عمر بڑھنے میں ناکامی اور پولیمر مواد کی زندگی کی پیشن گوئی

عمر بڑھنے کی ناکامی اور پولیمر مواد کی زندگی کی پیش گوئی
سٹوریج اور استعمال کے دوران، پولیمر مواد مختلف ماحولیاتی عوامل (جیسے بالائے بنفشی روشنی، حرارت، نمی، اوزون، مائکروجنزم وغیرہ) اور کام کرنے کے حالات (جیسے کشیدگی، برقی میدان، مقناطیسی میدان، میڈیا، وغیرہ) سے متاثر ہوں گے۔ فوٹو آکسیجن انحطاط، تھرمل انحطاط، کیمیائی انحطاط، حیاتیاتی انحطاط وغیرہ، تباہی تک مختلف خصوصیات کے بتدریج زوال کا باعث بنتے ہیں۔ لہذا، پولیمر مواد کی عمر بڑھنے کی ناکامی کے طریقہ کار اور زندگی کی پیش گوئی کا مطالعہ کرنا بہت اہمیت کا حامل ہے۔ ربڑ کی سگ ماہی کے مواد کو مثال کے طور پر لیں، اس سے بنی مصنوعات، جیسے گاسکیٹ، او-رِنگز، کپ، تیل کی مہریں، والوز وغیرہ، اکثر مکینیکل آلات میں کلیدی پوزیشنوں پر ہوتے ہیں، اور ساتھ ہی اکثر کمزور ہوتے ہیں۔ اجزاء یا اسمبلیوں کے لنکس۔ اگر یہ اپنی سگ ماہی کی صلاحیت کھو دیتا ہے، تو اسے الگ کر کے تبدیل کیا جانا چاہیے، ورنہ پوری پروڈکٹ کو ختم کیا جا سکتا ہے۔
ربڑ کی عمر بڑھنے کا جوہر ربڑ کی سالماتی زنجیروں کا کراس لنکنگ یا ٹوٹنا ہے، جو زیادہ تر ایک خودکار آکسیڈیشن میکانزم ہے۔ ربڑ کے خام ربڑ کی قسم اور ساخت بڑی حد تک مصنوعات کی عمر بڑھنے کے استحکام کا تعین کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، سلیکون ربڑ اور فلورین ربڑ کی گرمی کی مزاحمت نائٹریل بوٹاڈین ربڑ (NBR) سے بہتر ہے۔ ہائیڈروجنیٹڈ نائٹریل بوٹاڈین ربڑ (HNBR) کی گرمی کی مزاحمت جتنی زیادہ سنترپتی ہوگی، اتنا ہی بہتر تھرمل استحکام؛ جیسے جیسے acrylonitrile (AN) کا مواد بڑھتا ہے، تیل کی مزاحمت اور NBR کی عمر بڑھنے کی مزاحمت بڑھ جاتی ہے، لیکن ساتھ ہی اس کی سگ ماہی کی کارکردگی اور کم درجہ حرارت کی مزاحمت کم ہوتی ہے۔ ربڑ ولکنائزیشن سسٹم، اسٹیبلائزنگ سسٹم، فلرز اور پلاسٹائزرز سبھی میٹرکس کی عمر بڑھنے والی خصوصیات کو متاثر کریں گے۔ سلیکون ربڑ یا پولی یوریتھین ربڑ کے لیے جو آسانی سے ہائیڈولائز ہو جاتا ہے یا اس میں خاص ہائیڈرو فیلیسیٹی ہوتی ہے، نمی اس کی عمر کو تیز کرے گی۔ استعمال کے دوران، ربڑ کی سگ ماہی مواد کو اکثر اخترتی کی ایک خاص مقدار کا سامنا کرنا پڑتا ہے اور تیل کے ذرائع ابلاغ کے ساتھ رابطے میں آتے ہیں. یہ مواد کی عمر بڑھنے کے عمل کو نہ صرف تھرمو آکسیڈیٹیو انحطاط کا عمل بناتا ہے بلکہ تیل کے ذرائع ابلاغ اور تناؤ کا اثر بھی بنتا ہے۔
