橡胶老化的几个重要因素及预防措施！未雨绸缪必备手册！需要了解最新SBS SEBS SIS系列牌号的市

橡胶工业的发展，使橡胶材料广泛应用于建筑、汽车、电子电气、航空航天等各个领域。而由于材料本身的易老化性，制约了其使用寿命，对实际应用带来不便。所谓橡胶老化，是生胶和硫化橡胶（包括橡胶制品）在储存、运输，或加工、使用过程中，由于受到内外因素的综合作用和影响，引起橡胶的组成、结构的破坏，使其逐步失去原有的优良性能，甚至丧失使用价值。“老化”是一种不可逆的化学反应，是所有高分子材料的本身属性，其表象表现在性能的变坏、变劣。

引起橡胶老化的因素是相当复杂的。在不同的因素作用下，老化机理也不尽相同。其中热（光）氧老化是橡胶老化最普遍，最基本的形式。

一引起橡胶老化的原因

1、橡胶热氧老化

用于电容器密封的天然橡胶（NR），乙丙橡胶（EPM、EPDM）、丁苯橡胶（SBR）、丁基橡胶（IIR）、硅橡胶（NVQ）等等，使用过程中的热氧老化都属于此种形式。NR因含有大量不饱和双键，在热和氧的共同作用下，硫化胶会产生降解反应，分子链、交联键的裂解和断裂，造成老化。

热氧老化是自由基反应，又是氧化反应；在无氧的热老化条件下，会发生自由基分解，键裂解能愈低其分解愈快；聚合物因辐射线而在离子化的同时又会产生激发，这时分子裂解并生成自由基，进而主链断裂及形成交联，最后产生出各种各样的气体；紫外线老化中分子吸收紫外线后激发特定官能基，并分解或经过在其它官能基中的能量转移等进行分解，通过生成活性基而进行反应。

硅橡胶在有氧的高温开放环境下主要发生侧链有机基团的氧化分解反应，导致硅橡胶硬化；而在无氧的高温密闭环境下，主要发生主链断裂反应，生成挥发性环状聚硅氧烷，导致硅橡胶软化。硅橡胶在高温的条件下主要发生侧链甲基的氧化反应和主链降解断裂反应。

2、臭氧老化

臭氧在大气中含量极低，橡胶在老化过程中，臭氧攻击橡胶分子，使橡胶膨胀，致使其表面产生裂纹。臭氧与橡胶分子中的双键进行反应，生成摩尔臭氧化物和过氧化物，进而再生成臭氧化物。该臭氧化物在光和热等的作用下分解成自由基，导致链增长反应。另外，橡胶会在应力作用下产生分子断裂，而不生成臭氧化物，出现龟裂老化现象。

通过研究臭氧作用下，不同种类的胎面胶，包括天然橡胶、充油甲基丁苯橡胶及聚异戊二烯橡胶与顺丁橡胶的并用胶等表明，随着臭氧作用时间的延长，橡胶的使用寿命下降，且在臭氧作用短时间内下降迅速，证明橡胶在臭氧作用初期即有明显降解。随臭氧作用时间的延长，寿命下降较缓。这可能是由于在聚合物分解深化阶段降解过程减慢所致。

3、疲劳老化

橡胶的疲劳老化是指橡胶制品在受到某种频率和周期应力的作用下，橡胶材料的分子结构发生改变而出现的老化现象，是由两个主要因素活化作用的结果，即力和热（由于橡胶在多次变形时，产生滞后现象，使橡胶内部生热）作用的结果。

天然橡胶的抗疲劳性能对于反复受到应力作用的减振弹性元件来说是一项极为重要的性能，它直接关系到减振功能失效与否和机车、车辆安全运行状况，目前正逐步引起研究者的重视。

4、接触介质老化

暴露于自然环境中使用的橡胶材料，会受到空气中水分的影响，或其他条件，如电力系统的外绝缘材料，在盐污地区，极易受到盐雾的影响，因而进行老化研究分析此种条件下的老化性能成为必须。另外，一些与油类接触的橡胶制品，对其耐油性进行测试，提高其耐油的性能也是实际应用的研究重点。

