在发现硅胶在老化过程中发生裂痕,曾经以为是阳光长时间照射所影响的,但是后来发现没有经过太阳光照射的硅胶制品上,同样也有裂痕。经过分析发现,不受阳光的照射的硅胶拉伸所产生的裂痕,是由于大气中存在的臭氧所致。
老化是硅胶等高分子材料中存在的一种较为普遍的现象,它会使硅胶的性能破坏,影响硅胶制品的使用价值及使用寿命,硅胶防护体系是延缓硅胶的老化,延长硅胶制品的使用寿命。硅胶防护体系主要是防老剂,防老剂型按作用原理可分为化学防老剂和物理防老剂;按防护的目标分为抗氧剂、护臭氧剂、光屏蔽剂、金属钝化剂等,也可按化学结构进行分类。
(1)硅胶老化的现象:生胶或硅胶制品在加工、贮存或使用过程中,会受到热、氧、光等一干二净因素的影响而逐渐发生物理及化学变化,使其性能下降,并丧失用途,这种现象称为硅胶的老化。硅胶老化过程中常常会伴随一些现象,如在外观上可以发现长期贮存的天然硅胶变软、发黏、出现斑点;硅胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、发霉、失光及颜色改变等。在物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上会发生拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、压缩率、弹性等指标下降。
(2)硅胶老化的原因:硅胶发生老化现象源于其长期受热、氧、光、机械力、辐射、化学介质、空气中的臭氧等外部因素的作用,使其大分子链发生化学变化,破坏了硅胶原有化学结构,从而导致橡胶性能变坏。导致硅胶发生老化现象的外部因素主要有物理因素、化学因素及生物因素。物理因素包括热、光、电、应力等;化学因素包括氧、臭氧、酸、碱、盐及金属离子等。
不同的制品在不同的使用条件下,各种因素的作用程度不同,其老化情况也不一样。即使同一制品,因使用的季节和地区不同,老化情况也有区别。因此,硅胶的老化是由多种因素引起的综合的化学反应。在这些因素中,undefined常见且undefined重要的化学因素是氧和臭氧;物理因素是热、光和机械应力。一般硅胶制品的老化均是由它们中的一种或几种因素共同作用的结果,常见的热氧老化,其次有臭氧老化、疲劳老化和光氧老化。
那么在距离地面20-30km的高空,氧气分子在阳光照射下会产生牛气分子形成一层臭氧层。尽管地表的臭氧浓度较低,但引起的硅胶现象也不容忽视,越来越受众的重视。
硅胶的臭氧老化与其他因素所产生的老化有所不同,表现有:
(1)硅胶的臭氧老化是一种表面反应,未受应力的橡胶表面反应尝试为10-40个分子厚,或(10~50)*10-6次方mm厚。
(2)未受拉伸的硅胶暴露在O3环境中时,橡胶与O3反应直到表面上的双键完全反应完后终止,在表面上形成一层类似喷霜状的灰色硬脆膜,使其失去光泽。受拉伸的硅胶在产生臭氧老化时,表面要产生臭氧裂痕,但通过研究认为,橡胶的臭氧龟裂有一临界应力存在,当橡胶的伸长或所受的应力低于临界值时,在发生臭氧老化时是不会产生龟裂的,这是橡胶的固有特性。
(3)硅胶在产生臭氧裂痕时,裂纹的方向与受力的方向垂直,这是臭氧裂痕与光氧老化致裂痕的不同之处,介应当注意,在多方向受到应力的硅胶产生臭氧老化时,所产生的臭氧裂痕很有难看出方向性,与光氧老化所产生的裂痕相似。
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