張健欽

摘要：一般來(lái)說(shuō)，橡膠在摩擦作用下會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱，同時(shí)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(lái)說(shuō)，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(jī)械降解就是橡膠磨耗。本文著重分析了化學(xué)作用對(duì)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(huì)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(jué)。通常，其在粗糙表面上形成與尖銳點(diǎn)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(duì)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(dāng)橡膠脫落形成黑色“軌跡”時(shí)，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(lái)說(shuō)，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(huì)出現(xiàn)較大的變化。當(dāng)橡膠與摩擦物體產(chǎn)生較大的摩擦力時(shí)，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(guò)橡膠摩擦下來(lái)的橡膠狀態(tài)可觀察到，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摩擦力處于較高狀態(tài)下時(shí)，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(jiàn)，在較低的摩擦力作用下，橡膠的磨耗機(jī)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(jī)理在化學(xué)作用下產(chǎn)生嚴(yán)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(duì)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(guò)渡交聯(lián)下，橡膠的性能發(fā)生改變，由此可見(jiàn)，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(guò)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(shí)就會(huì)產(chǎn)生龜裂。

（三）光和熱

橡膠具有較強(qiáng)的吸光性，其對(duì)于熱量也具有較強(qiáng)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(guò)程。與此同時(shí)，光中所具有的紫外線也會(huì)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(duì)于橡膠的化學(xué)作用來(lái)講有所不同，光主要集中在橡膠的表面進(jìn)行。

（四）機(jī)械應(yīng)力

機(jī)械作用的反復(fù)性往往會(huì)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(jī)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(guò)程。在機(jī)械作用及氧化作用下形成的破壞主要有兩種——機(jī)械斷裂分子鏈和機(jī)械活化氧化過(guò)程。

（五）水分

通常情況下，橡膠在長(zhǎng)期淋雨或者浸泡在水中時(shí)，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(tuán)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(huì)加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對(duì)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(duì)于橡膠的磨耗

由以上化學(xué)作用對(duì)橡膠的磨耗分析可知，其無(wú)不是自然環(huán)境中所具有的物質(zhì)與橡膠內(nèi)部的機(jī)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(guò)采取合理的應(yīng)對(duì)措施，往往可以降低其化學(xué)磨耗。[2]

普通橡膠存在的問(wèn)題在于其耐磨性及耐油性問(wèn)題。油類能使橡膠發(fā)生溶脹，是因?yàn)橛皖悵B入橡膠后，產(chǎn)生了分子相互擴(kuò)散，使硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。而通過(guò)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(huì)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(duì)偶間的真實(shí)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(duì)滑動(dòng)速度和溫度的依賴性。在針對(duì)摩擦性上，潤(rùn)滑劑的存在可阻止橡膠與對(duì)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(duì)于橡膠的磨耗從根本上還需要加強(qiáng)對(duì)于橡膠的正確保養(yǎng)。這就是在日常的實(shí)際使用中，了解哪些日常行為會(huì)加劇橡膠的老化，在此基礎(chǔ)上，采用對(duì)于橡膠的正確使用方法及養(yǎng)護(hù)措施。

三、結(jié)語(yǔ)

化學(xué)作用對(duì)于橡膠產(chǎn)生的磨耗影響不可避免，但在實(shí)際的橡膠使用中，通過(guò)了解橡膠磨好的條件，采用合理的使用方法及維護(hù)方法，積極的采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)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(xiàn)：

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

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