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橡膠的疲勞老化

熱的

由“熱”引起的老化可以說是貫穿了橡膠的整個生命周期,如聚合過程中的聚合溫度、樹脂合成過程中的固化放熱、擠出和註塑過程中的加工溫度、橡膠儲存條件下的環境溫度、使用過程中的日曬或使用過程中的環境溫度等。

“熱”對橡膠老化的影響主要體現在其分子鏈的運動上。溫度升高,橡膠分子鏈運動加劇。當材料被加熱到其臨界溫度以上時,分子聚集態和結晶度的結構會發生變化,這將直接影響高分子材料的物理性能,尤其是材料的力學性能。比如在極寒的環境下,橡膠會變脆,韌性會大大降低,容易斷裂。當材料的加熱溫度超過化學鍵的鍵能時,分子鏈會斷裂,進而發生熱降解或交聯,導致橡膠性能下降,特別是在氧氣存在的情況下,容易導致熱氧化老化,加劇高橡膠的降解。

“氧氣”可以說是無處不在,這也是導致橡膠老化的另壹個重要因素。不飽和雙鍵、羰基、叔碳基團等。橡膠的分子結構中容易受到氧的攻擊,從而形成大分子過氧自由基或過氧化物,進而導致橡膠分子鏈中弱鍵斷裂,進而導致橡膠分子量下降。壹些鏈的斷裂和分解會進壹步產生自由基,導致大分子鏈的氧化,從而老化。當有熱和光時,橡膠也會發生熱氧老化和光氧老化,加劇材料的老化。這種老化基本是不可逆的,會大大縮短材料的使用壽命。

橡膠在熱氧老化過程中的結構變化可分為兩類:壹類是以分子鏈降解為主的熱氧老化反應(熱解);第二種是熱氧化老化(結構化),主要基於分子鏈之間的交聯。

天然橡膠包括異戊橡膠、丁基橡膠、三元乙丙橡膠、均聚氯醇橡膠和* * *聚氯醇橡膠。這種橡膠熱氧化老化後的外觀是軟而粘的。

含丁二烯的順丁橡膠在熱氧老化過程中,主要發生交聯反應,類似的橡膠品種有NBR/ SBR/ CR/ERDM/ FPM/CSM等。這種橡膠熱氧化老化後的外觀硬而脆。

有時會出現光老化:

“陽光”不僅會使橡膠的溫度升高,引起熱老化,而且其射線中的紫外線是橡膠老化的主要原因(尤其是在戶外使用時)。這主要是因為大部分橡膠材料的鍵能都在紫外線的範圍內。橡膠在吸收光能時,會引起化學鍵的斷裂,導致橡膠大分子鏈的斷裂,進而導致光老化,特別是在氧氣存在的情況下,還會引起橡膠的光氧化老化,並使其加重。

應力疲勞老化:

在機械應力的反復作用下,橡膠零件產生不均勻的應力分布和局部應力集中,導致部分分子鏈被撕裂,這在橡膠處於周期性變形時尤為突出。橡膠分子鏈斷裂直接產生自由基,導致橡膠老化。這主要包括兩個過程:壹個是橡膠的分子鏈被機械應力打斷產生自由基,進壹步導致老化;另壹種是機械應力產生的自由基在氧氣的作用下引發氧化鏈式反應,加速了橡膠的老化過程。另外,橡膠在受力情況下更容易造成臭氧開裂,也是如此。就像人的皮膚壹樣,長期不恰當的表情或習慣,比如皺眉、撅嘴、瞇眼等。,會對面部肌肉形成牽引。長時間重復這些動作,會導致肌肉長時間收縮,產生皺紋,比如額頭紋、眉間紋、魚尾紋等等。這種老化現象就是我們經常遇到的“疲勞老化”。

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