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橡胶的老化与防护概述

【发布时间:2016-12-08】 【阅读次数/127】

编辑:王平      来源:国柏橡胶板技术网       

    橡胶和橡胶板制品在加工、贮存或使用过程中,因受到外部环境因素的影响和作用,出现性能逐渐变坏,外观失光变色等,直至丧失使用价值的现象称为老化。

    橡胶和橡胶板制品老化的发生和发展,是一个由表及里、由量变到质变的过程。老化后的在外观上发生的变化是,表面出现斑点、失光变色或有微裂纹等,手感是变软发黏或变硬发脆,一折就断;老化使橡胶的某些物理化学性能和电学性能发生劣化,各种力学性能出现程度不同的下降,老化时间越长变化越显著。

    导致橡胶老化的原因有内因也有外因,内因是橡胶属于一种有机高分子材料,其分子的化学键能、交联网络的键能和大分子间内聚能都比较低,易受各种射及机械应力等;二是化学因素,如氧、臭氧、强氧化剂、无机酸、碱、盐的水溶液以及变价金属离子等;三是生物因素,如微生物及蚂蚁等。橡胶的氧化和臭氧化对橡胶造成的破坏最为常见,也最严重。此外热、光、机械应力等因素往往还对氧化物和臭氧化起到活化和催化作用。生物老化多发生在热带或亚热带地区。

    从橡胶制品实际使用的情况看,老化是多种内外因素综合作用的结果。例如汽车轮胎在滚动过程中,一方面自始至终要与大气的氧接触并发生反应,与此同此还发生周期性的应力应变,产生力学损耗进而生热,热又活化了氧化反应;另一方面,轮胎在室外使用不可避免地受到阳光照射、风吹和雨雪淋洗以及臭氧侵袭,会发生光氧老化和臭氧老化。除此之外,轮胎的胎冠部因与地面接触还会受到摩擦及砂石等不可见预见性尖锐物的刺扎和切割,这对上述老化反应又起了催化和促进作用。这些同时由多种外因引起的老化最终使轮胎丧失使用价值。

    橡胶制品大多数情况下是作为机械装备的配件使用,如因老化而过早地损坏,不仅影响了用户的经济利益,有时还会给生命财产造成重大危害。为了改善橡胶的抗老化性,延长制品的使用寿命,早在19世纪中期就开始了对橡胶老化剂的开发使用及其防护橡胶老化的作用机理等。经过长期的研究,不仅明确了各种外因对橡胶老化所起的作用及它们之间的关系,还对各种外因的作用机理有了充分的认识,找到了防护的理论根据。例如橡胶的热氧化机理、臭氧、光、变价金属离子等的作用机理以及酚、胺类等各种防老剂的防护机理,已被广泛认可。但对抗臭氧作用机理和疲劳老化机理的认识还没有形成共识。此外还有一些其他问题尚侍进一步研究。

    在橡胶板的老华防护方面,现已经开发出了上百种能抵御不同老化行为的添加型多功能或专用防老剂,有些已经在生产实践中广泛应用。为了克服添加型防老剂易迁移、易挥发和防护效能持续时间短的缺点,从20世纪中期又开始着手开发非迁移性和长效性防老剂,至今也取得了一定的进展。

    橡胶的老化与防护是进行胶料配方设计必须考虑的内容,防老剂则是胶料配方的四大体系之一。研究引起橡胶老化的内外因素,掌握橡胶老化作用的规律,以便采取有效防护措施,延缓橡胶板的老化,延长其贮存期限和制品使用寿命,具有极为重要的意义。       
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