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(guò)程中，由于受內(nèi)、外因素的綜合作用(如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機(jī)械力等)使性能逐漸下降，以至于最后喪失使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱為橡膠的老化。

橡膠老化的現(xiàn)象多種多樣，例如：生膠經(jīng)久貯存時(shí)會(huì)變硬，變脆或者發(fā)粘;橡膠薄膜制品(如雨衣、雨布等)經(jīng)過(guò)日曬雨淋后會(huì)變色，變脆以至破裂;在戶外架設(shè)的電線、電纜，由于受大氣作用會(huì)變硬，破裂，以至影響絕緣性;在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的或其他制品會(huì)發(fā)生龜裂;在實(shí)驗(yàn)室中的膠管會(huì)變硬或發(fā)粘等。此外，有些制品還會(huì)受到水解的作用而發(fā)生斷裂或受到霉菌作用而導(dǎo)致破壞……所有這些都是橡膠的老化現(xiàn)象。

老化過(guò)程是一種不可逆的化學(xué)反應(yīng)，象其他化學(xué)反應(yīng)一樣，伴隨著外觀、結(jié)構(gòu)和性能的變化。

二.橡膠在老化過(guò)程中所發(fā)生的變化

1.外觀變化

橡膠品種不同，使用條件不同，發(fā)生的變化也不同。

變軟發(fā)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(fā)霉：橡膠的生物微生物老化。

另外還有：出現(xiàn)斑點(diǎn)、裂紋、噴霜、粉化泛白等現(xiàn)象。

2.性能變化(最關(guān)鍵的變化)

物理化學(xué)性能的變化：比重、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化溫度、熔點(diǎn)、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(jī)械性能的變化：拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、彈性、耐磨性都下降。

電性能的變化：絕緣電阻、介電常數(shù)、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(chǎn)生的原因是結(jié)構(gòu)變化。

3.結(jié)構(gòu)變化

分子間產(chǎn)生交聯(lián)，分子量增大;外觀表現(xiàn)變硬變脆。

分子鏈降解(斷裂)，分子量降低，外觀表現(xiàn)變軟變粘。

分子結(jié)構(gòu)上發(fā)生其他變化：主鏈或側(cè)鏈的改性，側(cè)基脫落弱鍵斷裂(發(fā)生在特種橡膠中)。

三.橡膠老化的原因：

1.內(nèi)因：

①橡膠的分子結(jié)構(gòu)

化學(xué)結(jié)構(gòu)(或鏈節(jié)結(jié)構(gòu))：橡膠的基本結(jié)構(gòu)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(yīng)。

分子鏈結(jié)構(gòu)：橡膠大分子鏈的弱鍵，薄弱環(huán)節(jié)越多越易老化。

不飽和碳鏈橡膠容易發(fā)生老化，飽和碳鏈橡膠的氧化反應(yīng)能力與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，如支化的大分子比線型的大分子更容易氧化。就氧化穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，各種取代基團(tuán)按下列順序排列： CH<CH2<CH3。

硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)：交聯(lián)鍵有-S-、-S2-、-Sx-、-C-C-，交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)不同，硫化膠耐老化性不同，-Sx-最差。

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

2.外因：

物理因素：熱電光機(jī)械力高能輻射等。

化學(xué)因素：氧臭氧，空氣中的水汽酸堿鹽等。

生物因素：微生物：細(xì)菌真菌

昆蟲(chóng)：白蟻蟑螂會(huì)蛀食高分子材料。

海生物：牡蠣石灰蟲(chóng)海藻海草等

在實(shí)際中也往往是上述幾個(gè)因素同時(shí)發(fā)揮作用。使用條件、地區(qū)不同這些因素的作用也不同，因此橡膠的老化是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

其中最常見(jiàn)的、影響最大、破壞性最強(qiáng)的因素是：熱、氧、光氧、機(jī)械力、臭氧，歸結(jié)起來(lái)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(hù)

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

物理防護(hù)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(xué)防護(hù)法：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)延緩橡膠老化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。如：加入化學(xué)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(xué)穩(wěn)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(zhǎng)期使用。最高使用溫度為 150℃。

7.對(duì)各種極性化學(xué)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(wěn)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(yōu)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(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率，屬于自補(bǔ)強(qiáng)性橡膠。

3.優(yōu)良的耐老化性能。

4.優(yōu)異的耐燃性，優(yōu)良的耐油、耐溶劑性。耐油性僅次于丁腈橡膠，優(yōu)于其他橡膠。除強(qiáng)氧化性酸外，耐化學(xué)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(jié)晶傾向性大。

8.貯存穩(wěn)定性差。

9.良好的粘合性，相對(duì)密度大。 補(bǔ)充：1.屬于結(jié)晶型橡膠，自補(bǔ)強(qiáng)性好。