• 加入收藏设为首页
    橡胶的老化现象及其老化机理
    发布日期:2018-09-19

    一、橡胶的老化现象
      橡胶的老化现象是指:随着时问的增长,橡胶及橡胶制品被存储和使用的过程中受到机械能、光能、辐射能等的作用,还会有各种化学反应涉及有氧、臭氧、多价金属等使橡胶及橡胶制品的表面产生了变色、变得粉化、变薪稠、发软、硬化、变脆、长霉和裂纹的导致其物理属性弱化的各种现象,降低其物理机械能,、伸长率程度下降过高,严重会导致失去其使用价值的现象。
      二、橡胶老化的机理和实质
      1)橡胶老化的实质:橡胶老化实际上是橡胶分子链的主链和侧链,交接键断裂反应占主导地位。
      分子链断裂成,包括小分子NR、IIR、CHR,这样会导致橡胶的表面发薪}橡胶整体软化。橡胶分子链经过断裂反应,产生了很多新的交联反应占优势,分子链产生了许多新的,包括BR、EPDM、R等的交联,所以会产生橡胶表面变硬、变脆,产生裂纹、破裂的现象。
      2)橡胶老化有三种基本机理:异裂、均裂和环化反应。
      从热化学上分析橡胶老化,要达到橡胶体系反应自由能G小于反应物的自由能,发生老化的化学反应的产生才能在橡胶内部发生,通过自由能的计算公式(G=H-TS)可知,橡胶老化的过程是一个必然的过程,它其中的化学反应是会发生的。
      异裂:单键断裂,会在其中一个断片上留下两个电子的称为异裂,异裂会导致另一个断片上出现两个电子空穴。碳碳键的基质为碳原子,而其起化学反应的组则为反应物,一个反应物需要携带一对电子作为供体,或获取一对电子作为受体。供体又被称为亲质子体或反应亲子体。
      均裂:这种机理在橡胶的老化中产生的,产生的现象也明显,是指单键断裂时分别在每个断片上留下一个电子,也被称为游离基机理。
      环化反应。
      3)橡胶老化的分解机理:分为橡胶的老化分解机理、顺丁橡胶的分解老化机理、聚氨酯橡胶的老化分解机理、乙丙橡胶的分解机里和氢丁胶老化分解机理。
      橡胶的老化分解:化学原理是分子链降解,分子量下降、产生低分子化合物,表现在外部则是橡胶发软发薪从而失去使用功能,这样产生的二过氧化物和氢过氧化物可以起到自动催化的作用。NR和IR的氧化过程中的氧化反应物中产生的物质,如二氧化碳、甲醛等,经鉴定后,是由二过氧化物和氢过氧化物产生的。
      氢丁胶的老化分解:氢丁胶是一种特种橡胶,它,是一种本值为高分子弹性体的合成胶。在氧化反应中产生的合成胶使反应剧烈,断链在这些反应中占据优势,高分子链转化成低分子链,空气温度升高后氧化反应则会烈。
      顺丁橡胶的老化分解:顺丁橡胶的老化分解也是自动催化氧化,在进行热氧化过程中,顺丁橡胶的的分子链和交联链的断裂反应发生的同时,新的交联反应也会发生,且新的交联反应占优势,所以它在外部变现是橡胶变脆变硬,顺丁橡胶和橡胶的老化是一样的,它们的外部表现不同的原因是结构不同。
      聚氨酯橡胶的老化分解:聚氨酯橡胶的耐水性差,它在空气中,会与空气中的水分发生作用,老化后变成蜡状物质,从而失去实用功能,而且聚氨酯橡胶在100℃沸水中的物理性能会严重下降。化学原理是异氰酸酯基和轻基进行反应产生氨基甲酸酯结构,这是它的主要反应,除此之外还会产生其他两种结构。
      乙丙橡胶的老化分解:先发生氧化分解,进行链断裂反应,随着老化的进行再进行交联反应,且新的交联反应占优势,乙丙橡胶老化分解的外部表现为:先产生一层薪稠液,而后变脆变硬,最终失去实用功能。
      三、如何预防橡胶老化
      1、添加防老化剂
      橡胶老化的主要原因是自由基反应,可以采取添加剂来应对橡胶老化。橡胶的防老化剂包括自由基剂、抗臭氧剂、过氧化物剂等防老剂。防老化剂也分为耐热性防老化剂、抗金属防老化剂等。不同结构的防老化剂有不同的作用,可以针对不同的橡胶,使用不同的置换基,达到不同的效果,最终达到减缓橡胶的老化现象。在现实生活中可以根据实际情况选择一种或几种不同的防老化剂,减缓橡胶的老化。
      2、添加防老化物质
      铝粉对橡胶具有很好的保护作用。将铝粉加入橡胶后,可抗微波照射、臭氧等,从而达到减缓橡胶的老化的作用。
      3、运用纳米技术
      可以运用纳米技术进行橡胶的。纳米复合橡胶不仅物理性能相对于普通橡胶提高,而且性能也有了的增强。
      4、处理橡胶的表面
      防橡胶老化一个非常重要的手段,是在橡胶的表面做一些处理,如将TiO2薄膜覆盖在其上,可提高橡胶的性;或者在橡胶的表面进行等离子氧处理,减少橡胶和水分的相互作用,从而延缓橡胶的老化。
      橡胶对于现代人类的生活越来越重要,橡胶已经深入到人们生活的各个方面,橡胶制品与我们的生活已经密不可分。所以提高橡胶的防老化性能变得极为重要,对于橡胶老化的相关研究和预防方法还需要我们继续努力,使橡胶的使用价值提高。