橡膠的耐臭氧老化與防護概述

老化：橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用過程中，由于受內、外因素的綜合作用使性能逐漸下降，后喪失使用價值的現象。

 橡膠老化的原因 ：

內因：

① 橡膠的分子結構；

② 橡膠配合組分及雜質。

外因：物理因素，化學因素，生物因素。

  熱、氧、臭氧 、光、機械力和金屬離子。

橡膠老化的防護：

物理防護法：

① 橡塑共混— 減少雙鍵及 α-H 的濃度；

② 表面鍍層或處理— 減少與氧、臭氧、光的接觸；

③ 加光屏蔽劑— 減少光的作用；

⑤ 加石蠟— 減少與氧、臭氧、光的接觸。

化學防護法：加入各種化學防老劑，延緩老化反應。

一、橡膠熱氧老化

吸氧曲線：

（1）老化誘導期（吸氧量低，幾乎無 ROOH，吸氧速度慢。對橡

膠性能影響不大。）

     （2）恒速吸氧階段，吸氧量低， ROOH 增加，在該階段末期， ROOH 幾乎達到高值。（ROOH 累積期）。

    （3）吸氧速度激增，比誘導期大幾個數量級；吸氧量急劇增加；ROOH 急劇降低--自催化氧化階段。該階段末期 , 橡膠老化，橡膠性能惡化。

     （4）老化后期 : 恒速反應期，橡膠沒有反應活性點—橡膠深度老化。

2.不飽和橡膠的熱氧老化方式有兩種類型

      (1)以分子鏈裂解為主—含異戊二烯單元的橡膠如 NR、IR、IIR。橡膠平均分子量下降，變軟、發粘。

     (2) 以分子鏈間交聯為主—含丁二烯單元的橡膠如 BR、SBR、NBR。分子量增大,變硬發脆。

3.影響橡膠熱氧老化的因素

1．橡膠本身的影響：

（1）雙鍵的含量及位置；

（ 2）取代基的電子效應；

（3）取代基的位阻效應；

（ 4）橡膠的結晶性。

2.溫度 

3.氧的濃度 

4.重金屬離子（變價金屬離子） （催化作用）

5. 硫化：硫化減少了 α-H 的量，減少了老化反應點；硫化膠的網絡結構阻止 O2的擴散、滲透；硫交聯鍵有分解 ROOH 的作用。

熱氧老化的特點：自由基鏈式反應，自催化反應

2. 化學防護法

（1） 鏈終止型防老劑：自由基捕捉體型，電子給予體型，氫給予體型;

（ 2）破壞 ROOH 型防老劑：輔助防老劑;

（ 3）金屬離子鈍化劑：銅抑制劑和鐵抑制劑.

二、橡膠的臭氧老化及防護

   臭氧老化 ：生膠或橡膠制品在氧、 臭氧、應力應變等因素共同作用下產生的一種老化現象。

1. 臭氧老化的特征 ：表面反應；需一定的臨界應力或應變，發生臭氧龜裂；臭氧龜裂的裂紋方向垂直于受力方向。

2. 影響橡膠臭氧老化的因素：

1. 橡膠分子結構的影響；

2. 臭氧濃度；

3. 溫度；

4. 受力狀態：在低拉伸下，臭氧龜裂少、裂紋大且深；在高拉伸下，臭氧龜裂多、裂紋小且淺。

3. 臭氧老化的防護

（1）物理防護法：在橡膠中加入蠟，如石蠟和微晶蠟；適用于靜態條件下。

（2）化學防護法 -抗臭氧劑：N,N’－二取代對苯二胺類

三、橡膠的疲勞老化與防護

   橡膠疲勞老化：指在交變應力或應變作用下， 橡膠的物理機械性能逐漸降低， 以致后喪失使用價值的現象。

1. 疲勞老化的機理：機械破壞理論，力化學理論

2. 影響疲勞老化的因素：

1. 頻率和振幅 ;

2. 溫度;

3．環境介質 ;

4．填料及補強劑的活性;

5．橡膠的結晶性：結晶易產生應力集中，加劇疲勞老化。

6．交聯鍵的結構：多硫鍵耐疲勞老化性好。

四、常用橡膠防老劑

1. 胺類防老劑：有顏色污染性

2. 酚類防老劑：無污染，不變色

3. 非遷移性防老劑：難揮發、難遷移、難抽出