橡膠板的耐老化性能是其在使用過程中抵抗環境因素(如熱、氧、臭氧、光、濕氣、機械應力等)引起性能劣化的能力。這種性能的好壞與橡膠配方中的多種成分密切相關,主要包括以下幾個方面:
1. 橡膠基料(主體聚合物):
* 這是決定橡膠板耐老化性能的根本因素。不同種類的橡膠由于其分子結構(如飽和度、主鏈結構、取代基類型)的不同,其耐老化性能差異顯著。
* 耐老化性較好的橡膠:例如,三元乙丙橡膠因其高度飽和的主鏈結構,對熱、氧、臭氧、濕氣等具有的抵抗能力,尤其耐臭氧性能突出。氟橡膠則因其含氟結構,具有優異的耐高溫、耐化學品和耐候性。硅橡膠主鏈為硅氧鍵,也具有良好的耐熱、耐寒和耐候性。
* 耐老化性較差的橡膠:天然橡膠、順丁橡膠等主鏈含大量雙鍵的不飽和橡膠,容易被氧、臭氧攻擊,耐熱性也相對較差。丁苯橡膠、等雖經改性,耐老化性優于天然橡膠,但仍不及飽和橡膠。
2. 硫化體系:
* 硫化形成的網絡結構直接影響橡膠的熱穩定性和耐老化性。
* 硫化劑類型:過氧化物硫化形成的碳-碳交聯鍵能高,比硫磺硫化形成的多硫鍵更耐熱老化。硫磺硫化體系中,使用或半硫化體系(減少硫磺用量,增加促進劑用量)形成的單硫鍵或雙硫鍵比多硫鍵更穩定。
* 促進劑類型:某些促進劑(如秋蘭姆類、次磺酰胺類)在硫化后產生的副產物可能具有促進老化的作用。選擇低鋅或無鋅促進體系也有助于提高耐熱性。
3. 防老劑(劑、抗臭氧劑等):
* 這是專門設計用來延緩或抑制橡膠老化過程的添加劑,對提高耐老化性能至關重要。
* 劑:主要作用是捕獲自由基或分解氫過氧化物,抑制熱氧老化過程。常見的如胺類(IPPD、6PPD、DTPD等)、酚類(BHT等)。
* 抗臭氧劑:對苯二胺類防老劑(如6PPD、DTPD)對動態臭氧龜裂防護。物理防老劑(如微晶蠟)能在橡膠表面形成保護膜,阻擋臭氧滲入。
* 防護體系:通常采用多種防老劑并用(如劑+抗臭氧劑+蠟),發揮協同效應,提供更的保護。
4. 填充劑:
* 填充劑會影響橡膠的導熱性、機械性能以及老化行為。
* 炭黑:是橡膠的補強填料。某些炭黑(如爐法炭黑)具有吸附自由基和防老劑的能力,可能降低老化速率,但高表面積炭黑也可能促進氧化。炭黑填充的橡膠通常耐光老化較好。
* 白炭黑/礦物填料:對耐熱老化有一定貢獻,但需注意其對防老劑的吸附作用可能降低其性。某些礦物填料(如氫氧化鋁)還可作為阻燃劑。
5. 軟化劑/增塑劑:
* 主要作用是改善加工性和低溫性能。
* 影響:低分子量的增塑劑容易揮發或遷移,導致橡膠硬化、收縮。酯類增塑劑耐熱性較差,石蠟油或環烷油相對耐熱性好些。選擇揮發性低、熱穩定性好的軟化劑有助于保持長期性能。
總結來說,橡膠板的耐老化性能是橡膠基料的固有特性、硫化體系的穩定性、防老劑的保護效能、填充劑的物理化學作用以及軟化劑的耐久性等多方面因素協同作用的結果。配方設計時必須綜合考慮這些成分的選擇與配比,針對特定的老化環境(如高溫、臭氧暴露、戶外光照等)進行優化,才能獲得具有優異耐老化性能的橡膠制品。
