摘 要:橡膠與橡膠制品,在使用以及貯存時,受到氧、臭氧、光、熱、水分、機(jī)械應(yīng)力等方面的影響,容易出現(xiàn)老化的現(xiàn)象,失去其應(yīng)有的價值或作用,因此,有必要采取有效的措施,防止或者延緩橡膠的老化,使橡膠能夠充分地發(fā)揮其內(nèi)在價值,給人們提供更多的方便。本文主要研究橡膠的老化現(xiàn)象及橡膠的防老化措施。
關(guān)鍵詞:橡膠 老化現(xiàn)象 防老化 措施
中圖分類號:TQ33文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0069-01
橡膠老化是日常生活中常見的一種現(xiàn)象,橡膠與橡膠制品,在使用以及貯存時, 受到臭氧、氧、光、熱、水分、機(jī)械應(yīng)力等方面的影響,因此容易出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。臭氧、氧、光、熱、水分、機(jī)械應(yīng)力等都是致使橡膠發(fā)生老化的重要因素。橡膠老化會使橡膠失去其應(yīng)有的價值或作用,采取有效的措施防止或者延緩橡膠的老化是橡膠企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
1 引發(fā)橡膠老化的重要因素
1.1 氧
氧是致使橡膠出現(xiàn)老化現(xiàn)象的重要因素之一,氧可以與橡膠中的橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應(yīng),致使分子鏈出現(xiàn)過度交聯(lián)或者斷裂的現(xiàn)象,導(dǎo)致橡膠中重要的性能發(fā)生變化,因此容易出現(xiàn)橡膠老化的現(xiàn)象[1]。
1.2 臭氧
與氧相比,臭氧的化學(xué)活性比較高,因此其對橡膠的破壞力也比氧大得多。與氧相同,臭氧也可以與橡膠中的橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應(yīng),致使分子鏈出現(xiàn)過度交聯(lián)或者斷裂的現(xiàn)象,導(dǎo)致橡膠中重要的性能發(fā)生變化,引發(fā)橡膠的老化現(xiàn)象,但與氧不同的是臭氧對橡膠的作用是不穩(wěn)定的,它可以依據(jù)橡膠的變形與否而相應(yīng)的出現(xiàn)變化[2]。比如,當(dāng)臭氧作用于不飽和橡膠時,會產(chǎn)生與應(yīng)力作用方向相同的裂紋,稱為“臭氧龜裂”;當(dāng)臭氧作用于變形橡膠時,僅僅產(chǎn)生表面生成氧化膜,而不出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。
1.3 光
紫外線是引發(fā)橡膠老化的主要光波,其光波較短,且能釋放出巨大的能量。紫外線不僅可以使橡膠發(fā)生分子鏈的交聯(lián)或者斷裂,而且還可以致使橡膠出現(xiàn)游離基,導(dǎo)致橡膠出現(xiàn)氧化鏈反應(yīng),橡膠逐漸出現(xiàn)老化現(xiàn)象。
1.4 熱
當(dāng)溫度增高時,橡膠很容易出現(xiàn)熱交聯(lián)或者熱裂解的現(xiàn)象。活化作用是熱對橡膠的主要作用,當(dāng)溫度增高到一定的極限時,氧擴(kuò)散速度有所提高,致使出現(xiàn)活化氧化反應(yīng),因此提高橡膠氧化反應(yīng)的速度,最終引發(fā)橡膠的老化現(xiàn)象,即熱氧老化[3]。
1.5 水分
當(dāng)橡膠遭受雨水的侵蝕時,橡膠中的親水基團(tuán)與水溶性物質(zhì)等成分被水抽提溶解,橡膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受破壞。尤其在大氣曝露以及雨水浸泡的交替作用下,加速橡膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞,致使橡膠出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。
1.6 機(jī)械應(yīng)力
機(jī)械應(yīng)力對橡膠可以反復(fù)地發(fā)生作用,致使橡膠分子發(fā)生鏈斷裂,因此產(chǎn)生游離基,導(dǎo)致氧化鏈反應(yīng)的發(fā)生,出現(xiàn)力化學(xué)過程,引發(fā)橡膠出現(xiàn)老化現(xiàn)象。
