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2020中石油知識:橡膠為什么會老化?

2020-02-08 16:24:34 | 來源:

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人會變老,橡膠也會老化。

橡膠用久之后,有的會變軟發黏,有的會硬化發脆。在日常生活中,我們經常能看到有些用舊的輪胎側部產生溝溝坎坎的裂紋,專業上叫做龜裂。在這種情況下,橡膠原先的彈性、強度顯著下降,這些現象就叫做老化。

老化是在各種外部因素影響下橡膠結構發生變化的結果,其中最普遍的是熱和氧作用下產生的熱氧老化。100多年前就已得到證實,橡膠老化完全是氧造成的,而熱、光和金屬則是橡膠老化的促進劑。

橡膠加熱到一定溫度還會發生降解,例如天然橡膠超過200℃就開始分解出低分子物質。橡膠熱穩定性的好壞主要取決于其化學組成和結構,硅橡膠和氟橡膠的熱穩定性就比通用橡膠好。在通用橡膠中,順丁橡膠的熱穩定性最好,丁苯橡膠次之。

在氧的參與下,各種橡膠的老化結果是不一樣的。天然橡膠和異戊橡膠以及丁基橡膠在熱氧老化過程中主要是大分子鏈發生斷裂,變軟發黏;而丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠以及三元乙丙橡膠在熱氧老化過程中主要是斷鏈后的產物交織在一起,破壞了橡膠的彈性結構,于是就變硬發脆。

橡膠熱氧老化的禍根在它的不飽和鍵上。天然橡膠和一些通用合成橡膠每1000個碳原子就含有150~250個雙鍵,這些部位最容易發生化學反應,所以它們的熱氧老化性能都不好,尤其是天然橡膠。而結構趨于飽和的硅橡膠、氟橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠等則屬于耐熱老化的彈性體。

橡膠的老化雖然不能完全避免,但卻可以延緩,最方便有效的措施就是加入防老劑。防老劑能捕捉橡膠熱氧老化過程產生的有活性物質,從而起到保護橡膠的作用。防老劑的種類繁多,比較常用的有胺類和酚類兩大系列,加入量一般為橡膠重量的1%~1.5%。

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