隨著橡膠行業迅猛提公升, 橡膠產品越來越多的應用於汽車、閥門、傳送帶、膠鞋及密封製品等各個領域。然而橡膠製品也存在與其他高分子產品一樣的通病, 都有在一般環境下逐漸發生老化這一缺點, 以致最後完全失去它本有的優良效能。
丁腈橡膠是一種以丙烯腈和丁二烯為單體的合成橡膠, 根據acn的含量劃分, 可分為普通品種;極高acn含量43%以上、高acn含量36%~42%、中高acn含量31%~35%、中acn含量25%~30%、低acn含量24%以下。此外還有特殊品種;氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、液體丁腈橡膠、粉末丁腈橡膠。丁腈橡膠耐油性好適合被當做耐油製品, 如耐油膠管、膠輥、各種密封件、大型油囊等。丁腈橡膠與pvc共混改性可以被用來作為阻燃製品, 或抗靜電好的橡膠製品, 由於丁腈橡膠應用廣泛, 因此對丁腈橡膠老化與防護的研究有著非常重要的意義。
丁腈橡膠的老化, 是指生膠或丁腈橡膠製品在工業化生產或使用過程中由於受到外界環境的影響其內部結構發生了變化, 從而使其效能逐漸下降的現象。老化是一種不可逆的化學現象, 是高分材料的通病。
丁腈橡膠及其製品的種類繁多, 丁腈橡膠隨著時間的推移, 生膠表面會越來越粘, 有的也會出現變軟, 而有的會硬化, 有時表面會析出一些物質。一些丁腈橡膠製品會產生裂口等現象。還有一些製品會發生變硬, 失光, 變色等現象。
外觀變化
carance lopitaux等[1], 用電子雷射儀器對丁腈材料進行了照射, 通過實驗觀察表明, 高能的雷射儀器照射, 會對丁腈材料產生輻射, 輻射會導致丁腈材料內部發生交聯反應, 使丁腈橡膠材料失去彈性而變硬, 。張新蘭, 許文, 趙雲峰, 梁曉凡, 丁孝均[2]等將丁腈橡膠貯存在液壓油環境中, 在長期貯存過程中, 丁腈橡膠製品彈性逐步喪失、丁腈橡膠的形狀和效能都發生了變化。
力學效能變化
r.p.brown等[3]對許多種橡膠材料進行了研究, 包括丁基橡膠、矽橡膠.、天然橡膠、丁腈橡膠。將它們的橡膠樣品存放在自然環境下長達40多年, 應用顯微硬度測量儀對老化後的橡膠樣品進行觀察, 發現其硬度發生了明顯的變化, 經過研究論證表明老化後的樣品從表面到裡面硬度呈梯形變化, 其中表面硬度最大。 通過研究表明丁腈橡膠在一般環境下老化時間越長, 它的分子內部交聯程度就越複雜, 硬度和其定伸應力在一定時間段內也隨之提高, 其拉斷伸長率在一定時間段內呈下降趨勢, 拉伸強度在一定時間段內先曾大後減小。
化學效能的變化
丁腈橡膠的化學效能變化一般都是熱氧老化, 熱氧老化是指與氧接觸的情況下, 硫化膠由於與氧發生了化學反應從而使硫化膠的內部分子鏈發生了斷裂和重組, 其內部結構發生了變化, 從而使其效能發生變化, 丁腈橡膠發生熱氧老化, 其實是內部分子鏈結構發生變化導致, 其內部發生了交聯, 從而使丁腈橡膠製品變硬, 區域性產生裂口, 效能降低。
影響丁腈橡膠老化的因素
氧丁腈橡膠在有氧的環境下, 會與氧分子接觸發生基鏈反應, 分子鏈斷裂、重組, 甚至產生嚴重的交聯, 從而使橡膠的物理、化學等效能發生改變。對於丁腈橡膠的老化, 氧化反應是乙個最普遍的因素。
臭氧臭氧的自由基活性非常高是氧的幾千倍, 對丁腈橡膠的作用程度更大, 它同樣是使分子鏈斷裂、重組, 丁腈橡膠受到臭氧的影響情況隨著丁腈橡膠的變形情況而變化。當變形的丁腈橡膠與臭氧接觸時, 丁腈橡膠會在與臭氧接觸的地方產生很深的豎直的裂口, 這就是我們常說的「臭氧龜裂」;當不變形的橡膠或變形程度較小的丁腈橡膠與臭氧接觸時表面會產生一層保護膜而不會產生裂口。
熱溫度公升高橡膠內部分子運動加劇, 分子鏈內部發生斷裂、重組等一系列化學變化, 並且公升高溫度能加快氧分子在橡膠材料中的移動速度, 使氧更容易的與橡膠發生反應, 最終導致橡膠材料的老化。
光光照會使丁腈橡膠材料溫度公升高, 溫度公升高橡膠材料內部分子運動加劇從而使橡膠加速材料老化, 其次光波中含有紫外線、紅外線等一些放射性射線, 它們對橡膠的破會性極大, 橡膠材料吸收了它們後, 內部能量會增加從而導致分子鏈斷裂或重組, 並且在氧存在的情況下會加速氧化反應, 最終導致橡膠材料的老化。
機械應力
機械應力作用在丁腈橡膠材料上, 橡膠材料內部分子鏈會發生斷裂, 大分子鏈斷裂成多個小分子鏈, 小分子鏈繼續重組、交聯發生反應, 最終導致橡膠材料的老化。
水分水分對丁腈橡膠的作用有好的方面和壞的方面, 好的方面是:在有些情況下水分與橡膠接觸會產生一層保護膜, 保護膜會將橡膠材料與氧隔離從而避免發生氧化反應。壞的方面:丁腈橡膠內部存在親水基團, 當親水基團與水分子接觸的時候會發生溶解反應, 破壞橡膠內部的分子結構, 最終加速橡膠的老化。
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