橡膠在熱氧老化過程中的結(jié)構(gòu)變化可分為二類:一類是以分子鏈降解為主的熱氧老化反應(裂解化);二類是以分子鏈之間交聯(lián)為主的熱氧老化(結(jié)構(gòu)化),日曬老化試驗機是評估橡膠老化的常用儀器。
天然橡膠等含有異戊二烯橡膠、丁基橡膠、二元乙丙橡膠、均聚型氯醇橡膠及共聚氯醇橡膠等。這類橡膠在發(fā)生熱氧老化后的外觀表現(xiàn)為變軟、發(fā)粘。
順丁橡膠含有丁二烯的橡膠在熱氧老化過程中,發(fā)生的主要是交聯(lián)反應,類似的橡膠品種還有NBR/SBR/CR/ERDM/FPM/CSM等。這類橡膠在發(fā)生熱氧老化后的外觀表現(xiàn)為變硬、變脆。
橡膠老化影響因素主要有:
1、氧:氧在橡膠中同橡膠分子發(fā)生游離基連鎖反應,分子鏈發(fā)生斷裂或過度交聯(lián),引起橡膠性能的改變。氧化作用是橡膠老化的重要原因之一。
2、臭氧:臭氧的化學活性比氧高得多,破壞性更大,它同樣是使分子鏈發(fā)生斷裂,但臭氧對橡膠的作用情況隨橡膠變形與否而不同。當作用于變形的橡膠(主要是不飽和橡膠)時,出現(xiàn)與應力作用方向直的裂紋,即所謂“臭氧龜裂”;作用于變形的橡膠時,僅表面生成氧化膜而不龜裂。
3、熱:提高溫度可引起橡膠的熱裂解或熱交聯(lián)。但熱的基本作用還是活化作用。提高氧擴散速度和活化氧化反應,從而加速橡膠氧化反應速度,這是普遍存在的一種老化現(xiàn)象——熱氧老化。
4、機械應力:在機械應力反復作用下,會使橡膠分子鏈斷裂生成游離荃,引發(fā)氧化鏈反應,形成力化學過程。機械斷裂分子鏈和機械活化氧化過程。哪能個占優(yōu)勢,視其所處的條件而定。此外,在應力作用下容易引起臭氧龜裂。
5、水分:水分的作用有兩個方面:橡膠在潮濕空氣淋雨或長期浸泡在水中時,容易破壞,這是由于橡膠中的水溶性物質(zhì)和親水基團等成分被水抽提溶解,水解或吸收等原因引起的。特別是在水浸泡和大氣曝露的交替作用下,會加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對橡膠則不起破壞作用,甚至有延緩老化的作用。
6、油類:在使用過程如果和油類介質(zhì)長期接觸,油類能滲透到橡膠內(nèi)部使其產(chǎn)生溶脹,致使橡膠的強度和其他力學性能降低。油類能使橡膠發(fā)生溶脹,是因為油類滲入橡膠后,產(chǎn)生了分子相互擴散,使硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
7、其它:對橡膠的作用因素還有化學介質(zhì)、變價金屬離子、高能輻射、電和生物等。
橡膠老化防護方法:
由于橡膠老化是一種復雜的綜合化學反應過程,而且要防止橡膠老化是不可能的,可采取適當?shù)拇胧?,延緩橡膠老化的速度,從而達到延長橡膠使用壽命的目的。防老化措施主要有物理防護及化學防護法。
物理防護法是指盡量避免橡膠與各種老化因素相互作用,如采用表面度層或處理,加光屏蔽劑,加石蠟等。
化學防護法是指加入某些物質(zhì)來防止或延緩橡膠老化繼續(xù)進行,如加入胺類或酚類化學防老劑。
為了提高防護效果,在實際應用時常常選用二種或二種以上具有不同作用機理的防老劑進行并用,或選用同一防護機理的防老劑并用,或選用在同一分子上按不同機理起作用的基團同時存在的防老劑,并用后效果有三種,如下:
1、對抗效應是指兩種或兩種以上的防老劑并用時,所產(chǎn)生的效果要小于他們單獨使用時的效果之和。研究表明,當顯酸性的防老劑與顯堿性的防老劑并用時,由于二者將產(chǎn)生類似于鹽的復合物,因而產(chǎn)生對抗效應。
炭黑在橡膠中既有抑制氧化的作用又有助氧化的作用,在鏈斷裂型防老劑存在下,炭黑的抑制效果減小,或在炭黑存在下防老劑防護效能下降,都清楚的表明他們之間產(chǎn)生了對抗效應。
2、加禾效應是指防老劑并用后所產(chǎn)生的防護效果等于他們各自使用小之和。在選擇防老劑并用時,能產(chǎn)生加禾效應時基本的要求。同類型防老劑并用后通常只產(chǎn)生加禾效應,但有時并用后會獲得其他好處。例如,兩種揮發(fā)性不同的酚類防老劑并用,不但能產(chǎn)生加禾效應,而且與等量的單獨使用一種防老劑相比能夠在更廣泛的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮抑制效能。
3、協(xié)同效應是指防老劑并用后效果大于每種防老劑單獨使用的效果之和。
橡膠老化性能檢測:
橡膠臭氧老化試驗箱是檢測橡膠老化性能的專業(yè)儀器,橡膠臭氧老化試驗箱用于非金屬材料和橡膠制品的老化龜裂試驗,測試橡膠及其制品的耐臭氧老化性能。
適用標準:
