由于臭氧與橡膠的反應(yīng)是在橡膠表面進(jìn)行的,在表面設(shè)置屏障防止臭氧與橡膠接觸是人們防護(hù)橡膠臭氧老化最早采用的方法即物理防護(hù)法,多年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn),物理防護(hù)法只滿(mǎn)足橡膠制品的靜態(tài)使用,對(duì)動(dòng)態(tài)使用的橡膠運(yùn)輸帶制品幾乎沒(méi)有意義,化學(xué)防護(hù)法才是最有效的;
物理防護(hù)的作用及其機(jī)理:所謂物理防護(hù)法就是在橡膠制品表面噴涂一層石蠟,以形便成防護(hù)膜,或者在膠料中添加石蠟使其噴出橡膠表面,阻止臭氧與橡膠接觸的方法,用于防臭氧的蠟有石蠟和微晶蠟,前者相對(duì)分子質(zhì)量為350~420,主要由直鏈烷烴組成,結(jié)晶熔點(diǎn)為38~740;后者相對(duì)分子質(zhì)量約為490~800,主要由支化的烷烴或異構(gòu)鏈烷烴組成,熔點(diǎn)為57~100℃;
利用蠟防護(hù)橡膠臭氧老化的機(jī)理是因?yàn)橄災(zāi)茉谙鹉z制品表面形成一層幾微米厚的惰性蠟?zāi)ぃ鼘⑾鹉z與空氣中的臭氧隔離開(kāi),使之不能發(fā)生反應(yīng),蠟的防護(hù)效果與它在橡膠中的遷移性、成膜以后的結(jié)晶性、膜與橡膠的黏附性等有很大關(guān)系,石蠟在橡膠中遷移速度快,易成膜,但晶粒大易脫落而影響防護(hù)效果,微晶蠟在橡膠中遷移速度慢但與橡膠黏附牢固,如能將兩者以適當(dāng)比例并用取長(zhǎng)補(bǔ)短,則必將改善防護(hù)效果,蠟對(duì)橡膠臭氧老化的防護(hù),只對(duì)處于靜態(tài)條件下或屈撓程度不大的動(dòng)態(tài)情況下使用的橡膠有效,若橡膠制品經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)下使用,應(yīng)使用化學(xué)抗臭氧劑或兩者結(jié)合;
化學(xué)防護(hù)的作用及其機(jī)理:所謂化學(xué)防護(hù)就是利用向橡膠中添加的有機(jī)化合物,借助化學(xué)反應(yīng)起到防護(hù)橡膠臭氧老化的方法,具有這種功能的有機(jī)化合物稱(chēng)為化學(xué)抗臭氧劑,實(shí)踐發(fā)現(xiàn),胺類(lèi)抗氧劑也具有抗臭氧的作用,酚類(lèi)抗氧劑除個(gè)別品種外則不具有這種作用,在胺類(lèi)化合物中取代的對(duì)苯二胺,尤其是支化的烷基芳基對(duì)苯二胺,對(duì)抑制動(dòng)態(tài)條件下的臭氧老化特別有效,我國(guó)最常用的抗臭氧劑是對(duì)苯二胺,除對(duì)苯二胺類(lèi)化合物以外,某些喹啉化合物、二硫代氨基甲酸的鎳鹽、硫脲及硫代雙酚等也具有一定的抗臭氧效能;
關(guān)于抗臭氧劑的作用機(jī)理,目前還沒(méi)有統(tǒng)一的說(shuō)法,許多研究結(jié)果提出的機(jī)理往往存在一定的局限性,這些機(jī)理包括:清除劑理論,防護(hù)膜理論,縫合理論,自愈合理論,應(yīng)力應(yīng)變和力學(xué)性能橡膠的耐疲勞性與橡膠的應(yīng)力應(yīng)變特性及橡膠的某些力學(xué)性能有密切關(guān)系,硫化橡膠發(fā)生疲勞老化存在一個(gè)最小臨界變形值,天然橡膠硫化膠的臨界變形值約為70%~80%,小于這個(gè)臨界值時(shí)不易出現(xiàn)裂口的增長(zhǎng),故疲勞耐久性非常高,當(dāng)變形幅度一定時(shí),增加硫化橡膠的剛性可使應(yīng)力增大,使疲勞耐久性降低,當(dāng)應(yīng)力一定時(shí),增加硫化橡膠剛性會(huì)使變形程度降低,使疲勞耐久性提高,另外疲勞耐久性還隨橡膠拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度的提高而提高,與拉斷伸長(zhǎng)率成正比,當(dāng)應(yīng)力很大時(shí),硫化膠的強(qiáng)度性能特別重要,它有一個(gè)最大臨界撕裂能值,如橡膠帶強(qiáng)度高于這個(gè)臨界撕裂能值時(shí),則不會(huì)出現(xiàn)裂口增長(zhǎng),含多硫交聯(lián)鍵的天然橡膠硫化膠,具有較大臨界撕裂能,而含碳一碳交聯(lián)鍵的硫化膠,具有較小臨界撕裂能。
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