绝缘橡胶板的耐老化性能是其使用寿命和可靠性的关键指标,尤其在电力、电子等需要长期稳定绝缘的应用中。其耐老化性能并非由单一因素决定,而是多种成分协同作用的结果,主要与以下几类成分密切相关:
1. 橡胶基体(生胶)的选择:
* 这是决定耐老化性能的基础。不同橡胶分子结构对热、氧、臭氧、紫外线等老化因素的抵抗能力差异显著。
* 天然橡胶:虽然机械性能好,但分子链含大量不饱和双键,极易被氧、臭氧攻击,耐热氧老化、耐臭氧老化性能差。
* 丁苯橡胶:耐老化性能优于天然橡胶,但仍逊于饱和橡胶。
* 乙丙橡胶:包括三元乙丙橡胶和二元乙丙橡胶。因其主链为饱和结构,侧链乙烯基含量低,具有极其优异的耐热氧老化、耐臭氧老化、耐候老化性能。同时,其的电绝缘性使其成为绝缘橡胶板的基材。
* 硅橡胶:具有非常宽的使用温度范围,耐高温老化、耐候老化性能优异,电性能好,常用于绝缘应用。
* 氯丁橡胶:耐候性、耐臭氧性优于天然橡胶和丁苯橡胶,具有一定的阻燃性。
* 丁基橡胶:饱和度高,气密性好,耐热氧老化、耐臭氧老化、耐候性较好。
2. 防老剂(剂、抗臭氧剂、紫外线吸收剂等):
* 这是提高橡胶制品耐老化性能、的手段之一。防老剂通过抑制或延缓橡胶的氧化降解过程来发挥作用。
* 剂:主要抵抗热氧老化。常用的有胺类(如防老剂RD、4020、4010NA等,防护效能高,但可能污染变色)和酚类(如防老剂264、2246、1010等,污染性小,适合浅色制品)。
* 抗臭氧剂:专门用于防护臭氧龟裂。常用的是对苯二胺类(如防老剂4010NA、4020、H等)和石蜡(通过在表面形成物理屏障)。
* 紫外线吸收剂/光稳定剂:用于抵抗光氧老化(候老化)。它们吸收有害的紫外光能量或猝灭自由基。常与剂配合使用。
* 防老剂的种类、用量、并用方式对终耐老化效果影响巨大。绝缘板常采用多种防老剂并用的方式以获得协同效应。
3. 填料:
* 填料不仅影响橡胶的物理机械性能和电性能,也间接或直接影响其耐老化性。
* 炭黑:是的补强填料。某些炭黑(如炉法炭黑)本身具有一定的紫外线屏蔽作用,能改善耐候性。但炭黑填充胶料在高温下可能因导热性好而加速内部老化。炭黑的性质(粒径、结构、表面化学)会影响其防护效果。
* 白炭黑(二氧化硅):常用于浅色或彩色绝缘橡胶板。白炭黑对改善耐热性有一定帮助,但需配合偶联剂使用以提高补果。其耐候性通常需要依靠防老剂体系。
* 矿物填料:如碳酸钙、滑石粉等,主要起填充和降低成本作用,对耐老化性贡献不大,过量填充可能降低机械性能和老化后的保持率。
4. 硫化体系:
* 交联网络的结构(交联密度、交联键类型)影响橡胶的热稳定性、耐氧化性和耐疲劳老化性。
* 硫磺硫化体系:传统的CV(普通硫磺)、SEV(半有效)、EV(有效)硫化体系。EV体系生成的多硫键较少,单硫键和双硫键比例高,耐热性更好。
* 过氧化物硫化体系:生成热稳定性更高的C-C交联键,显著优于硫磺硫化体系的耐热老化性能,尤其适用于要求高温长期使用的乙丙橡胶绝缘板。但需注意过氧化物硫化对某些防老剂的干扰。
5. 其他助剂:
* 增塑剂/软化剂:选择挥发性低、热稳定性好的品种(如石蜡油、某些酯类)有助于保持长期使用过程中的柔韧性和减缓硬化老化。
* 加工助剂:在满足加工要求的前提下,应尽量减少可能促进老化的成分。
总结来说,绝缘橡胶板的耐老化性能是橡胶基体(优选乙丙橡胶、硅橡胶)、且匹配的防老剂体系(剂、抗臭氧剂、紫外线吸收剂的合理组合与用量)、适宜的填料(考虑其防护作用及对性能的影响)以及稳定耐热的硫化体系(优选过氧化物硫化)共同作用的结果。 配方设计时需要根据具体的使用环境(温度、光照、臭氧浓度等)和性能要求,对上述成分进行综合考量和优化。
