硅橡膠臭氧老化,發(fā)生裂變的原因到底是什么?
硅橡膠的老化現(xiàn)象:生膠或硅橡膠制品在加工、貯存或使用過程中,會受到熱、氧、光等一些因素的影響而逐漸發(fā)生物理及化學變化,使其性能下降,并喪失用途,這種現(xiàn)象稱為硅橡膠的老化。硅橡膠老化過程中常常會伴隨一些顯著的現(xiàn)象,如在外觀上可以發(fā)現(xiàn)長期貯存在天然硅橡膠變軟、發(fā)黏、出現(xiàn)斑點:硅橡膠制品有變形、變脆、變硬、龜裂、發(fā)霉、失光及顏色改變等。在物理性能上硅橡膠有溶脹流變性能等的改變。

在力學性能上會發(fā)生拉伸強度、斷裂伸長率、沖擊強度、彎取強度、壓縮率、彈性等指標下降。
早在 1885年人們就發(fā)現(xiàn)受到拉伸的硅橡膠在老化過程中發(fā)生龜裂,當時人們曾認為是由于陽光的照射所致,但后來發(fā)現(xiàn)未經(jīng)陽光照射的硅膠產(chǎn)品上,同樣也有龜裂產(chǎn)生。后來經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),不受陽光的照射的硅橡膠拉伸所產(chǎn)生的龜裂,是由于大氣中存在的臭氧所致。

臭氧比氧更活潑,因而它對硅橡膠尤其是不飽和硅橡膠的侵襲比氧嚴重得多。雖然臭氧主要存在于大氣層中同溫層之下的臭氧層中(距離地表20公里),但在地表大氣中也存在稀薄的臭氧。因為硅橡膠材料對臭氧的敏感特性,即使是稀薄的臭氧,也會讓所有的硅橡膠制品出現(xiàn)龜裂的情況。
這是由于臭氧與不飽和硅橡膠會發(fā)生反應,與硅橡膠中的雙鍵產(chǎn)生雙分子反應,且反應速度非常快。臭氧對不飽和硅橡膠的老化反應是在硅橡膠暴露的表面進行的,當表面的雙鍵被消化掉后,臭氧才與樣品內部的不飽和鍵反應。

暴露在臭氧中的拉伸不飽和硅橡膠,首先在表面上形成臭氧龜裂,然后龜裂增長變大,最后使其斷裂。關于硅橡膠龜裂的機理有兩種觀點:分子鏈斷裂說和表面層破壞說。在臭氧濃度一定情況下,若分子鏈的運動性高,則當臭氧使表面分子鏈斷裂后,斷裂的兩端將以較快的速度相互分離,露出底層新的分子鏈繼續(xù)受臭氧攻擊,因而加快裂口增長。
各種硅橡膠的龜裂時間均隨臭氧濃度的提高而顯著縮短,不同的硅橡膠程度有差異。同一臭氧濃度下,硅橡膠結構的不同龜裂增長的速度快慢也不同。伸長的NR在臭氧環(huán)境中短時間內產(chǎn)生龜裂,但龜裂增長的速度慢,龜裂的數(shù)量多且淺而小。
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