橡胶在热氧老化过程中的结构变化可分为二类:一类是以分子链降解为主的热氧老化反应(裂解化);二类是以分子链之间交联为主的热氧老化(结构化),日晒老化试验机是评估橡胶老化的常用仪器。
天然橡胶等含有异戊二烯橡胶、丁基橡胶、二元乙丙橡胶、均聚型氯醇橡胶及共聚氯醇橡胶等。这类橡胶在发生热氧老化后的外观表现为变软、发粘。
顺丁橡胶含有丁二烯的橡胶在热氧老化过程中,发生的主要是交联反应,类似的橡胶品种还有NBR/SBR/CR/ERDM/FPM/CSM等。这类橡胶在发生热氧老化后的外观表现为变硬、变脆。
橡胶老化影响因素主要有:
1、氧:氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基连锁反应,分子链发生断裂或过度交联,引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
2、臭氧:臭氧的化学活性比氧高得多,破坏性更大,它同样是使分子链发生断裂,但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶(主要是不饱和橡胶)时,出现与应力作用方向直的裂纹,即所谓“臭氧龟裂”;作用于变形的橡胶时,仅表面生成氧化膜而不龟裂。
3、热:提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是活化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应,从而加速橡胶氧化反应速度,这是普遍存在的一种老化现象——热氧老化。
4、机械应力:在机械应力反复作用下,会使橡胶分子链断裂生成游离荃,引发氧化链反应,形成力化学过程。机械断裂分子链和机械活化氧化过程。哪能个占优势,视其所处的条件而定。此外,在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
5、水分:水分的作用有两个方面:橡胶在潮湿空气淋雨或长期浸泡在水中时,容易破坏,这是由于橡胶中的水溶性物质和亲水基团等成分被水抽提溶解,水解或吸收等原因引起的。特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下,会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用,甚至有延缓老化的作用。
6、油类:在使用过程如果和油类介质长期接触,油类能渗透到橡胶内部使其产生溶胀,致使橡胶的强度和其他力学性能降低。油类能使橡胶发生溶胀,是因为油类渗入橡胶后,产生了分子相互扩散,使硫化胶的网状结构发生变化。
7、其它:对橡胶的作用因素还有化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
橡胶老化防护方法:
由于橡胶老化是一种复杂的综合化学反应过程,而且要防止橡胶老化是不可能的,可采取适当的措施,延缓橡胶老化的速度,从而达到延长橡胶使用寿命的目的。防老化措施主要有物理防护及化学防护法。
物理防护法是指尽量避免橡胶与各种老化因素相互作用,如采用表面度层或处理,加光屏蔽剂,加石蜡等。
化学防护法是指加入某些物质来防止或延缓橡胶老化继续进行,如加入胺类或酚类化学防老剂。
为了提高防护效果,在实际应用时常常选用二种或二种以上具有不同作用机理的防老剂进行并用,或选用同一防护机理的防老剂并用,或选用在同一分子上按不同机理起作用的基团同时存在的防老剂,并用后效果有三种,如下:
1、对抗效应是指两种或两种以上的防老剂并用时,所产生的效果要小于他们单独使用时的效果之和。研究表明,当显酸性的防老剂与显碱性的防老剂并用时,由于二者将产生类似于盐的复合物,因而产生对抗效应。
炭黑在橡胶中既有抑制氧化的作用又有助氧化的作用,在链断裂型防老剂存在下,炭黑的抑制效果减小,或在炭黑存在下防老剂防护效能下降,都清楚的表明他们之间产生了对抗效应。
2、加禾效应是指防老剂并用后所产生的防护效果等于他们各自使用小之和。在选择防老剂并用时,能产生加禾效应时基本的要求。同类型防老剂并用后通常只产生加禾效应,但有时并用后会获得其他好处。例如,两种挥发性不同的酚类防老剂并用,不但能产生加禾效应,而且与等量的单独使用一种防老剂相比能够在更广泛的温度范围内发挥抑制效能。
3、协同效应是指防老剂并用后效果大于每种防老剂单独使用的效果之和。
