浅谈橡胶制品老化的原因以及防止老化的方法

第三方检测

橡胶制品老化的原因以及如何防止橡胶制品的老化方法有哪些？
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一、橡胶制品老化原因

在1885年人们就发现受到拉伸的橡胶在老化过程中发生龟裂，当时人们曾认为是由于
* }2 G$ J6 r) E2 ]阳光的照射所致，但后来发现未经阳光照射的橡胶制品上，同样也有龟裂产生。后来经过分
析发现，不受阳光的照射的橡胶拉伸所产生的龟裂，是由于大气中存在的臭氧所致。

: U+ s8 _+ A+ u/ O3 P9 N% t在距离地面20-30km的高空，氧气分子在阳光照射下会产生牛气分子形成一层臭氧层。
! F  U: s6 i2 V$ U尽管地表的臭氧浓度较低，但引起的橡胶才华现象也不容忽视，越来越受众的重视。
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橡胶的臭氧老化与其他因素所产生的老化有所不同，主要有如下表现。
& v; H$ m/ `' T2 j$ P(1)橡胶的臭氧老化是一种表面反应，未受应力的橡胶表面反应尝试为
$ w8 ?8 x2 f) e8 P0 j- S. M10-40个分子厚，或
' [6 Q) V8 N; t. E$ @(10~50)*10-6次方
+ H8 G8 X' [) Q& lmm厚。
(2)未受拉伸的橡胶暴露在
O3环境中时，橡胶与
O3反应直到表面上的双键完全反应完后终
止，在表面上形成一层类似喷霜状的灰色硬脆膜，使其失去光泽。受拉伸的橡胶在产生臭氧
+ r1 R9 T5 B9 ?% \/ e+ C. S老化时，表面要产生臭氧龟裂，但通过研究认为，橡胶的臭氧龟裂有一临界应力存在，当橡
/ G& ?/ o, O' Q3 V& q胶的伸长或所受的应力低于临界值时，在发生臭氧老化时是不会产生龟裂的，这是橡胶的固
有特性。
  |4 E6 {$ x! j# n(3)橡胶在产生臭氧龟裂时，裂纹的方向与受力的方向垂直，这是臭氧龟裂与光氧老化致龟
裂的不同之处，介应当注意，在多方向受到应力的橡胶产生臭氧老化时，所产生的臭氧龟裂
: C/ d1 P& R% s% r$ f很有难看出方向性，与光氧老化所产生的龟裂相似。
老化是橡胶等高分子材料中存在的一种较为普遍的现象，它会使橡胶的性能劣化，影响
橡胶制品的使用价值及使用寿命，橡胶防护体系是延缓橡胶的老化，延长制品的使用寿命。
橡胶防护体系主要是防老剂，防老剂型按作用原理可分为化学防老剂和物理防老剂；按防护
的目标分为抗氧剂、护臭氧剂、光屏蔽剂、金属钝化剂等，也可按化学结构进行分类。
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(1)橡胶老化的现象：生胶或橡胶制品在加工、贮存或使用过程中，会受到热、氧、光等一
干二净因素的影响而逐渐发生物理及化学变化，使其性能下降，并丧失用途，这种现象称为
橡胶的老化。橡胶老化过程中常常会伴随一些显著的现象，如在外观上可以发现长期贮存的
& I- m6 }6 X3 ~2 V7 ^2 z天然橡胶变软、发黏、出现斑点；橡胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、发霉、失光及颜色
改变等。在物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上会发生拉伸强度、断
裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、压缩率、弹性等指标下降。
( m( A! ~1 V; h: L: M(2)橡胶老化的原因：橡胶发生老化现象源于其长期受热、氧、光、机械力、辐射、化学介
3 f& z# s% M6 _4 |质、空气中的臭氧等外部因素的作用，使其大分子链发生化学变化，破坏了橡胶原有化学结
+ f8 M; _0 ~' R; c" }- J$ [构，从而导致橡胶性能变坏。导致橡胶发生老化现象的外部因素主要有物理因素、化学因素
及生物因素。物理因素包括热、光、电、应力等；化学因素包括氧、臭氧、酸、碱、盐及金
属离子等；生物因素包括微生物
(霉菌、细菌
)、昆虫
0 N5 _$ m3 q# m% Q8 q8 v(白蚁等
, [: I' [# Y# N+ J; ?9 d1 y)。这些外界因素在橡胶老化过
0 [; `! s( K# u; ~程中，往往不是单独起作用，而是相互影响，加速橡胶老化进程。如轮胎胎侧在使用过程中
2 g6 [9 A$ i- M就会受到热、光、交变应力和应变、氧、臭氧等多种形式因素的影响。
6 t, ^6 O3 R, D5 a+ n2 K7 n不同的制品在不同的使用条件下，各种因素的作用程度不同，其老化情况也不一样。即
使同一制品，因使用的季节和地区不同，老化情况也有区别。因此，橡胶的老化是由多种因
素引起的综合的化学反应。在这些因素中，最常见且最重要的化学因素是氧和臭氧；物理因
素是热、光和机械应力。一般橡胶制品的老化均是由它们中的一种或几种因素共同作用的结
* ~. j2 U! w& n* c' x# Y0 V' d果，最常见的热氧老化，其次有臭氧老化、疲劳老化和光氧老化。

二、橡胶制品防止老化的办法
橡胶老化的防护方法：随着橡胶的老化进程，橡胶性能逐渐下降，其使用价值也逐步丧
5 D5 l" f, \; r. g. Z失。因此，研究的老化及防护方法有着极为重要的实用和经济意义。由于橡胶的老化是一种
复杂的综合化学反应过程，而且要绝对防止橡胶老化的发生是不可能的。因此，只有认真的
研究导致橡胶发生老化的各种原因，并根据这些原因对症下药，采取适当的措施，延缓橡胶
9 ~& [0 `/ K* s* U& x+ T* o老化的速度，从而达到延长橡胶使用寿命的目的。由于导致橡胶制品老化的因素各不相同，
因而应根据不同的老化机理采取相应的防老化措施，主要有物理防护及化学防护法。物理防
& U  r" ~0 s/ v" C& y+ F' F0 i7 Q3 y护法是指尽量避免橡胶与各种老化因素相互作用，如采用橡塑共混、表面镀层或处理、加光
屏蔽剂、加石蜡等。化学防护法是指主动加入物质来防止或延缓橡胶老化反应继续进行，如
加入胺类或酚类化学防老剂。
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防老化主要是从减少硫化橡胶的高分子链上的不饱和双键为主，比如，用一些支链改性，
8 F& {; j5 q6 g5 c' }" ]; |利用特殊的化学反应，使不饱和键饱和，从而使分子结构的层面予以提高耐老化能力，延缓
8 i) l* z0 P  q0 f老化并延长其使用寿命。

其次是在橡胶，塑料等加工过程中添加防老剂，比如，在硫化橡胶的配方中添加紫外线
( V& q; R# ?& ]% j2 f# w稳定剂，防霉剂，热稳定剂等，添加防止臭氧或氧气引起老化的抗氧剂。
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再次，还可以用增加涂层和防护膜的物理防护的方法，如浸凃防老化剂溶液，涂漆，镀
金属等。
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/ B1 z9 u: L4 T% ~/ r  [- q4 u三、橡胶制品老化测试检测项目包括
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材料寿命推算，冷热冲击，盐雾测试，快速温变，人工气候老化，自然气候暴晒试验，紫外老化检测，臭氧老化检测，湿热老化检测，氙灯老化检测，碳弧灯老化检测等。

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