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橡胶老化的罪魁祸.——臭氧

责任编辑:365bet娱乐场 365bet官网 365bet 发布时间:2014-12-19 15:37 浏览次数:
    导致橡胶制品老化的.重要的一个因素是臭氧,臭氧在常温下,它是一种有.殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面20~35公里的同温层下部的臭氧层中。在常温常压下,稳定性较差,可自行分解为氧气。臭氧很不稳定,在常温下慢慢分解 ,200℃时迅速分解 ,它比氧的氧化性更强,能将金属银氧化为过氧化银,将硫化铅氧化为硫酸铅,它还能氧化有机化合物,是许多有机色素脱色,如靛蓝。能侵蚀橡胶,很容易氧化有机不饱和化合物。
    不饱和橡胶.易发生臭氧化及其臭氧化后的外观.征,与热氧老化不同,一是橡胶制品的臭氧化只在臭氧所接触的表面层进行,整个臭氧化过程是由表及里的过程;二是橡胶与臭氧反应生成一层银白色硬膜(约lOnm厚),在静态条件下此膜能阻止臭氧与橡胶深层接触,但在动态应变条件下或在静态拉伸状态下当橡胶的伸长或拉伸应力超过它的临界伸长或临界应力时,这层膜会产生龟裂,使臭氧得以与新的橡胶表面接触,继续发生臭氧化反应并使裂纹增长,另外裂纹出现后由于基部有应力集中,所以更容易加深裂纹进而形成裂口。裂纹的方向垂直于应力方向,一般在小应变下(如5%)只有少量裂紋出现,裂纹方向清晰可辨,当橡胶多方向受力时则很难辨出裂纹方向。
     臭氧接触橡胶制品时,臭氧.先与活泼双键发生加成反应,生成分子臭氧化物,分子臭氧化物很不稳定,很快分解生成羰基化物和两性离子。在多数情况下两性离子与羰基化物会重新结合成异臭氧化物,两性离子也能聚合生成二过氧化物或高过氧化物,另外当有甲醇等活性溶剂存在时,两性离子还会与之反应生成甲氧基过氧化氢物。
臭氧与不饱和橡胶的反应活化能很低,反应.易进行,反应直到橡胶的双键消耗完毕为止,此时在橡胶的表面生成一层银白色的失去弹性的薄膜,只要没有外力使薄膜龟裂,橡胶将不再继续臭氧化。如若对已经臭氧化的橡胶拉伸或使其产生动态变形,生成的臭氧化薄膜将出现龟裂,露出新的橡胶表面又会与臭氧发生反应,这使得裂纹继续增长。
饱和橡胶因不含双键,虽然也能与臭氧发生反应但反应进行得很慢,不易产生龟裂。
    曾有多人对不饱和橡胶臭氧化龟裂的产生和增长做过研究。这些研究者根据自己的实验数据,分别提出了龟裂产生及增长的机理。例如有人认为龟裂的产生,是由于在应力作用下因臭氧化物分解产生的断裂分子链,相互分离的倾向大于重新结合倾向的结果。而龟裂的增长则与臭氧的浓度和橡胶分子链的运动性有关,当臭氧浓度一定时,分子链运动性越大,裂纹增长就越快。也有人认为臭氧龟裂的产生和增长与橡胶臭氧化形成的臭氧化物薄层的物性以及与原橡胶表面层的物性不同有关。例如,Murray认为橡胶的臭氧化过程是物理过程和化学过程共同发生的过程。当橡胶与臭氧接触时,表面的双键迅速与臭氧反应,大部分生成臭氧化物,使原本柔顺的橡胶链迅速转变为含有许多臭氧化物环的僵硬链。当有应力施加于橡胶上时,应力将橡胶链拉伸展开,使更多的双键与臭氧接触,使橡胶链含有更多的臭氧化物环,变得更脆。脆化的表面在应力或动态应力作用下就很容易发生龟裂。
    臭氧对橡胶制品的腐蚀性很大,所以说一定要做好橡胶制品的保养,防止橡胶制品老化。
 
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