Один. Концепция старения резины

 

Резина или резиновые изделия в процессе обработки, хранения и использования под воздействием совокупности внутренних и внешних факторов (таких как тепло, кислород, озон, ионы металлов, ионизирующее излучение, свет, механическое воздействие и т.д.) постепенно теряют свои свойства, в результате чего окончательно утрачивается эксплуатационная ценность; такое явление называется старением резины.

　　　

Существуют различные явления старения резины, такие как: сырой каучук со временем твердеет, становится хрупким или липким; изделия из резиновой плёнки (например, дождевики, дождевая ткань и т.д.) после длительного воздействия солнца и дождя меняют цвет, становятся хрупкими и даже трескаются. Провода и кабели, проложенные на открытом воздухе, под действием атмосферных факторов твердеют и растрескиваются, что влияет на изоляцию. Трещины также могут появиться в изделиях, хранящихся на складах, или в других продуктах; шланг в лаборатории становится жёстким или липким. Кроме того, некоторые изделия подвергаются гидролизу, а также разрушению или повреждению, вызванным плесенью... Все перечисленные явления относятся к процессам старения резины.

 

Процесс старения — это необратимая химическая реакция, которая, как и другие химические реакции, сопровождается изменениями во внешнем виде, структуре и свойствах.

 

II. Изменения в резине при старении

 

1. Изменения внешности

 

Сорта резины различаются, условия использования также отличаются, и изменения тоже разные.

Мягкий и липкий: термическое окисление натурального каучука, старение хлоргидринового каучука.

Затвердевший и хрупкий: термическое окислительное старение бутадиенового каучука, старение нитрильного каучука и стирол-бутадиенового каучука.

Разрушение: озоновое старение ненасыщенного каучука, фотоокислительное старение большинства каучуков, однако форма трещины при этом различна.

Прогнивший: биологическое микробное старение резины.

Кроме того, есть пятна, трещины, морозный распыл, порошковое отбеливание и другие явления.

 

2. Изменения в производительности (наиболее критические изменения)

 

Изменения физических и химических свойств: удельный вес, теплопроводность, температура стеклования, температура плавления, показатель преломления, растворимость, набухание, реология, молекулярная масса, распределение молекулярной массы; изменения термостойкости, морозостойкости, воздухопроницаемости, водопроницаемости, светопропускания и других свойств.

 

Изменения физических и механических свойств: снижаются прочность на растяжение, удлинение, ударная вязкость, прочность при изгибе, прочность на сдвиг, усталостная прочность, упругость и износостойкость.

 

Изменения электрических свойств: изменения таких электрических характеристик, как сопротивление изоляции, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, пробивное напряжение и т.д., а также снижение электроизоляционных свойств.

 

Изменения внешнего вида и изменения производительности вызваны структурными изменениями.

 

3. Структурные изменения

 

Межмолекулярное сшивание приводит к увеличению молекулярной массы; внешние характеристики становятся твёрдыми и хрупкими.

Молекулярная цепь деградирует (разрушается), молекулярный вес снижается, а внешний вид становится мягким и липким.

Другие изменения происходят в молекулярной структуре: модификация основной цепи или боковой цепи, отщепление боковой группы при разрыве слабой связи (происходит в специальной резине).

 

Три причины старения резины:

 

1. Внутренние причины:

 

① Молекулярная структура каучука

 

Химическая структура (или цепная структура): основная структура каучука, например, единица природного каучука — изопрен, в котором присутствуют двойные связи и активные атомы водорода, поэтому он легко участвует в реакции.

Структура молекулярной цепи: слабая связь в макромолекулярной цепи каучука — чем больше таких слабых звеньев, тем быстрее происходит старение.

 

Ненасыщенная углеродная цепь каучука склонна к старению, а способность к окислительной реакции насыщенной углеродной цепи каучука зависит от её химической структуры. Например, разветвлённые макромолекулы окисляются легче, чем линейные. С точки зрения стабильности при окислении различные заместительные группы располагаются в следующем порядке: CH

Сшитая структура вулканизата: сшитые связи —S—, —S₂—, —Sₓ—, —C—C—; структура сшитых связей различна, устойчивость вулканизата к старению также отличается —Sₓ— является наихудшей.

