دانشگاه تربیت مدرس پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر 2588-5316 7 3 2023 10 23 Lifetime Prediction of EPDM Rubber Seals Using Time-Temperature Superposition Principle and the Effect of Nanoparticles Loading on It تخمین طول عمر واشرآب بند EPDM طبق اصل انطباق زمان و دما و اثر بارگذاری نانوذرات بر آن 29 48 20833 FA شادی حسن آجیلی شیراز، دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، بخش مهندسی شیمی میلاد پارسافرد شیراز، جاده شیراز، سپیدان، صنایع لاستیک فراپیشتاز هونام(فراراب) Journal Article Hypothesis: Because of the widespread use of rubbers in different industries, estimating the rubber material properties and its lifetime are very important in design procedure to assure the quality and safety of the rubber components. In this study, the properties and useful lifetime prediction of EPDM rubber parts used in the production of sealing gaskets and sealants for GRP pipes were investigated and the effect of adding silica nanoparticles as well as Si69 coupling agent on these characteristics was studied. Methods: In this work, the samples were tested under accelerated aging conditions and aged in the temperature range of 25-90 °C until 60 days. Then time-temperature superposition was carried out on tensile test and compression set results using Williams Landel Ferry (WLF) model to estimate useful lifetime of the samples. Tensile test was conducted under ISO 12244 standard and compression set test was performed according to ISO 815 standard on rubber samples. Aging effect on samples with and without silica was analyzed with FTIR. In addition, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were performed to observe the dispersion condition of silica nanoparticles in EPDM samples. Findings: According to obtained results, TEM images showed no sign of nanoparticles agglomeration within the samples due to presence of Si69 and SEM graphs depicted a uniform distribution of particles in the matrix. Using time-temperature superposition principle, the lifetime was estimated about 63 and 35 years at room temperature for the rubber samples with and without silica and Si69 coupling agent, respectively. It was observed that the presence of modified silica nanoparticles improves the mechanical and thermal properties of EPDM and also increases the useful lifetime of this elastomer. فرضیه: به دلیل توسعه کاربرد لاستیکها در صنایع مختلف ، خصوصیات و طول عمر مفید مواد لاستیکی دارای اهمیت ویژهای در مراحل طراحی بوده و منجر به اطمینان از کارایی و ضمانت اجزاء لاستیکی خواهد بود. در این مطالعه، ویژگیها و طول عمر مفید قطعات لاستیکی EPDM مورد استفاده به عنوان آببند یا درزگیر در لوله های تقویت شده با الیاف شیشه، GRP مورد بررسی قرار گرفت و اثر افزودن نانوذره سیلیکا و جفتکننده سیلانی Si69بر روی این ویژگی ها مطالعه شد. روش: در این کار، آزمونها تحت شرایط پیرشدگی تسریع یافته انجام گرفت بطوریکه نمونه ها در محدوده دمایی 25-90 درجه سانتیگراد به مدت 60 روز تحت شرایط پیرشدگی قرار گرفتند. سپس تخمین طول عمر نمونه ها با استفاده از اصل انطباق زمان- دما و همچنین با استفاده از مدل ویلیامز لندل فری (WLF) ، بر روی دادههای آزمونهای کشش و مانایی فشار صورت گرفت. آزمون کشش تحت استاندارد ISO 12244 و آزمون مانایی فشار بر اساس استاندارد ISO 815 بر روی نمونه های لاستیکی انجام شد. اثر پیرشدگی بر روی نمونههای با و بدون نانوذره سیلیکا توسطFTIR بررسی گردید. همچنین از آزمونهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای مشاهده نحوه پخش ذرات نانوسیلیکا در نمونه های لاستیک EPDM استفاده شد. یافته ها: بر اساس نتایج به دست آمده، طول عمر مفید به ترتیب برای نمونه های لاستیکی با و بدون و نانوذره سیلیکا و عامل جفتکننده Si69 در دمای اتاق حدود 63 و 35 سال برآورد شد. مشاهده شد که وجود نانوذرات سیلیکای اصلاح شده خواص مکانیکی و حرارتی EPDM را بهبود می بخشد و همچنین باعث افزایش طول عمر مفید این الاستومر می شود.

https://arcpe.modares.ac.ir/article_20833_e09fdffe648a30658a9657bbed7b2388.pdf