橡胶老化原因及处理方法

橡胶老化主要由热、氧、臭氧、光、机械应力、化学介质和生物因素引起，导致性能下降和外观变化。处理方法包括选用耐老化橡胶材料，添加抗氧化剂和防老剂，优化配方和工艺，改进产品结构设计，进行表面处理，控制使用和储存环境，以及定期检查和维护。

一、橡胶老化的原因

橡胶作为一种广泛应用于工业和日常生活的高分子材料，以其优异的弹性、耐磨性和良好的绝缘性而备受青睐。然而，橡胶在长期使用过程中不可避免地会遇到老化问题，这不仅影响其性能，还可能带来安全隐患。橡胶老化是指橡胶材料在环境因素作用下，逐渐失去原有性能的过程。

1、热老化：橡胶在高温环境下，分子链会发生断裂或过度交联，导致材料硬化、变脆，甚至出现裂纹。热老化是一个加速橡胶性能下降的过程，尤其在高温和氧气存在的条件下更为显著。因此，橡胶制品在使用和储存过程中，应避免长时间暴露在高温环境中。

2、光老化：紫外线是导致橡胶光老化的主要因素。紫外线能够穿透橡胶表面，引发光化学反应，破坏橡胶分子链结构，导致性能下降。光老化不仅影响橡胶的外观，降低其抗拉强度和伸长率，还可能引起材料的变色和粉化。

3、机械应力：橡胶在受到持续或周期性的机械应力作用下，分子链会发生重新排列，导致材料疲劳。长期的机械应力作用会使橡胶内部产生微裂纹，这些微裂纹逐渐扩展，最终导致材料的断裂。

4、化学介质：橡胶在接触某些化学物质，如酸、碱、溶剂等时，会发生化学腐蚀或溶胀，影响其物理性能。化学介质的侵蚀作用会破坏橡胶的交联网络，降低其耐油性、耐化学性和耐温性。

5、微生物侵蚀：在适宜的温度和湿度条件下，微生物可能在橡胶表面生长繁殖，导致橡胶表面腐蚀、软化或变色。微生物侵蚀不仅影响橡胶的外观和性能，还可能缩短其使用寿命。

橡胶老化是一个复杂的物理和化学过程，受到多种因素的影响。为了延缓橡胶老化，提高其使用寿命和可靠性，需要从材料选择、配方设计、生产工艺和使用维护等方面进行综合考虑。例如，通过添加抗氧化剂、光稳定剂和热稳定剂等助剂，可以提高橡胶的耐老化性能；优化橡胶制品的结构设计，减少应力集中，降低疲劳破坏的风险；在使用过程中，合理控制环境条件，避免橡胶长时间暴露在恶劣环境中。

二、橡胶老化的表现

1、外观变化：橡胶老化时，外观上可能出现变软、发黏、斑点、龟裂、发霉、失光和颜色改变等现象。这些变化是橡胶分子链在环境因素作用下发生化学变化的直接体现，如热、光、氧、臭氧等的影响 。

2、物理性能变化：老化的橡胶在物理性能上会发生溶胀、流变性能等改变。这些变化反映了橡胶内部结构的破坏，导致其物理性质下降，如溶胀可能是由于橡胶吸收了环境中的水分或化学介质 。

3、力学性能下降：力学性能上，橡胶的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、压缩率和弹性等指标可能下降。这种下降意味着橡胶的承载能力和耐久性降低，影响其在实际应用中的可靠性 。

4、化学结构破坏：橡胶老化过程中，其化学结构受到破坏，如分子链断裂或过度交联，导致性能变坏。这种化学变化可能由氧、臭氧、化学介质等外部因素引起，破坏了橡胶原有的化学稳定性 。

5、生物因素影响：在适宜的环境条件下，微生物可能在橡胶表面生长繁殖，引起橡胶表面腐蚀、软化或变色，这是生物因素对橡胶老化的影响 。

橡胶老化是一个由多种因素引起的复杂化学反应过程，这些因素包括物理因素（如热、光、电、应力）、化学因素（如氧、臭氧、酸、碱、盐及金属离子）和生物因素（如微生物、昆虫）。

三、预防橡胶老化的方法

预防橡胶老化的方法涉及多个层面，从材料选择到产品的设计、加工，再到最终的使用和维护，以下是一些常见的预防措施：

1、选择合适的橡胶材料：根据橡胶制品的使用环境和要求，选择具有良好耐老化性能的橡胶材料，如天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等。

2、添加防老剂：在橡胶配方中添加化学防老剂，如抗氧化剂、紫外线吸收剂、热稳定剂等，以提高橡胶的耐热、耐光和抗氧化能力。

3、优化橡胶配方：通过调整硫化体系，使用适当的硫化剂和促进剂，以及填充剂和增塑剂的合理搭配，来提高橡胶的耐老化性能。

4、改进加工工艺：采用合适的加工工艺，如控制硫化温度和时间，避免过度硫化，减少橡胶分子链的损伤。

5、设计合理的产品结构：在产品设计时，应考虑减少应力集中和避免过度拉伸，以降低因机械应力引起的老化。