Uno. El concepto del envejecimiento del caucho

 

Caucho o productos de caucho en proceso de transformación, almacenamiento y uso, debido al efecto combinado de factores internos y externos (como calor, oxígeno, ozono, iones metálicos, radiación ionizante, luz, fuerza mecánica, etc.), lo que provoca que el rendimiento disminuya gradualmente, hasta perder definitivamente su valor de uso. A este fenómeno se le llama envejecimiento del caucho.

　　　

Existen diversos fenómenos del envejecimiento del caucho, tales como: el caucho crudo se endurece, se vuelve quebradizo o pegajoso cuando se almacena durante mucho tiempo; los productos de película de caucho (como impermeables, telas para lluvia, etc.) cambian de color, se vuelven quebradizos e incluso se agrietan tras estar expuestos al sol y la lluvia. Los alambres y cables instalados al aire libre se endurecen y agrietan debido a la acción de la atmósfera, afectando así el aislamiento. También aparecen grietas en productos almacenados en bodegas u otros artículos; la manguera en el laboratorio se vuelve dura o pegajosa. Además, algunos productos también están sujetos a hidrólisis y a fracturas o daños causados por el moho... Todos estos son fenómenos de envejecimiento del caucho.

 

El proceso de envejecimiento es una reacción química irreversible que, al igual que otras reacciones químicas, va acompañada de cambios en la apariencia, la estructura y las propiedades.

 

II. Cambios en el caucho durante el envejecimiento

 

1. Cambios en la apariencia

 

Las variedades de caucho son diferentes, el uso en distintas condiciones, y los cambios también lo son.

Suave y pegajoso: oxidación térmica del caucho natural, envejecimiento del caucho de clorohidrina.

Duro y quebradizo: envejecimiento térmico oxidativo del caucho de butadieno, envejecimiento del caucho de nitrilo y del caucho de estireno-butadieno.

Cracking: envejecimiento por ozono del caucho insaturado, envejecimiento foto-oxígeno de la mayor parte del caucho, pero la forma de la grieta es diferente.

Moldy: envejecimiento biológico microbiano del caucho.

Además, hay manchas, grietas, rocío de escarcha, blanqueamiento en polvo y otros fenómenos.

 

2. Cambios en el rendimiento (los cambios más críticos)

 

Cambios en las propiedades físicas y químicas: gravedad específica, conductividad térmica, temperatura de transición vítrea, punto de fusión, índice de refracción, solubilidad, hinchamiento, reología, peso molecular, distribución del peso molecular; cambios en la resistencia al calor, resistencia al frío, permeabilidad al aire, permeabilidad al agua, transmisión de luz y otras propiedades.

 

Se reducen los cambios en las propiedades físicas y mecánicas: resistencia a la tracción, elongación, resistencia al impacto, resistencia a la flexión, resistencia al cizallamiento, resistencia a la fatiga, elasticidad y resistencia al desgaste.

 

Cambios en las propiedades eléctricas: cambios en propiedades eléctricas como la resistencia de aislamiento, la constante dieléctrica, la pérdida dieléctrica, el voltaje de ruptura, etc., y disminuciones en el aislamiento eléctrico.

 

Los cambios en la apariencia y los cambios en el rendimiento son causados por cambios estructurales.

 

3. Cambios estructurales

 

La reticulación intermolecular hace que el peso molecular aumente; el rendimiento de la apariencia se vuelve duro y frágil.

La cadena molecular se degrada (se rompe), el peso molecular se reduce, y la apariencia se vuelve suave y pegajosa.

Otros cambios ocurren en la estructura molecular: modificación de la cadena principal o la cadena lateral, eliminación del grupo lateral y ruptura de enlaces débiles (ocurre en caucho especial).

 

Tres. causas del envejecimiento del caucho:

 

1. Causas internas:

 

① Estructura molecular del caucho

 

Estructura química (o estructura en cadena): la estructura básica del caucho, como por ejemplo la unidad del isopreno del caucho natural, presenta dobles enlaces y átomos de hidrógeno activos, por lo que es fácil participar en la reacción.

Estructura de la cadena molecular: el enlace débil de la cadena macromolecular del caucho; cuanto más enlaces débiles, más fácil es que envejezca.

 

El caucho de cadena de carbono insaturada es propenso al envejecimiento, y la capacidad de reacción de oxidación del caucho de cadena de carbono saturada está relacionada con su estructura química. Por ejemplo, las macromoléculas ramificadas se oxidan más fácilmente que las macromoléculas lineales. En cuanto a la estabilidad frente a la oxidación, los diversos grupos sustituyentes se disponen en el siguiente orden: CH

Estructura reticulada del vulcanizado: los enlaces reticulados son -S-, -S₂-, -Sₓ-, -C-C-, la estructura de enlaces reticulados es diferente, la resistencia al envejecimiento del vulcanizado es diferente; -Sₓ- es la peor.

