橡胶的疲劳老化机理
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橡胶的疲劳老化是橡胶制品在使用过程中经常遇到的一种的老化形式,但相关方面的研究与热氧老化相比要少得多,有很多问题尚有待于进一步的研究。关于橡胶疲劳老化的机也未有定论,基本上可以分为两种理,即机械破坏理论与力化学理论。橡胶促进剂厂家欧文新材料给您提供最有效的解决方案。
1.机械破坏理论
这一理论认为,橡胶的疲劳老化不是一个化学反应过程,而纯粹是由所施加到橡胶上的机应力使其结构及性能产生变化,以致最后失使用价值的过程:即使这个过程中有化学产生的话,那也只能看成是影响我劳过程的一个因素车将含有填充剂的硫化胶的疲劳过程分三个阶段。
第一阶段承受负荷后应力或变形急剧下阶段(应力软化现象)。
第二阶段:应力或变形的变化较为缓慢,在表面或内部产生破裂核的阶段(温度不太高时产生硬化现象)。
第三阶段:坏核增大直到整体破坏阶段(破坏现象).
第一阶段实际上为应力软化阶段,这仅在含有填料的硫化胶中产生这一现象,不含填料面产生滑动的补强机理,应力软化
的硫化胶不产生这一现象,根据橡胶大分子在填料粒现象是很容易理解的,在第二阶段,硫化胶的高次结产生变化,它包括物理变化和一定的化学变化,第三阶段是在表面或内部产生的破裂核,由于在其周围产生应力集中,从而使其逐新增大以致整体破裂的阶段。在整个劳老化过程中,像胶的各种性能随着疲劳的进程产生不同程度的变化,通常是力学损耗系数的减小、高长模量的增加及各种破坏强度的下降.
2.力化学机理
尽管力化学理论的研究者对橡胶的疲劳老化具体过程尚存在一定的分歧,但都认为,橡胶的疲劳老化过程是在力的作用下的一个化学反应过程,主要是在力作用下的活化氧化过程。 一种观点认为在疲劳过程中橡胶分子链中C一C键被机械力打断,由此所产生的自由基与氧反应,引发了氧化老化。因此,由分子链切断而形成的裂纹的顶端附近随着老化的进行使强度降低,从而在不断地重复变形作用下使分子链断裂容易,结果使裂纹不断增大表37为含不同配合剂的NR硫化胶在不同环境中的疲劳寿命,由该表可见,在无氧的真空中的疲劳寿命大于在空气中的,防老剂及自由基捕捉剂(B萘硫酚及三硝基苯)的加入均使在空气中的疲劳寿命延长。这在一定程度上对上述假说给予了支持。
尽管力化学理论的研究者对橡胶的疲劳老化具体过程尚存在一定的分歧,但都认为,橡胶的疲劳老化过程是在力的作用下的一个化学反应过程,主要是在力作用下的活化氧化过程。 一种观点认为在疲劳过程中橡胶分子链中C一C键被机械力打断,由此所产生的自由基与氧反应,引发了氧化老化。因此,由分子链切断而形成的裂纹的顶端附近随着老化的进行使强度降低,从而在不断地重复变形作用下使分子链断裂容易,结果使裂纹不断增大表37为含不同配合剂的NR硫化胶在不同环境中的疲劳寿命,由该表可见,在无氧的真空中的疲劳寿命大于在空气中的,防老剂及自由基捕捉剂(B萘硫酚及三硝基苯)的加入均使在空气中的疲劳寿命延长。这在一定程度上对上述假说给予了支持。
而另一种观点认为当有防老剂D存在时,在橡胶分子链断链之前它优先与过氧化物应,夺取其中的氧,通过自身的消耗避免了橡胶分子链的断链。在反复变形的作用下,橡胶分子主链的C一C键变弱,从而使其与氧反应所需要的活化能降低,促进了氧化反应。即在大多数情况下,因为承受较低的机械应力而按活化能降低一同氧的反应容易→过氧化物的形成→主链断裂的方式产生反应使其老化。特别值得说明的是,在变形的硫化胶中表现出两个相互竞争的趋势:一是在机械应力作用下使主链的C—C减弱所导致的氧化过程的机械活化作用:另一是由于降低了变形分子链的构象运动性而抑制了化学反应。在氧化的初始阶段,当机械应力相当高时,第一个趋势是主要的。当经过松抛,应力较大地降低后,第二个趋势是主要的。
