橡胶寿命的评估方法.pdf

橡胶寿命的评估方法

1橡胶的概述...................................................................................................................1
1.1橡胶的定义..........................................................................................................1
1.2橡胶的老化机理..........................................................................................................2
1.3橡胶的老化因素...................................................................................................2
2橡胶寿命及其传统的评估方法简介................................................................................3
2.1橡胶的寿命..........................................................................................................3
2.2预测橡胶寿命的传统方法....................................................................................3
2.2.1时间-温度叠加的寿命预测模型...................................................................4
2.2.2扩散限制氧化模型......................................................................................6

1橡胶的概述

1.1橡胶的定义

具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外
力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型

聚合物，它的玻璃化转变温度（Tg）低，分子量往往很大，大于几十万，
橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速
复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然
橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳
白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。
合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成

出不同种类的橡胶。1900年～1910年化学家C.D.哈里斯(Harris)测定了天然
橡胶的结构是异戊二烯的高聚物，这就为人工合成橡胶开辟了途径。合成
橡胶是以天然气、煤及石油等自然资源为基础，通过有机合成的方法制得
单体，然后再聚合成高分子化合物。这类化合物在一定温度范围内具有高
度的弹性。
1.2橡胶的老化机理

橡胶老化的实质是橡胶分子链的主链、侧链、交联键断裂反应占优势,老化

表现为橡胶变软、表面发粘,因为分子链断成小分子和链段了,如NR、IR、IIR、
PU、CHR等。橡胶分子链,先是断裂反应,同时以新的交联反应占优势,老化呈现

出表面变硬、发脆产生裂纹等,因为分子链产生很多新的交联,如BR、SBR、NBR、
EPDM等。一般橡胶分子链在老化过程中,按照3种基本机理完成所有的化学反
应
①异裂:当单键断裂时,在一个断片上留下两个电子,而另一个断片上是带有
两个电子空穴。对碳-碳键来说,将碳原子作为基质,起化学反应的组分作为反应

物。一个反应物一般携带一对电子(供体),或需要获取一对电子(受体)。供体叫
亲质子体或者称反应亲质子体;受体叫亲电子体或称反应亲电子体。
②均裂:又称游离基机理,当单键断裂时,在每个断片上均留下一个电子。此机
理在橡胶老化过程体现的最多。
③环化反应。

1.3橡胶的老化因素

①氧、氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基链锁反应，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（