 

② caucho con componentes e impurezas: el caucho a menudo existe en la valencia de metales, como Ca, Fe, Co, Ni; si supera las 3 ppm, acelerará considerablemente el envejecimiento del caucho.

 

2. Causas externas:

 

Factores físicos: fuerza termoeléctrica óptico-mecánica, radiación de alta energía, etc.

Factores químicos: oxígeno, ozono, vapor de agua en el aire, ácido, álcali, sal, etc.

Factores biológicos: Microorganismos: Bacterias Hongos

Insectos: las termitas y las cucarachas comerán materiales poliméricos.

Vida marina: lombriz de cal de ostra, algas, y así sucesivamente

 

En la práctica, los factores mencionados anteriormente suelen intervenir al mismo tiempo. El uso de condiciones, así como el papel de estos factores en diferentes regiones, también son distintos, por lo que el envejecimiento del caucho es un proceso complejo.

 

Entre ellos, los factores más comunes, más influyentes y más destructivos son: calor, oxígeno, oxígeno luminoso, fuerza mecánica, ozono, lo que se reduce al envejecimiento térmico por oxígeno, al envejecimiento lumínico por oxígeno, al envejecimiento por ozono y al envejecimiento por fatiga.

 

Cuatro. Protección contra el envejecimiento del caucho

 

Envejecimiento del caucho y óxido de hierro: la gente quiere un envejecimiento tan natural como sea posible. Solo podemos, mediante la investigación sobre la ley del envejecimiento, utilizar esta ley para retrasar el envejecimiento del caucho, pero no lograr prevenirlo completamente. Los métodos de protección comúnmente utilizados son:

Método de protección física: trata de evitar la interacción entre el caucho y los factores de envejecimiento. Por ejemplo: añadiendo cera de parafina al caucho, mezcla de caucho con plástico, galvanoplastia, recubrimiento, entre otros.

Método de protección química: mediante la reacción química para retardar la reacción de envejecimiento del caucho y mantenerla activa. Por ejemplo: añadiendo un antioxidante químico.

 

Introducción de 5. dos tipos de caucho antienvejecimiento
 

caucho de etileno propileno
 

1. Temperatura de fragilidad -95 ℃. Temperatura del vidrio -60 grados C.

2. Es un caucho saturado.

3. Alta estabilidad química. En general, la resistencia al envejecimiento del caucho es la mejor.

4. Resistencia excepcional al ozono.

5. El EPDM tiene una buena resistencia a la intemperie.

6. Buena resistencia al calor. Uso a largo plazo a 120°C. La temperatura máxima de uso es de 150 ℃.

7. Tiene una gran resistencia a diversos productos químicos polares, pero presenta poca estabilidad en compuestos alifáticos (gasolina, benceno, xileno, aceite mineral) y aromáticos.

8. Aislamiento eléctrico: muy buen aislamiento eléctrico y resistencia a la corona. Apto para productos de aislamiento eléctrico.

9. Elasticidad de impacto y rendimiento a baja temperatura. La elasticidad es superada solo por el caucho natural y el caucho de butadieno.

10. Bajas características de densidad y alto llenado. La densidad es la más baja de todas las gomas.

11. Resistencia al agua caliente y al vapor de agua. La resistencia al vapor a alta presión es mejor que la del caucho butílico y el caucho común.

12. Velocidad lenta de vulcanización.

13. La autoadhesión y la adhesión mutua son pobres.

14. Resistencia a las llamas, estanqueidad al aire, resistencia al aceite, escasa resistencia a los disolventes de hidrocarburos.

 

Neopreno

 

1. Temperatura del vidrio -40 grados C. Temperatura de uso -30-90 ℃ (máximo 160 ℃)

2. El caucho en bruto tiene alta resistencia a la tracción y alargamiento en la rotura, lo que lo clasifica como caucho auto-reforzante.

3. Excelente resistencia al envejecimiento.

4. Excelente resistencia a la llama, excelente resistencia al aceite y resistencia a los solventes. La resistencia al aceite es superada solo por el caucho de nitrilo y es mejor que la de otros cauchos. Además, presenta una buena resistencia química incluso ante ácidos fuertemente oxidantes.

El aislamiento eléctrico no es bueno, solo comienza por debajo de 600 V. 6. La resistencia al agua es mejor que la de otros cauchos sintéticos, y la hermeticidad al aire es superada únicamente por el caucho butílico.

