- A+
- 內因
1.橡膠分子主鏈中的雙鍵影響橡膠的老化
橡膠分子主鏈上含有雙鍵時,雙鍵的α碳原子上的C-H鍵的離解能很低,很易被氧化過程中所產生的過氧自由基奪去 H 而形成自由基,此時自由基碳原子上的C-H鍵和C-C鍵的鍵解離能很低,可被很低的能量打斷,從而易發生氧化老化;橡膠分子主鏈上含有雙鍵時,臭氧會攻擊橡膠的不飽和鍵,進行親電加成反應,發生臭氧老化反應。因此,橡膠分子鏈中雙鍵含量越多,橡膠中的薄弱環節越多,耐老化性能越低。主鏈上不含碳-碳雙鍵的橡膠的耐臭氧老化性能遠遠優于不飽和橡膠、硅橡膠、氟橡膠及氯磺化聚乙烯橡膠(存放3年不會出現老化跡象),主鏈上雙鍵含量低也可以顯著地改善耐臭氧老化性能,丁基橡膠的耐老化性就優于異戊橡膠。
2.橡膠分子鏈中雙鍵上的取代基影響橡膠的老化
當雙鍵C原子上連有烷基等推電子取代基時,雙鍵的α-H的解離能降低,易發生氧化老化,如雙鍵上連有甲基的天然橡膠的α-H的解離能為142kJ/mol,而雙鍵上無取代基的順丁橡膠的α-H的解離能為163 kJ/mol,在老化反應中天然橡膠的反應性比順丁橡膠和丁苯橡膠都大。當雙鍵C原子上連有吸電子取代基時,由于吸電子基團的作用,雙鍵的α-H的電子云密度降低,反應活性降低,不易發生老化反應,如氯丁橡膠的耐老化性比丁苯橡膠和天然橡膠都好。
飽和碳鏈上的取代基影響橡膠的老化。飽和橡膠主鏈上連有一個烷基取代基時,原來碳原子上的氫由仲碳原子氫變為叔碳原子氫,使C-H鍵的解離能下降,氫原子的反應活性提高,熱氧老化活性提高;當飽和碳鏈上的同一個碳原子連有兩個烷基取代基(如聚異丁烯)時,在熱氧老化過程中產生的自由基與飽和碳鏈分子發生異構化反應,生成具有較高活性的雙鍵α-H,導致聚異丁烯在熱氧老化過程中的反應性提高,使之比聚乙烯更易熱氧老化。當飽和鏈中有極性取代基時,由于極性取代基的吸電子作用,耐熱氧老化性提高,因此丁腈橡膠的耐熱氧老化性在二烯類橡膠中比NR、IR、BR及SBR都高。
- 外因
1.氧。氧在橡膠中同橡膠分子發生自由基連鎖反應,分子鏈發生斷裂或過度交聯,引起橡膠性能的改變。氧化作用是橡膠老化的重要原因之一。氧老化隨氧分壓的增加而增大。
2.溫度。在老化過程中,溫度起著加速橡膠老化的作用,提高氧擴散速率和活化氧化反應,從而加速橡膠氧化反應速率,有時也影響橡膠老化的機理。
3.臭氧。各種橡膠的臭氧老化龜裂時間均隨臭氧濃度的提高而顯著縮短,橡膠的品種不同,龜裂程度也有差別。臭氧濃度也影響著龜裂增長速率,隨著臭氧濃度的提高,龜裂增長速率提高。
臭氧的化學活性比氧高得多,破壞性更大,它同樣是使分子鏈發生斷裂,但臭氧對橡膠的作用情況隨橡膠變形與否而不同。當作用于變形的橡膠(主要是不飽和橡膠)時,出現與應力作用方向垂直的裂紋,即所謂"臭氧龜裂";作用于不變形的橡膠時,僅表面生成氧化膜而不龜裂。
4.光。光波越短,能量越大。對橡膠起破壞作用的是能量較高的紫外線。紫外線除了能直接引起橡膠分子鏈的斷裂和交聯外,橡膠因吸收光能而產生自由基,引發并加速氧化鏈反應過程。紅外線光起著加熱的作用。光作用的另一個特點(與熱作用不同)是它主要在橡膠表面發生。含膠率高的試樣,兩面會出現網狀裂紋,即所謂"光外層裂"。
5.機械應力。在機械應反復作用下,會使分子鏈斷裂生成自由基,引發氧化鏈反應,形成力化學過程。機械斷裂分子鏈和機械活化氧化過程哪個占優勢,視其所處的條件而定。此外,在應力作用下容易引起臭氧龜裂。
6.水分。水分的作用有兩個方面:橡膠在潮濕空氣中、淋雨或浸泡在水中時,容易破壞,這是橡膠中的水溶性物質和親水基團等成分被水抽提溶解、水解或吸收等原因引起的。特別是在水浸泡和大氣暴露的交替作用下,會加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對橡膠則不起破壞作用,甚至有延緩老化的作用。
總之影響橡膠老化的因素很多,既有熱、光、電、應力等物理因素和氧、臭氧、酸、堿、鹽及金屬離子等化學因素,還有微生物(霉菌、細菌)、昆蟲(白蟻等)等生物因素。這些外界因素在橡膠老化過程中相互影響,加速橡膠老化進程,使其結構變化,性能下降,外觀發生變化。
- TPV/TPE業務助理
-

- 更多好文敬請關注
-







