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橡膠老化及耐老化橡膠介紹

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業內資訊
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來源:
2018/12/27
一.橡膠老化的概念?橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用的過程中,由于受內、外因素的綜合作用(如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機械力等)使性能逐漸下降,以至于最后喪失使用價值,這種現象稱為橡膠的老化。?橡膠老化的現象多種多樣,例如:生膠經久貯存時會變硬,變脆或者發粘;橡膠薄膜制品(如雨衣、雨布等)經過日曬雨淋后會變色,變脆以至破裂;在戶外架設的電線、電纜,由于受大氣作用會變硬,破裂,以至影響絕

一.橡膠老化的概念

 

橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用的過程中,由于受內、外因素的綜合作用(如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機械力等)使性能逐漸下降,以至于最后喪失使用價值,這種現象稱為橡膠的老化?!   ?/span>

   

橡膠老化的現象多種多樣,例如:生膠經久貯存時會變硬,變脆或者發粘;橡膠薄膜制品(如雨衣、雨布等)經過日曬雨淋后會變色,變脆以至破裂;在戶外架設的電線、電纜,由于受大氣作用會變硬,破裂,以至影響絕緣性;在倉庫儲存的或其他制品會發生龜裂;在實驗室中的膠管會變硬或發粘等。此外,有些制品還會受到水解的作用而發生斷裂或受到霉菌作用而導致破壞……所有這些都是橡膠的老化現象。

 

老化過程是一種不可逆的化學反應,象其他化學反應一樣,伴隨著外觀、結構和性能的變化。

 

二.橡膠在老化過程中所發生的變化

 

1.外觀變化

 

橡膠品種不同,使用條件不同,發生的變化也不同。

變軟發粘:天然橡膠的熱氧化、氯醇橡膠的老化。

變硬變脆:順丁橡膠的熱氧老化,丁腈橡膠、丁苯橡膠的老化。

龜裂:不飽和橡膠的臭氧老化、大部分橡膠的光氧老化、但龜裂形狀不一樣。

發霉:橡膠的生物微生物老化。

另外還有:出現斑點、裂紋、噴霜、粉化泛白等現象。

 

2.性能變化(最關鍵的變化)

 

物理化學性能的變化:比重、導熱系數、玻璃化溫度、熔點、折光率、溶解性、熔脹性、流變性、分子量、分子量分布;耐熱、耐寒、透氣、透水、透光等性能的變化。

 

物理機械性能的變化:拉伸強度、伸長率、沖擊強度、彎曲強度、剪切強度、疲勞強度、彈性、耐磨性都下降。

 

電性能的變化:絕緣電阻、介電常數、介電損耗、擊穿電壓等電性能的變化、電絕緣性下降。

 

外觀變化、性能變化產生的原因是結構變化。

 

3.結構變化

 

分子間產生交聯,分子量增大;外觀表現變硬變脆。

分子鏈降解(斷裂),分子量降低,外觀表現變軟變粘。

分子結構上發生其他變化:主鏈或側鏈的改性,側基脫落弱鍵斷裂(發生在特種橡膠中)。

 

三.橡膠老化的原因:

 

1.內因:

 

①橡膠的分子結構

 

化學結構(或鏈節結構):橡膠的基本結構如天然橡膠的單元異戊二烯,存在雙鍵及活潑氫原子,所以易參與反應。

分子鏈結構:橡膠大分子鏈的弱鍵,薄弱環節越多越易老化。

 

不飽和碳鏈橡膠容易發生老化,飽和碳鏈橡膠的氧化反應能力與其化學結構有關,如支化的大分子比線型的大分子更容易氧化。就氧化穩定性來說,各種取代基團按下列順序排列: CH<CH2<CH3。

硫化膠交聯結構:交聯鍵有-S-、-S2-、-Sx-、-C-C-,交聯鍵結構不同,硫化膠耐老化性不同,-Sx-最差。

 

②橡膠配合組分及雜質:橡膠中常存在變價金屬,如Ca、Fe、Co、Ni等,若超過3ppm就會大大加快橡膠的老化。

 

2.外因:

 

物理因素:熱電光機械力高能輻射等。

化學因素:氧臭氧,空氣中的水汽酸堿鹽等。

生物因素:微生物:細菌真菌

昆蟲:白蟻蟑螂會蛀食高分子材料。

海生物:牡蠣石灰蟲海藻海草等

 

在實際中也往往是上述幾個因素同時發揮作用。使用條件、地區不同這些因素的作用也不同,因此橡膠的老化是個復雜的過程。

 

