Ozon er en viktig faktor i aldringen av gummiprodukter i atmosfæren. Ozon er mer aktiv enn oksygen, så angrepet på gummi, spesielt umettet gummi, er mye strengere enn oksygen.
Ozonet (o3) i atmosfæren nedbrytes ved absorpsjon av kortbølget ultraviolett lys i sollys av oksygenmolekyler.
Oksygenatomet rekombineres med oksygenmolekyler. Det er et lag av ozon med en konsentrasjon på ca 5 × 10-i skudd på 20 ~ 30 km fra jordoverflaten. Med den vertikale luftstrømmen blir ozon brakt til overflaten av jorden, og konsentrasjonen av ozon reduseres gradvis fra høy til høy. I tillegg genereres ozon på steder der ultrafiolett lys er konsentrert, i utslippssteder og i elektriske motorer, spesielt der elektriske gnister genereres. Vanligvis er konsentrasjonen av ozon i atmosfæren 0 ~ 5X10-8. Konsentrasjonen av ozon varierer fra region til region; Konsentrasjonen av ozon varierer fra sesong til sesong. Selv om konsentrasjonen av ozon i nærheten av bakken er svært lav, kan ikke skaden på gummi bli ignorert.
Umettede gummi er utsatt for ozonering og utseende etter ozonering. I motsetning til termo-oksidativ aldring utføres ozonering av gummiprodukter bare på overflatelaget som er kontaktet av ozon. Hele ozoneringsprosessen utføres av overflaten. Den andre er at gummiet reagerer med ozon for å danne en sølv-hvit hardfilm (omtrent lOnm tykk). Under statiske forhold kan filmen forhindre dyp kontakt mellom ozon og gummi, men under dynamiske belastningsforhold eller under statisk spenning når gummi Når forlengelsen eller strekkspenningen overstiger den kritiske forlengelsen eller kritisk stress, vil filmen sprekke, slik at ozonet kan Ta kontakt med den nye gummioverflaten, fortsett å ozonisere og forårsake at sprekket vokser, og etter at sprekket oppstår. Siden basen har spenningskonsentrasjon, er det lettere å utdype springen og danne en sprekk. Sprengets retning er vinkelrett på spenningsretningen. Generelt ser det ut til at det er liten sprekkdannelse under liten belastning (for eksempel 5%), og sprekkretningen er tydelig merkbar. Når gummien er utsatt for flere retninger, er det vanskelig å skille sprekkretningen.
Først, mekanismen for gummi-ozoneringsreaksjon
Reaksjonsmekanismen for ozon og umettet gummi kan forklares ved å referere til den følgende formel.
Når ozon kommer i kontakt med gummiproduktet, reagerer ozon først med aktivt dobbeltbinding for å danne molekylær ozonid 1. Molekylosonidet er ustabilt og nedbrytes raskt for å danne karbonyl 2 og zwitterion 3. I de fleste tilfeller vil zwitterion og karbonylforbindelsen rekombinere til en luktende oksid ©, og zwitterionen kan også polymeriseres for å danne et diperoksyd © eller et høyt peroksid ©. I tillegg, når et aktivt løsningsmiddel som metanol er tilstede, vil zwitterionen også reagere med det for å danne metoksyhydrogenperoksid 7.
Aktiveringsenergien til ozon og umettet gummi er svært lav, og reaksjonen er veldig lett å utføre. Reaksjonen er fullført inntil dobbeltbindingen i gummi forbrukes. På dette tidspunktet dannes en sølv-hvit, elastisk film på overflaten av gummi, så lenge det ikke er noen ekstern kraft for å lage filmskildpadden Crack, vil gummi ikke lenger fortsette å ozonere. Hvis den ozoniserte gummi er strukket eller dynamisk deformert, vil den resulterende ozoniserte filmen knekke, avsløre en ny gummioverflate og reagere med ozon, noe som fører til at sprekkene fortsetter å vokse.
Mettet gummi inneholder ikke dobbeltbindinger, selv om det kan reagere med ozon, men reaksjonen går veldig sakte og er ikke tilbøyelig til å sprekke.
Mange har studert produksjon og vekst av umettede gummi ozonering sprekker. Basert på deres eksperimentelle data, foreslo disse forskerne mekanismen for sprekkvekst og vekst. For eksempel antas det at forekomsten av sprekker skyldes tendensen til de ødelagte molekylære kjedene generert ved dekomponering av ozonidet under stress for å skille fra hverandre, noe som er større enn rekombinations-tendensen. Veksten av sprekker er relatert til konsentrasjonen av ozon og mobiliteten av gummi molekylkjeder. Når konsentrasjonen av ozon er konstant, jo større mobilitet av molekylære kjeder, jo raskere sprekkveksten. Det antas også at dannelsen og veksten av ozonsprengning og de fysiske egenskapene til det tynne lag av ozonid dannet ved ozonering av gummi og overflatelaget av det opprinnelige gummi
De fysiske egenskapene er forskjellige. For eksempel mener Murray at ozoneringsprosessen av gummi er en prosess der fysiske prosesser og kjemiske prosesser skjer sammen. Når gummi er i kontakt med ozon, reagerer dobbeltbindingene på overflaten raskt med ozon, og de fleste av dem danner et ozonoksyd som raskt omdanner den opprinnelige myke gummikjeden til en stiv kjede som inneholder mange luktende oksydringer. Når spenningen påføres gummi, strekker strekket gummikjeden, noe som fører til at flere dobbeltbindinger kommer i kontakt med ozon, noe som gjør at gummikjeden inneholder mer luktende oksidringer og blir mer sprø. Den sprø overflaten er tilbøyelig til å sprekke under stress eller dynamisk stress.
Haining Qianlang Rubber Products Factory
Legg til: NO.10-2, Lianbao Road, Qianjiang industripark, Dingqiao Town, Haining, Zhejiang 314413, Kina
TEL: + 86-573-87767299
Faks: + 86-573-87763488
E-post: sales@qlrubber.com