1. Что такое старение резины? Что это показывает на поверхности?
В процессе обработки, хранения и использования резины и изделий из нее, под воздействием комплексного действия внутренних и внешних факторов, физико-химические и механические свойства резины постепенно ухудшаются и, в конечном итоге, теряют свою полезность. Это изменение называется старением резины. На поверхности оно проявляется в виде трещин, липкости, затвердевания, размягчения, меления, изменения цвета и образования плесени.
2. Какие факторы влияют на старение резины?
Факторы, вызывающие старение резины, следующие:
(а) Кислород и кислород в резине вступают в свободнорадикальную цепную реакцию с молекулами резины, в результате чего молекулярная цепь разрывается или чрезмерно сшивается, что приводит к изменению свойств резины. Окисление является одной из важных причин старения резины.
(б) Химическая активность озона значительно выше, чем у кислорода, и он более разрушителен. Он также разрывает молекулярные цепи, но воздействие озона на резину варьируется в зависимости от того, деформирована резина или нет. При использовании на деформированной резине (в основном ненасыщенной) появляются трещины, перпендикулярные направлению действия напряжения, то есть так называемые «озоновые трещины»; при использовании на деформированной резине на поверхности образуется только оксидная пленка без образования трещин.
(c) Нагрев: Повышение температуры может вызвать термическое растрескивание или термическое сшивание резины. Но основной эффект нагрева — активация. Улучшается скорость диффузии кислорода и активируется реакция окисления, тем самым ускоряется скорость реакции окисления резины, что является распространенным явлением старения — термическим кислородным старением.
(d) Свет: Чем короче световая волна, тем больше энергия. Повреждение резины вызывают ультрафиолетовые лучи с более высокой энергией. Помимо непосредственного разрыва и сшивания молекулярных цепей резины, ультрафиолетовые лучи, поглощая световую энергию, генерируют свободные радикалы, которые инициируют и ускоряют цепную реакцию окисления. Ультрафиолетовый свет действует как нагрев. Еще одна характеристика воздействия света (отличающаяся от нагрева) заключается в том, что оно происходит в основном на поверхности резины. В образцах с высоким содержанием клея с обеих сторон образуются сетчатые трещины, то есть так называемые «трещины оптического внешнего слоя».
(e) Механическое напряжение: Под воздействием многократного механического напряжения молекулярная цепь каучука разрывается, образуя свободные радикалы, которые запускают цепную реакцию окисления и формируют механохимический процесс. Механический разрыв молекулярных цепей и механическая активация процессов окисления. Какой из них имеет преимущество, зависит от условий, в которых он находится. Кроме того, под действием напряжения легко вызвать растрескивание озона.
(f) Влага: Влияние влаги имеет два аспекта: резина легко повреждается при воздействии дождя во влажном воздухе или при погружении в воду. Это происходит потому, что водорастворимые вещества и чистые группы воды в резине извлекаются и растворяются водой в результате гидролиза или абсорбции. Особенно при чередовании воздействия воды и атмосферных условий разрушение резины ускоряется. Но в некоторых случаях влага не повреждает резину и даже замедляет ее старение.
(g) Прочие факторы: на резину влияют химические среды, ионы металлов с переменной валентностью, высокоэнергетическое излучение, электричество и биологические факторы и т. д.
3. Какие существуют методы испытаний на старение резины?
Можно разделить на две категории:
(а) Метод испытания на естественное старение. Он подразделяется на испытание на атмосферное старение, испытание на ускоренное атмосферное старение, испытание на естественное старение при хранении, испытание на старение в природной среде (включая захороненный грунт и т. д.) и испытание на биологическое старение.
(b) Метод испытания на искусственное ускоренное старение. Для термического старения, озонового старения, фотостарения, старения в условиях искусственного климата, фотоозонового старения, биологического старения, старения под воздействием высокоэнергетического излучения и электричества, а также старения в химических средах.
4. Какой температурный диапазон следует выбрать для испытания на старение при нагревании горячим воздухом для различных резиновых смесей?
Для натурального каучука температура испытания обычно составляет 50–100℃, для синтетического — 50–150℃, а для некоторых специальных видов каучука — выше. Например, для нитрилового каучука используется температура 70–150℃, а для силиконового фторкаучука — 200–300℃. В общем, температуру следует определять в соответствии с проводимым испытанием.
Дата публикации: 14 февраля 2022 г.
