化學(xué)作用對橡膠磨耗的影響分析

張健欽

摘要：一般來說，橡膠在摩擦作用下會產(chǎn)生發(fā)熱，同時產(chǎn)生一定的表面破壞，最終在這種反復(fù)作用下形成橡膠磨耗。由化學(xué)作用形成的橡膠磨耗主要包括空氣中氧含量的影響、膠屑在一定程度上的高氧吸收等。通俗來說，在種種摩擦力的作用下，橡膠表層在化學(xué)及物理作用下形成的機械降解就是橡膠磨耗。本文著重分析了化學(xué)作用對橡膠磨耗的影響。

關(guān)鍵詞：化學(xué)作用;橡膠磨損;影響分析

橡膠在日常的使用中不可避免會與其它物品產(chǎn)生摩擦，這種磨耗在日積月累中觀察其表現(xiàn)狀態(tài)往往能夠清楚地察覺。通常，其在粗糙表面上形成與尖銳點的摩擦，而摩擦使得橡膠表面在局部的應(yīng)力作用下被分割成微小的顆粒，這種磨耗通常體現(xiàn)在物理層面上的損耗。另一種是相對于化學(xué)層面上的磨耗，即橡膠在外部摩擦或受熱產(chǎn)生的局部高溫使得橡膠表面發(fā)生分解，最終形成一種油狀的粘性顆粒，這種化學(xué)上的磨耗又被叫做“油狀磨耗”，而當橡膠脫落形成黑色“軌跡”時，其形成的黑色的油狀軌跡就叫做熱分解磨耗。

一、橡膠磨耗的多樣性

（一）摩擦力及溫度

橡膠磨耗通常具有多樣性。一般來說，其具有物理磨耗和化學(xué)磨耗兩種。而在摩擦力大小不同的狀況下，兩者往往存在一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在摩擦力發(fā)生變化的情況下，通常磨耗的速度及其形式也會出現(xiàn)較大的變化。當橡膠與摩擦物體產(chǎn)生較大的摩擦力時，這種摩擦力越大，則橡膠的磨耗速度也就越快。這種磨耗往往通過橡膠摩擦下來的橡膠狀態(tài)可觀察到，通過實驗室試驗可以發(fā)現(xiàn)，當摩擦力處于較高狀態(tài)下時，橡膠摩擦產(chǎn)生的膠屑呈粉狀;在中等摩擦力作用下，其形成的膠屑呈圓形棍狀;而在較小的摩擦力作用下，膠屑則呈現(xiàn)出油膩狀態(tài)。

由此可見，在較低的摩擦力作用下，橡膠的磨耗機理發(fā)生了變化，這種變化更趨向于化學(xué)方面。在高溫作用下，橡膠內(nèi)部機理在化學(xué)作用下產(chǎn)生嚴重老化，這就使得橡膠的撕裂程度降低，摩擦率顯著增加。[1]

（二）氧及臭氧

空氣中的氧氣對橡膠產(chǎn)生一定的氧化作用，氧分子同橡膠分子產(chǎn)生的游離基鏈鎖反應(yīng)，使得橡膠內(nèi)的分子鏈發(fā)生一定程度的斷裂，或者在過渡交聯(lián)下，橡膠的性能發(fā)生改變，由此可見，氧化作用是橡膠老化的重要原因。臭氧所具有的化學(xué)性質(zhì)往往比氧氣更加活躍，在同橡膠制品接觸的過程中，其具有的破壞性更大。同氧氣一樣，其破壞性主要體現(xiàn)在使得橡膠內(nèi)的分子鏈發(fā)生斷裂，作用于不飽和橡膠時就會產(chǎn)生龜裂。

（三）光和熱

橡膠具有較強的吸光性，其對于熱量也具有較強的吸收作用。在短光波的作用下，橡膠吸收較大的能量，其內(nèi)部產(chǎn)生一定的游離基，加快了橡膠內(nèi)部分子的氧化鏈過程。與此同時，光中所具有的紫外線也會直接引起橡膠內(nèi)部分子鏈的斷裂及分子間的交聯(lián)。光和熱對于橡膠的化學(xué)作用來講有所不同，光主要集中在橡膠的表面進行。

（四）機械應(yīng)力

機械作用的反復(fù)性往往會使得橡膠分子斷裂，從而產(chǎn)生游離基與空氣中的氧氣作用，產(chǎn)生氧化鏈，這種機械作用下形成的橡膠內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)被叫做力化學(xué)過程。在機械作用及氧化作用下形成的破壞主要有兩種——機械斷裂分子鏈和機械活化氧化過程。

（五）水分

通常情況下，橡膠在長期淋雨或者浸泡在水中時，容易產(chǎn)生較大的破壞。成因主要是橡膠內(nèi)部所具有的水溶性物質(zhì)、清水基團等被水分子水解、吸收的緣故，特別是在水浸泡和大氣曝露的交替作用下，會加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對橡膠則不起破壞作用，甚至有延緩老化的作用。

二、如何有效減少化學(xué)作用對于橡膠的磨耗

由以上化學(xué)作用對橡膠的磨耗分析可知，其無不是自然環(huán)境中所具有的物質(zhì)與橡膠內(nèi)部的機理、分子發(fā)生的反應(yīng)所致，如溫度、光和氧等的作用下使橡膠內(nèi)的分子鏈發(fā)生一定程度的斷裂，這些都是化學(xué)作用引起的橡膠磨耗。而在了解影響橡膠磨耗的化學(xué)因素等的情況下，通過采取合理的應(yīng)對措施，往往可以降低其化學(xué)磨耗。[2]

普通橡膠存在的問題在于其耐磨性及耐油性問題。油類能使橡膠發(fā)生溶脹，是因為油類滲入橡膠后，產(chǎn)生了分子相互擴散，使硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。而通過改善橡膠內(nèi)部的化學(xué)成分如在橡膠中加入高苯乙烯、短纖維、PVC、PP、聚甲醛、PE、尼龍和具有防疲勞老化的防老劑都會提高橡膠的耐油性及耐磨損性。利用自身離子輔助離子鍍，在橡膠表面沉積一層銅、鈦、鎢、鋯等金屬，能有效降低橡膠與對偶間的真實接觸面積，顯著降低摩擦力。氯化也可降低橡膠的摩擦系數(shù)及其對滑動速度和溫度的依賴性。在針對摩擦性上，潤滑劑的存在可阻止橡膠與對偶面的直接接觸，從而降低其引起的摩擦損耗。

最后，減少化學(xué)作用對于橡膠的磨耗從根本上還需要加強對于橡膠的正確保養(yǎng)。這就是在日常的實際使用中，了解哪些日常行為會加劇橡膠的老化，在此基礎(chǔ)上，采用對于橡膠的正確使用方法及養(yǎng)護措施。

三、結(jié)語

化學(xué)作用對于橡膠產(chǎn)生的磨耗影響不可避免，但在實際的橡膠使用中，通過了解橡膠磨好的條件，采用合理的使用方法及維護方法，積極的采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，往往可以最大程度上較少橡膠損耗，提高其使用壽命。

參考文獻：

[1]馮萍.GB/T25262—2010《硫化橡膠或熱塑性橡膠磨耗試驗指南》解析[J].橡膠科技市場，2012，10（10）：2631+46.

[2]倪春霞.橡膠結(jié)構(gòu)性能對磨耗的影響[J].廣東化工，2017，44（09）：124125+111.