橡胶塑料的老化

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1、第 1 页 橡胶塑料的老化橡胶塑料的老化 橡胶塑料制品老化原因橡胶塑料制品老化原因分析分析以及以及防老化方法防老化方法 一 橡胶塑料老化原因分析一 橡胶塑料老化原因分析 引起橡胶塑料老化的原因有 a 氧 氧在橡胶塑料中同橡胶塑料分子发 生游离基链锁反应 分子链发生断裂或过度交联 引起橡胶塑料性能的改变 氧 化作用是橡胶塑料老化的重要原因之一咨询扣二三一五四一四零零三 B 臭 氧 臭氧的化学活性氧高得多 破坏性更大 它同样是使分子链发生断裂 但臭 氧对橡胶塑料的作用情况随橡胶塑料变形与否而不同 当作用于变形的橡胶 主 要是不饱和橡胶 时 出现与应力作用方向直的裂纹 即所谓 臭氧龟裂 作用 于变形

2、的橡胶时 仅表面生成氧化膜而不龟裂 C 热 提高温度可引起橡胶 的热裂解或热交联 但热的基本作用还是活化作用 提高氧扩散速度和活化氧化 反应 从而加速橡胶塑料氧化反应速度 这是普遍存在的一种老化现象 热氧 老化 D 光 光波越短 能量越大 对橡胶塑料起破坏作用的是能量较高的紫 外线 紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外 橡胶塑料因吸收光能 而产生游离基 引发并加速氧化链反应过程 经外线光起着加热的作用 光作用 其所长另一特点 与热作用不同 是它主要在橡表面进生 含胶率高的试样 两 面会出现网状裂纹 即所谓 光外层裂 E 机械应力 在机械应力反复作用下 会使橡胶分子链断裂生成游离荃 引发

3、氧化链反应 形成力化学过程 机械断裂 分子链和机械活化氧化过程 哪能个占优势 视其所处的条件而定 此外 在应 力作用下容易引起臭氧龟裂 F 水分 水分的作用有两个方面 橡胶塑料在潮 湿空气淋雨或浸泡在水中时 容易破坏 这是由于橡胶中的水溶性物质和清水荃 团等成分被水抽提溶解 水解或吸收等原因引起的 特别是在水浸泡和大气曝露 的交替作用下 会加速橡胶塑料的破坏 但在某种情况下水分对橡胶塑料则不起 破坏作用 甚至有延缓老化的作用 G 其它 对橡胶塑料的作用因素还有化学介 质 变价金属离子 高能辐射 电和生物等 二 橡胶老化检测二 橡胶老化检测 橡胶老化测试橡胶老化测试 橡胶的臭氧老化与其他因素所产

4、生的老化有所不同 主要有如下表现 1 橡胶的臭氧老化是一种表面反应 未受应力的橡胶表面反应尝试为 10 40 个分 子厚 或 10 50 10 6 次方 mm 厚 2 未受拉伸的橡胶暴露在 O3 环境中时 橡胶与 O3 反应直到表面上的双键完全 反应完后终止 在表面上形成一层类似喷霜状的灰色硬脆膜 使其失去光泽 受 拉伸的橡胶在产生臭氧老化时 表面要产生臭氧龟裂 但通过研究认为 橡胶的 臭氧龟裂有一临界应力存在 当橡胶的伸长或所受的应力低于临界值时 在发生 臭氧老化时是不会产生龟裂的 这是橡胶的固有特性 3 橡胶在产生臭氧龟裂时 裂纹的方向与受力的方向垂直 这是臭氧龟裂与光 氧老化致龟裂的不同

5、之处 介应当注意 在多方向受到应力的橡胶产生臭氧老化 时 所产生的臭氧龟裂很有难看出方向性 与光氧老化所产生的龟裂相似 老化是橡胶等高分子材料中存在的一种较为普遍的现象 它会使橡胶的性能劣 化 影响橡胶制品的使用价值及使用寿命 橡胶防护体系是延缓橡胶的老化 延 长制品的使用寿命 橡胶防护体系主要是防老剂 防老剂型按作用原理可分为化 学防老剂和物理防老剂 按防护的目标分为抗氧剂 护臭氧剂 光屏蔽剂 金属 钝化剂等 也可按化学结构进行分类 1 橡胶老化的现象 生胶或橡胶制品在加工 贮存或使用过程中 会受到热 氧 光等一干二净因素的影响而逐渐发生物理及化学变化 使其性能下降 并丧 第 2 页 失用途

