橡膠老化和防護(hù)
發(fā)布時間：
2025-02-20
各種高分子材料雖然都有著各自優(yōu)異的特性，但也有著共同的缺點(diǎn)，也就是說都有著一定的使用期限，原因就是它們都會在不同程度上發(fā)生老化。
一．橡膠老化的概念
橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用的過程中，由于受內(nèi)、外因素的綜合作用（如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機(jī)械力等）使性能逐漸下降，以至于喪失使用價值，這種現(xiàn)象稱為橡膠的老化。
橡膠老化的現(xiàn)象多種多樣，例如:生膠經(jīng)久貯存時會變硬，變脆或者發(fā)粘；橡膠薄膜制品（如雨衣、雨布等）經(jīng)過日曬雨淋后會變色，變脆以至破裂；在戶外架設(shè)的電線、電纜，由于受大氣作用會變硬，破裂，以至影響絕緣性；在倉庫儲存的或其他制品會發(fā)生龜裂；在實驗室中的膠管會變硬或發(fā)粘等。此外，有些制品還會受到水解的作用而發(fā)生斷裂或受到霉菌作用而導(dǎo)致破壞……所有這些都是橡膠的老化現(xiàn)象。
老化過程是一種不可逆的化學(xué)反應(yīng)，象其他化學(xué)反應(yīng)一樣，伴隨著外觀、結(jié)構(gòu)和性能的變化。
二．橡膠在老化過程中所發(fā)生的變化
1．外觀變化
橡膠品種不同，使用條件不同，發(fā)生的變化也不同。
變軟發(fā)粘：天然橡膠的熱氧化、氯醇橡膠的老化。
變硬變脆：順丁橡膠的熱氧老化，丁腈橡膠、丁苯橡膠的老化。
龜裂：不飽和橡膠的臭氧老化、大部分橡膠的光氧老化、但龜裂形狀不一樣。
發(fā)霉：橡膠的生物微生物老化。
另外還有：出現(xiàn)斑點(diǎn)、裂紋、噴霜、粉化泛白等現(xiàn)象。
2.性能變化(關(guān)鍵的變化)
物理化學(xué)性能的變化：比重、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化溫度、熔點(diǎn)、折光率、溶解性、熔脹性、流變性、分子量、分子量分布；耐熱、耐寒、透氣、透水、透光等性能的變化。
物理機(jī)械性能的變化：拉伸強(qiáng)度、伸長率、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、彈性、耐磨性都下降。
電性能的變化：絕緣電阻、介電常數(shù)、介電損耗、擊穿電壓等電性能的變化、電絕緣性下降。
外觀變化、性能變化產(chǎn)生的原因是結(jié)構(gòu)變化。
3．結(jié)構(gòu)變化
分子間產(chǎn)生交聯(lián)，分子量變大；外觀表現(xiàn)變硬變脆。
分子鏈降解（斷裂），分子量降低，外觀表現(xiàn)變軟變粘。
分子結(jié)構(gòu)上發(fā)生其他變化：主鏈或側(cè)鏈的改性，側(cè)基脫落弱鍵斷裂（發(fā)生在特種橡膠中）。
三．橡膠老化的原因：
1．內(nèi)因：
①橡膠的分子結(jié)構(gòu)
化學(xué)結(jié)構(gòu)（或鏈節(jié)結(jié)構(gòu)）：橡膠的基本結(jié)構(gòu)如天然橡膠的單元異戊二烯，存在雙鍵及活潑氫原子，所以易參與反應(yīng)。
分子鏈結(jié)構(gòu)：橡膠大分子鏈的弱鍵，薄弱環(huán)節(jié)越多越易老化。
不飽和碳鏈橡膠容易發(fā)生老化，飽和碳鏈橡膠的氧化反應(yīng)能力與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，如支化的大分子比線型的大分子更容易氧化。就氧化穩(wěn)定性來說，各種取代基團(tuán)按下列順序排列： CH23。
硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)：交聯(lián)鍵有—S—、—S2—、—Sx—、—C—C—，交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)不同，硫化膠耐老化性不同，—Sx—差。
?、谙鹉z配合組分及雜質(zhì)：橡膠中常存在變價金屬，如Ca、Fe、Co、Ni等，若超過3ppm就會大大加快橡膠的老化。
2．外因：
物理因素：熱電光機(jī)械力高能輻射等。
化學(xué)因素：氧臭氧，空氣中的水汽酸堿鹽等。
生物因素：微生物：細(xì)菌真菌
昆蟲：白蟻蟑螂會蛀食高分子材料。
海生物：牡蠣石灰蟲海藻海草等
在實際中也往往是上述幾個因素同時發(fā)揮作用。使用條件、地區(qū)不同這些因素的作用也不同，因此橡膠的老化是個復(fù)雜的過程。
其中常見的、影響較大、破壞性很強(qiáng)的因素是：熱、氧、光氧、機(jī)械力、臭氧，歸結(jié)起來就是熱氧老化、光氧老化、臭氧老化、疲勞老化。
四．橡膠老化的防護(hù)
橡膠老化和鐵生銹，人要衰老一樣自然，我們只能通過老化規(guī)律的研究利用規(guī)律延緩橡膠的老化，但不能做到一定防止。常用的防護(hù)方法有：
物理防護(hù)法：盡量避免橡膠與老化因素相互作用的方法。如：在橡膠中加入石蠟，橡塑共混，電鍍，涂上涂料等。
化學(xué)防護(hù)法：通過化學(xué)反應(yīng)延緩橡膠老化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。如：加入化學(xué)防老劑。
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