 

② резина с компонентами и примесями: резина часто содержится в валентности металлов, таких как Ca, Fe, Co, Ni; если их концентрация превышает 3 ppm, это значительно ускоряет старение резины.

 

2. Внешние причины:

 

Физические факторы: термоэлектрическая опто-механическая сила, высокоэнергетическое излучение и т.д.

Химические факторы: кислород, озон, водяной пар в воздухе, кислота, щёлочь, соль и т.д.

Биологические факторы: Микроорганизмы: Бактерии Грибы

Насекомые: термиты и тараканы будут поедать полимерные материалы.

Морская жизнь: устричный известковый червь, водоросли и так далее

 

На практике вышеперечисленные факторы часто играют роль одновременно. Применение условий, а также роль этих факторов в разных регионах также различны, поэтому старение резины является сложным процессом.

 

Среди них наиболее распространёнными, наиболее влиятельными и наиболее разрушительными факторами являются: тепло, кислород, световой кислород, механическое воздействие, озон, что сводится к термическому кислородному старению, световому кислородному старению, озоновому старению, усталостному старению.

 

Четыре. Защита резины от старения

 

Старение резины и ржавление железа — люди хотят, чтобы старение происходило естественно. Мы можем лишь с помощью закона исследования отсрочить старение резины, но полностью предотвратить его невозможно. Наиболее распространённые методы защиты:

Метод физической защиты: старайтесь избегать взаимодействия резины с факторами старения. Например: добавление парафинового воска в резину, смешивание резины с пластиком, гальваническое покрытие, нанесение покрытий и так далее.

Метод химической защиты: путем химической реакции замедлять реакцию старения резины, чтобы она продолжалась. Например: добавление химического антиоксиданта.

 

Введение 5. двух видов антивозрастной резины
 

Этиленпропиленовый каучук
 

1. Температура хрупкости —95 ℃. Температура стеклования —60 градусов C.

2. Это насыщенный каучук.

3. Высокая химическая стабильность. В целом, устойчивость к старению у каучука наилучшая.

4. Выдающаяся устойчивость к озону.

5. EPDM обладает хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям.

6. Хорошая термостойкость. Длительное использование при 120°C. Максимальная температура использования — 150°C.

7. Он обладает высокой устойчивостью к различным полярным химическим веществам, однако имеет низкую стабильность в алифатических (бензин, бензол, ксилол, минеральное масло) и ароматических средах.

8. Электрическая изоляция: очень хорошая электрическая изоляция и устойчивость к короне. Подходит для изделий электроизоляции.

9. Ударная эластичность и эксплуатационные характеристики при низких температурах. Эластичность уступает только натуральному каучуку и бутадиеновому каучуку.

10. Низкая плотность и высокие характеристики заполнения. Плотность является самой низкой среди всех видов каучука.

11. Устойчивость к горячей воде и водяному пару. Устойчивость к высоконапорному пару лучше, чем у бутилкаучука и обычной резины.

12. Низкая скорость вулканизации.

13. Самоадгезия и взаимная адгезия плохие.

14. Огнестойкость, герметичность, маслостойкость, низкая устойчивость к углеводородным растворителям.

 

Неопрен

 

1. Температура стекла —40 градусов C. Рабочая температура —30–90 ℃ (максимум 160 ℃)

2. Сырая резина обладает высокой прочностью на растяжение и удлинением при разрыве, что относится к самовосстанавливающейся резине.

3. Отличная устойчивость к старению.

4. Отличная огнестойкость, отличная маслостойкость, устойчивость к растворителям. Маслостойкость уступает только нитрильной резине и превосходит другие виды резины. Кроме того, обладает хорошей химической стойкостью даже против сильных окисляющих кислот.

Электрическая изоляция недостаточно хороша, она начинает работать только при напряжении ниже 600 В. 6. Устойчивость к воде лучше, чем у других синтетических каучуков, а герметичность по сравнению с бутиловым каучуком лишь немного уступает.

7. Устойчивость к холоду плохая, склонность к кристаллизации.

8. Плохая стабильность при хранении.

