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橡胶磨耗的化学作用影响分析

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摘要:一般来说,橡胶在摩擦作用下会产生发热,同时产生一定的表面破坏,最终在这种反复作用下形成橡胶磨耗。由化学作用形成的橡胶磨耗主要包括空气中氧含量的影响、胶屑在一定程度上的高氧吸收等。通俗来说,在种种摩擦力的作用下,橡胶表层在化学及物理作用下形成的机械降解就是橡胶磨耗。本文着重分析了化学作用对橡胶磨耗的影响。

关键词:化学作用;橡胶磨损;影响分析

橡胶在日常的使用中不可避免会与其它物品产生摩擦,这种磨耗在日积月累中观察其表现状态往往能够清楚地察觉。通常,其在粗糙表面上形成与尖锐点的摩擦,而摩擦使得橡胶表面在局部的应力作用下被分割成微小的颗粒,这种磨耗通常体现在物理层面上的损耗。另一种是相对于化学层面上的磨耗,即橡胶在外部摩擦或受热产生的局部高温使得橡胶表面发生分解,最终形成一种油状的粘性颗粒,这种化学上的磨耗又被叫做“油状磨耗”,而当橡胶脱落形成黑色“轨迹”时,其形成的黑色的油状轨迹就叫做热分解磨耗。

一、橡胶磨耗的多样性

(一)摩擦力及温度橡胶磨耗通常具有多样性。一般来说,其具有物理磨耗和化学磨耗两种。而在摩擦力大小不同的状况下,两者往往存在一定的转换关系。在摩擦力发生变化的情况下,通常磨耗的速度及其形式也会出现较大的变化。当橡胶与摩擦物体产生较大的摩擦力时,这种摩擦力越大,则橡胶的磨耗速度也就越快。这种磨耗往往通过橡胶摩擦下来的橡胶状态可观察到,通过实验室试验可以发现,当摩擦力处于较高状态下时,橡胶摩擦产生的胶屑呈粉状;在中等摩擦力作用下,其形成的胶屑呈圆形棍状;而在较小的摩擦力作用下,胶屑则呈现出油腻状态。由此可见,在较低的摩擦力作用下,橡胶的磨耗机理发生了变化,这种变化更趋向于化学方面。在高温作用下,橡胶内部机理在化学作用下产生严重老化,这就使得橡胶的撕裂程度降低,摩擦率显著增加。[1]

(二)氧及臭氧空气中的氧气对橡胶产生一定的氧化作用,氧分子同橡胶分子产生的游离基链锁反应,使得橡胶内的分子链发生一定程度的断裂,或者在过渡交联下,橡胶的性能发生改变,由此可见,氧化作用是橡胶老化的重要原因。臭氧所具有的化学性质往往比氧气更加活跃,在同橡胶制品接触的过程中,其具有的破坏性更大。同氧气一样,其破坏性主要体现在使得橡胶内的分子链发生断裂,作用于不饱和橡胶时就会产生龟裂。

(三)光和热橡胶具有较强的吸光性,其对于热量也具有较强的吸收作用。在短光波的作用下,橡胶吸收较大的能量,其内部产生一定的游离基,加快了橡胶内部分子的氧化链过程。与此同时,光中所具有的紫外线也会直接引起橡胶内部分子链的断裂及分子间的交联。光和热对于橡胶的化学作用来讲有所不同,光主要集中在橡胶的表面进行。

(四)机械应力机械作用的反复性往往会使得橡胶分子断裂,从而产生游离基与空气中的氧气作用,产生氧化链,这种机械作用下形成的橡胶内部的化学反应被叫做力化学过程。在机械作用及氧化作用下形成的破坏主要有两种———机械断裂分子链和机械活化氧化过程。

(五)水分通常情况下,橡胶在长期淋雨或者浸泡在水中时,容易产生较大的破坏。成因主要是橡胶内部所具有的水溶性物质、清水基团等被水分子水解、吸收的缘故,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。

二、如何有效减少化学作用对于橡胶的磨耗

由以上化学作用对橡胶的磨耗分析可知,其无不是自然环境中所具有的物质与橡胶内部的机理、分子发生的反应所致,如温度、光和氧等的作用下使橡胶内的分子链发生一定程度的断裂,这些都是化学作用引起的橡胶磨耗。而在了解影响橡胶磨耗的化学因素等的情况下,通过采取合理的应对措施,往往可以降低其化学磨耗。[2]普通橡胶存在的问题在于其耐磨性及耐油性问题。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。而通过改善橡胶内部的化学成分如在橡胶中加入高苯乙烯、短纤维、PVC、PP、聚甲醛、PE、尼龙和具有防疲劳老化的防老剂都会提高橡胶的耐油性及耐磨损性。利用自身离子辅助离子镀,在橡胶表面沉积一层铜、钛、钨、锆等金属,能有效降低橡胶与对偶间的真实接触面积,显著降低摩擦力。氯化也可降低橡胶的摩擦系数及其对滑动速度和温度的依赖性。在针对摩擦性上,润滑剂的存在可阻止橡胶与对偶面的直接接触,从而降低其引起的摩擦损耗。最后,减少化学作用对于橡胶的磨耗从根本上还需要加强对于橡胶的正确保养。这就是在日常的实际使用中,了解哪些日常行为会加剧橡胶的老化,在此基础上,采用对于橡胶的正确使用方法及养护措施。

三、结语

化学作用对于橡胶产生的磨耗影响不可避免,但在实际的橡胶使用中,通过了解橡胶磨好的条件,采用合理的使用方法及维护方法,积极的采取相应的应对措施,往往可以最大程度上较少橡胶损耗,提高其使用寿命。

参考文献:

[1]冯萍.GB/T25262—2010《硫化橡胶或热塑性橡胶磨耗试验指南》解析[J].橡胶科技市场,2012,10(10):26-31+46.

[2]倪春霞.橡胶结构性能对磨耗的影响[J].广东化工,2017,44(09):124-125+111.

作者:张健钦 单位:广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心

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