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發布時間: 2017-12-13 10:03:00 來源:本站原創 瀏覽數:1078

  橡膠工業的發展,使橡膠材料廣泛應用于建筑、汽車、電子電氣、航空航天等各個領域。而由于材料本身的易老化性,制約了其使用壽命,對實際應用帶來不便。所謂橡膠老化,是生膠和硫化橡膠(包括橡膠制品)在儲存、運輸,或加工、使用過程中,由于受到內外因素的綜合作用和影響,引起橡膠的組成、結構的破壞,使其逐步失去原有的優良性能,甚至喪失使用價值。“老化”是一種不可逆的化學反應,是所有高分子材料的本身屬性,其表象表現在性能的變壞、變劣。

  引起橡膠老化的因素是相當復雜的。在不同的因素作用下,老化機理也不盡相同。其中熱(光)氧老化是橡膠老化最普遍,最基本的形式。

  1、橡膠熱氧老化
用于電容器密封的天然橡膠(NR),乙丙橡膠(EPM、EPDM)、丁苯橡膠(SBR)、丁基橡膠(IIR)、硅橡膠(NVQ)等等,使用過程中的熱氧老化都屬于此種形式。NR因含有大量不飽和雙鍵,在熱和氧的共同作用下,硫化膠會產生降解反應,分子鏈、交聯鍵的裂解和斷裂,造成老化。
熱氧老化是自由基反應,又是氧化反應;在無氧的熱老化條件下,會發生自由基分解,鍵裂解能愈低其分解愈快;聚合物因輻射線而在離子化的同時又會產生激發,這時分子裂解并生成自由基,進而主鏈斷裂及形成交聯,最后產生出各種各樣的氣體;紫外線老化中分子吸收紫外線后激發特定官能基,并分解或經過在其它官能基中的能量轉移等進行分解,通過生成活性基而進行反應。
硅橡膠在有氧的高溫開放環境下主要發生側鏈有機基團的氧化分解反應,導致硅橡膠硬化;而在無氧的高溫密閉環境下,主要發生主鏈斷裂反應,生成揮發性環狀聚硅氧烷,導致硅橡膠軟化。硅橡膠在高溫的條件下主要發生側鏈甲基的氧化反應和主鏈降解斷裂反應。
  2、臭氧老化
臭氧在大氣中含量極低,橡膠在老化過程中,臭氧攻擊橡膠分子,使橡膠膨脹,致使其表面產生裂紋。臭氧與橡膠分子中的雙鍵進行反應,生成摩爾臭氧化物和過氧化物,進而再生成臭氧化物。該臭氧化物在光和熱等的作用下分解成自由基,導致鏈增長反應。另外,橡膠會在應力作用下產生分子斷裂,而不生成臭氧化物,出現龜裂老化現象。
通過研究臭氧作用下,不同種類的胎面膠,包括天然橡膠、充油甲基丁苯橡膠及聚異戊二烯橡膠與順丁橡膠的并用膠等表明,隨著臭氧作用時間的延長,橡膠的使用壽命下降,且在臭氧作用短時間內下降迅速,證明橡膠在臭氧作用初期即有明顯降解。隨臭氧作用時間的延長,壽命下降較緩。這可能是由于在聚合物分解深化階段降解過程減慢所致。
  3、疲勞老化
橡膠的疲勞老化是指橡膠制品在受到某種頻率和周期應力的作用下,橡膠材料的分子結構發生改變而出現的老化現象,是由兩個主要因素活化作用的結果,即力和熱(由于橡膠在多次變形時,產生滯后現象,使橡膠內部生熱)作用的結果。
天然橡膠的抗疲勞性能對于反復受到應力作用的減振彈性元件來說是一項極為重要的性能,它直接關系到減振功能失效與否和機車、車輛安全運行狀況,目前正逐步引起研究者的重視。
  4、接觸介質老化
暴露于自然環境中使用的橡膠材料,會受到空氣中水分的影響,或其他條件,如電力系統的外絕緣材料,在鹽污地區,極易受到鹽霧的影響,因而進行老化研究分析此種條件下的老化性能成為必須。另外,一些與油類接觸的橡膠制品,對其耐油性進行測試,提高其耐油的性能也是實際應用的研究重點。
橡膠在不同種類的油中的老化行為,磨損的發生一方面是由于老化的機械破損,同時也是由于材料交聯體系發生降解,產生低分子量的物質所造成的。流體的存在可以降低摩擦系數,但也會加速橡膠的化學降解,從而加速磨損。

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