6、 这种现象称为橡胶的老化 橡胶老化过程中常常会伴随一些显著的现象 如在外观上可以发现长期贮存的天然橡胶变软 发黏 出现斑点 橡胶制品有变 形 变脆 变硬 龟裂 发霉 失光及颜色改变等 在物理性能上橡胶有溶胀 流变性能等的改变 在力学性能上会发生拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度 弯 曲强度 压缩率 弹性等指标下降 2 橡胶老化的原因 橡胶发生老化现象源于其长期受热 氧 光 机械力 辐 射 化学介质 空气中的臭氧等外部因素的作用 使其大分子链发生化学变化 破坏了橡胶原有化学结构 从而导致橡胶性能变坏 导致橡胶发生老化现象的外 部因素主要有物理因素 化学因素及生物因素 物理因素包括热 光 电 应力 等

7、 化学因素包括氧 臭氧 酸 碱 盐及金属离子等 生物因素包括微生物 霉 菌 细菌 昆虫 白蚁等 这些外界因素在橡胶老化过程中 往往不是单独起作 用 而是相互影响 加速橡胶老化进程 如轮胎胎侧在使用过程中就会受到热 光 交变应力和应变 氧 臭氧等多种形式因素的影响 不同的制品在不同的使用条件下 各种因素的作用程度不同 其老化情况也不一 样 即使同一制品 因使用的季节和地区不同 老化情况也有区别 因此 橡胶 的老化是由多种因素引起的综合的化学反应 在这些因素中 最常见且最重要的 化学因素是氧和臭氧 物理因素是热 光和机械应力 一般橡胶制品的老化均是 由它们中的一种或几种因素共同作用的结果 最常见的

8、热氧老化 其次有臭氧老 化 疲劳老化和光氧老化 三 橡胶材料以及橡胶制品防老化方法总结三 橡胶材料以及橡胶制品防老化方法总结 橡胶塑料老化的防护方法 随着橡胶的老化进程 橡胶性能逐渐下降 其使 用价值也逐步丧失 因此 研究的老化及防护方法有着极为重要的实用和经济意 义 由于橡胶的老化是一种复杂的综合化学反应过程 而且要绝对防止橡胶老化 的发生是不可能的 因此 只有认真的研究导致橡胶发生老化的各种原因 并根 据这些原因对症下药 采取适当的措施 延缓橡胶老化的速度 从而达到延长橡 胶使用寿命的目的 由于导致橡胶制品老化的因素各不相同 因而应根据不同的 老化机理采取相应的防老化措施 主要有物理防护及

9、化学防护法 物理防护法是 指尽量避免橡胶与各种老化因素相互作用 如采用橡塑共混 表面镀层或处理 加光屏蔽剂 加石蜡等 化学防护法是指主动加入物质来防止或延缓橡胶老化反 应继续进行 如加入胺类或酚类化学防老剂 防老化主要是从减少硫化橡胶的高分子链上的不饱和双键为主 比如 用一 些支链改性 利用特殊的化学反应 使不饱和键饱和 从而使分子结构的层面予 以提高耐老化能力 延缓老化并延长其使用寿命 其次是在橡胶 塑料等加工过程中添加防老剂 比如 在硫化橡胶的配方中 添加紫外线稳定剂 防霉剂 热稳定剂等 添加防止臭氧或氧气引起老化的抗氧 剂 再次 还可以用增加涂层和防护膜的物理防护的方法 如浸凃防老化剂溶

