橡胶劣化的原因及预防方法

2024/05/07新闻中心行业动态 730

什么是橡胶劣化？

劣化是指材料或产品由于某种原因而性能和质量逐渐下降。橡胶也不例外。

合成橡胶可分为结构中具有主链的二烯系橡胶和不具有主链的非二烯系橡胶。其中，二烯系材料比非二烯系材料更容易受到周围环境的影响，据说更容易因氧化和化学变化而劣化。
除此之外，由于制造方法和成型时添加的化学品造成橡胶制品本身的不稳定性也是橡胶劣化的一个原因。

然而，通过了解橡胶劣化的原因并提前采取预防措施，可以防止或减缓劣化的进展。

劣化因素及影响

橡胶变质的原因主要有两个：橡胶成分本身引起的“内部因素”和外部因素引起的“外部因素”。然而，实际上，人们认为，在许多情况下，两者相互作用并导致恶化，而不是各自单独作用。

由于内部因素造成的恶化

合成橡胶是通过化学方法制成的，因此在制造过程中会使用各种化学品。然而，根据使用环境的不同，这些化学物质会发生变化，加速内部的劣化。

▼ 填充剂、添加剂等
硫化促进剂、增塑剂、防老剂、润滑剂等填充剂、添加剂本来是用来赋予橡胶制品抵抗力和性能的，但它们是橡胶不可缺少的合成材料。然而，根据各种条件，这些物质可能会在橡胶内部发生反应或变化，导致物质上升到表面或破坏橡胶的结构。

[填料和添加剂的影响]
・当硫化剂和防老剂（特别是CR/氯丁橡胶等）以白色粉末的形式突出在橡胶表面时，就会发生喷霜。
・填料和添加剂会导致橡胶发生渗出，渗入表面并变湿。

上述问题是外观问题，不能说是物理恶化，但在某些情况下可能会降低性能。
然而，另一方面，渗油和起霜可能是出于某种功能而故意带到表面的，例如出于保护或抗臭氧老化的目的等。因此，这并不一定是坏现象。

▼排气（挥发性成分）
排气是指主要由合成橡胶制品释放的挥发（蒸发）成分。它是由合成橡胶中的添加剂和聚合物挥发而产生的。

[脱气的影响]
脱气引起的产品污染被视为半导体制造工厂的一个问题。

例如，如果光化学仪器的外部被脱气污染，则精度和图像质量可能会降低。此外，对于电子设备和组件来说，它可能会导致电气连续性差和光学镜片起雾等问题。

由于外部因素造成的恶化

如果橡胶长时间放置在有温度、光线、水等的环境中，可能会影响橡胶分子，导致进一步劣化。主要因素可能包括：

然而，合成橡胶的物理性能各不相同，有些类型对各种因素的抵抗力有所增强。因此，这些因素并不适用于所有合成橡胶。

▼氧气（氧化）
据说，不仅仅是橡胶，许多劣化原因都与氧气引起的氧化反应有关。此外，当加入热、光、臭氧等条件时，橡胶分子分裂，弹性等物性发生变化，劣化反应加速。

▼热（热氧化劣化）
合成橡胶的分子因热而变得更加活跃，最终整个分子开始振动。当在这种状态下添加氧气时，运动会变得更加剧烈，导致分子链断裂，导致硬化和变质。

[热的影响]
硬化橡胶失去弹性，更容易出现裂纹。

▼紫外线、放射线等（光氧化劣化）
紫外线、放射线被认为是使橡胶分子发生化学变化而导致劣化的原因。特别是，浅色或单色橡胶受光的影响更强烈，二烯橡胶更容易受光的影响。

[光的影响]
由于分子的化学变化而导致的劣化会硬化并导致表面裂纹，或者相反，它会因分解而软化并变得发粘。

▼臭氧
臭氧是由紫外线产生的气体。臭氧的强大氧化作用会剪切橡胶的分子链，加速其劣化。据说在湿度高的环境下，吸收的臭氧量会增加，劣化会加速。
二烯基橡胶具有双键，特别容易氧化，并且容易受到臭氧的影响。

[臭氧的影响]
在受力区域可能会出现许多规则的、垂直的裂缝。

▼金属离子引起的劣化（铜损伤）
这是橡胶接触面与金属发生反应而产生的劣化现象。当金属离子加速橡胶聚合物的氧化时就会发生这种情况。

[金属离子的影响]
在金属中，特别是铜（Cu）和锰（Mn）即使在极少量的情况下也会对橡胶产生破坏性和致命的影响。

▼因水、湿气、水蒸气而导致的劣化
橡胶据说是比较耐湿气的材料，但也有耐水性较差的种类。这种类型的合成橡胶在暴露于湿气时容易变质。造成这种情况的可能原因有多种，包括橡胶中所含抗氧化剂的浸出和水解。

[水的影响]
例如，如果发生水解，橡胶就会变脆。此外，橡胶可能会因吸水而膨胀，增加其体积并引发问题。

▼余氯氯
用于食品工厂和家庭自来水的消毒，但管道中残留的少量余氯会导致橡胶劣化。水管和水填料经常受到影响。

【余氯的影响】
余氯浓度高，会因硬化而产生龟裂，若余氯浓度低，则橡胶软化、碎裂，残留物与水混合，产生黑粉现象.

