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橡膠防塵罩反復變形引起的老化現(xiàn)象稱為疲勞老化。橡膠的疲勞老化通常是由機械力、氧化和臭氧化引起的。橡膠的疲勞老化本質上是一個應力化學變化過程。
橡膠防塵罩疲勞和老化的原因分析:
1)在機械力的作用下產(chǎn)生機械開裂反應。由于聚合物的粘性,橡膠的松弛過程在變形循環(huán)中無法完成,然后進入下一個變形循環(huán),導致橡膠中殘余應力不斷增加。當應力梯度較大時,分子鏈會直接斷裂,產(chǎn)生自由基,導致橡膠分子發(fā)生氧化鏈式反應。
2)在機械力的作用下,發(fā)生機械活化的氧化裂解反應。橡膠反復變形時,其機械應力會削弱橡膠分子鏈中的原子價力,從而降低其氧化反應的活化能。從而加速了橡膠分子的氧化裂解反應。氧化活化能的降低是疲勞過程中機械能轉化為化學能過程的終點。
3)在機械力的作用下,橡膠的內熱加速了氧化反應。當橡膠反復變形時,會滯后產(chǎn)生內耗,使橡膠發(fā)熱,從而加速橡膠的氧化鏈式反應。
4)在疲勞過程中,橡膠的臭氧開裂被加速。在周期性變形橡膠的疲勞老化過程中,出現(xiàn)了臭氧開裂現(xiàn)象,尤其是在高溫下。比如高速汽車輪胎的表面裂紋就是疲勞過程中臭氧老化的結果。
為了防止橡膠防塵罩老化,在橡膠混合物中加入撓曲開裂抑制劑,其主要作用是提高橡膠在疲勞過程中結構變化的穩(wěn)定性,特別是在高溫下,這種抑制劑可以減緩應力活化引起的氧化反應和臭氧化反應。大多數(shù)抑制劑是酮和芳胺的縮合物。