橡胶制品在使用中常因臭氧侵蚀而失去弹性、龟裂,尤其是户外设备与动态受力部件。深入理解臭氧老化机理并采取防护措施,可使橡胶制品寿命延长3-5倍。
1. 臭氧老化的“致命”过程
化学反应:臭氧(O₃)与橡胶双键快速反应(速率比氧气快10⁵倍),生成臭氧化合物薄膜,在应力作用下薄膜破裂,暴露出新表面继续反应,最终导致“龟裂-脆化-失效”。
典型特征:裂纹方向垂直于受力方向(如轮胎侧面的周向裂纹),未受力橡胶表面则出现灰白色喷霜层。
2. 三大影响因素与风险预警
材料本身:不饱和橡胶(如天然橡胶、丁苯橡胶)双键含量高,耐臭氧性差;乙丙橡胶因不含双键,耐臭氧老化寿命可达10年以上。
环境条件:温度每升高10℃,反应速率加快2倍;湿度>65%时,臭氧溶解度增加,加速老化。
应力状态:动态拉伸应变>5%时,裂纹产生时间缩短50%(如传动带在运行中的周期性拉伸)。
3. 防护技术:从配方到应用的全链条方案
材料选择:优先选用乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯等耐臭氧胶种;必要时添加2%-5%防老剂(如4010NA、RD),形成表面保护膜。
工艺优化:硫化体系采用过氧化物硫化(如DCP),减少双键残留;混炼时加入石蜡(熔点50-60℃),迁移至表面形成物理屏障。
应用防护:户外制品涂覆氯丁橡胶涂层(含抗臭氧剂),或采用臭氧老化试验箱(参照GB/T 7762-2003)进行预处理,提前暴露潜在风险。
4. 检测与维护:延长寿命的关键动作
定期检查:使用显微镜观察表面裂纹(初期裂纹<0.1mm需警惕),动态部件每季度进行硬度测试( Shore A变化>10度提示老化)。
修复方案:轻微老化可涂抹橡胶活化剂(如硅烷偶联剂),严重龟裂需更换部件,避免突发性失效。


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