9. Хорошая адгезия, относительная плотность. Дополнение: 1. относится к кристаллической резине, самовосстанавливающаяся, хорошо укрепляется

Один. Концепция старения резины

 

Резина или резиновые изделия в процессе обработки, хранения и использования под воздействием совокупности внутренних и внешних факторов (таких как тепло, кислород, озон, ионы металлов, ионизирующее излучение, свет, механическое воздействие и т.д.) постепенно теряют свои свойства, в результате чего окончательно утрачивается эксплуатационная ценность; такое явление называется старением резины.

 

Существуют различные явления старения резины, такие как: сырой каучук со временем твердеет, становится хрупким или липким; изделия из резиновой плёнки (например, дождевики, дождевая ткань и т.д.) после длительного воздействия солнца и дождя меняют цвет, становятся хрупкими и даже трескаются. Провода и кабели, проложенные на открытом воздухе, под действием атмосферных факторов твердеют и растрескиваются, что влияет на изоляцию. Трещины также могут появиться в изделиях, хранящихся на складах, или в других продуктах; шланг в лаборатории становится жёстким или липким. Кроме того, некоторые изделия подвергаются гидролизу, а также разрушению или повреждению, вызванным плесенью... Все перечисленные явления относятся к процессам старения резины.

 

Процесс старения — это необратимая химическая реакция, которая, как и другие химические реакции, сопровождается изменениями во внешнем виде, структуре и свойствах.

 

II. Изменения в резине при старении

 

1. Изменения внешности

 

Сорта резины различаются, условия использования также отличаются, и изменения тоже разные.

Мягкий и липкий: термическое окисление натурального каучука, старение хлоргидринового каучука.

Затвердевший и хрупкий: термическое окислительное старение бутадиенового каучука, старение нитрильного каучука и стирол-бутадиенового каучука.

Разрушение: озоновое старение ненасыщенного каучука, фотоокислительное старение большинства каучуков, однако форма трещины при этом различна.

Прогнивший: биологическое микробное старение резины.

Кроме того, есть пятна, трещины, морозный распыл, порошковое отбеливание и другие явления.

 

2. Изменения в производительности (наиболее критические изменения)

 

Изменения физических и химических свойств: удельный вес, теплопроводность, температура стеклования, температура плавления, показатель преломления, растворимость, набухание, реология, молекулярная масса, распределение молекулярной массы; изменения термостойкости, морозостойкости, воздухопроницаемости, водопроницаемости, светопропускания и других свойств.

 

Изменения физических и механических свойств: снижаются прочность на растяжение, удлинение, ударная вязкость, прочность при изгибе, прочность на сдвиг, усталостная прочность, упругость и износостойкость.

 

Изменения электрических свойств: изменения таких электрических характеристик, как сопротивление изоляции, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, пробивное напряжение и т.д., а также снижение электроизоляционных свойств.

 

Изменения внешнего вида и изменения производительности вызваны структурными изменениями.

 

3. Структурные изменения

 

Межмолекулярное сшивание приводит к увеличению молекулярной массы; внешние характеристики становятся твёрдыми и хрупкими.

Молекулярная цепь деградирует (разрушается), молекулярный вес снижается, а внешний вид становится мягким и липким.

Другие изменения происходят в молекулярной структуре: модификация основной цепи или боковой цепи, отщепление боковой группы при разрыве слабой связи (происходит в специальной резине).

 

Три причины старения резины:

 

1. Внутренние причины:

 

① Молекулярная структура каучука

 

Химическая структура (или цепная структура): основная структура каучука, например, единица природного каучука — изопрен, в котором присутствуют двойные связи и активные атомы водорода, поэтому он легко участвует в реакции.

Структура молекулярной цепи: слабая связь в макромолекулярной цепи каучука — чем больше таких слабых звеньев, тем быстрее происходит старение.

 

Ненасыщенная углеродная цепь каучука склонна к старению, а способность к окислительной реакции насыщенной углеродной цепи каучука зависит от её химической структуры. Например, разветвлённые макромолекулы окисляются легче, чем линейные. С точки зрения стабильности при окислении различные заместительные группы располагаются в следующем порядке: CH

Сшитая структура вулканизата: сшитые связи —S—, —S₂—, —Sₓ—, —C—C—; структура сшитых связей различна, устойчивость вулканизата к старению также отличается —Sₓ— является наихудшей.

