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泰州科德橡胶机械-密炼机:橡胶的热、氧、光、疲劳老化

发布时间:2018-08-06 20:40:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

橡胶在热氧老化过程中的结构变化有几种?

泰州科德橡胶机械-密炼机2018年8月6日讯  由“热”引起的老化可谓贯穿于橡胶的整个生命周期,如聚合过程中聚合温度、树脂合成过程中的固化放热、挤出注塑等加工过程中的加工温度、橡胶贮存条件下的环境温度、使用过程中来自于太阳的暴晒或使用环境温度等等。

“热”对橡胶老化的影响主要体现在其分子链的运动方面,温度升高,橡胶分子链运动加剧,当材料受热温度超过其临界温度,分子聚集态结构、结晶度等会发生变化,则会直接影响高分子材料的物理性能,尤其是材料的力学性能,如在极寒环境下,橡胶会变脆,韧性大大下降,极易折断。当材料受热温度超过化学键的键能时,会引起分子链的断裂,进而发生热降解或交联,从而导致橡胶使用性能的下降,尤其是在有氧气存在的条件下,极易造成热氧老化,加剧高橡胶的降解。

“氧”可以说是无处不在,是导致橡胶老化的又一重要因素。橡胶分子结构中的不饱和双键、羰基、叔碳基等,极易受到氧的攻击,从而形成大分子过氧自由基或过氧化物,然后导致橡胶分子链中弱键部位发生断裂,进而造成橡胶分子量的下降,某些链的断裂和分解会进一步产生自由基,引发大分子链的氧化,从而发生老化。当有热和光照存在的条件下,橡胶还会发生热氧老化和光氧老化,加剧材料的老化,这种老化基本是不可逆的,会大大缩短材料的使用寿命。

        橡胶在热氧老化过程中的结构变化可分为二类:一类是以分子链降解为主的热氧老化反应(裂解化);二类是以分子链之间交联为主的热氧老化(结构化)。

        天然橡胶等含有异戊二烯橡胶、丁基橡胶、二元乙丙橡胶、均聚型氯醇橡胶及共聚氯醇橡胶等。这类橡胶在发生热氧老化后的外观表现为变软、发粘。

        顺丁橡胶含有丁二烯的橡胶在热氧老化过程中,发生的主要是交联反应,类似的橡胶品种还有NBR/ SBR/ CR / ERDM/ FPM / CSM等。这类橡胶在发生热氧老化后的外观表现为变硬、变脆。

有时还有光老化:

“太阳光照”除了会造成橡胶的温度升高而发生热老化外,其光线中的紫外线是导致橡胶(特别是户外应用时)老化的主要原因,这主要是因为大多数橡胶材料的化学键键能都在紫外光能量范围内,当橡胶吸收了光能后,会引起化学键的断裂,导致橡胶大分子链的断裂,进而导致光老化,尤其是在有氧存在的条件下,还能够引起橡胶的光氧老化,加剧材料的老化降解。

应力疲劳老化:

  橡胶制件在机械应力反复作用下,导致产生应力分布不均匀,并使局部产生应力集中,造成部分分子链被扯断,这种情况尤其在橡胶处于周期性的变形时表现更为突出。橡胶分子链断裂直接生成自由基,引发橡胶的老化。这中间主要包括两个过程:一是机械应力导致的橡胶分子链断裂生成自由基,自由基进一步引发老化,二是机械应力产生的自由基在氧的作用下,引发氧化连锁反应,加速了橡胶的老化进程。此外,在应力作用下橡胶更容易引起臭氧龟裂,道理亦是如此。这就如同人的皮肤,长期的不当表情或习惯,例如喜欢皱眉货扬眉、噘嘴、眯眼睛等,都会对面部肌肉形成牵引。而长时间重复这些动作,将使肌肉形成长久性收缩,造成皱纹,比如抬头纹、眉间纹、鱼尾纹等。这种老化现象即是我们常常碰到的“疲劳老化”。

橡胶老化的防护方法有哪些?

        由于橡胶的老化是一种复杂的综合化学反应过程,而且要绝对防止橡胶老化是不可能的,可采取适当的措施,延缓橡胶老化的速度,从而达到延长橡胶使用寿命的目的。防老化措施主要有物理防护及化学防护法。

        物理防护法是指尽量避免橡胶与各种老化因素相互作用,如采用表面度层或处理,加光屏蔽剂,加石蜡等。

        化学防护法是指加入某些物质来防止或延缓橡胶老化继续进行,如加入胺类或酚类化学防老剂。

防老剂的并用效应有哪些?

        为了提高防护效果,在实际应用时常常选用二种或二种以上具有不同作用机理的防老剂进行并用,或选用同一防护机理的防老剂并用,或选用在同一分子上按不同机理起作用的基团同时存在的防老剂,并用后效果有三种,如下:

1、对抗效应

        是指两种或两种以上的防老剂并用时,所产生的效果要小于他们单独使用时的效果之和。研究表明,当显酸性的防老剂与显碱性的防老剂并用时,由于二者将产生类似于盐的复合物,因而产生对抗效应。

        炭黑在橡胶中既有抑制氧化的作用又有助氧化的作用,在链断裂型防老剂存在下,炭黑的抑制效果减小,或在炭黑存在下防老剂防护效能下降,都清楚的表明他们之间产生了对抗效应。

2、加禾效应

        是指防老剂并用后所产生的防护效果等于他们各自使用小之和。在选择防老剂并用时,能产生加禾效应时最基本的要求。同类型防老剂并用后通常只产生加禾效应,但有时并用后会获得其他好处。例如,两种挥发性不同的酚类防老剂并用,不但能产生加禾效应,而且与等量的单独使用一种防老剂相比能够在更广泛的温度范围内发挥抑制效能。

3、协同效应

        是指防老剂并用后效果大于每种防老剂单独使用的效果之和。


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