ربڑ کی زندگی کا اندازہ عام طور پر ایک تیز رفتار تھرمل آکسیجن ایجنگ ٹیسٹ کے ذریعے کیا جاتا ہے، یعنی ایک تیز رفتار بڑھاپے کا ٹیسٹ زیادہ درجہ حرارت پر کیا جاتا ہے، اور زندگی کی پیشین گوئی ارینیئس فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے (سروس) درجہ حرارت میں پیمائش کے نتائج کو بڑھا کر کی جاتی ہے۔ . اس کے لیے ضروری ہے کہ انحطاط کا باعث بننے والا طریقہ کار زیر تفتیش درجہ حرارت کی حد میں تبدیل نہ ہو۔ زیادہ تر معاملات میں، Arrhenius طریقہ کار کو قابل عمل ثابت کیا گیا ہے، لیکن بہت سے محققین نے اطلاع دی ہے کہ ربڑ کی عمر بڑھنے کا Non-Arrhenius رویہ مکمل طور پر لاگو نہیں ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب Bernstein et al. فلوروسیلیکون کی تیز رفتار عمر کا مطالعہ کیا، انہوں نے پایا کہ اس کے کمپریسیو تناؤ میں نرمی کے رویے کا آریینیئس وکر 80 ڈگری پر منحرف ہوا، جس کی وجہ سے اعلی درجہ حرارت اور کم درجہ حرارت والے حصوں میں دو ایکٹیویشن انرجی (73kJ·mol-1 اور 29kJ) دکھائی دیتی ہے۔ ·مول-1)۔ کم درجہ حرارت کے سیکشن ایکٹیویشن انرجی سے شمار کیا جاتا ہے، 50% کارکردگی کے نقصان کے مطابق زندگی 17 سال ہے، جب کہ اعلی درجہ حرارت والے حصے کی ایکٹیویشن انرجی سے براہ راست نکالی جانے والی زندگی کی مدت 900 سال تک ہے۔ Jiayu ٹیسٹنگ نیٹ ورک کی طرف سے ترمیم، ترمیم اور دوبارہ پرنٹنگ ذریعہ کی نشاندہی کرنا ضروری ہے. اتنا بڑا فرق اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ عمر بڑھنے کے اصل حالات تیز رفتار عمر سے مختلف ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں عمر بڑھنے کے طریقہ کار میں تبدیلیاں آتی ہیں، یا مختلف درجہ حرارت کی حدود میں عمر بڑھنے کے طریقہ کار میں تبدیلیاں ہوتی ہیں، جو سادہ ایکسٹراپولیشن کے نتائج کو ناقابل اعتبار بنا دیتے ہیں۔ تاہم، موجودہ تحقیقی کام زیادہ تر انجینئرنگ ایپلی کیشنز کی اصل ضروریات سے شروع ہوتا ہے، مختلف حالات میں ربڑ کی عمر بڑھنے کے طریقہ کار کے حوالے سے مکینیکل خصوصیات (جیسے طاقت، سختی، کمپریشن مستقل اخترتی، تناؤ میں نرمی، لچکدار بحالی کی شرح، وغیرہ) پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔ . تحقیق شاذ و نادر ہی شامل ہے، جس کا مطلب ہے کہ زندگی کی پیشن گوئی اب بھی تیز تر تھرمل آکسیجن عمر بڑھنے کا طریقہ استعمال کرتی ہے۔ ربڑ کے ماحول میں پیچیدہ درجہ حرارت اور نمی کے حالات، تناؤ کے اثرات، درمیانے اثرات وغیرہ کے اثرات میں کافی تحقیقی خلاء موجود ہیں۔
تھرمل آکسیکرن کے عمل کے دوران، ربڑ مختلف آکسیکرن مصنوعات تیار کرے گا، جو ظاہر ہے کہ مصنوعات کی موٹائی کی سمت میں تقسیم ہوتے ہیں، اور اس کی کراس لنکنگ کثافت بھی بدل جائے گی۔ ہوا اور چکنا کرنے والے تیل میں این بی آر کے تھرمل آکسیجن کی عمر بڑھنے کے رویے اور طریقہ کار پر گہرائی سے تحقیق کرنے کے بعد مصنف نے پایا کہ ہوا میں این بی آر کی عمر بڑھنے کے عمل کو تین مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ پہلا مرحلہ بنیادی طور پر additives (plasticizers، antioxidants، وغیرہ) کی منتقلی ہے۔ دوسرے مرحلے میں، آکسیڈیشن ری ایکشن اور کراس لنکنگ ری ایکشن کا غلبہ ہوتا ہے، جو کراس لنکنگ ڈگری اور سختی میں اضافے سے ظاہر ہوتا ہے، جبکہ لچکدار بحالی کی شرح کم ہوتی ہے۔ دیر سے تھرمل آکسیکرن عمر بڑھنے کے تیسرے مرحلے میں، شدید آکسیکرن مالیکیولر چینز کو توڑنے کا سبب بھی بن سکتا ہے۔ تاہم، اس وقت، NBR کی لچک تقریباً مکمل طور پر ختم ہو چکی ہے اور اسے سگ ماہی کے مواد کے طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ اس عمل میں، اینٹی آکسیڈینٹ مواد میں تبدیلی ایک بہت اہم اشارہ ہے۔ جب اس کا مواد ایک اہم قدر تک گر جائے گا، لچکدار بحالی کی شرح تیزی سے گر جائے گی، اور سختی تیزی سے بڑھ جائے گی، جس کی وجہ سے یہ اپنی کارکردگی کو کھو دے گا۔ جب این بی آر چکنا کرنے والے تیل میں تھرمل طور پر بوڑھا ہوتا ہے، تو سب سے پہلے، ربڑ میں چکنا کرنے والے تیل کے پھیلاؤ کی وجہ سے، ربڑ طویل عرصے تک اچھی لچکدار خصوصیات کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ دوسرا، اگرچہ چکنا کرنے والا تیل ایک خاص حد تک آکسیجن کے پھیلاؤ کو روکتا ہے، لیکن ربڑ کی مالیکیولر چینز کی بڑھتی ہوئی نقل و حرکت کی وجہ سے تیل میں آکسیڈیشن کی ڈگری زیادہ ہوتی ہے۔ اگر ایک ہی قسم کا تیل مختلف viscosity کا ہے، تو کم وسکوسیٹی آئل میں آکسیکرن کی ڈگری ہائی واسکاسیٹی آئل سے زیادہ ہوگی۔ تیسرا، چکنا کرنے والے تیل کے اخراج کا اثر ربڑ میں شامل اشیاء کی منتقلی کی رفتار کو تیز کرتا ہے۔
جب سگ ماہی کے مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، ربڑ دباؤ کا شکار ہوتا ہے اور وقت کے ساتھ آرام کرتا ہے۔ گیلن وغیرہ۔ سانڈیا نیشنل لیبارٹری سے مختلف درجہ حرارت پر ایک خاص تناؤ کے ساتھ بٹائل ربڑ کے تناؤ میں نرمی کے رویے کا مطالعہ کیا اور پتہ چلا کہ تناؤ میں نرمی کی شرح تناؤ والے حالات میں نمایاں طور پر تیز ہوتی ہے۔
جب ربڑ کی سگ ماہی کے مواد کو متحرک سگ ماہی اور چکنا کرنے کے حالات میں استعمال کیا جاتا ہے، تو ربڑ کی رگڑ اور پہننے کی خصوصیات پر غور کیا جانا چاہیے۔ ربڑ کا رگڑ گتانک مائع، چپکنے اور اخترتی کی مشترکہ شراکت ہے۔ آسنجن سالماتی سطح پر کنکشن اور تباہی ہے اور لچکدار ماڈیولس کے ساتھ کم ہوتی ہے، جو viscoelasticity کا ایک فعل ہے۔ ربڑ کا hysteretic رگڑ ایک توانائی خرچ کرنے والا عمل ہے، جس کے ساتھ اندرونی نم ہوتا ہے، لیکن لچکدار ماڈیولس کم ہونے کے ساتھ بڑھتا ہے۔ پہننا مقامی نقصان ہے، جو کراس سے منسلک نیٹ ورک کے چھوٹے مالیکیولز میں ٹوٹنے کا نتیجہ ہے۔ اگر یہ تیز سطح ہے تو، پہننے سے تناؤ کی ناکامی ہو جائے گی۔ اگر یہ ایک کند سطح ہے، تو یہ تھکاوٹ کی ناکامی کا باعث بنے گی۔ مختلف آئل میڈیا کے ربڑ کی رگڑ اور پہننے کی خصوصیات پر مختلف اثرات ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایسٹر بیس آئل NBR کی مکینیکل خصوصیات کو معدنی تیل اور پولی اولفن مصنوعی تیل (PAO) سے زیادہ سنجیدگی سے کم کرتا ہے۔