7. La resistencia al frío no es buena, tendencia a la cristalización.

8. Poca estabilidad de almacenamiento.

9. Buena adhesión, densidad relativa. Complemento: 1. pertenece al caucho cristalino, de buen refuerzo propio

Uno. El concepto del envejecimiento del caucho

 

Caucho o productos de caucho en proceso de transformación, almacenamiento y uso, debido al efecto combinado de factores internos y externos (como calor, oxígeno, ozono, iones metálicos, radiación ionizante, luz, fuerza mecánica, etc.), lo que provoca que el rendimiento disminuya gradualmente, hasta perder definitivamente su valor de uso. A este fenómeno se le llama envejecimiento del caucho.

 

Existen diversos fenómenos del envejecimiento del caucho, tales como: el caucho crudo se endurece, se vuelve quebradizo o pegajoso cuando se almacena durante mucho tiempo; los productos de película de caucho (como impermeables, telas para lluvia, etc.) cambian de color, se vuelven quebradizos e incluso se agrietan tras estar expuestos al sol y la lluvia. Los alambres y cables instalados al aire libre se endurecen y agrietan debido a la acción de la atmósfera, afectando así el aislamiento. También aparecen grietas en productos almacenados en bodegas u otros artículos; la manguera en el laboratorio se vuelve dura o pegajosa. Además, algunos productos también están sujetos a hidrólisis y a fracturas o daños causados por el moho... Todos estos son fenómenos de envejecimiento del caucho.

 

El proceso de envejecimiento es una reacción química irreversible que, al igual que otras reacciones químicas, va acompañada de cambios en la apariencia, la estructura y las propiedades.

 

II. Cambios en el caucho durante el envejecimiento

 

1. Cambios en la apariencia

 

Las variedades de caucho son diferentes, el uso en distintas condiciones, y los cambios también lo son.

Suave y pegajoso: oxidación térmica del caucho natural, envejecimiento del caucho de clorohidrina.

Duro y quebradizo: envejecimiento térmico oxidativo del caucho de butadieno, envejecimiento del caucho de nitrilo y del caucho de estireno-butadieno.

Cracking: envejecimiento por ozono del caucho insaturado, envejecimiento foto-oxígeno de la mayor parte del caucho, pero la forma de la grieta es diferente.

Moldy: envejecimiento biológico microbiano del caucho.

Además, hay manchas, grietas, rocío de escarcha, blanqueamiento en polvo y otros fenómenos.

 

2. Cambios en el rendimiento (los cambios más críticos)

 

Cambios en las propiedades físicas y químicas: gravedad específica, conductividad térmica, temperatura de transición vítrea, punto de fusión, índice de refracción, solubilidad, hinchamiento, reología, peso molecular, distribución del peso molecular; cambios en la resistencia al calor, resistencia al frío, permeabilidad al aire, permeabilidad al agua, transmisión de luz y otras propiedades.

 

Se reducen los cambios en las propiedades físicas y mecánicas: resistencia a la tracción, elongación, resistencia al impacto, resistencia a la flexión, resistencia al cizallamiento, resistencia a la fatiga, elasticidad y resistencia al desgaste.

 

Cambios en las propiedades eléctricas: cambios en propiedades eléctricas como la resistencia de aislamiento, la constante dieléctrica, la pérdida dieléctrica, el voltaje de ruptura, etc., y disminuciones en el aislamiento eléctrico.

 

Los cambios en la apariencia y los cambios en el rendimiento son causados por cambios estructurales.

 

3. Cambios estructurales

 

La reticulación intermolecular hace que el peso molecular aumente; el rendimiento de la apariencia se vuelve duro y frágil.

La cadena molecular se degrada (se rompe), el peso molecular se reduce, y la apariencia se vuelve suave y pegajosa.

Otros cambios ocurren en la estructura molecular: modificación de la cadena principal o la cadena lateral, eliminación del grupo lateral y ruptura de enlaces débiles (ocurre en caucho especial).

 

Tres. causas del envejecimiento del caucho:

 

1. Causas internas:

 

① Estructura molecular del caucho

 

Estructura química (o estructura en cadena): la estructura básica del caucho, como por ejemplo la unidad del isopreno del caucho natural, presenta dobles enlaces y átomos de hidrógeno activos, por lo que es fácil participar en la reacción.

Estructura de la cadena molecular: el enlace débil de la cadena macromolecular del caucho; cuanto más enlaces débiles, más fácil es que envejezca.

 

El caucho de cadena de carbono insaturada es propenso al envejecimiento, y la capacidad de reacción de oxidación del caucho de cadena de carbono saturada está relacionada con su estructura química. Por ejemplo, las macromoléculas ramificadas se oxidan más fácilmente que las macromoléculas lineales. En cuanto a la estabilidad frente a la oxidación, los diversos grupos sustituyentes se disponen en el siguiente orden: CH

Estructura reticulada del vulcanizado: los enlaces reticulados son -S-, -S₂-, -Sₓ-, -C-C-, la estructura de enlaces reticulados es diferente, la resistencia al envejecimiento del vulcanizado es diferente; -Sₓ- es la peor.

