矽橡膠臭氧老(lǎo)化,發生裂(liè)變的原因到底是什麽?
發表時間:2019-07-08
矽橡膠的(de)老化現象:生膠或矽橡膠製品在加工、貯存(cún)或使用過程中,會受到熱、氧、光(guāng)等一些因素的影響而逐漸發生物理及化學變化,使其性能下(xià)降,並喪失用途,這種現象稱為矽橡膠(jiāo)的老化。矽橡膠老化過程中常常會伴隨一些顯著的現(xiàn)象,如在外觀上可以發現長(zhǎng)期(qī)貯存在天(tiān)然矽橡膠變軟、發黏、出現斑點(diǎn):矽橡膠製(zhì)品有變形、變脆、變硬、龜裂、發黴、失光及顏色改變等。在物理性能上矽橡膠有溶脹流變性能等的改變。

在力學性能上會發生拉伸強度、斷裂伸長率、衝擊強度、彎取強度、壓縮率、彈性等指標下(xià)降。
早在 1885年(nián)人們就發現受到拉伸的矽橡膠在老化(huà)過程中發生(shēng)龜裂,當時人們曾認為是由於陽(yáng)光的照射所致,但後來發現未(wèi)經陽光照射的矽膠產品上,同樣(yàng)也有龜裂產生(shēng)。後來(lái)經過分(fèn)析發現,不受陽光的照射的矽橡膠拉伸所產生的龜裂,是由於大氣中存(cún)在的臭氧所致。

臭氧比(bǐ)氧更(gèng)活潑(pō),因而它對矽橡膠尤其是不飽和矽橡膠的侵襲比氧嚴重得多。雖然臭氧主要存在於大氣層(céng)中同溫層之下的臭氧層中(距離地表20公裏),但在地(dì)表大氣中也存在稀(xī)薄(báo)的臭氧(yǎng)。因為矽橡膠材料(liào)對臭氧的敏感特(tè)性,即使是稀薄的臭氧,也會讓所有的矽橡膠製品(pǐn)出現龜(guī)裂的情況。
這(zhè)是由(yóu)於(yú)臭氧與不飽和矽橡膠會發生反應,與矽橡膠中的雙鍵產生雙分子反應,且反應速(sù)度(dù)非常快。臭氧對不飽和矽橡膠的老化反(fǎn)應是在矽橡膠暴露(lù)的表麵進行(háng)的,當表麵的雙鍵被消化掉後,臭氧才與(yǔ)樣品內部的不飽和鍵(jiàn)反應(yīng)。

暴露在臭氧中的拉伸不飽和(hé)矽橡膠,首先(xiān)在表麵上形(xíng)成臭氧龜裂,然後龜裂(liè)增長變大,最後使其斷裂。關於矽橡膠龜裂的機理有兩種觀點:分子鏈斷裂說和表麵層破(pò)壞說。在(zài)臭氧濃度(dù)一(yī)定情況下,若(ruò)分(fèn)子鏈的運動性高(gāo),則(zé)當臭(chòu)氧使表麵分子鏈(liàn)斷裂後,斷裂的兩端將以較快的(de)速度相互分離,露(lù)出底層新的(de)分(fèn)子鏈繼續受臭氧攻擊,因而加快裂口增長(zhǎng)。
各種矽橡膠的龜裂時間(jiān)均隨臭氧濃度的提高而顯著縮短,不同的矽橡膠程度有差異。同一臭氧濃度下(xià),矽橡膠結構的不同龜裂增長的速度快慢也不同。伸長的NR在臭氧環境中短時間內產生龜裂(liè),但龜裂增長的速度慢,龜裂的數量多且淺而(ér)小。
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