其中最常見的、影響最大、破壞性最強的因素是:熱、氧、光氧、機械力、臭氧,歸結起來就是熱氧老化、光氧老化、臭氧老化、疲勞老化。

 

四.橡膠老化的防護

 

橡膠老化和鐵生銹,人要衰老一樣自然,我們只能通過老化規律的研究利用規律延緩橡膠的老化,但不能做到絕對防止。常用的防護方法有:

物理防護法:盡量避免橡膠與老化因素相互作用的方法。如:在橡膠中加入石蠟,橡塑共混,電鍍,涂上涂料等。

化學防護法:通過化學反應延緩橡膠老化反應繼續進行。如:加入化學防老劑。

 

五、二種耐老化橡膠介紹
 

乙丙橡膠
 

1.脆性溫度-95℃。玻璃化溫度-60℃。 

2.是一種飽和橡膠。 

3.極高的化學穩定性。在通用橡膠中,耐老化性能最好。 

4.突出的耐臭氧性能。 

5.乙丙橡膠耐候性好。 

6.耐熱性能好。在 120℃中長期使用。最高使用溫度為 150℃。 

7.對各種極性化學藥品, 有較大的抗耐性, 但在脂肪族 (汽油, 苯, 二甲苯, 礦物油)和芳香族中穩定性較差。 

8.電絕緣性:有非常好的電絕緣性和耐電暈性。適宜電氣絕緣制品。 

9.沖擊彈性與低溫性能。彈性僅次于天然橡膠與順丁橡膠。 

10.低密度與高填充特性。密度為所有橡膠中最低的。 

11.耐熱水和耐水蒸氣性。耐高壓蒸汽性能優于丁基橡膠與一般橡膠。 

12.硫化速度慢。 

13.自粘性與互粘性較差。 

14.耐燃性、氣密性、耐油性、耐烴類溶劑性差。 

 

氯丁橡膠 

 

1.玻璃化溫度-40℃。使用溫度-30-90℃(最高 160℃) 

2.生膠具有很高的拉伸強度和扯斷伸長率,屬于自補強性橡膠。 

3.優良的耐老化性能。 

4.優異的耐燃性,優良的耐油、耐溶劑性。耐油性僅次于丁腈橡膠,優于其 他橡膠。除強氧化性酸外,耐化學腐蝕性好。 

5.電絕緣性不好,僅始于 600V 以下。 6.耐水性比其他合成橡膠好,氣密性僅次于丁基橡膠。

7.耐寒性不好,結晶傾向性大。 

8.貯存穩定性差。 

9.良好的粘合性,相對密度大。 補充:1.屬于結晶型橡膠,自補強性好

一.橡膠老化的概念

 

橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用的過程中,由于受內、外因素的綜合作用(如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機械力等)使性能逐漸下降,以至于最后喪失使用價值,這種現象稱為橡膠的老化。

 

橡膠老化的現象多種多樣,例如:生膠經久貯存時會變硬,變脆或者發粘;橡膠薄膜制品(如雨衣、雨布等)經過日曬雨淋后會變色,變脆以至破裂;在戶外架設的電線、電纜,由于受大氣作用會變硬,破裂,以至影響絕緣性;在倉庫儲存的或其他制品會發生龜裂;在實驗室中的膠管會變硬或發粘等。此外,有些制品還會受到水解的作用而發生斷裂或受到霉菌作用而導致破壞……所有這些都是橡膠的老化現象。

 

老化過程是一種不可逆的化學反應,象其他化學反應一樣,伴隨著外觀、結構和性能的變化。

 

二.橡膠在老化過程中所發生的變化

 

1.外觀變化

 

橡膠品種不同,使用條件不同,發生的變化也不同。

變軟發粘:天然橡膠的熱氧化、氯醇橡膠的老化。

變硬變脆:順丁橡膠的熱氧老化,丁腈橡膠、丁苯橡膠的老化。

龜裂:不飽和橡膠的臭氧老化、大部分橡膠的光氧老化、但龜裂形狀不一樣。

發霉:橡膠的生物微生物老化。

另外還有:出現斑點、裂紋、噴霜、粉化泛白等現象。

 

2.性能變化(最關鍵的變化)

 

物理化學性能的變化:比重、導熱系數、玻璃化溫度、熔點、折光率、溶解性、熔脹性、流變性、分子量、分子量分布;耐熱、耐寒、透氣、透水、透光等性能的變化。

 

物理機械性能的變化:拉伸強度、伸長率、沖擊強度、彎曲強度、剪切強度、疲勞強度、彈性、耐磨性都下降。

 

