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地下通风空调橡胶接头:橡胶的老化和预防

责任编辑:橡胶接头 橡胶软接头 橡胶软连接 发布时间:2018-01-03 11:14 浏览次数:
  编辑:淞江集团董帝豪(图片为随机配图,以专业人士为准)
 
  导读:文章一为介绍橡胶行业有关知识,二为网络优化文章关键词。
  橡胶,同塑料、纤维并称为三大合成材料,是.一具有高度伸缩性与.好弹性的高分子材料。橡胶的优良性能使得它成为工业上.好的减震、密封、屈挠、耐磨、防腐、绝缘以及粘接等材料,广泛用于航空航天、汽车、飞机轮胎和医疗卫生等领域。
  然而,橡胶还是一种不饱和烯烃聚合物。据中南橡塑技术人员介绍,橡胶的这种.点是橡胶及其制品在加工、贮存和使用过程中易受到自身或外部因素的影响,从而结构或组分受到破坏,影响了使用价值和应用范围。这种现象被橡塑行业称作橡胶的老化(Rubber Aging)。天然橡胶的老化现象多种多样,如,生胶或制品表面发粘、变脆、变硬、龟裂、脱层和长霉;溶解性、流变性、耐热性和耐寒性发生变化;介电常数、表面电阻和导电率发生变化等。
  橡言橡语为大家介绍了橡胶的老化现象、老化原因和预防办法的一些小知识,以让我们更加理性地了解橡胶老化现象,注意胶料、半成品、成品的防老化预防方法。
  一、什么是橡胶的老化
  橡胶的老化是一个不可逆的变化过程,其实质是橡胶的分子结构在天候、物理、化学以及生物等因素的作用下发生了氧化降解反应或结构化反应。降解反应使得橡胶分子的平均相对分子量下降,强度降低,性能下降;结构化反应则是进一步支化交联,也使橡胶的强度下降,表面硬化、龟裂而失去弹性。橡胶在老化过程中是以降解为主还是以结构化为主,主要取决于橡胶自身的结构和外界条件这两个方面的因素。为了防止橡胶老化变质,延长其使用寿命,除了对橡胶制品的使用、维护保养外,通常在橡胶的配合加工时都要相应加人防护剂,这类防护剂称为防老剂。
  橡胶老化的类型分为:氧老化、臭氧老化、疲劳氧化,其中氧老化又细分为热氧老化和催化氧化(可分为光催化氧化和变价金属离子催化氧化)。
  二、引起橡胶老化的原因
  中南橡塑技术人员介绍引起橡胶老化的原因分为内因和外因。
  内因:关键是橡胶的种类、分子结构和性能。
  外因:分为物理因素,化学因素和其他因素。物理因素:热、光、机械应力(变形)、辐射等;化学因素:氧、臭氧、变价金属离子、化学介质等;其他因素:如微生物的作用等。
  1、橡胶的耐老化性,.先取决于橡胶的品种、分子结构。凡不饱和橡胶(由其是二烯类橡胶)均为不耐热氧化的弹性体,凡饱和性橡胶均有优良的耐老化性。天然橡胶和一些通用合成橡胶每1000个碳原子就含有150个至250个双键,这些部位.容易发生化学反应,所以它们的热氧老化性能都不好,尤其是天然橡胶。橡胶热氧老化的祸根在于它的不饱和键上。而结构趋于饱和的硅橡胶、氟橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶等则属于耐热老化的弹性体。
  2、引起橡胶老化的外部因素很复杂,其中氧、臭氧、热、光和机械应力是引起橡胶老化的主要原因,而热氧老化是造成橡胶老化的罪魁祸.。
  1)氧
  氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基链锁反应,分子链发生断裂或过度交联,引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
  2)臭氧
  臭氧的化学活性比氧高得多,破坏性更大,它同样是使分子链发生断裂,但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶(主要是不饱和橡胶)时,出现与应力作用方向垂直的裂纹,即所谓“臭氧龟裂”;作用于变形的橡胶时,仅表面生成氧化膜而不龟裂。
  3)热
  提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。橡胶加热到一定温度会发生降解。例如天然橡胶超过200摄氏度就开始分解出低分子物质。
  但热的基本作用还是活化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应,从而加速橡胶氧化反应速度,这是普遍存在的一种老化现象—热氧老化。在氧的参与下,各种橡胶的老化结果是不一样的。天然橡胶和异戊橡胶以及丁基橡胶在热氧老化过程中主要是大分子链发生断裂,变软发黏;而丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶以及三元乙丙橡胶在热氧老化过程中主要是断链后的产物交织在一起,破坏了橡胶的弹性结构,于是就变硬发脆。
  橡胶热稳定性的好坏主要取决于其化学组成和结构,硅橡胶和氟橡胶的热稳定性就比通用橡胶好。在通用橡胶中,顺丁橡胶的热稳定性.好,丁苯橡胶次之。
  4)光
  光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外,橡胶因吸收光能而产生游离基,引发并加速氧化链反应过程。紫外线光起着加热的作用;光作用其另一.点(与热作用不同)是它主要在橡胶表面进行,含胶率高的试样,两面会出现网状裂纹,即所谓 “光外层裂”。
  5)机械应力
  在机械应力反复作用下,会使橡胶分子链断裂生成游离基,引发氧化链反应,形成力化学过程。机械断裂分子链和机械活化氧化过程。哪个能占优势,视其所处的条件而定。此外,在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
  6)水分
  水分的作用有两个方面:橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时,容易破坏,这是由于橡胶中的水溶性物质和清水基团等成分被水抽提溶解,.别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下,会加速橡胶的破坏;但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用,甚至有延缓老化的作用。