GB/T7762-2003;GB/T13642-1992;GB/T2951.1-GB/T2951.10-2008;GB/T2951.21-2008
測試原理:
硫化橡膠、熱塑料橡膠、電纜絕緣護套等產(chǎn)品在靜態(tài)拉伸或連續(xù)的動態(tài)拉伸變形下,或在間斷的動態(tài)拉伸與靜態(tài)拉伸交替的變形下暴露于密閉無光照含有恒定臭氧濃度的空氣和恒溫的試驗箱中,檢測試樣表面發(fā)生的龜裂或其它性能的變化程度,以評定橡膠的耐臭氧老化性能。
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老化試驗機產(chǎn)品用途:換氣式老化箱又名“空氣熱老化試驗箱”,主要用于高分子材料(橡膠、塑料等)和電氣絕緣材料、絕緣構(gòu)件的耐熱能試驗,也可作高精密恒溫干燥箱對物品干燥、烘焙、熱處理等,工作原理:用新進來的空氣氧化產(chǎn)品,產(chǎn)品適用于橡膠、塑膠、人造皮革,電線、電纜、測試其材質(zhì)之老化、延伸率、抗張力,以比較試片老化前與老化后之抗拉強度及伸長率等變化情形。本機以熱風循環(huán)方式,促使試片老化,內(nèi)箱密閉性強,具有抽換內(nèi)箱空氣裝置,設有超溫自動切斷保護裝置。但不適用于易燃,易爆及揮發(fā)成易燃易爆性物質(zhì)的物品的干燥和試驗.是工礦企業(yè),科研單位,大專院校,試驗室等部門常用的試驗設備
老化試驗機常見故障原因及解決方法:
1.查明使用電壓是否相符。(AC220V,7KW)放入測試之樣品。
2.將本機"POWER"鍵打開后,電源指示燈亮即有電源供應,再依所需溫度調(diào)整設定溫控器,詳細溫度操作請參照PID溫度控制器操作說明。
3.換氣量調(diào)節(jié)方法:打開排氣口及進氣孔(換氣調(diào)節(jié)閥)到適當位置(溫度低,孔位大;溫度高,則相反)。如果換氣次數(shù)多請把排氣口完全打開,換氣調(diào)節(jié)閥順時針為打開,逆時針為關之(向左為關,向右為開)。換氣開關在換氣次數(shù)較多時才要打開,一般來說只要打開排氣口及進氣孔(換氣調(diào)節(jié)閥)到適當位置就夠了。
4.PV顯示溫度即為實際測得之溫度。SV顯示溫度即為設定之溫度。
5.打開計時開關,調(diào)節(jié)好測試時間,關好門,操作完成到時間后會自動停機
6.換氣量計算公式:N=3590(P1-P2)/V*d*△TN-換氣量(次/小時)
P1-空氣通道開啟時所消耗的平均電功率數(shù)(W);P2-空氣通道密閉時所消耗的平均電功率數(shù)(W);
△T-箱內(nèi)溫度與環(huán)境溫度的算術平均值之差(℃);△V-工作室容積(L);
d-在周圍環(huán)境溫度下的空氣密度(g/1。)
實驗室溫為9℃時。 根據(jù)密度公式求出常溫常壓下空氣的密度。下邊是一組實驗參考數(shù)據(jù):
空氣質(zhì)量m=600毫克,空氣體積V=480毫升,則空氣的密度
老化試驗機干燥空氣的密度(p是壓強,t是溫度)氣體的熱脹冷縮是最明顯的。氣體也是很容易被壓縮的。因而氣體的密度受溫度和壓強影響最大,在說氣體密度時,必須指明條件(溫度與壓強)。溫度每升高1℃時,空氣密度下降0.000042克每立方厘米。
0℃時為0。001293克每立方厘米10℃時為0。001247克每立方厘米
老化試驗機維護保養(yǎng)常識:
一、長期停機不使用,應定期每半月給老化試驗箱通電,通電時間不小于1小時。
二、定期(每3個月)清洗冷凝器:對于壓縮機采用風冷冷卻的,應定期檢修冷凝風機,并對冷凝器進行去污除塵,以保證其良好的通風換熱性能;對于壓縮機采用水冷冷卻的,除須保證其進水壓力、進水溫度外,還必須保證相應流量,并定期對冷凝器內(nèi)部進行清洗除垢,以獲取其持續(xù)的換熱性能。
三、定期(每3個月)清洗蒸發(fā)(除濕)器:因試品的潔凈等級各異,在強制風循環(huán)作用下,蒸發(fā)(除濕)器上會凝聚很多塵埃等小顆粒物體,應定期進行清洗。
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【儀器簡介】
本產(chǎn)品可做二種測試:老化與耐黃變
老化:本機可促進加硫橡膠之劣化,以計算加熱前后拉力及伸長之變化率,一般認為在70 ℃下測試一天,理論上相當于暴露在大氣中6個月的時間。
耐黃:本機是模擬大氣環(huán)境中,受陽光紫外線照射,外觀變化一般認為在50℃下測試9小時,理論上相當于暴露在大氣中6個月的時間。
設計標準:JIS-P8127、ASTM D1148
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