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臭氧對橡膠制品的損壞及防護

時間:2019-05-10 1827 次瀏覽

信息摘要:在應力集中處或配合粒子與橡膠的界面處產生,通常先生成薄膜,然后薄膜龜裂,特別是在動態條件下使用時,薄膜更易不斷破裂而露出新鮮表面,使得臭氧老化不斷向縱深發展,直到完全破壞。

橡膠在大氣中老化變質,臭氧的作用也是一個很重要的原因,臭氧老化先是在表面層,特別容易在應力集中處或配合粒子與橡膠的界面處產生,通常先生成薄膜,然后薄膜龜裂,特別是在動態條件下使用時,薄膜更易不斷破裂而露出新鮮表面,使得臭氧老化不斷向縱深發展,直到完全破壞。

不飽和橡膠最不耐臭氧, 因為臭氧最易與主鏈上的雙鍵迅速反應, 一般認為是親電子加成反應。同時,由于對橡膠分子的擴散是反應中的最 階段,所以反應也取決于外部和內在的物理因素。

一、臭氧老化的特征

1.橡膠的臭氧老化是一個表面反應。

2.橡膠發生臭氧龜裂需要一定的應力或應變, 未受拉伸的橡膠臭氧老化后表面形成類似噴霜狀的灰白色的硬脆膜。在應力或應變作用下,薄膜發生臭氧龜裂。

3.臭氧龜裂的裂紋方向垂直于受力方向。

二、影響橡膠臭氧老化的因素

1、橡膠種類的影響:

(1)雙鍵含量:雙鍵的含量越高,耐臭氧老化性越差;

(2)雙鍵碳原子上取代基的特性:吸電子取代基降低了雙鍵的反應活性, 降低了臭氧反應能力;供電子取代基增加了電子云密度,提高了雙鍵的反應活性,提高了臭氧反應能力。如:CR、BR、NR 三種膠的耐臭氧老化性為 CR>BR>NR 。

2、臭氧濃度的影響

臭氧的濃度越高,耐臭氧老化性越差;同一臭氧濃度下,橡膠結構不同,臭氧老化特性不同。如 NR 短時間產生龜裂,但龜裂增長速度慢;SBR、BR、NBR 產生龜裂所需時間長,但龜裂增長速度快。

3、應力應變的影響

臭氧進攻橡膠的表面,在表面老化,表面形成臭氧化膜,臭氧化膜比較硬、脆,可以阻止臭氧向內部滲透,但在動態條件下,老化膜易破裂,臭氧不斷地與橡膠反應,最終使橡膠斷裂。低伸長產生的裂紋數量少,龜裂增長速率快,裂紋深;高伸長產生的裂紋數量多,龜裂增長速率慢,裂紋淺。

4、溫度的影響

溫度升高,臭氧老化速度加快。

三、臭氧老化的防護

1、物理防護法:

在橡膠中加入蠟橡塑共混覆蓋或涂刷橡膠表面;

第三種情況最常用。防止橡膠臭氧老化的蠟分為石蠟和微晶蠟。

石蠟:由直鏈烷烴組成,分子量較低,結晶度較高,形成大的結晶,熔點范圍為 38~74℃。

微晶蠟:高分子量石油的殘余物,主要由支化烷烴或異構鏈烷烴組成,形成小而不規整的結晶,熔點 57~100℃。

蠟類是比較脆的物質,在動態情況下,蠟膜容易產生動態破裂,所以在動態情況下應使用蠟類與抗臭氧劑并用等辦法。

2、化學防護法

在橡膠中加入化學抗臭氧劑, 在動靜態下都可使用化學防老劑。抗臭氧劑用量一般為 1.5~3.0 份,幾乎都是含氮化合物。常用的是對苯二胺類。