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关于绝缘板的老化问题
来源:0   浏览时间:2016-05-20   浏览次数:1618 次
     绝缘橡胶板的老化,在加工制造、储存和使用过程中,由于受到氧、臭氧、变化金属离子、热、光、高能辐射、机械应力等原因素的作用以及各类化学 和真菌的腐蚀和破坏,会使其原有的性能逐渐地发生变化,进而失去使用价值。比如,橡胶变软发粘、变硬发脆、出现龟裂、物理-力学性能下降、弹性变差、电绝缘性能降低、产生松弛等,这种现象称为橡胶板的老化。
  1不同的橡胶它们所反映的老化特征不同,天然橡胶与异戊二烯橡胶主要是分子链裂解,并产生含有醛、酮以及水等化合物。氧化后表面会发粘,氧可以继续扩散氧化。顺丁、丁苯胶老化时主要是发生胶联,橡胶表面交联密度增加,使橡胶表面发硬,生成了一种硬薄膜,它能阻碍氧的进一步渗透,降低了吸氧的速度。丁苯胶的吸氧速度还根苯乙烯含量有关,含量越高吸氧速度越慢,且苯基能降低分子链的段的活动性,也会导至吸氧速度的降低。
丁睛橡胶也是随着丙烯睛含量的增高而吸氧速度而减低,因为丁睛在氧化时睛基能生成一种氧化阻止剂,这也是丁睛橡胶比天然橡胶有较好的耐热氧性能的主要原因。丁基橡胶是一种低不饱和橡胶,主链上双键很少,结构中只含有少量的异戊二烯,因此它的吸氧速度远比天然橡胶慢。
   不同的橡胶它的吸氧速度不同,天然橡胶的吸氧速度最快,是丁苯、氯丁胶的几倍以上。也是链烯烃橡胶中最易老化的品种,其次是顺丁胶它的吸氧速度也比丁苯快一倍以上。也就是这二种橡胶最易老化及易产生白炭黑凝胶的主要原因。
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    链烯烃类橡胶交联的结构不同,硫化胶具有不同的氧化特性。热氧化后的碳-碳交联健的硫化胶,强度最大,多硫健的强度下降最大,单硫健在两者之间。单硫健或双硫键具有较好的耐氧化作用,多硫键的耐氧化能力最差。
    碳链橡胶的热氧化特性与链烯烃橡胶有很大的不同。它们在氧化过程中没有明显的自动催化作用。这是因为饱和碳链橡胶的热氧反应必须在较高的温度下才能进行,这时所产生的氢过氧化物将会很快地分解掉。因而不能发挥催化氧化作用。这也是饱和橡胶耐热氧性能好的主要原因。
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   重金属催化老化是一些变价金属如铜、钴、镍、铁、锰等金属,它们对氧化具有强力的催化作用,能迅速地使橡胶氧化破坏。不同的金属在不同的橡胶中的催化作用效果不同。橡胶制品在使用时,与重金属长期接触或在橡胶中含有某些重金属离子时,都很易发生催化氧化反应。为此在生产过程中必须加入防护配合剂。其作用是它能与重金属反应生成稳定的化合物。阻止或减缓氧化过程中的氧化还原反应。
紫外线催化裂解是橡胶制品老化过程中,光照所引起的催化氧化作用,橡胶紫外线催化氧化,首先是大分子断裂,其结果产生自由基,在大气中就会发生氧化的引发过程。当橡胶中产生少量的氢化过氧化物或羰基团时,紫外线作用促其分解,于是促进了自动催化氧化,提高了橡胶的氧化速度。
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    工业上常采用加入抗氧剂的方法来阻止橡胶的老化,延长橡胶的使用寿命。加入防老剂后延长氧化引发的诱导期,抑制了自动催化氧化反应,迟延了吸氧速度,减缓了氧化作用。
防老剂分为终止链反应型防老剂和破坏氢过氧化物型防老剂。终止型防老剂都具有不稳定的氢原子,当参与氧化反应时,易被脱出,它与过氧化自由基或大分子自由基结合而稳定。并产生了稳定的防老自由基。阻止了这些自由基的引发反应。也阻止了氧化作用。胺类与酚类就是这种类型的防老剂。
