橡膠制品臭氧老化影響因素和防護

關于臭氧的基礎知識

臭氧在常溫常壓下是一種淡藍色腥臭味的氣體，分子式為O3，具有極強的氧化能力與殺菌性能。

臭氧具有很強的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化，但含鉻鐵合金基本不受臭氧腐蝕。

臭氧對非金屬材料也有強烈的腐蝕作用，在臭氧發生設備中，不能用普通橡膠作密封材料，須采用耐腐蝕能力強的硅橡膠或耐酸橡膠等。

橡膠在大氣中老化變質，臭氧的作用也是一個很重要的原因，臭氧老化先是在表面層，特別容易在應力集中處或配合粒子與橡膠的界面處產生，通常先生成薄膜，然后薄膜龜裂，特別是在動態條件下使用時，薄膜更易不斷破裂而露出新鮮表面，使得臭氧老化不斷向縱深發展，直到完全破壞。

不飽和橡膠最不耐臭氧，因為臭氧最易與主鏈上的雙鍵迅速反應，一般認為是親電子加成反應。同時，由于對橡膠分子的擴散是反應中的最  階段，所以反應也取決于外部和內在的物理因素。

一、臭氧老化的特征

1、橡膠的臭氧老化是一個表面反應。

2、橡膠發生臭氧龜裂需要一定的應力或應變，未受拉伸的橡膠臭氧老化后表面形成類似噴霜狀的灰白色的硬脆膜。在應力或應變作用下，薄膜發生臭氧龜裂。

3、臭氧龜裂的裂紋方向垂直于受力方向。

二、影響橡膠臭氧老化的因素

1、橡膠種類的影響

（1）雙鍵含量：雙鍵的含量越高，耐臭氧老化性越差；

（2）雙鍵碳原子上取代基的特性：吸電子取代基降低了雙鍵的反應活性，降低了臭氧反應能力；供電子取代基增加了電子云密度，提高了雙鍵的反應活性，提高了臭氧反應能力。如：CR、BR、NR三種膠的耐臭氧老化性為CR>BR>NR。

2、臭氧濃度的影響

臭氧的濃度越高，耐臭氧老化性越差；

同一臭氧濃度下，橡膠結構不同，臭氧老化特性不同。如NR短時間產生龜裂，但龜裂增長速度慢；SBR、BR、NBR產生龜裂所需時間長，但龜裂增長速度快。

3、應力應變的影響

臭氧進攻橡膠的表面，在表面老化，表面形成臭氧化膜，臭氧化膜比較硬、脆，可以阻止臭氧向內部滲透，但在動態條件下，老化膜易破裂，臭氧不斷地與橡膠反應，最終使橡膠斷裂。

低伸長產生的裂紋數量少，龜裂增長速率快，裂紋深；高伸長產生的裂紋數量多，龜裂增長速率慢，裂紋淺。

4、溫度的影響

溫度升高，臭氧老化速度加快。

三、橡膠制品臭氧老化的防護

1、物理防護法

第三種情況最常用。防止橡膠臭氧老化的蠟分為石蠟和微晶蠟。

石蠟：由直鏈烷烴組成，分子量較低，結晶度較高，形成大的結晶，熔點范圍為38~74℃。

微晶蠟：高分子量石油的殘余物，主要由支化烷烴或異構鏈烷烴組成，形成小而不規整的結晶，熔點57~100℃。

蠟類是比較脆的物質，在動態情況下，蠟膜容易產生動態破裂，所以在動態情況下應使用蠟類與抗臭氧劑并用等辦法。

2、化學防護法

在橡膠中加入化學抗臭氧劑，在動靜態下都可使用化學防老劑?？钩粞鮿┯昧恳话銥?.5~3.0份，幾乎都是含氮化合物。常用的是對苯二胺類。