▼疲劳（弯曲、龟裂、摩擦等）
当橡胶长期受到外力、压力、应力或反复形状变化（弯曲等）时，摩擦和接触可能会引起塑性流动或变形。出现“下垂”等现象。这是橡胶的疲劳劣化。
特别是橡胶制品常用于机械、门窗等容易发生摩擦的部位，在此类应用中更容易发生疲劳。

[疲劳的影响]
橡胶的疲劳会逐渐降低材料的预期功能，导致物理性能和抵抗力下降。根据情况，也可能会出现裂纹。

防止橡胶劣化的措施

橡胶的劣化是由于多种因素而发生的，可以说几乎是不可避免的。但通过采取措施，可以在一定程度上防止劣化或减缓劣化速度。
为此，我们将介绍主要的防止劣化措施。

生胶的种类及选用

每种合成橡胶都有其自身的特性，如阻力、性能和功能。选择橡胶类型时考虑到这一点将有助于防止劣化。
主要使用环境及适合其的合成橡胶如下。

・高温环境下：耐热性高的硅橡胶
・经常受到外力或摩擦的场所和场所：具有机械性能的聚氨酯橡胶
・户外：耐候性优异的乙丙橡胶
・各种环境：耐性与性能的平衡氯丁橡胶具有优异的
性能，在需要高性能和耐性的地方：氟橡胶具有压倒性的良好平衡

然而，可以说几乎没有一种通用橡胶能够满足所有所需的条件。例如，虽然材料可能具有适合预期用途的条件，但它通常也具有不适当的特性。因此，在选择橡胶时，重要的是要考虑适合应用的平衡。

添加填料和配合剂

还有一些类型的合成橡胶通过在硫化过程中添加特殊化学品来增强特定性能。例如，通过添加配合剂可以在一定程度上防止氧化、老化、臭氧劣化、龟裂等。填料的使用还提高了强度、耐热性、耐化学性、耐油性等。

但是，请记住，特性会根据成分的组合而变化，因此平衡和经验非常重要。

炭黑的协同效应

炭黑是一种广泛用于提高橡胶强度和其他性能的填料。此外，它还具有非常好的抗氧化作用，并且对紫外线也具有出色的吸收作用。因此，含有炭黑的产品能够抵抗这些物质。

这种现象是橡胶劣化造成的吗？

在使用橡胶制品时，可能会出现特定的现象。下面我们就来解释一下造成这种情况的原因以及是否是由于变质造成的。

吹出白色粉末

使用橡胶制品时，表面可能会吹出白色粉末状物质。这是恶化现象吗？

▼喷霜或喷霜的现象
橡胶表面喷出白色粉末的现象称为喷霜，这是硫化所需的硫化促进剂等橡胶添加剂渗出到表面时发生的现象。这与恶化不同。
主要原因据说是“硫化不足”、“橡胶混炼不足”、“防老剂和硫化剂使用过多”，但具体原因尚不清楚。此外，除外观缺陷外，它对橡胶的物理性能或抵抗力几乎没有影响，有时是为了保护表面或防止臭氧老化等目的而故意产生的。

发生白化时采取的措施包括恒温槽热处理和蒸汽炉热处理。但问题是否能得到解决尚不得而知，因此需要采取购买新的或重新制造等措施。

表面变粘，或有黑水或异物流出。

不知不觉中，表面已经变得粘稠，而且还可以看到黑色的水状物质和异物。这是恶化吗？

▼原因是由于变质而水解。
如果发粘，则可能是由于水解，如果表面看起来潮湿，则可能是由于渗色。

水解是耐水性较低的水与水发生化学反应生成新化合物的现象。对于家用橡胶制品，可以使用小苏打或乙醇暂时纠正问题，但如果问题发生在工厂的制造过程中，则存在污染的风险。请采取永久措施，例如更换为更防水的橡胶。
另一方面，渗色是指橡胶中所含的化学物质渗漏到表面的情况。这往往是由于橡胶、配合剂、材料等捏合不充分造成的，可通过调查原因并进行改进来解决。