1.7 其他
除了以上幾種因素外,致使橡膠出現(xiàn)老化現(xiàn)象的因素還有生物、變價金屬離子、化學(xué)介質(zhì)、電以及高能輻射等等。
2 橡膠的防老化措施
2.1 添加防老化劑
自由基反應(yīng)是致使橡膠老化的主要原因,依據(jù)這個原因,我們可以采取添加防老劑等措施來防止橡膠的老化。橡膠的防老劑主要有自由基抑制劑、光穩(wěn)定劑、抗臭氧劑、有害金屬抑制劑、過氧化物分解劑等防老劑[4]。防老劑防老的原理主要是以防止橡膠發(fā)生自由基反應(yīng),并停止橡膠自由基鏈鎖反應(yīng),防老化劑可以產(chǎn)生過氧化物,并分解成穩(wěn)定的化合物,使橡膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定的狀態(tài),抑制橡膠出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。防老劑的作用或者性能主要決定于它的結(jié)構(gòu),不同的置換基,其可以產(chǎn)生不同的效果。防老化劑按種類來分,可以分為酚類、硫脲類、胺類以及二硫代氨基甲酸鎳類等。不同種類的防老化劑,存在著不同的性能,其耐臭氧性、耐熱性、抗有害金屬老化性以及耐屈撓龜裂性會有所不同,因此可以依據(jù)不同的性能來選擇防老劑的種類。此外,防老劑還具備加和性的特點,因此,在實際應(yīng)用中,我們可以選擇幾種不同性能的防老劑,實施合并使用,達(dá)到橡膠防老化的目的。
2.2 添加其他物
防止橡膠的老化,除了添加防老劑外,還可以添加其它一些具有防老化作用的物質(zhì),比如,在天然橡膠中,添加鋁粉。天然橡膠在添加鋁粉后,其在出現(xiàn)熱老化后,依然可以保持良好的機(jī)械性能,而且天然橡膠在添加鋁粉后,其對微波照射、臭氧以及熱等外界干擾起到比較強(qiáng)的抵抗作用,天然橡膠因此具備較強(qiáng)的抗老化性。在氯丁二烯橡膠中添加乙烯硫脲(ETU)也可以起到很好的防老化效果,添加的乙烯硫脲越多,氯丁二烯橡膠的抗老化性能會越強(qiáng)。
2.3 納米粒子
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,納米技術(shù)得到迅速地發(fā)展,在橡膠防老化方面,納米技術(shù)起到非常重要的作用。作為一種分散相,納米粒子可以產(chǎn)生較強(qiáng)界面、較大比表面積以及尺度效應(yīng)的相互作用,并且可以以吸附或者化學(xué)鍵等組分間實施協(xié)同作用,對橡膠材料起到分散的作用,將橡膠材料合成納米復(fù)合橡膠材料,與普通橡膠相比,納米復(fù)合橡膠材料具備許多新的優(yōu)異性能,大大地提高橡膠材料的性能,增強(qiáng)橡膠材料的抗老化性能[5]。
2.4 對橡膠表面進(jìn)行處理
對橡膠表面進(jìn)行處理是防止橡膠老化的重要手段,比如,可以選擇TiO2薄膜覆蓋在天然橡膠的表面上,由于TiO2薄膜可以提高天然橡膠的抗老化性能,因此可以有效地防止或者延緩天然橡膠的老化。此外,在橡膠的表面實施等離子氧處理,可以有效地改變橡膠表面的拒水性,增強(qiáng)橡膠的抗老化功能,起到防止或者延緩天然橡膠老化的作用。
3 結(jié)語
隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國的橡膠工業(yè)迅速發(fā)展,橡膠在社會的各個領(lǐng)域得以廣泛地應(yīng)用,如電子電氣、汽車、建筑以及航空航天等領(lǐng)域都留有橡膠的足跡。橡膠與橡膠制品,在使用以及貯存時,受到氧、臭氧、光、熱、水分、機(jī)械應(yīng)力等方面的影響,容易出現(xiàn)老化的現(xiàn)象,失去其應(yīng)有的價值或作用,因此,有必要采取有效的措施,防止或者延緩橡膠的老化,使橡膠能夠充分地發(fā)揮其內(nèi)在價值,給人們提供更多的方便。
參考文獻(xiàn)
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[5]李昂.第二章 橡膠結(jié)構(gòu)與老化的關(guān)系[J].橡膠參考資料,2009(3).