橡膠的老化現象及防老化措施

摘 要:橡膠與橡膠制品，在使用以及貯存時，受到氧、臭氧、光、熱、水分、機械應力等方面的影響，容易出現老化的現象，失去其應有的價值或作用，因此，有必要采取有效的措施，防止或者延緩橡膠的老化，使橡膠能夠充分地發(fā)揮其內在價值，給人們提供更多的方便。本文主要研究橡膠的老化現象及橡膠的防老化措施。

關鍵詞:橡膠 老化現象 防老化 措施

中圖分類號:TQ33文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0069-01

橡膠老化是日常生活中常見的一種現象，橡膠與橡膠制品，在使用以及貯存時， 受到臭氧、氧、光、熱、水分、機械應力等方面的影響，因此容易出現老化的現象。臭氧、氧、光、熱、水分、機械應力等都是致使橡膠發(fā)生老化的重要因素。橡膠老化會使橡膠失去其應有的價值或作用，采取有效的措施防止或者延緩橡膠的老化是橡膠企業(yè)的當務之急。

1 引發(fā)橡膠老化的重要因素

1.1 氧

氧是致使橡膠出現老化現象的重要因素之一，氧可以與橡膠中的橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應，致使分子鏈出現過度交聯或者斷裂的現象，導致橡膠中重要的性能發(fā)生變化，因此容易出現橡膠老化的現象[1]。

1.2 臭氧

與氧相比，臭氧的化學活性比較高，因此其對橡膠的破壞力也比氧大得多。與氧相同，臭氧也可以與橡膠中的橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應，致使分子鏈出現過度交聯或者斷裂的現象，導致橡膠中重要的性能發(fā)生變化，引發(fā)橡膠的老化現象，但與氧不同的是臭氧對橡膠的作用是不穩(wěn)定的，它可以依據橡膠的變形與否而相應的出現變化[2]。比如，當臭氧作用于不飽和橡膠時，會產生與應力作用方向相同的裂紋，稱為“臭氧龜裂”;當臭氧作用于變形橡膠時，僅僅產生表面生成氧化膜，而不出現龜裂現象。

1.3 光

紫外線是引發(fā)橡膠老化的主要光波，其光波較短，且能釋放出巨大的能量。紫外線不僅可以使橡膠發(fā)生分子鏈的交聯或者斷裂，而且還可以致使橡膠出現游離基，導致橡膠出現氧化鏈反應，橡膠逐漸出現老化現象。

1.4 熱

當溫度增高時，橡膠很容易出現熱交聯或者熱裂解的現象。活化作用是熱對橡膠的主要作用，當溫度增高到一定的極限時，氧擴散速度有所提高，致使出現活化氧化反應，因此提高橡膠氧化反應的速度，最終引發(fā)橡膠的老化現象，即熱氧老化[3]。

1.5 水分

當橡膠遭受雨水的侵蝕時，橡膠中的親水基團與水溶性物質等成分被水抽提溶解，橡膠內部結構遭受破壞。尤其在大氣曝露以及雨水浸泡的交替作用下，加速橡膠內部結構的破壞，致使橡膠出現老化的現象。

1.6 機械應力

機械應力對橡膠可以反復地發(fā)生作用，致使橡膠分子發(fā)生鏈斷裂，因此產生游離基，導致氧化鏈反應的發(fā)生，出現力化學過程，引發(fā)橡膠出現老化現象。