橡胶在不同种类的油中的老化行为，磨损的发生一方面是由于老化的机械破损，同时也是由于材料交联体系发生降解，产生低分子量的物质所造成的。流体的存在可以降低摩擦系数，但也会加速橡胶的化学降解，从而加速磨损。

二防老化措施

由于导致橡胶制品老化的因素各不相同，因而应根据不同的老化机理采取相应的防老化措施，主要有物理防护及化学防护法。

1、物理防护法

尽量避免橡胶与各种老化因素相互作用，如采用橡塑共混、表面镀层或处理、加光屏蔽剂、加石蜡等。对橡胶表面进行处理是防止橡胶老化的重要手段,比如,可以选择TiO2薄膜覆盖在天然橡胶的表面上,由于TiO2薄膜可以提高天然橡胶的抗老化性能,因此可以有效地防止或者延缓天然橡胶的老化。此外,在橡胶的表面实施等离子氧处理,可以有效地改变橡胶表面的拒水性,增强橡胶的抗老化功能,起到防止或者延缓天然橡胶老化的作用。

2、化学防护法

（1）添加防老化剂

自由基反应是致使橡胶老化的主要原因,依据这个原因,我们可以采取添加防老剂等措施来防止橡胶发生自由基反应,并停止橡胶自由基连锁反应,防老化剂可以产生过氧化物,并分解成稳定的化合物,使橡胶的内部结构处于稳定的状态,抑制橡胶出现老化的现象，从而起到保护橡胶的作用。

按防老剂的功能来分，橡胶的防老剂主要有自由基抑制剂、光稳定剂、抗臭氧剂、有害金属抑制剂、过氧化物分解剂等防老剂。按其防护行为可以分为普通防老剂、长效防老剂、原位型或迁移性防老剂、污染性和非污染性防老剂。另外，由于防老剂的作用或者性能主要决定于它的结构,不同的置换基,其可以产生不同的效果，所以防老化剂按置换基的种类来分,可以分为酚类、硫脲类、胺类以及二硫代氨基甲酸镍类等。

不同种类的防老化剂,存在着不同的性能,其耐臭氧性、耐热性、抗有害金属老化性以及耐屈挠龟裂性会有所不同,因此可以依据不同的性能来选择防老剂的种类。此外,防老剂还具备加和性的特点,因此,在实际应用中,我们可以选择几种不同性能的防老剂,实施合并使用,达到橡胶防老化的目的。

另外，防老剂可以在橡胶原料中添加，或者在橡胶制品加工过程中添加，以延缓或防止橡胶衰老。

主动加入物质来防止或延缓橡胶老化反应继续进行，如加入胺类或酚类化学防老剂。防老化主要是从减少硫化橡胶的高分子链上的不饱和双键为主，比如，用一些支链改性，利用特殊的化学反应，使不饱和键饱和，从而使分子结构的层面予以提高耐老化能力，延缓老化并延长其使用寿命。

在橡胶，塑料等加工过程中添加防老剂，比如，在硫化橡胶的配方中添加紫外线稳定剂，防霉剂，热稳定剂等，添加防止臭氧或氧气引起老化的抗氧剂。

（2）添加其他物质防止橡胶的老化

除了添加防老剂外,还可以添加其它一些具有防老化作用的物质,比如,在天然橡胶中,添加铝粉。天然橡胶在添加铝粉后,其在出现热老化后,依然可以保持良好的机械性能,而且天然橡胶在添加铝粉后,其对微波照射、臭氧以及热等外界干扰起到比较强的抵抗作用,天然橡胶因此具备较强的抗老化性。在氯丁二烯橡胶中添加乙烯硫脲(ETU)也可以起到很好的防老化效果,添加的乙烯硫脲越多,氯丁二烯橡胶的抗老化性能会越强。

（3）纳米技术

随着科学技术的不断发展,纳米技术得到迅速地发展,在橡胶防老化方面,纳米技术起到非常重要的作用。作为一种分散相,纳米粒子可以产生较强界面、较大比表面积以及尺度效应的相互作用,并且可以以吸附或者化学键等组分间实施协同作用,对橡胶材料起到分散的作用,将橡胶材料合成纳米复合橡胶材料, 与普通橡胶相比,纳米复合橡胶材料具备许多新的优异性能,大大地提高了橡胶材料的抗老化性能。

来源：易柏易

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