 

② caucho con componentes e impurezas: el caucho a menudo existe en la valencia de metales, como Ca, Fe, Co, Ni; si supera las 3 ppm, acelerará considerablemente el envejecimiento del caucho.

 

2. Causas externas:

 

Factores físicos: fuerza termoeléctrica óptico-mecánica, radiación de alta energía, etc.

Factores químicos: oxígeno, ozono, vapor de agua en el aire, ácido, álcali, sal, etc.

Factores biológicos: Microorganismos: Bacterias Hongos

Insectos: las termitas y las cucarachas comerán materiales poliméricos.

Vida marina: lombriz de cal de ostra, algas, y así sucesivamente

 

En la práctica, los factores mencionados anteriormente suelen intervenir al mismo tiempo. El uso de condiciones, así como el papel de estos factores en diferentes regiones, también son distintos, por lo que el envejecimiento del caucho es un proceso complejo.

 

Entre ellos, los factores más comunes, más influyentes y más destructivos son: calor, oxígeno, oxígeno luminoso, fuerza mecánica, ozono, lo que se reduce al envejecimiento térmico por oxígeno, al envejecimiento lumínico por oxígeno, al envejecimiento por ozono y al envejecimiento por fatiga.

 

Cuatro. Protección contra el envejecimiento del caucho

 

Envejecimiento del caucho y óxido de hierro: la gente quiere un envejecimiento tan natural como sea posible. Solo podemos, mediante la investigación sobre la ley del envejecimiento, utilizar esta ley para retrasar el envejecimiento del caucho, pero no lograr prevenirlo completamente. Los métodos de protección comúnmente utilizados son:

Método de protección física: trata de evitar la interacción entre el caucho y los factores de envejecimiento. Por ejemplo: añadiendo cera de parafina al caucho, mezcla de caucho con plástico, galvanoplastia, recubrimiento, entre otros.

Método de protección química: mediante la reacción química para retardar la reacción de envejecimiento del caucho y mantenerla activa. Por ejemplo: añadiendo un antioxidante químico.

 

Introducción de 5. dos tipos de caucho antienvejecimiento
 

caucho de etileno propileno
 

1. Temperatura de fragilidad -95 ℃. Temperatura del vidrio -60 grados C.

2. Es un caucho saturado.

3. Alta estabilidad química. En general, la resistencia al envejecimiento del caucho es la mejor.

4. Resistencia excepcional al ozono.

5. El EPDM tiene una buena resistencia a la intemperie.

6. Buena resistencia al calor. Uso a largo plazo a 120°C. La temperatura máxima de uso es de 150 ℃.

7. Tiene una gran resistencia a diversos productos químicos polares, pero presenta poca estabilidad en compuestos alifáticos (gasolina, benceno, xileno, aceite mineral) y aromáticos.

8. Aislamiento eléctrico: muy buen aislamiento eléctrico y resistencia a la corona. Apto para productos de aislamiento eléctrico.

9. Elasticidad de impacto y rendimiento a baja temperatura. La elasticidad es superada solo por el caucho natural y el caucho de butadieno.

10. Bajas características de densidad y alto llenado. La densidad es la más baja de todas las gomas.

11. Resistencia al agua caliente y al vapor de agua. La resistencia al vapor a alta presión es mejor que la del caucho butílico y el caucho común.

12. Velocidad lenta de vulcanización.

13. La autoadhesión y la adhesión mutua son pobres.

14. Resistencia a las llamas, estanqueidad al aire, resistencia al aceite, escasa resistencia a los disolventes de hidrocarburos.

 

Neopreno

 

1. Temperatura del vidrio -40 grados C. Temperatura de uso -30-90 ℃ (máximo 160 ℃)

2. El caucho en bruto tiene alta resistencia a la tracción y alargamiento en la rotura, lo que lo clasifica como caucho auto-reforzante.

3. Excelente resistencia al envejecimiento.

4. Excelente resistencia a la llama, excelente resistencia al aceite y resistencia a los solventes. La resistencia al aceite es superada solo por el caucho de nitrilo y es mejor que la de otros cauchos. Además, presenta una buena resistencia química incluso ante ácidos fuertemente oxidantes.

El aislamiento eléctrico no es bueno, solo comienza por debajo de 600 V. 6. La resistencia al agua es mejor que la de otros cauchos sintéticos, y la hermeticidad al aire es superada únicamente por el caucho butílico.

7. La resistencia al frío no es buena, tendencia a la cristalización.

8. Poca estabilidad de almacenamiento.

9. Buena adhesión, densidad relativa. Añadido: 1. Pertenece al caucho cristalino y tiene un buen refuerzo propio.