Старение и стабилизация эластомеров.

Старение – это процесс необратимого изменения структуры (состава) и свойств резин, что является основной причиной потери работоспособности резин.

Резины работают в условиях широко изменяемых факторов: механическое напряжение, воздействие окружающей среды, образивное воздействие, высокие температуры, воздействие озона и кислорода воздуха, биологически активных сред. Всё это является причиной протекания деструктивных процессов.

В зависимости от воздействия, которое вызывает старение, различают:

- термическое

- озонное

- биологическое

- климатическое

- радиационное и т.д. старение

В зависимости от условий старения различают:

- равномерное

- неравномерное

- избирательное

- ускоренное

Старение характеризуется внешними и внутренними факторами (состав резины, способ её получения)

Старение можно охарактеризовать коэффициентом и скоростью старения:

f=σ_р^состарσ_р⁰

При старении протекают процессы деструкции и вторичного сшивания, а также целый ряд процессов изменения структуры макромолекул. Старение можно частично или полностью предотвратить с помощью ряда мероприятий, которые принято называть стабилизацией.

1.Введение специальных добавок, способных полностью или частично ингибировать процессы, приводящие к старению.

2.Замедление процессов инициирования старения путём модификации цепей полимеров.

3.Физические методы, способствующие образованию надмолекулярных структур, стойких к тому или иному виду старения.

4.Создание полимеров с повышенной стабильностью.

Термическое старение.

Протекает в основном во внутренних частях массивных изделий и обусловлено совокупностью механических и тепловых воздействий. При этом протекают процессы деструкции и сшивания молекулярных цепей, разрушение сшивок, циклизация макромолекул, что сопровождается выделением летучих продуктов. Характер и скорость процесса зависит от типа каучука, состава резиновых смесей, температуры, механических воздействий, изменения структуры. При достаточно высокой температуре, происходит термическое разложение резин.

Преобладает деструкция в резинах на основе изопреновых каучуков, этиоенпропиленовых каучуков и эпихлоргидрированных каучуков. А в резинах на основе бутадиенстирольных (БСК), бутадиеннитрильных (БНК), хлоропреновых (ХПК), фтор каучуков преобладают процессы вторичного сшивания.

Озонное старение.

Озон интенсивно реагирует с двойной связью, образуя озониды. Взаимодействие с озоном ограничено поверхностью резинового изделия. На поверхности образуется хрупкий маслообразный слой продуктов деструкции толщиной до 10^-7 мм, который защищает недеформирующийся образец от дальнейшего повреждения озоном. Если образец деформируется, это слой легко разрушается и озон может проникнуть во внутренние слои. Поэтому озонному старению подвержены обычно только деформированные изделия. Обычно озонное старение включает индукционный период, завершающийся образованием трещин и период разрастания трещин.

Повышение температуры окружающей среды на 20-30⁰С может ускорить озонное старение в 3-4 раза. Для защиты от озонного старения, применяют антиозонанты и озоностойкость резин зависит от типа каучука и содержания антиозонантов.

Радиационное старение

Подразумевает изменение структуры и свойств в результате радиационно-химических реакций под действием ионизирующих излучений. Облучение снижает износостойкость резин, резко ускоряет реакционные процессы и при повышенной температуре скорость радиационно-химических реакций резко возрастает. Мощность дозы излучения сказывается на скорости диффузии химически активных частиц. Однако в случае бутадиеннитрильных и хлоропреновых каучуков радиационная стойкость не зависит от дозы. Защита за счет антирадов. Которые наиб эффективны для непредельных каучуков, это аминные и фенольные стабилизаторы. А так же хиноны.

Климатическое (атмосферное) старение. Вкл в себя несколько факторов. Вклад каждого вида старения зависит от климатического района использования, состава резиновой смеси, условий хранения, наличия механических напряжений и конструкции изделия.