日曬老化試驗機評估橡膠老化及老化防護方法

橡膠在熱氧老化過程中的結(jié)構(gòu)變化可分為二類：一類是以分子鏈降解為主的熱氧老化反應(yīng)（裂解化）；二類是以分子鏈之間交聯(lián)為主的熱氧老化（結(jié)構(gòu)化），日曬老化試驗機是評估橡膠老化的常用儀器。

天然橡膠等含有異戊二烯橡膠、丁基橡膠、二元乙丙橡膠、均聚型氯醇橡膠及共聚氯醇橡膠等。這類橡膠在發(fā)生熱氧老化后的外觀表現(xiàn)為變軟、發(fā)粘。

順丁橡膠含有丁二烯的橡膠在熱氧老化過程中，發(fā)生的主要是交聯(lián)反應(yīng)，類似的橡膠品種還有NBR／SBR／CR／ERDM／FPM／CSM等。這類橡膠在發(fā)生熱氧老化后的外觀表現(xiàn)為變硬、變脆。

橡膠老化影響因素主要有：

1、氧：氧在橡膠中同橡膠分子發(fā)生游離基連鎖反應(yīng)，分子鏈發(fā)生斷裂或過度交聯(lián)，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。

2、臭氧：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(fā)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(xiàn)與應(yīng)力作用方向直的裂紋，即所謂“臭氧龜裂”；作用于變形的橡膠時，僅表面生成氧化膜而不龜裂。

3、熱：提高溫度可引起橡膠的熱裂解或熱交聯(lián)。但熱的基本作用還是活化作用。提高氧擴散速度和活化氧化反應(yīng)，從而加速橡膠氧化反應(yīng)速度，這是普遍存在的一種老化現(xiàn)象——熱氧老化。

4、機械應(yīng)力：在機械應(yīng)力反復作用下，會使橡膠分子鏈斷裂生成游離荃，引發(fā)氧化鏈反應(yīng)，形成力化學過程。機械斷裂分子鏈和機械活化氧化過程。哪能個占優(yōu)勢，視其所處的條件而定。此外，在應(yīng)力作用下容易引起臭氧龜裂。

5、水分：水分的作用有兩個方面：橡膠在潮濕空氣淋雨或長期浸泡在水中時，容易破壞，這是由于橡膠中的水溶性物質(zhì)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曝露的交替作用下，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。

6、油類：在使用過程如果和油類介質(zhì)長期接觸，油類能滲透到橡膠內(nèi)部使其產(chǎn)生溶脹，致使橡膠的強度和其他力學性能降低。油類能使橡膠發(fā)生溶脹，是因為油類滲入橡膠后，產(chǎn)生了分子相互擴散，使硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

7、其它：對橡膠的作用因素還有化學介質(zhì)、變價金屬離子、高能輻射、電和生物等。

橡膠老化防護方法：

由于橡膠老化是一種復雜的綜合化學反應(yīng)過程，而且要防止橡膠老化是不可能的，可采取適當?shù)拇胧泳徬鹉z老化的速度，從而達到延長橡膠使用壽命的目的。防老化措施主要有物理防護及化學防護法。

物理防護法是指盡量避免橡膠與各種老化因素相互作用，如采用表面度層或處理，加光屏蔽劑，加石蠟等。

化學防護法是指加入某些物質(zhì)來防止或延緩橡膠老化繼續(xù)進行，如加入胺類或酚類化學防老劑。

為了提高防護效果，在實際應(yīng)用時常常選用二種或二種以上具有不同作用機理的防老劑進行并用，或選用同一防護機理的防老劑并用，或選用在同一分子上按不同機理起作用的基團同時存在的防老劑，并用后效果有三種，如下：

1、對抗效應(yīng)是指兩種或兩種以上的防老劑并用時，所產(chǎn)生的效果要小于他們單獨使用時的效果之和。研究表明，當顯酸性的防老劑與顯堿性的防老劑并用時，由于二者將產(chǎn)生類似于鹽的復合物，因而產(chǎn)生對抗效應(yīng)。

炭黑在橡膠中既有抑制氧化的作用又有助氧化的作用，在鏈斷裂型防老劑存在下，炭黑的抑制效果減小，或在炭黑存在下防老劑防護效能下降，都清楚的表明他們之間產(chǎn)生了對抗效應(yīng)。

2、加禾效應(yīng)是指防老劑并用后所產(chǎn)生的防護效果等于他們各自使用小之和。在選擇防老劑并用時，能產(chǎn)生加禾效應(yīng)時基本的要求。同類型防老劑并用后通常只產(chǎn)生加禾效應(yīng)，但有時并用后會獲得其他好處。例如，兩種揮發(fā)性不同的酚類防老劑并用，不但能產(chǎn)生加禾效應(yīng)，而且與等量的單獨使用一種防老劑相比能夠在更廣泛的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮抑制效能。

3、協(xié)同效應(yīng)是指防老劑并用后效果大于每種防老劑單獨使用的效果之和。

橡膠老化性能檢測：

橡膠臭氧老化試驗箱是檢測橡膠老化性能的專業(yè)儀器，橡膠臭氧老化試驗箱用于非金屬材料和橡膠制品的老化龜裂試驗，測試橡膠及其制品的耐臭氧老化性能。

適用標準：

GB/T7762-2003；GB/T13642-1992；GB/T2951.1-GB/T2951.10-2008；GB/T2951.21-2008

測試原理：

硫化橡膠、熱塑料橡膠、電纜絕緣護套等產(chǎn)品在靜態(tài)拉伸或連續(xù)的動態(tài)拉伸變形下，或在間斷的動態(tài)拉伸與靜態(tài)拉伸交替的變形下暴露于密閉無光照含有恒定臭氧濃度的空氣和恒溫的試驗箱中，檢測試樣表面發(fā)生的龜裂或其它性能的變化程度，以評定橡膠的耐臭氧老化性能。

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