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关键因素影响橡胶老化

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:天然橡胶以断链为主,故其老化的特征是发粘变软;而顺丁、丁苯、氯丁、丁腈等合成橡胶则以交联为主,因此老化后表现为变硬、变脆。橡胶臭氧老化的特征是表面裂口或起霜。

关键因素影响橡胶老化

1.氧的作用

在影响橡胶老化的诸多因素中,氧的作用是最大的。其主要机理是使橡胶分子氧化断裂,破坏橡胶分子的正常结构,最后导致橡胶变硬、变脆。上述氧化过程中有的以断链为主,有的以交联为主。天然橡胶以断链为主,故其老化的特征是发粘变软;而顺丁、丁苯、氯丁、丁腈等合成橡胶则以交联为主,因此老化后表现为变硬、变脆。

由于制品的表面直接接触到空气中的氧和光,并受其作用,因此氧化首先在表面进行,然后由表及里深入到橡胶内部。这样,厚橡胶制品,寿命就较长,透气性大的橡胶比透气性小的橡胶容易老化。由于氧化易于在双键和双键附近发生,因此含有双键的橡胶就比不含双键的橡胶容易老化。

2.臭氧的作用

臭氧也是促使橡胶老化的一个相当重要的因素。虽然地球表面大气中含臭氧量很少,但对橡胶制品特别是在伸长压缩变形的情况下,老化作用很显著。

臭氧的活性比氧高,它对橡胶的作用与氧的作用相似,也是先在橡胶的双键处生成臭氧化物,而后分解,使大分子断链。橡胶臭氧老化的特征是表面裂口或起霜。裂口是橡胶在变形条件下受臭氧作用裂解较深所造成的。而起霜是轻度臭氧化,表面产生极细小的不定向裂纹,破坏橡胶表面光泽的现象。

各种橡胶抵抗臭氧老化的能力不一样。硅橡胶、氟橡胶耐臭氧能力最强,乙丙橡胶、氯丁橡胶次之,天然橡胶、顺丁橡胶最差。(www.xing528.com)

3.热、光、金属盐及机械疲劳的作用

热对橡胶的老化有两个方面的作用,一个作用是热加速了上面所说的氧化作用,这里所指的热可以是外界环境的温度,也可以是因连续变形内部产生的热,其作用都是一样的。一般来说,温度每升高10℃氧化速度约增加一倍。因此,当温度在100℃以上时,氧化速度非常迅速,许多橡胶制品在常温下可使用几年,而在100℃以上使用时则只有几个月甚至几天就因老化而失效,就是这个缘故。热对橡胶老化的另一个作用是热本身的作用。在隔绝氧气的条件下加热,大多数橡胶在300~400℃温度范围内即发生分解。而像氯丁橡胶这样的高聚物,在稍低的温度下,也会因脱去氯化氢而损坏。此外,热还会加速硫化胶的链与其他配合剂之间的反应,或使橡胶中的挥发性物质挥发,使橡胶失去原有的优良性能。

光也会引起氧化反应。橡胶吸收光能以后,形成活性基,活性基与氧化合进行氧化反应。在这里,紫外线起主要作用。紫外线除了加速氧化作用外,还能直接引起橡胶的异构化,也会直接引起橡胶的断链与交联。

多价的金属盐也会促使橡胶老化。当在橡胶中含有微量的铜、锰、铁、镍等金属盐类时,都会使橡胶加速老化。

橡胶的机械变形或不断的曲折变形,都会引起橡胶结构的复杂变化、改变橡胶的性能。在力的作用下,橡胶会产生纯机械的氧化作用,在多次变形中,氧化速度会大大加快。

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