電性能的變化:絕緣電阻、介電常數、介電損耗、擊穿電壓等電性能的變化、電絕緣性下降。

 

外觀變化、性能變化產生的原因是結構變化。

 

3.結構變化

 

分子間產生交聯,分子量增大;外觀表現變硬變脆。

分子鏈降解(斷裂),分子量降低,外觀表現變軟變粘。

分子結構上發生其他變化:主鏈或側鏈的改性,側基脫落弱鍵斷裂(發生在特種橡膠中)。

 

三.橡膠老化的原因:

 

1.內因:

 

①橡膠的分子結構

 

化學結構(或鏈節結構):橡膠的基本結構如天然橡膠的單元異戊二烯,存在雙鍵及活潑氫原子,所以易參與反應。

分子鏈結構:橡膠大分子鏈的弱鍵,薄弱環節越多越易老化。

 

不飽和碳鏈橡膠容易發生老化,飽和碳鏈橡膠的氧化反應能力與其化學結構有關,如支化的大分子比線型的大分子更容易氧化。就氧化穩定性來說,各種取代基團按下列順序排列: CH<CH2<CH3。

硫化膠交聯結構:交聯鍵有-S-、-S2-、-Sx-、-C-C-,交聯鍵結構不同,硫化膠耐老化性不同,-Sx-最差。

 

②橡膠配合組分及雜質:橡膠中常存在變價金屬,如Ca、Fe、Co、Ni等,若超過3ppm就會大大加快橡膠的老化。

 

2.外因:

 

物理因素:熱電光機械力高能輻射等。

化學因素:氧臭氧,空氣中的水汽酸堿鹽等。

生物因素:微生物:細菌真菌

昆蟲:白蟻蟑螂會蛀食高分子材料。

海生物:牡蠣石灰蟲海藻海草等

 

在實際中也往往是上述幾個因素同時發揮作用。使用條件、地區不同這些因素的作用也不同,因此橡膠的老化是個復雜的過程。

 

其中最常見的、影響最大、破壞性最強的因素是:熱、氧、光氧、機械力、臭氧,歸結起來就是熱氧老化、光氧老化、臭氧老化、疲勞老化。

 

四.橡膠老化的防護

 

橡膠老化和鐵生銹,人要衰老一樣自然,我們只能通過老化規律的研究利用規律延緩橡膠的老化,但不能做到絕對防止。常用的防護方法有:

物理防護法:盡量避免橡膠與老化因素相互作用的方法。如:在橡膠中加入石蠟,橡塑共混,電鍍,涂上涂料等。

化學防護法:通過化學反應延緩橡膠老化反應繼續進行。如:加入化學防老劑。

 

五、二種耐老化橡膠介紹
 

乙丙橡膠
 

1.脆性溫度-95℃。玻璃化溫度-60℃。 

2.是一種飽和橡膠。 

3.極高的化學穩定性。在通用橡膠中,耐老化性能最好。 

4.突出的耐臭氧性能。 

5.乙丙橡膠耐候性好。 

6.耐熱性能好。在 120℃中長期使用。最高使用溫度為 150℃。 

7.對各種極性化學藥品, 有較大的抗耐性, 但在脂肪族 (汽油, 苯, 二甲苯, 礦物油)和芳香族中穩定性較差。 

8.電絕緣性:有非常好的電絕緣性和耐電暈性。適宜電氣絕緣制品。 

9.沖擊彈性與低溫性能。彈性僅次于天然橡膠與順丁橡膠。 

10.低密度與高填充特性。密度為所有橡膠中最低的。 

11.耐熱水和耐水蒸氣性。耐高壓蒸汽性能優于丁基橡膠與一般橡膠。 

12.硫化速度慢。 

13.自粘性與互粘性較差。 

14.耐燃性、氣密性、耐油性、耐烴類溶劑性差。 

 

氯丁橡膠 

 

1.玻璃化溫度-40℃。使用溫度-30-90℃(最高 160℃) 

2.生膠具有很高的拉伸強度和扯斷伸長率,屬于自補強性橡膠。 

3.優良的耐老化性能。 

4.優異的耐燃性,優良的耐油、耐溶劑性。耐油性僅次于丁腈橡膠,優于其 他橡膠。除強氧化性酸外,耐化學腐蝕性好。 

5.電絕緣性不好,僅始于 600V 以下。 6.耐水性比其他合成橡膠好,氣密性僅次于丁基橡膠。

7.耐寒性不好,結晶傾向性大。 

8.貯存穩定性差。 

9.良好的粘合性,相對密度大。 補充:1.屬于結晶型橡膠,自補強性好。

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