文档介绍：汽车常用非金属材料
目录
一、概述
二、橡胶的热降解
三、橡胶的热氧老化
四、橡胶的热氧老化的防护
五、金属离子的催化氧化
六、橡胶的臭氧老化及防护
七、橡胶的疲劳老化及防护
八、橡胶防老剂
一、概述
橡胶的老化(或劣化),是指生胶或橡胶制品在加工、贮存或使用过程中,由于受热、光、氧等外界因素的影响使其发生物理或化学变化,使性能逐渐下降的现象。
随着橡胶老化的进行,常伴随着一些外观表现,如常时间贮存的天然橡胶会变软、发粘、出现斑点;常时间使用后的轮胎胎侧会产生龟裂等。因橡胶的品种不同,制品所处的老化环境不同,它们老化现象的外观表现也多种多样,最常见的外观表现为:变软、发粘、变硬、变脆、龟裂、发霉、失光、变色、粉化等。随着外观的变化,橡胶制品的使用性能逐渐变差,常表现为强度降低、弹性消失、耐磨性能降低等。无论是外观变化还是还是性能变化,其实质是因为橡胶在老化过程中发生了结构变化。
橡胶老化除受其本身的分子结构影响外,主要受其工作环境即外部因素的影响。这些外部因素可分为物理因素、化学因素和生物因素三种,具体下表1。这些外界因素不是独立起作用的,而是相互影响,加速了老化的进程。这
一、概述
表1
些因素中,最常见而且最重要的化学因素是氧和臭氧,物理因素是热、光、机械应力。一般橡胶制品的老化主要是由于它们中的一个或数个因素共同作用的结果,最普遍的是热氧老化,其次是臭氧老化,疲劳老化和光氧老化。
橡胶老化的过程是橡胶实用价值逐渐丧失的过程。橡胶老化是一种复杂不可逆的化学反应过程,是不依人们意志转移的客观规律,要想绝对防止橡胶老化是不可能的,只有通过各种措施延缓老化速度,达到延长使用寿命的目的。
橡胶老化防护方法一般分为两种:
物理防护法:尽量避免橡胶与老化因素相互作用的方法,如橡塑共混,表面镀层或处理,加光屏蔽剂,加石蜡等;
影响老化的因素
物理因素
热、光、电、应力、变形等
化学因素
氧、臭氧、SO2、酸、碱以及金属离子等
生物因素
霉菌、细菌等
一、概述
化学防护法:通过加入防护剂,来阻止或延缓橡胶老化反应继续进行的方法,如加入胺类或酚类化学防老剂。
由于不同因素所引起的橡胶老化机理不同,因而需要根据具体情况采取相应的防老剂或防护方法。
二、橡胶的热降解
在影响橡胶老化的物理因素中,热是最基本而且是最重要的因素。当橡胶处于无氧的惰性介质中时,橡胶或制品在高温下短时间使用时,橡胶的耐热性只要取决于热降解特性。不仅如此,橡胶的热降解性也很大程度的影响着橡胶的热氧老化。
通用聚合物的热降解行为可分为两类:
,如脱去侧基、分子内环化、分子间铰链等;
、降解:解聚、无规降解、两者兼有。
一般通用聚合物在高温下都是按照方式b进行降解的。一般来说,热稳定性的高低取决于键解离能的大小,解离能大的键,热稳定性就高。因此硅橡胶和氟橡胶的热稳定性就比一般通用橡胶高。高分子链上键的稳定性次序为:
C-F>C-H > C-C > C-Cl >C-S。如用过氧化物(C-C铰链)硫化的EPDM热稳定性要优于用硫磺(C-SX-C,)硫化的EPDM 。
三、橡胶的热氧老化
生胶或橡胶制品在热和氧两种因素共同作用下的老化称之为热氧老化。热促进了橡胶的氧化,氧促进了橡胶的热降解。橡胶制品在实际使用的过程中,往往要经受热并与空气中的氧接触,受到不同程度的热氧老化。因此,橡胶的热氧老化是橡胶老化中最普遍最重要的一种老化形式。
橡胶热氧老化的整个反应过程属自由基链式自催化反应机理,目前已被大家接受,整个反应过程可表示为:
引发:RH (热、光、氧、催化剂)→R·+H·
ROOH→ RO ·+· OH
2 ROOH→ RO ·+ROO ·+H2O
传递:RO·+O2 → ROO ·
ROO·+RH →ROOH+R ·
RO·+RH →ROH+R ·
· OH+RH →R ·+ H2O
中止:R · +R · →R-R
RO·+ R · →ROR
三、橡胶的热氧老化
RO·+ RO· →ROOR
ROO·+ ROO·+ →稳定产物
R · + · OH →ROH
ROO·+ R ·→ ROOR
在橡胶的自由基链式氧化过程中,自由基链反应可以因为交联或断链而终止。在反应过程中,也可以发生交联或断链。上述机理式对橡胶热氧老化过程的一个理想星描述。对与不同的橡胶或不同的老化条件,反应方式以及过程都有一定的差别,如有的橡胶在热氧老化过程中以交联反应为主,有的橡胶以断链反应为主。
:
橡胶在热氧老化过