিভক্ত করা যেতে পারে। প্রথম পর্যায় প্রধানত সংযোজন (প্লাস্টিকাইজার, অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট, ইত্যাদি) এর স্থানান্তর। দ্বিতীয় পর্যায়ে, অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া এবং ক্রস-লিংকিং প্রতিক্রিয়া আধিপত্য বিস্তার করে, ক্রস-লিঙ্কিং ডিগ্রি এবং কঠোরতা বৃদ্ধির দ্বারা উদ্ভাসিত হয়, যখন ইলাস্টিক পুনরুদ্ধারের হার হ্রাস পায়। দেরী তাপ অক্সিডেশন বার্ধক্যের তৃতীয় পর্যায়ে, গুরুতর জারণ এমনকি আণবিক চেইন ভেঙে যেতে পারে। তবে, এই সময়ে, এনবিআরের স্থিতিস্থাপকতা প্রায় সম্পূর্ণরূপে হারিয়ে গেছে এবং এটি সিল করার উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যাচ্ছে না। এই প্রক্রিয়ায়, অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট সামগ্রীর পরিবর্তন একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ সূচক। যখন এটির বিষয়বস্তু একটি সমালোচনামূলক মূল্যে নেমে যায়, তখন ইলাস্টিক পুনরুদ্ধারের হার দ্রুত হ্রাস পাবে এবং কঠোরতা দ্রুত বৃদ্ধি পাবে, যার ফলে এটি তার কার্যকারিতা হারাতে পারে। এনবিআর যখন তাপীয়ভাবে লুব্রিকেটিং তেলের বয়সী হয়, তখন প্রথমত, রাবারে লুব্রিকেটিং তেল ছড়িয়ে পড়ার কারণে, রাবার দীর্ঘ সময়ের জন্য ভাল স্থিতিস্থাপকতা বজায় রাখতে পারে। দ্বিতীয়ত, যদিও তৈলাক্ত তেল একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে অক্সিজেনের প্রসারণকে বাধা দেয়, তবে রাবারের আণবিক চেইনের বর্ধিত গতিশীলতার কারণে তেলে অক্সিডেশনের মাত্রা বেশি। যদি একই ধরনের তেল বিভিন্ন সান্দ্রতার হয়, তবে নিম্ন-সান্দ্রতা তেলের অক্সিডেশনের মাত্রা উচ্চ-সান্দ্রতা তেলের তুলনায় বেশি হবে। তৃতীয়ত, অ্যাডিটিভগুলিতে তৈলাক্ত তেলের নিষ্কাশন প্রভাব রাবারে অ্যাডিটিভগুলির স্থানান্তর গতিকে দ্রুততর করে।
সিলিং উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা হলে, রাবার চাপের সাপেক্ষে এবং সময়ের সাথে শিথিল হয়। গিলেন এট আল। স্যান্ডিয়া ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি থেকে বিভিন্ন তাপমাত্রায় একটি নির্দিষ্ট স্ট্রেনের সাথে বিউটাইল রাবারের স্ট্রেস শিথিলকরণের আচরণ অধ্যয়ন করে এবং দেখা যায় যে স্ট্রেস শিথিলকরণের হার উল্লেখযোগ্যভাবে চাপযুক্ত পরিস্থিতিতে ত্বরান্বিত হয়েছিল।
যখন রাবার সিলিং উপকরণগুলি গতিশীল সিলিং এবং তৈলাক্তকরণ পরিস্থিতিতে ব্যবহার করা হয়, তখন রাবারের ঘর্ষণ এবং পরিধানের বৈশিষ্ট্যগুলি অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত। রাবারের ঘর্ষণ সহগ হল তরল, আনুগত্য এবং বিকৃতির যৌথ অবদান। আনুগত্য হল আণবিক স্তরে সংযোগ এবং ধ্বংস এবং ইলাস্টিক মডুলাসের সাথে হ্রাস পায়, যা ভিসকোয়েলাস্টিটির একটি ফাংশন। রাবারের হিস্টেরেটিক ঘর্ষণ একটি শক্তি-সাশ্রয়ী প্রক্রিয়া, যার সাথে অভ্যন্তরীণ স্যাঁতসেঁতে হয়, কিন্তু ইলাস্টিক মডুলাস হ্রাসের সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়। পরিধান স্থানীয় ক্ষতি, ছোট অণু মধ্যে ক্রস লিঙ্ক নেটওয়ার্ক ভাঙ্গন ফলাফল. যদি এটি একটি তীক্ষ্ণ পৃষ্ঠ হয়, পরিধান প্রসার্য ব্যর্থতা হতে হবে; যদি এটি একটি ভোঁতা পৃষ্ঠ হয়, এটি ক্লান্তি ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করবে। রাবারের ঘর্ষণ এবং পরিধান বৈশিষ্ট্যের উপর বিভিন্ন তেল মিডিয়ার বিভিন্ন প্রভাব রয়েছে। উদাহরণ স্বরূপ, এস্টার বেস অয়েল খনিজ তেল এবং পলিওলিফিন সিন্থেটিক অয়েল (PAO)-এর তুলনায় এনবিআর-এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যকে আরও মারাত্মকভাবে ক্ষয় করে।