矽橡膠臭氧老化,發(fā)生裂變的原因到底是什麽?
發表時間:2019-07-08
矽橡膠的老化現象:生膠(jiāo)或矽(guī)橡膠製品在加工、貯存或使(shǐ)用過程中,會受到(dào)熱、氧、光等一些因素的(de)影響而逐漸發生物理及化學(xué)變化,使其性能下降,並喪失用途,這種現象稱為矽橡膠的(de)老化。矽橡膠老化過程中常常會伴隨(suí)一些顯著的現象,如在外觀上可以發現長期貯存在天然矽橡膠變軟、發黏、出現斑點:矽橡膠製品有變形、變脆、變硬、龜裂(liè)、發(fā)黴、失光及顏色改變等。在物理性能上矽(guī)橡膠有溶脹流變性能等的(de)改變。

在力學性能上會發生(shēng)拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、衝擊(jī)強度、彎取強度、壓縮(suō)率、彈性等指標下降。
早在(zài) 1885年人們就發現受到拉伸的矽橡膠在老化過(guò)程中發生龜裂,當(dāng)時人們曾認為是(shì)由於陽(yáng)光的照射所致,但(dàn)後來(lái)發現未經陽光照射的矽膠產品上,同樣也(yě)有龜裂產生。後來經過分析發現,不受陽光的照射的矽橡膠拉伸所產生的(de)龜裂,是由於大氣中存在的臭氧所致。

臭氧比氧更活(huó)潑,因而它對矽(guī)橡膠尤其是不飽和矽橡膠的侵襲比氧嚴重(chóng)得多。雖然臭氧主要(yào)存在(zài)於大氣層中同溫層之下的臭氧層中(距離地表20公裏),但在(zài)地表大氣中也存在(zài)稀薄的臭氧。因為矽橡膠材料對(duì)臭氧的敏感特性,即使是稀薄的臭氧,也會讓所有的矽橡膠製品出現龜(guī)裂的情況。
這(zhè)是由於臭氧與不(bú)飽和矽(guī)橡膠會發生反應,與矽橡膠中的雙(shuāng)鍵產生雙分子反應,且反應速度非常快。臭氧對不(bú)飽和(hé)矽橡膠的老化反應是在矽橡膠暴(bào)露的表麵進行的,當表麵的雙鍵被消化掉後,臭氧才與樣品內部(bù)的不飽和鍵反(fǎn)應。

暴露在臭氧中的拉伸不飽和矽橡膠,首先在表麵上形成臭氧龜裂,然後龜裂增長變大,最(zuì)後使其斷裂。關於矽橡膠(jiāo)龜裂的機理有兩種觀點:分子鏈斷裂說和表(biǎo)麵層破壞說。在臭氧(yǎng)濃度一定情況(kuàng)下,若分子鏈的運動性高(gāo),則當臭氧使表麵分子鏈斷裂後,斷裂的兩端將(jiāng)以較快的速度相(xiàng)互分離,露出底層新的(de)分子鏈繼續(xù)受(shòu)臭氧攻擊,因而加快裂口增長。
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(duǎn),不同的矽(guī)橡膠程度有(yǒu)差異。同一臭氧濃度(dù)下,矽橡膠結構的不同龜(guī)裂增長的速度快慢也不同。伸長的(de)NR在臭氧環境中(zhōng)短時間內產生龜裂,但龜(guī)裂增長的速度慢,龜裂(liè)的數量多且(qiě)淺而(ér)小。
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