橡胶耐臭氧疲劳耐久试验,醋酸盐雾实验
橡胶的耐臭氧老化与防护概述
老化:橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用过程中,由于受内、外因素的综合作用使性能逐渐下降,后丧失使用价值的现象。
橡胶老化的原因 :
内因:
① 橡胶的分子结构;
② 橡胶配合组分及杂质。
外因:物理因素,化学因素,生物因素。
热、氧、臭氧 、光、机械力和金属离子。
橡胶老化的防护:
物理防护法:
① 橡塑共混— 减少双键及 α-H 的浓度;
② 表面镀层或处理— 减少与氧、臭氧、光的接触;
③ 加光屏蔽剂— 减少光的作用;
⑤ 加石蜡— 减少与氧、臭氧、光的接触。
化学防护法:加入各种化学防老剂,延缓老化反应。
一、橡胶热氧老化
吸氧曲线:
(1)老化诱导期(吸氧量低,几乎无 ROOH,吸氧速度慢。对橡
胶性能影响不大。)
(2)恒速吸氧阶段,吸氧量低, ROOH 增加,在该阶段末期, ROOH几乎达到高值。(ROOH 累积期)。
(3)吸氧速度激增,比诱导期大几个数量级;吸氧量急剧增加;ROOH急剧降低--自催化氧化阶段。该阶段末期 , 橡胶老化,橡胶性能恶化。
(4)老化后期 : 恒速反应期,橡胶没有反应活性点—橡胶深度老化。
2.不饱和橡胶的热氧老化方式有两种类型
(1)以分子链裂解为主—含异戊二烯单元的橡胶如NR、IR、IIR。橡胶平均分子量下降,变软、发粘。
(2) 以分子链间交联为主—含丁二烯单元的橡胶如BR、SBR、NBR。分子量增大,变硬发脆。
3.影响橡胶热氧老化的因素
1.橡胶本身的影响:
(1)双键的含量及位置;
( 2)取代基的电子效应;
(3)取代基的位阻效应;
( 4)橡胶的结晶性。
2.温度
3.氧的浓度
4.重金属离子(变价金属离子) (催化作用)
5. 硫化:硫化减少了 α-H 的量,减少了老化反应点;硫化胶的网络结构阻止 O2的扩散、渗透;硫交联键有分解 ROOH的作用。
热氧老化的特点:自由基链式反应,自催化反应
2. 化学防护法
(1) 链终止型防老剂:自由基捕捉体型,电子给予体型,氢给予体型;
( 2)破坏 ROOH 型防老剂:辅助防老剂;
( 3)金属离子钝化剂:铜抑制剂和铁抑制剂.
二、橡胶的臭氧老化及防护
臭氧老化 :生胶或橡胶制品在氧、 臭氧、应力应变等因素共同作用下产生的一种老化现象。
1. 臭氧老化的特征 :表面反应;需一定的临界应力或应变,发生臭氧龟裂;臭氧龟裂的裂纹方向垂直于受力方向。
2. 影响橡胶臭氧老化的因素:
1. 橡胶分子结构的影响;
2. 臭氧浓度;
3. 温度;
4. 受力状态:在低拉伸下,臭氧龟裂少、裂纹大且深;在高拉伸下,臭氧龟裂多、裂纹小且浅。
3. 臭氧老化的防护
(1)物理防护法:在橡胶中加入蜡,如石蜡和微晶蜡;适用于静态条件下。
(2)化学防护法 -抗臭氧剂:N,N’-二取代对苯二胺类
三、橡胶的疲劳老化与防护
橡胶疲劳老化:指在交变应力或应变作用下, 橡胶的物理机械性能逐渐降低,以致后丧失使用价值的现象。
1. 疲劳老化的机理:机械破坏理论,力化学理论
2. 影响疲劳老化的因素:
1. 频率和振幅 ;
2. 温度;
3.环境介质 ;
4.填料及补强剂的活性;
5.橡胶的结晶性:结晶易产生应力集中,加剧疲劳老化。
6.交联键的结构:多硫键耐疲劳老化性好。
四、常用橡胶防老剂
1. 胺类防老剂:有颜色污染性
2. 酚类防老剂:无污染,不变色
3. 非迁移性防老剂:难挥发、难迁移、难抽出