影響膠圈使用壽命的主要因素

膠圈的使用壽命主要取決于它的抗老化性能。橡膠是高彈性體，分子結(jié)構(gòu)不飽和，易與 空氣中的臭氧、氧及其它活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成橡膠分子鏈斷裂，交聯(lián)等老化現(xiàn)象， 從而使產(chǎn)品失去彈性，導(dǎo)致密封失效。 橡膠的老化可分為、氧老化、熱老化、臭氧老化、光效應(yīng)老化、變形及應(yīng)力老化、重金 屬催化、氧化老化、水解老化、以及霉菌的侵蝕等幾大類。

1. 氧化老化 ①.氧老化 氧可使橡膠分子鏈氧化斷裂，破壞橡膠分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。氧對(duì)橡膠的 老化反應(yīng)首先是氧氣在熱因素影響下，在橡膠分子的雙鍵及其雙鍵附近發(fā)生反應(yīng)，形成過(guò)氧 化物。然后過(guò)氧化物分解成為橡膠的氧化物，同時(shí)放出活性氧，致使橡膠分子斷裂。 活性氧又與其他橡膠分子化合重新形成過(guò)氧化物，這樣周而復(fù)始地進(jìn)行連鎖反應(yīng)。由于這種 反應(yīng)，橡膠分子鏈的斷裂降解，使橡膠發(fā)粘、變軟。另外，在氧化過(guò)程中也會(huì)使橡 膠分子產(chǎn)生活性基，使橡膠分子進(jìn)行交聯(lián)，其結(jié)果導(dǎo)致橡膠交聯(lián)密度逐漸 增加，橡膠變硬、變脆失去彈性。上述的降解及交聯(lián)情況在整個(gè)氧化過(guò)程中都會(huì)發(fā)生，只不過(guò)有的橡膠以斷鏈為主，有的橡膠則以交聯(lián)占優(yōu)勢(shì)，這主要取決于橡膠 的類型。其他催化橡膠氧化反應(yīng)的因素有熱、紫外線、重金屬離子及機(jī)械應(yīng)力作用等。 ②.熱老化 熱引起上述氧化連鎖反應(yīng)，并加速其進(jìn)行，它對(duì)氧化的影響很大。橡膠制品不論外部受 熱或因連續(xù)變形引起內(nèi)部升溫，對(duì)其老化都有影響。一般來(lái)講，溫度每升高10℃，氧化速度約增加1 倍左右。當(dāng)溫度高達(dá)120℃以上時(shí)，氧化速度就已相當(dāng)迅速，如橡膠制品在100℃時(shí)的氧化 速度至少是20℃時(shí)的256 倍。因此在常溫下橡膠制品可用幾年，在100~200℃下，則幾個(gè)月 甚至幾天就失去彈性和強(qiáng)度。而在沒(méi)有氧氣的環(huán)境下，橡膠制品在200℃的高溫下，也能使 用較長(zhǎng)時(shí)間。 ③.光老化 光也會(huì)加速氧化反應(yīng)，橡膠吸收光能以后形成活性基，活性基與氧進(jìn)行氧化反應(yīng)。因此 在光能的作用下橡膠的老化現(xiàn)象也是很明顯的。引起橡膠光老化的，主要是波長(zhǎng)小于400μ m 的紫外線。紫外線除加速氧化作用外，還能引起橡膠的異構(gòu)化，也會(huì)直接引起橡膠的斷鏈和交聯(lián)，引起橡膠制品表面失去彈性或發(fā)脆，產(chǎn)生龜裂。所以避免陽(yáng)光 照 射，就可以防止龜裂。如使用條件無(wú)法避免陽(yáng)光照射，應(yīng)在制品中添加能噴到表面的紫外線吸收劑。 這一點(diǎn)，對(duì)于暴露于野外并有可能直接受到陽(yáng)光照射的橡膠制品是必須要考慮的，尤其對(duì)于 烯烴類的普通橡膠則尤為重要。因此，膠圈在使用以前，在貯存，運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，應(yīng)最大限 度地避免光的照射。 紫外線以及受熱引起的老化，都與氧氣的存在有很大的關(guān)系，但在氧氣不多的土壤中和水中，通 常意味著老化進(jìn)行得極為緩慢。

2. 臭氧老化 臭氧是一種強(qiáng)的氧化劑;臭氧的氧化作用，是橡膠老化的一個(gè)相當(dāng)重要地因素。雖然地 球表面層的臭氧量濃度并不高，但對(duì)長(zhǎng)期伸長(zhǎng)、壓縮變形條件下的橡膠制品，其老化作用特 別明顯。臭氧的活性比氧高，它對(duì)橡膠的作用大體是先在橡膠的雙鍵外生成臭氧化 物，而后分解使橡膠分子斷裂，具體表現(xiàn)為橡膠制品表面龜裂。如果不存在伸長(zhǎng)、 壓縮變形等情況，則臭氧化物就發(fā)生分解而生成氧化物，造成制品外表出現(xiàn)類似噴霜的現(xiàn)象，又叫做 “泛白”，這一現(xiàn)象一般發(fā)生在濕熱氣候條件下。

3. 變形及應(yīng)力老化 橡膠制品的機(jī)械變形或連續(xù)曲折變形，能引起橡膠結(jié)構(gòu)物理的和化學(xué)的復(fù)雜變 化，從而改變橡膠的物理機(jī)械性能。橡膠受外力的作用能加速其氧化作用，橡膠在多次變形中氧化速度會(huì)大大提高。橡膠制品長(zhǎng)期在拉伸或壓縮應(yīng)力作用下，產(chǎn)生 的拉伸或壓縮應(yīng)力松馳，也是橡膠制品失效的一個(gè)十分重要因素。

4. 化學(xué)腐蝕 化學(xué)元素介質(zhì)能引起橡膠化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化。這類介質(zhì)包括強(qiáng)氟化劑、無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)堿、無(wú)機(jī)鹽和鹵化物等。硫化膠在腐蝕性能介質(zhì)中的膨脹是不可逆和不平衡的。化學(xué)腐蝕介質(zhì)是 一種多組分體系，每一組分在膨脹聚合物中的擴(kuò)散速度和含量相差很大。硫化膠在化學(xué)腐蝕中會(huì)產(chǎn)生 交聯(lián)結(jié)構(gòu)的降解。 橡膠的耐腐蝕性能主要取決于橡膠的飽和性和取代基性質(zhì)。具有高度飽和結(jié) 構(gòu)、不存在活潑取代基、或活潑部分被穩(wěn)定均可提高橡膠的耐腐蝕性。分子間力強(qiáng)、分子排 列緊密、定向和結(jié)晶等也都可提高對(duì)腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性。

5. 金屬離子老化 橡膠制品中如果存在微量過(guò)渡金屬離子，如:銅、鐵、錳等會(huì)強(qiáng)烈催化橡膠的 氧化過(guò)程，加速橡膠的氧化破壞。

6. 生物老化 橡膠制品遭受微生物(如霉菌類)、水生物和昆蟲類等的作用而使橡膠性能降 低，稱之為“生物老化”，也是人們通常所說(shuō)的“生物降解”;事實(shí)上橡膠的有些配合劑自身 即為殺蟲劑，所以橡膠生物老化過(guò)程相當(dāng)緩慢。