橡膠制品的龜裂試驗(yàn)研究

橡膠用久之后，有的會(huì)發(fā)黏變軟，有的會(huì)硬化發(fā)脆。在日常生活中，我們經(jīng)常能看到有些用舊的輪胎側(cè)部產(chǎn)生溝溝坎坎的裂紋，專業(yè)上叫做龜裂。在這種情況下，橡膠原先的彈性、強(qiáng)度顯著下降，這些現(xiàn)象叫做老化。

老化是在各種外部因素影響下橡膠結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的結(jié)果，其的是熱和氧作用下產(chǎn)生的熱氧老化。

橡膠加熱到一定溫度還會(huì)發(fā)生降解。例如天然橡膠超過(guò)200攝氏度就開(kāi)始分解出低分子物質(zhì)。橡膠熱穩(wěn)定性的好壞主要取決于其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，硅橡膠和氟橡膠的熱穩(wěn)定性就比通用橡膠好。在通用橡膠中，順丁橡膠的熱穩(wěn)定性好，丁苯橡膠次之.在氧的參與下，各種橡膠的老化結(jié)果是不一樣的。天然橡膠和異戊橡膠以及丁基橡膠在熱氧老化過(guò)程中主要是大分子鏈發(fā)生斷裂，變軟發(fā)黏；而丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠以及三元乙丙橡膠在熱氧老化過(guò)程中主要是斷鏈后的產(chǎn)物交織在一起，破壞了橡膠的彈性結(jié)構(gòu)，于是就變硬發(fā)脆。橡膠熱氧老化的禍根在于它的不飽和鍵上。天然橡膠和一些通用合成橡膠每1000個(gè)碳原子就含有150個(gè)至250個(gè)雙鍵，這些部位容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以它們的熱氧老化性能都不好，尤其是天然橡膠。結(jié)構(gòu)趨于飽和的硅橡膠、氟橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠等則屬于耐熱老化的彈性體。

    橡膠的老化雖然不可能*避免，但是可以延緩，有效的措施就是加入防老劑。防老劑能捕捉橡膠熱氧老化過(guò)程產(chǎn)生的有活性物質(zhì)，從而起到保護(hù)橡膠的作用。防老劑的種類繁多，比較常用的有胺類和酚類兩大系列，加入量一般為橡膠重量的1%至1.5%。

一）殘余應(yīng)力引起的龜裂

殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況，即充填過(guò)剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手：

（1）由于直澆口壓力損失小，所以，如果龜裂主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點(diǎn)分布點(diǎn)澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。

（2）在保證樹(shù)脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹(shù)脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動(dòng)性，同時(shí)也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。

（3）一般情況下，模溫較低時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。但當(dāng)注射速度較高時(shí)，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。

（4）注射和保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短或進(jìn)行Th次保壓切換效果較好。

（5）非結(jié)晶性樹(shù)脂，如 AS樹(shù)脂、 ABS樹(shù)脂、 PMMA樹(shù)脂等較結(jié)晶性樹(shù)脂如聚乙烯、聚甲醛等容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)予以注意。

脫模推出時(shí)，由于脫模斜度小、模具型膠及凸模粗糙，使推出力過(guò)大，產(chǎn)生應(yīng)力，有時(shí)甚至在推出桿周圍產(chǎn)生白化或破裂現(xiàn)象。只要仔細(xì)觀察龜裂產(chǎn)生的位置，即可確定原因。

在注射成型的同時(shí)嵌入金屬件時(shí)，容易產(chǎn)生應(yīng)力，而且容易在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才產(chǎn)生龜裂，危害大。這主要是由于金屬和樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應(yīng)力，而且隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力超過(guò)逐漸劣化的樹(shù)脂材料的強(qiáng)度而產(chǎn)生裂紋。

通用型聚苯乙烯基本上不適于宜加鑲嵌件，而鑲嵌件對(duì)尼龍的影響小。由于玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂材料的熱膨脹系數(shù)較小，比較適合嵌入件。

另外，成型前對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱，也具有較好的效果。

（二）外部應(yīng)力引起的龜裂

這里的外部應(yīng)力，主要是因設(shè)計(jì)不合理而造成應(yīng)力集中，特別是在尖角處更需注意。

（三）外部環(huán)境引起的龜裂

化學(xué)藥品、吸潮引起的水降解，以及再生料的過(guò)多使用都會(huì)使物性劣化，產(chǎn)生龜裂。

解決辦法：

主要有物理防護(hù)法及化學(xué)防護(hù)法。物理方法一般采用橡塑共混、表面鍍層或假光屏蔽劑、石蠟等來(lái)盡量避免橡膠與各種老化因素的相互作用；化學(xué)防護(hù)法則是指主動(dòng)加入胺類（如苯二胺、萘胺）或酚類化學(xué)防老劑來(lái)防止或延緩老化反應(yīng)進(jìn)行。

動(dòng)態(tài)使用：如果是生產(chǎn)廠家，可以考慮多使用防老劑，如果使用時(shí)間很長(zhǎng)，需要使用長(zhǎng)效防老劑。

靜態(tài)使用：可以多加入些石蠟，或者在表面噴涂石蠟