10、 液 涂漆 镀金属等 四 四 橡胶制品测试项目橡胶制品测试项目 物理机械性能 密度 硬度 表面电阻率 介电性能 拉伸性能 冲击性能 撕裂 性能 压缩性能 粘合强度 耐磨性能 低温性能 回弹性能 老化性能 热老化 臭氧老化 紫外灯老化 盐雾老化 氙灯老化 碳弧灯老化 卤素 灯老化 耐液体性能 润滑油 汽油 机油 酸 碱 有机溶剂 耐水 第 3 页 燃烧性能 垂直燃烧 酒精喷灯燃烧 巷道丙烷燃烧 烟密度 燃烧速率 有效燃烧 热值 总烟释放量 适用性能 耐液压 脉冲试验 导电性能 水密性 气密性 适用产品 轮胎 护舷 鞋底 止水带 密封圈 输送带 橡胶软管 电缆电线 汽 车内饰 建筑材料 快速消费品

11、胶辊 橡胶板材 医疗卫生橡胶制品 橡胶减压制品 橡胶减震制品等 生胶检测项目 胶种评定 挥发份 灰分 拉伸强度 定伸强度 生产参数 门尼粘度 热稳定性 剪切稳定性 硫化曲线 门尼焦烧时间 适用产品 天然橡胶 硅橡胶 丁苯橡胶 丁腈橡胶 乙丙橡胶 聚氨酯橡胶 丁 基橡胶 氟橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 异戊橡胶 聚硫橡胶 氯磺化聚乙烯橡胶 聚 丙烯酸酯橡胶 其它橡胶 五 塑料老化检测五 塑料老化检测 塑料老化测试塑料老化测试 塑料老化是指塑料在加工 贮存和使用过程中 由于受内外因素的综合作用 其性能逐渐变坏 以致最后丧失使用价值的现象 老化是一种不可逆的变化 它 是材料的通病 塑料老化原因发生老化的

12、原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化 的弱点 如具有不饱和双键 支链 羰基 末端上的羟基 等等 外界或环境因 素主要是阳光 氧气 臭氧 热 水 机械应力 高能辐射 电 工业气体 如 二氧化碳 硫化氢等 海水 盐雾 霉菌 细菌 昆虫 等等 5 28 6 寻找老化原因的手段常见的老化测试主要有光照老化 湿热老化 热风老化 高低温试验 盐雾腐蚀 臭氧老化 热氧老化试验 埋地土壤腐蚀试验 液体介 质老化试验 用户特定条件老化试验等 老化测试是模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化 的情况进行相应条件加强实验的过程 六 六 塑料产品检测塑料产品检测项目项目 机械性能 热学性能 电学

13、性能 外观检查 燃烧性 表面电阻率 断裂伸长率 UL94燃烧性 阻燃性 体积电阻率 弯曲模量 失重温度 热降解特性 耐电压 悬臂梁缺口冲击强度 玻璃化转变温度 Tg 击穿电压 尺寸稳定性 玻璃化转变温度 Tg 介质损耗角正切值 拉伸模量 热膨胀系数 介电常数 抗弯曲 橡胶脆化温度 简支梁缺口冲击强度 热变形温度 光泽 维卡软化温度 拉伸强度 熔融指数 落锤冲击试验 导热系数 热流法 邵氏硬度 A 型 D 型 热阻 热流法 密度 弹性模量 伸长率 撕裂强度 零部件清洁度 表面污染性 第 4 页 压缩模量 压缩强度 压缩永久变形 塑料吸水率 铅笔硬度 耐磨损 撕破强度 七 部分七 部分老化测试标准

14、老化测试标准 GB T7762 2003 硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验方法 GB T13642 1992 硫化橡胶耐臭氧老化动态拉伸试验法 GB T12000 2003 塑料暴露于湿热 水喷雾和盐 GB T1771 2007 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定 GB T12000 2003 塑料暴露于湿热 水喷雾和盐雾中影响的测定 GB T15905 1995 硫化橡胶湿热老化试验方法 GB T1740 2007 漆膜耐湿热测定法 GB T3512 2001 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验 GB T7141 2008 塑料热老化试验方法 GB T3681 2000 塑料大气暴露试验方法 GB T3511 2008 硫化橡胶或热塑性橡胶耐候性 GB T9276 1996 涂层自然气候暴露试验方法 1