橡胶老化性能检测:
橡胶臭氧老化试验箱是检测橡胶老化性能的专业仪器,橡胶臭氧老化试验箱用于非金属材料和橡胶制品的老化龟裂试验,测试橡胶及其制品的耐臭氧老化性能。
适用标准:
GB/T7762-2003;GB/T13642-1992;GB/T2951.1-GB/T2951.10-2008;GB/T2951.21-2008
测试原理:
硫化橡胶、热塑料橡胶、电缆绝缘护套等产品在静态拉伸或连续的动态拉伸变形下,或在间断的动态拉伸与静态拉伸交替的变形下暴露于密闭无光照含有恒定臭氧浓度的空气和恒温的试验箱中,检测试样表面发生的龟裂或其它性能的变化程度,以评定橡胶的耐臭氧老化性能。
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老化试验机产品用途:换气式老化箱又名“空气热老化试验箱”,主要用于高分子材料(橡胶、塑料等)和电气绝缘材料、绝缘构件的耐热能试验,也可作高精密恒温干燥箱对物品干燥、烘焙、热处理等,工作原理:用新进来的空气氧化产品,产品适用于橡胶、塑胶、人造皮革,电线、电缆、测试其材质之老化、延伸率、抗张力,以比较试片老化前与老化后之抗拉强度及伸长率等变化情形。本机以热风循环方式,促使试片老化,内箱密闭性强,具有抽换内箱空气装置,设有超温自动切断保护装置。但不适用于易燃,易爆及挥发成易燃易爆性物质的物品的干燥和试验.是工矿企业,科研单位,大专院校,试验室等部门常用的试验设备
老化试验机常见故障原因及解决方法:
1.查明使用电压是否相符。(AC220V,7KW)放入测试之样品。
2.将本机"POWER"键打开后,电源指示灯亮即有电源供应,再依所需温度调整设定温控器,详细温度操作请参照PID温度控制器操作说明。
3.换气量调节方法:打开排气口及进气孔(换气调节阀)到适当位置(温度低,孔位大;温度高,则相反)。如果换气次数多请把排气口完全打开,换气调节阀顺时针为打开,逆时针为关之(向左为关,向右为开)。换气开关在换气次数较多时才要打开,一般来说只要打开排气口及进气孔(换气调节阀)到适当位置就够了。
4.PV显示温度即为实际测得之温度。SV显示温度即为设定之温度。
5.打开计时开关,调节好测试时间,关好门,操作完成到时间后会自动停机
6.换气量计算公式:N=3590(P1-P2)/V*d*△TN-换气量(次/小时)
P1-空气通道开启时所消耗的平均电功率数(W);P2-空气通道密闭时所消耗的平均电功率数(W);
△T-箱内温度与环境温度的算术平均值之差(℃);△V-工作室容积(L);
d-在周围环境温度下的空气密度(g/1。)
实验室温为9℃时。 根据密度公式求出常温常压下空气的密度。下边是一组实验参考数据:
空气质量m=600毫克,空气体积V=480毫升,则空气的密度
老化试验机干燥空气的密度(p是压强,t是温度)气体的热胀冷缩是最明显的。气体也是很容易被压缩的。因而气体的密度受温度和压强影响最大,在说气体密度时,必须指明条件(温度与压强)。温度每升高1℃时,空气密度下降0.000042克每立方厘米。
0℃时为0。001293克每立方厘米10℃时为0。001247克每立方厘米
老化试验机维护保养常识:
一、长期停机不使用,应定期每半月给老化试验箱通电,通电时间不小于1小时。
二、定期(每3个月)清洗冷凝器:对于压缩机采用风冷冷却的,应定期检修冷凝风机,并对冷凝器进行去污除尘,以保证其良好的通风换热性能;对于压缩机采用水冷冷却的,除须保证其进水压力、进水温度外,还必须保证相应流量,并定期对冷凝器内部进行清洗除垢,以获取其持续的换热性能。
三、定期(每3个月)清洗蒸发(除湿)器:因试品的洁净等级各异,在强制风循环作用下,蒸发(除湿)器上会凝聚很多尘埃等小颗粒物体,应定期进行清洗。
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【仪器简介】
本产品可做二种测试:老化与耐黄变
老化:本机可促进加硫橡胶之劣化,以计算加热前后拉力及伸长之变化率,一般认为在70 ℃下测试一天,理论上相当于暴露在大气中6个月的时间。
耐黄:本机是模拟大气环境中,受阳光紫外线照射,外观变化一般认为在50℃下测试9小时,理论上相当于暴露在大气中6个月的时间。
设计标准:JIS-P8127、ASTM D1148
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