襄陽橡膠在反復(fù)多次變形的條件下所產(chǎn)生的老化現(xiàn)象,叫做疲勞老化。橡膠的疲勞老化通常是由機械力、氧化和臭氧化三種因素共同作用而產(chǎn)生的。橡膠的疲勞老化,其實質(zhì)是應(yīng)力-化學(xué)變化過程。
橡膠產(chǎn)生疲勞老化的原因分析:
1)在機械力的作用下產(chǎn)生機械裂解反應(yīng)。由于高分子聚合物的粘滯性,使橡膠在變形周期內(nèi),其松弛過程來不及完成,接著又進入到下一個變形周期,致使橡膠內(nèi)部變形殘留應(yīng)力不斷增加。當(dāng)應(yīng)力梯度較大時,便會出現(xiàn)分子鏈直接斷裂而生成自由基,由此而引發(fā)橡膠分子的氧化鏈反應(yīng)。
2)在機械力的作用下,產(chǎn)生機械活化的氧化裂解反應(yīng)。橡膠在反復(fù)變形時,其機械應(yīng)力會使橡膠分子鏈中的原子價力減弱,因此降低了它的氧化反應(yīng)活化能。于是,加速了橡膠分子的氧化裂解反應(yīng)。氧化活化能的降低,就是在疲勞過程中,機械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能過程的結(jié)束。
3)在機械力的作用下,橡膠內(nèi)部生熱加速了氧化反應(yīng)。橡膠在反復(fù)變形時,產(chǎn)生滯后現(xiàn)象,引起內(nèi)耗,從而使橡膠內(nèi)部生熱,于是加速了橡膠的氧化鏈反應(yīng)。
4)在疲勞過程中,加速了橡膠的臭氧龜裂。橡膠在周期性變形的疲勞老化過程中,伴隨著出現(xiàn)臭氧龜裂現(xiàn)象,此現(xiàn)象在高溫條件下則更為顯著。如高速行駛的汽車輪胎,其表面產(chǎn)生的龜裂,就是在疲勞過程中發(fā)生臭氧老化的結(jié)果。
對于橡膠疲勞老化的防護,是在膠料中加入一種屈撓-龜裂劑,其主要作用是提高橡膠在其疲勞過程中結(jié)構(gòu)變化的穩(wěn)定性,特別是在高溫條件下,這種龜裂劑能夠減緩應(yīng)力活化所產(chǎn)生的氧化反應(yīng)和臭氧化反應(yīng)。有效的減少大多是一些酮和芳胺的縮合物(如防老化劑AW、BLE等)和對苯二胺類的防老劑。在膠料配方設(shè)計時,也常采用抗氧劑和抗臭氧劑并用,這也會對疲勞老化的防護產(chǎn)生良好的效果。