橡胶是一种与塑料和纤维一同列为三大合成材料的高分子材料。它独特地具备高度的伸缩性和卓越的弹性,这些卓越特性使得橡胶在工业应用中成为杰出的材料,用于减震、密封、屈挠、耐磨、防腐、绝缘以及粘接等多种用途。橡胶广泛应用于航空航天、汽车制造、飞机轮胎、医疗卫生等领域。
然而,橡胶也具有不饱和烯烃聚合物的属性,这种特性使得橡胶及其制品在加工、贮存和使用过程中容易受到多种内外因素的影响,从而导致其结构或组分遭到损害,从而影响了其使用价值和应用范围。这种现象被橡塑行业称之为橡胶老化。天然橡胶的老化表现多种多样,包括生胶或制品表面的黏性增加、变脆、硬化、开裂、脱层和发霉。此外,溶解性、流变性、耐热性和耐寒性都会发生变化,同时介电常数、表面电阻和导电率也可能发生改变。
1、什么是橡胶的老化
橡胶的老化过程是一种不可逆的变化,其本质是由于天气、物理、化学、生物等多种因素的作用,导致橡胶的分子结构发生氧化降解反应或结构性反应。老化过程主要分为降解和结构化两个方面,两者都对橡胶的性能产生不利影响。降解反应导致橡胶分子的平均相对分子质量下降,进而降低其强度和性能;而结构化反应则表现为支化交联,导致橡胶变硬、龟裂、失去弹性。老化过程中,降解和结构化的相对比例主要取决于橡胶自身的结构以及外部环境条件。
为了延缓橡胶的老化和变质,除了正确使用和维护橡胶制品外,通常在橡胶的混炼和加工过程中添加一些特殊的化学物质,被称为防老剂。
橡胶的老化主要包括以下几种类型:
氧老化:氧气在橡胶中引发氧化反应,导致分子链的破裂和降解。这种老化通常是由外部空气中的氧气引起的。
臭氧老化:臭氧(O3)对橡胶也具有老化作用,它会引起橡胶表面的龟裂和硬化,通常是由臭氧污染引起的。
疲劳氧化:疲劳氧化是由于反复应力加载引起的橡胶老化,例如,轮胎在行驶中的频繁弯曲和压缩。
热氧老化:高温和氧气的共同作用导致橡胶老化。高温使氧化反应更快进行。
催化氧化:催化氧化可以进一步分为光催化氧化和变价金属离子催化氧化。光催化氧化是指紫外线或可见光的作用下,光引发了氧化反应。变价金属离子催化氧化则是由一些金属离子催化氧气与橡胶之间的反应。
2、 原因分析:
首先,了解橡胶变质和变粘的原因非常重要,因为不同的原因需要不同的处理方法。一般来说,以下是导致橡胶变质和变粘的一些常见原因。
光照和紫外线辐射:长时间暴露于阳光和紫外线下会导致橡胶老化,使其变质和变粘。
高温:高温会促使橡胶中的添加剂分解,从而引发变质问题。
氧化:橡胶在空气中与氧气接触时会氧化,导致硬化和粘性增加。
湿度:湿度会导致橡胶发霉,从而影响其性能。
化学物质:某些化学物质,如酸、碱、溶剂等,会导致橡胶的变质和变粘。
3、存储和使用条件的改善:
一种处理橡胶变质和变粘问题的方法是改善其存储和使用条件。以下是一些建议:
避免暴露于紫外线和阳光下:储存橡胶制品时,应避免直接阳光照射,可以选择存放在遮阳处或使用防紫外线罩。
控制温度和湿度:尽量将橡胶制品储存在恒定的温度和湿度环境中,避免高温和高湿度的情况。
密封包装:将橡胶制品密封包装,以减少与外界空气接触,降低氧化的风险。
4、 清洁和维护:
对于已经发生变质和变粘的橡胶制品,可以考虑以下清洁和维护方法:
用温水和温和的清洁剂清洗:用温水和温和的清洁剂清洗橡胶制品,然后用清水冲洗干净。这有助于去除污垢和降低黏性。
使用橡胶保养剂:市场上有各种橡胶保养剂可用于修复和保护橡胶制品。这些产品可以帮助恢复橡胶的弹性和防止进一步变质。
避免使用有害物质:在清洁和维护橡胶制品时,避免使用酸、碱或强溶剂,以免进一步损害橡胶。
5、热处理和再生:
对于严重变质的橡胶制品,可以考虑热处理和再生的方法:
热处理:热处理是通过加热橡胶以促使其恢复弹性的方法。这可以通过加热橡胶制品,如轮胎,以恢复其形状和性能。
再生:橡胶可以通过再生过程进行回收。这涉及将废弃的橡胶制品收集起来,然后经过加工和化学处理,将其转化为可再次使用的橡胶制品。
6、专业修复和处理:
如果橡胶制品非常重要,或者变质问题较为复杂,可以考虑寻求专业的修复和处理服务。专业的橡胶修复师通常具有专业的设备和技能,可以有效地修复橡胶制品,并恢复其性能。
在处理橡胶变质和变粘问题时,关键是采取预防措施以延长橡胶制品的寿命。此外,定期检查和维护橡胶制品也是保持其性能的重要步骤。最终,根据具体情况,可以选择合适的处理方法,从而使橡胶制品继续发挥其功能。
请注意,以上方法的有效性取决于橡胶制品的具体类型和状况,因此在采取任何处理措施之前,建议先进行适当的研究和咨询专业人士。