 

② резина с компонентами и примесями: резина часто содержится в валентности металлов, таких как Ca, Fe, Co, Ni; если их концентрация превышает 3 ppm, это значительно ускоряет старение резины.

 

2. Внешние причины:

 

Физические факторы: термоэлектрическая опто-механическая сила, высокоэнергетическое излучение и т.д.

Химические факторы: кислород, озон, водяной пар в воздухе, кислота, щёлочь, соль и т.д.

Биологические факторы: Микроорганизмы: Бактерии Грибы

Насекомые: термиты и тараканы будут поедать полимерные материалы.

Морская жизнь: устричный известковый червь, водоросли и так далее

 

На практике вышеперечисленные факторы часто играют роль одновременно. Применение условий, а также роль этих факторов в разных регионах также различны, поэтому старение резины является сложным процессом.

 

Среди них наиболее распространёнными, наиболее влиятельными и наиболее разрушительными факторами являются: тепло, кислород, световой кислород, механическое воздействие, озон, что сводится к термическому кислородному старению, световому кислородному старению, озоновому старению, усталостному старению.

 

Четыре. Защита резины от старения

 

Старение резины и ржавление железа — люди хотят, чтобы старение происходило естественно. Мы можем лишь с помощью закона исследования отсрочить старение резины, но полностью предотвратить его невозможно. Наиболее распространённые методы защиты:

Метод физической защиты: старайтесь избегать взаимодействия резины с факторами старения. Например: добавление парафинового воска в резину, смешивание резины с пластиком, гальваническое покрытие, нанесение покрытий и так далее.

Метод химической защиты: путем химической реакции замедлять реакцию старения резины, чтобы она продолжалась. Например: добавление химического антиоксиданта.

 

Введение 5. двух видов антивозрастной резины
 

Этиленпропиленовый каучук
 

1. Температура хрупкости —95 ℃. Температура стеклования —60 градусов C.

2. Это насыщенный каучук.

3. Высокая химическая стабильность. В целом, устойчивость к старению у каучука наилучшая.

4. Выдающаяся устойчивость к озону.

5. EPDM обладает хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям.

6. Хорошая термостойкость. Длительное использование при 120°C. Максимальная температура использования — 150°C.

7. Он обладает высокой устойчивостью к различным полярным химическим веществам, однако имеет низкую стабильность в алифатических (бензин, бензол, ксилол, минеральное масло) и ароматических средах.

8. Электрическая изоляция: очень хорошая электрическая изоляция и устойчивость к короне. Подходит для изделий электроизоляции.

9. Ударная эластичность и эксплуатационные характеристики при низких температурах. Эластичность уступает только натуральному каучуку и бутадиеновому каучуку.

10. Низкая плотность и высокие характеристики заполнения. Плотность является самой низкой среди всех видов каучука.

11. Устойчивость к горячей воде и водяному пару. Устойчивость к высоконапорному пару лучше, чем у бутилкаучука и обычной резины.

12. Низкая скорость вулканизации.

13. Самоадгезия и взаимная адгезия плохие.

14. Огнестойкость, герметичность, маслостойкость, низкая устойчивость к углеводородным растворителям.

 

Неопрен

 

1. Температура стекла —40 градусов C. Рабочая температура —30–90 ℃ (максимум 160 ℃)

2. Сырая резина обладает высокой прочностью на растяжение и удлинением при разрыве, что относится к самовосстанавливающейся резине.

3. Отличная устойчивость к старению.

4. Отличная огнестойкость, отличная маслостойкость, устойчивость к растворителям. Маслостойкость уступает только нитрильной резине и превосходит другие виды резины. Кроме того, обладает хорошей химической стойкостью даже против сильных окисляющих кислот.

Электрическая изоляция недостаточно хороша, она начинает работать только при напряжении ниже 600 В. 6. Устойчивость к воде лучше, чем у других синтетических каучуков, а герметичность по сравнению с бутиловым каучуком лишь немного уступает.

7. Устойчивость к холоду плохая, склонность к кристаллизации.

8. Плохая стабильность при хранении.

9. Хорошая адгезия, относительная плотность. Дополнение: 1. Относится к кристаллической резине и обладает хорошим самовосстановлением.