  7)其它
  对橡胶的作用因素还有化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
  3、当使用条件、选择生胶已定时,胶料的耐老化性能取决于硫化体系的选择和防老剂的品种与用量。
  三、橡胶防老化措施
  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。
  1、 物理防护法
  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。对橡胶表面进行处理是防止橡胶老化的重要手段,比如,可以选择TiO2薄膜覆盖在天然橡胶的表面上,由于TiO2薄膜可以提高天然橡胶的抗老化性能,因此可以有效地防止或者延缓天然橡胶的老化。此外,在橡胶的表面实施等离子氧处理,可以有效地改变橡胶表面的拒水性,增强橡胶的抗老化功能,起到防止或者延缓天然橡胶老化的作用。
  2、化学防护法
  1)添加防老化剂
  自由基反应是致使橡胶老化的主要原因,依据这个原因,我们可以采取添加防老剂等措施来防止橡胶发生自由基反应,并停止橡胶自由基连锁反应,防老化剂可以产生过氧化物,并分解成稳定的化合物,使橡胶的内部结构处于稳定的状态,抑制橡胶出现老化的现象,从而起到保护橡胶的作用。
  按防老剂的功能来分,橡胶的防老剂主要有自由基抑制剂、光稳定剂、抗臭氧剂、有害金属抑制剂、过氧化物分解剂等防老剂。按其防护行为可以分为普通防老剂、长效防老剂、原位型或迁移性防老剂、污染性和非污染性防老剂。另外,由于防老剂的作用或者性能主要决定于它的结构,不同的置换基,其可以产生不同的效果,所以防老化剂按置换基的种类来分,可以分为酚类、硫脲类、胺类以及二硫代氨基甲酸镍类等。
  不同种类的防老化剂,存在着不同的性能,其耐臭氧性、耐热性、抗有害金属老化性以及耐屈挠龟裂性会有所不同,因此可以依据不同的性能来选择防老剂的种类。此外,防老剂还具备加和性的.点,因此,在实际应用中,我们可以选择几种不同性能的防老剂,实施合并使用,达到橡胶防老化的目的。
  另外,防老剂可以在橡胶原料中添加,或者在橡胶制品加工过程中添加,以延缓或防止橡胶衰老。
  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。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,利用.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,延缓老化并延长其使用寿命。
  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。
  2)添加其他物质防止橡胶的老化
  除了添加防老剂外,还可以添加其它一些具有防老化作用的物质,比如,在天然橡胶中,添加铝粉。天然橡胶在添加铝粉后,其在出现热老化后,依然可以保持良好的机械性能,而且天然橡胶在添加铝粉后,其对微波照射、臭氧以及热等外界干扰起到比较强的抵抗作用,天然橡胶因此具备较强的抗老化性。在氯丁二烯橡胶中添加乙烯硫脲(ETU)也可以起到很好的防老化效果,添加的乙烯硫脲越多,氯丁二烯橡胶的抗老化性能会越强。
  3)纳米技术
  随着科学技术的不断发展,纳米技术得到迅速地发展,在橡胶防老化方面,纳米技术起到非常重要的作用。作为一种分散相,纳米粒子可以产生较强界面、较大比表面积以及尺度效应的相互作用,并且可以以吸附或者化学键等组分间实施协同作用,对橡胶材料起到分散的作用,将橡胶材料合成纳米复合橡胶材料, 与普通橡胶相比,纳米复合橡胶材料具备许多新的优异性能,大大地提高了橡胶材料的抗老化性能。
  四、防老剂选择注意要点1
  、防老剂的着色性(污染性)
  胺类防老剂有着色性,会使橡胶着色。并且会迁移到和橡胶接触的材料上,以至产生污染,因此,.别需要加以注意。当受到热、阳光照射时,它会变为苯醌类结构,且明显变色。胺类防老剂的着色性(污染性)有差异。
  2、防老剂在橡胶中溶解度
  防老剂在橡胶中的溶解度,大体上可以以是否出现喷霜来判断,溶解度越大,越不易喷出。一般来说,胺类防老剂在.性橡胶中(NBR,CR等)的溶解度(即互溶性)较高。由于防老剂的化学结构不同,其互溶性也不同,取代烷基大的比8101NA(IPPD)的互溶性好。
  3、防老剂的加热减量
  考虑到防老剂的稳定性,了解其自身的加热减量(挥发性)是非常重要的。在同类化合物中,分子量越大,加热减量就越小,CD(碳化二亚胺)及white白色防老剂即使在高温下也难以挥发。因此具有良好的稳定性。
  4、防老剂在橡胶中的残留量
  在橡胶中加入的防老剂,由于挥发和被氧化而逐渐减少。6C被氧化后,变为苯醌结构。.近,有研究报告说,这种苯醌结构由于受热和橡胶发生反应,又恢复到原来的结构。
  5、防老剂的环保性
  6、防老剂的协同效应
  在一般情况下,酚类、胺类防老剂作为.一防老剂,不单.使用,常和磷类、硫黄类防老剂(.二防老剂)并用,利用BHT(丁基化羟基甲苯)和磷类及硫黄类的协同效果,来防止老化是常规做法。另外为提高耐热性,可利用.一防老剂和.二防老剂MBI(巯基苯并咪唑)的酸碱相互作用,来达到防老化的目的。
  7、防老剂的迁移
  容易迁移防老剂,推荐用于NR、SBR、BR、EPDM、CR中;而难以迁移的,可用于NBR、CSM、CPE、IIR、Cl-IIR等橡胶中。究其原因是和聚合物中.性基团的多少、二次转变点的高低,所用防老剂的分子量、结构及着色性,聚合物的交联度等有关。在聚合物(橡胶)中,如果.性基团的含有率高,就要选择二次转变点高的防老剂。对防老剂来说,分子量越大,分子中有支链结构,其迁移污染就越小。
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