Dự đoán nhanh tính tương thích của vật liệu đàn hồi với dầu khoáng

Seal nối ống bằng silicone

Vì có rất nhiều ứng dụng đệm làm kín dầu khoáng, nên mong muốn có một phương pháp để xác định nhanh sự kết hợp phù hợp nhất của cao su và dầu mà không cần thực hiện những thí nghiệm ngâm kéo dài. Bài viết này giới thiệu hai phương pháp dự đoán nhanh tính tương thích của vật liệu cao su với dầu khoáng.

Đầu tiên là phương pháp chọn vật liệu cao su dựa trên điểm aniline. Điểm aniline là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó một thể tích aniline tinh khiết hòa tan hoàn toàn trong thể tích của một dầu riêng biệt bằng với thể tích của aniline. Các dầu với cùng điểm aniline luôn có tác động tương tự lên cao su. Điểm aniline càng thấp, tác động trương nở càng mạnh. Một vài ví dụ tiêu biểu như dầu ASTM No.1 có điểm aniline cao 124^oC (225^oF) và gây nên sự trương nở hoặc co rút nhẹ, dầu ASTM Oil No. 2 (IRM 902) có điểm aniline trung bình 93^oC (200^oF) và gây nên sự trương nở trung bình, dầu ASTM Oil No. 3 (IRM 903) có điểm aniline thấp 70^oC (157^oF) và gây nên sự trương nở cao cho hợp chất đệm làm kín. Trong trường hợp dầu có tính trương nở cao, phải điều chỉnh công thức cao su cho phù hợp, ví dụ sử dụng cao su nitrile có nồng độ acrylontrile (ACN) cao.Tuy nhiên, người ta nhận thấy rằng phương pháp điểm aniline không luôn luôn đáng tin cậy. Một vài dầu thương mại có điểm aniline giống nhau có thể gây ra tác động trương nở khác nhau đáng kể do chúng chứa các loại phụ gia và lượng sử dụng khác nhau.

Một phương pháp khác khá nhanh và chính xác hơn liên quan đến việc dùng hợp chất tham khảo đại diện được gọi là NBR 1 tiêu chuẩn, tác động của dầu khoáng được đánh giá thông qua cao su chuẩn này về mặt Chỉ số tương thích vật liệu đàn hồi (ECI) (% thay đổi thể tích). ECI được xác định theo ISO 6072 như sau: đo sự thay đổi khối lượng mẫu NBR 1 sau khi ngâm trong dầu trong 168 giờ, ở 100^oC (212^oF); dựa vào số liệu này và khối lượng riêng của mẫu NBR 1 xác định được ECI.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có một mối quan hệ tương đối tuyến tính giữa phần trăm thay đổi thể tích của NBR 1 trong dãy dầu khoáng và phần trăm thay đổi thể tích của bất kỳ nitrile thương mại trong cùng các mẫu dầu đó. Điều này giúp dự đoán sự thay đổi thể tích của công thức cao su nitrile riêng biệt trong bất kỳ dầu khoáng nào nếu ECI dầu này được biết.

Ví dụ, để tìm sự thay đổi thể tích của công thức cao su “X” trong dầu khoáng có ECI là 10. Ta dọc theo đường ECI 10% cho đến khi nó cắt đường xiên, theo đường ngang từ điểm đó tới trục tung. Công thức cao su “X” sẽ có sự trương nở thể tích xấp xỉ 2% trong dầu đó. Mỗi công thức cao su tương ứng với một đường xiên trên đồ thị. Biết được ECI của mẫu dầu, ta dóng lên các đường xiên khác nhau và tìm được công thức cao su hiện có ở nhà máy phù hợp nhất với loại dầu khoáng này.

Tham khảo từ tài liệu Parker O – Ring Handbook ORD 5700, Parker Hannifin Corporation, 2007, trang 2-22 – 2-23

(vtp-vlab-caosuviet)