1.7 其他

除了以上幾種因素外，致使橡膠出現老化現象的因素還有生物、變價金屬離子、化學介質、電以及高能輻射等等。

2 橡膠的防老化措施

2.1 添加防老化劑

自由基反應是致使橡膠老化的主要原因，依據這個原因，我們可以采取添加防老劑等措施來防止橡膠的老化。橡膠的防老劑主要有自由基抑制劑、光穩(wěn)定劑、抗臭氧劑、有害金屬抑制劑、過氧化物分解劑等防老劑[4]。防老劑防老的原理主要是以防止橡膠發(fā)生自由基反應，并停止橡膠自由基鏈鎖反應，防老化劑可以產生過氧化物，并分解成穩(wěn)定的化合物，使橡膠的內部結構處于穩(wěn)定的狀態(tài)，抑制橡膠出現老化的現象。防老劑的作用或者性能主要決定于它的結構，不同的置換基，其可以產生不同的效果。防老化劑按種類來分，可以分為酚類、硫脲類、胺類以及二硫代氨基甲酸鎳類等。不同種類的防老化劑，存在著不同的性能，其耐臭氧性、耐熱性、抗有害金屬老化性以及耐屈撓龜裂性會有所不同，因此可以依據不同的性能來選擇防老劑的種類。此外，防老劑還具備加和性的特點，因此，在實際應用中，我們可以選擇幾種不同性能的防老劑，實施合并使用，達到橡膠防老化的目的。

2.2 添加其他物

防止橡膠的老化，除了添加防老劑外，還可以添加其它一些具有防老化作用的物質，比如，在天然橡膠中，添加鋁粉。天然橡膠在添加鋁粉后，其在出現熱老化后，依然可以保持良好的機械性能，而且天然橡膠在添加鋁粉后，其對微波照射、臭氧以及熱等外界干擾起到比較強的抵抗作用，天然橡膠因此具備較強的抗老化性。在氯丁二烯橡膠中添加乙烯硫脲(ETU)也可以起到很好的防老化效果，添加的乙烯硫脲越多，氯丁二烯橡膠的抗老化性能會越強。

2.3 納米粒子

隨著科學技術的不斷發(fā)展，納米技術得到迅速地發(fā)展，在橡膠防老化方面，納米技術起到非常重要的作用。作為一種分散相，納米粒子可以產生較強界面、較大比表面積以及尺度效應的相互作用，并且可以以吸附或者化學鍵等組分間實施協同作用，對橡膠材料起到分散的作用，將橡膠材料合成納米復合橡膠材料，與普通橡膠相比，納米復合橡膠材料具備許多新的優(yōu)異性能，大大地提高橡膠材料的性能，增強橡膠材料的抗老化性能[5]。

2.4 對橡膠表面進行處理

對橡膠表面進行處理是防止橡膠老化的重要手段，比如，可以選擇TiO2薄膜覆蓋在天然橡膠的表面上，由于TiO2薄膜可以提高天然橡膠的抗老化性能，因此可以有效地防止或者延緩天然橡膠的老化。此外，在橡膠的表面實施等離子氧處理，可以有效地改變橡膠表面的拒水性，增強橡膠的抗老化功能，起到防止或者延緩天然橡膠老化的作用。

3 結語

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，我國的橡膠工業(yè)迅速發(fā)展，橡膠在社會的各個領域得以廣泛地應用，如電子電氣、汽車、建筑以及航空航天等領域都留有橡膠的足跡。橡膠與橡膠制品，在使用以及貯存時，受到氧、臭氧、光、熱、水分、機械應力等方面的影響，容易出現老化的現象，失去其應有的價值或作用，因此，有必要采取有效的措施，防止或者延緩橡膠的老化，使橡膠能夠充分地發(fā)揮其內在價值，給人們提供更多的方便。

參考文獻

[1]王思靜，熊金平，左禹.橡膠老化機理與研究方法進展[J].合成材料老化與應用，2009(2).

[2]李昂.橡膠的老化與壽命估算(續(xù)) 第九章 橡膠的老化試驗及老化變質程度的測定[J].橡膠參考資料，2009(4).

[3]李昂.橡膠的老化現象及其老化機理[J].特種橡膠制品，2009(5).

[4]李昂.橡膠的老化與壽命估算(續(xù))第十章 橡膠貯存期或性能變化的預測[J].橡膠參考資料，2009(4).

[5]李昂.第二章 橡膠結構與老化的關系[J].橡膠參考資料，2009(3).