橡胶的臭氧与防护,臭氧与不饱和的链烯烃橡胶能发生激裂的化学反应,在大气中使用的橡胶制品,有充分的机会与臭氧接触,尤其是在动态的条件下使用,更促进了臭氧对橡胶的破坏作用,它是橡胶老化极重要的一个因素。天然胶、顺丁胶耐臭氧能力最差,相对来说氯丁胶的耐臭氧性能较好。
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    抗臭氧破坏有两种办法,一是物理方法,是橡胶制品表面涂上蜡类物质,使其喷出橡胶表面,在橡胶表面或表面下几毫米处存在一层腊层,阻碍了臭氧与橡胶的接触和向橡胶内部扩散,蜡类物质还可以从橡胶内部喷出时,不断地将橡胶内部的抗臭氧防老剂带到制品的表面层中,使表层中保持足够的浓度的抗臭氧物质。所以蜡类能提高无应力状态中的橡胶抗臭氧能力。
二是化学方法,添加抗臭氧配合剂,一些对苯二胺衍生物是抗臭氧的特效物质,它能显著地降低橡胶臭氧的吸收速度。某些苯二胺类防老剂对顺丁橡胶、异戊橡胶有优异的效果在动态条件下再缝合反应,是一种特别重要的防护机理。在臭氧浓度低时这种反应最为突出。采用捕捉臭氧的方法降低臭氧浓度也是一顶很有效的途径。含有氧、氮,磷、硫等电负性较高的化合物,易与臭氧反应使臭氧分解。降低应力,提高内分布的均匀性同样也是提高抗臭氧性能的有效方法。橡胶本身的影响,如,氯丁橡胶具有应力状态下最优异的耐臭氧龟裂性橡胶。而天然、顺丁橡胶在动态下很易龟裂。
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   橡胶的疲劳老化与防护是在多次的变型条件下,橡胶分子结构及聚集状态发生变化,与时同时伴随着氧化反应,结果使橡胶的物性及其它性质变差,这种现象称橡胶的疲劳老化。由于橡胶分子结构及聚集状态的不均匀。多次变形疲劳使橡胶结构发生很大的变化,在橡胶的结构微区中,应用分布极不均匀。特别是橡胶的粘弹性,使大分子或网状结构在变形周期内松驰过程来不及完全实现,使结构中总保持应力梯度,且往往有增大的趋向。
    最后导至破坏大分子结构,出现了分子链断裂或网构破坏。断裂后出现大分子自由基,在氧的参与下,引发橡胶大分子的氧化连锁反应。这就形成了橡胶的疲劳老化的力学化学反应。在疲劳形变作用下,大分子的断裂可由机械裂解直接引发氧化反应。也可由机械活化作用引起氧化反应,因疲劳的条件不同,也可能因机械作用大分子直接裂断为主,也可是机械活化氧化裂断为主。老化过程中,还伴随着臭氧化过程,在接触大汽或高温环境下,这种现象更明显。
橡胶的结晶作用对橡胶的变形疲劳有明显的影响。结晶橡胶如天然橡胶,伸张变形疲劳时,最低变形量越大,疲劳寿命越长,非结晶橡胶如丁苯胶却有相反的结果。压缩变形疲劳时,非结晶橡胶压缩变形越大,疲劳寿命越长。
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   怎样选购绝缘橡胶板
  从绝缘橡胶板的体积绝缘电阻、介电常数、耐击穿电压、功率因素、电晕等数值的高低来综合衡量绝缘橡胶板的绝缘性能,良好的绝缘性能才能保证人身安全。
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   先购时要看绝缘橡胶板的生产胶料,主要体现在绝缘橡胶板的物理机械性能、气味、耐久性、曲挠性、防水性、防霉菌性及使用年限等方面。
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   要查看绝缘橡胶板使用的要求及环境,如使用环境的潮湿性、阳光照射等等,这些都是选购绝缘橡胶板必须综合考虑的因素。
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