工业橡胶板的耐老化性能(抵化、臭氧、热、光等因素导致性能劣化的能力)与其配方中的多种成分密切相关,是一个复杂的协同作用结果。主要关联成分包括:
1. 基础橡胶聚合物:
* 类型: 这是决定耐老化性能的根本因素。不同橡胶的主链结构和侧基不同,耐老化性能差异巨大。
* 饱和橡胶: 如乙丙橡胶,因其主链高度饱和(不含双键),对氧化、臭氧和热老化具有的耐性,是户外耐候应用的优选。
* 低不饱和橡胶: 如丁基橡胶,主链上双键,也具有优良的耐热氧老化性和耐臭氧性。
* 高不饱和橡胶: 如天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等,其主链含有大量碳碳双键。这些双键是氧化、臭氧攻击的主要活性位点,因此其固有耐老化性较差,必须依赖防老剂体系进行保护。
* 微观结构: 即使是同种橡胶,微观结构(如顺式含量)也会影响其结晶性和老化行为。
2. 防老剂体系:
* 这是关键的改善耐老化性能的添加剂。
* 剂: 主要对抗热氧老化。通过捕获氧化过程中产生的自由基(自由基捕获型)或分解氢过氧化物(过氧化物分解型),中断氧化链式反应。常见种类有胺类(如防老剂RD、4010NA,效果强但可能有污染性)和酚类(如剂BHT、2246,污染性小,常用于浅色制品)。
* 抗臭氧剂: 主要针对臭氧龟裂。通过迁移到表面形成保护膜(物理抗臭氧剂)或与臭氧反应生成低活性产物(化学抗臭氧剂)来保护橡胶。对苯二胺类(如6PPD),但易变色。石蜡是物理防护的典型代表。
* 光稳定剂: 对抗紫外线引发的老化。包括紫外线吸收剂(吸收有害UV光)和受阻胺光稳定剂(HALS,通过清除自由基等机制起作用)。对户外长期暴露的橡胶板至关重要。
* 协同效应: 通常采用多种防老剂复配,利用其协同效应提供更的保护。
3. 硫化体系:
* 硫化形成的网络结构直接影响耐热性。
* 硫化剂类型: 硫磺硫化体系生成的多硫键热稳定性较差,而使用过氧化物硫化或采用有效硫磺硫化(低硫高促)可生成更多单硫键或碳碳键,显著提高耐热老化性能。
* 交联密度: 适度的交联密度有助于保持橡胶的物理性能,但过高可能导致脆性增加,影响耐老化后的韧性。
4. 填充剂:
* 炭黑: 是的补强填料。某些炭黑(特别是细粒子炭黑如N110, N220)具有一定的紫外线吸收能力,能改善耐光老化性。但炭黑本身是的氧化催化剂,其表面特性对橡胶氧化有复杂影响(通常加速氧化)。
* 白炭黑/矿物填料: 常用于浅色制品。它们对橡胶的氧化老化影响相对较小,但需注意其对防老剂吸附的影响。白炭黑填充的胶料耐热性通常较好。
5. 其他助剂:
* 增塑剂/软化剂: 某些易挥发或易迁移的增塑剂会随时间流失,导致橡胶硬化脆化。选择挥发性低、迁移性小的品种(如高分子量酯类)有助于保持长期柔韧性。
* 加工助剂: 影响分散均匀性,间接影响老化性能。分散不良可能导致局部应力集中或防老剂分布不均,加速局部老化。
总结:
工业橡胶板的耐老化性能是基础胶种、防老剂体系、硫化体系、填充体系及其他助剂共同作用、相互影响的结果。其中,选择耐老化性好的胶种(如EPDM)是基础,、合理的防老剂配方体系是保障,选择合适的硫化体系(尤其是追求耐热性时)和填充体系也至关重要。配方设计必须综合考虑各成分的作用及其协同效应,以达到所需的长期耐久性。
