클로로프렌 고무의 해수에 의한 물성 변화 및 노화 수명 예측

Life Time Prediction and Physical Properties of Chloroprene Rubber Aged by Seawater

본 연구에서는 클로로프렌 고무의 열 및 해수에 의한 노화 현상에 따른 물성 변화 및 사용 수명을 예측하였다. 가속 스트레스 수준은 열노화 $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, 해수침지노화 $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$에서 2년 3개월(20,000Hr)동안 가속노화를 통해 인장시험을 수행하여 신장률, 인장강도, 경도를 통한 물성변화 측정을 하였다. 분석 결과신장율 저하가 가장 주된 고장지배모드임을 알 수 있었다. 아레누이스 식을 이용한 노화수명 예측 결과 열노화된 CR의 예측 수명은 $23^{\circ}C$에서 125년이며, 해수침지노화된 CR의 예측수명은 $23^{\circ}C$에서 9년이었다. SEM과 SEMEDS 분석 결과, 해수노화시편이 균열과 SEM-EDS에서는 산소의 농도가 증가하였으며, 이를 바탕으로 FT-IR에서는 해수와의 반응에 의하여 C-O와 C=O 결합이 생성되었음을 관찰하였다. 또한 DSC와 TGA 분석에서는 해수침지노화에 의하여 유리전이온도가 상승하며 분해온도가 낮아짐을 관찰하였다.

Herein, life time prediction based on the deterioration of physical properties of chloroprene rubber (CR)aged by heat and seawater was performed. CR samples were experienced an accelerated test at $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$ for heat aging, and $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$ for seawater aging for 20,000 hrs. The change in tensile strength, maximum elongation,hardness was measured. As a result, the decrease in elongation was a major factor causing failure. The life time estimated using an Arrhenius model was 125 years at $23^{\circ}C$ for thermal aging and 9 years at $23^{\circ}C$ for seawater aging. SEM and elemental analysis reveal that cracks were generated and the content of oxygen was increased for CR agined by seawater. FT-IR spectrum shows the new C-O and C = O bonds were generated by the chemical reaction with seawater. Also, the glass transtion temperature was increased and the thermal decomposition was decreased by seawater aging.