[发明专利]一种利用变活化能分析硅橡胶老化机理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用变活化能分析硅橡胶老化机理的方法，属于分析硅橡胶老化机理方法技术领域。

背景技术

橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他橡胶制品中。

橡胶合成材料中的硅橡胶是典型的半无机物半有机聚合物，既具有无机高分子物的耐热性，又具有有机高分子的柔顺性，因而作为耐高热和耐低温的橡胶密封材料被广泛的应用于航天、航空等尖端工业。但橡胶件在其服役过程中受内外因素的影响，力学性能等会逐渐下降进而丧失使用价值。即使在橡胶件的相对较短的服役过程中，橡胶件的老化和降解问题依然是影响其贮存可靠性的关键因素。而橡胶老化之后物理性能下降的直接原因就是橡胶材料发生了化学反应，分子链与官能团发生了变化，因此研究橡胶老化后的老化机理是研究橡胶老化后性能变化的根本。通过研究橡胶老化后的老化机理还可以从根本上了解橡胶老化的原因，为橡胶材料耐老化方面的研究提供了依据，在后续研究橡胶老化方面起到了重要的作用。

在研究橡胶老化机理的过程中，通过研究老化过程活化能的改变可以表征出橡胶老化机理的变化。橡胶在某一条件下的老化机理包含着许多不同的反应方程式，但随着反应条件的改变，这些反应方程式的比重逐渐改变，可能存在着某些反应的比重增加，而某些反应的比重减少。而在老化过程中，当反应的比重改变时，整个老化反应的活化能是会发生变化的，这样在研究过程中就把通过活化能的变化与反应比重的变化对应起来，进一步研究整个老化过程中的老化机理。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即为了使橡胶产品更好地应用于实际，了解与掌握其老化规律。进而提供一种利用变活化能分析硅橡胶老化机理的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用变活化能分析硅橡胶老化机理的方法，

步骤一、硅橡胶的热氧老化实验

首先对硅橡胶试件进行热氧加速老化试验。实验用的夹具为哈尔滨工业大学机械加工制造厂制造的压缩夹具，其尺寸为240 x 30 x 18mm。实验用的热氧老化箱为无锡科来姆环境科技有限公司提供的热空气交换试验箱，其工作室尺寸为450 x 450 x 500mm，温度波动度≤±0.5K。

参考国标GB/T 3512进行硅橡胶烘箱加速老化试验；在将试样放入老化箱之前，按照GB/T2941-2006《橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序》对所有试样进行预处理；参考国标GB/T 1683，将试样放入夹具之中，每个夹具中放4个试样，每个试样之间距离大于5mm，压缩率25％。根据ISO：11346-2004《硫化或热塑橡胶-使用寿命和最高使用温度的评估》中的规定，最高试验温度应使材料性能达到临界值的时间不小于100h；最低试验温度应使材料性能达到临界值的时间至少为1000h。试验温度的选择需符合GB/T 2941-2006。根据《橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序》，选定250℃，180℃，165℃，150℃，135℃，120℃作为硅橡胶加速试验温度点。

步骤二、对老化试件进行X衍射光电子能谱测试和核磁共振测试

对不同条件下热氧加速老化后的老化试件分别进行X衍射光电子能谱测试和核磁共振测试。XPS的实验条件为：X光源单色化的Al Ka源，能量：1486.6eV，10mA×15KV，束斑大小：700×300μm；扫描模式：CAE；全谱扫描：通能为160eV。

核磁共振仪器为Bruker AVANCE III 400 WB。核磁光谱仪配备了一个4毫米的标准孔，其探头的X通道为79.50兆赫，其他通道进行调整到400兆赫。干细粉状样品装在封闭的钛转子中，以5kHZ的频率进行旋转。对每个样品总共进行10000次扫描并记录。

通过XPS和核磁共振的测试得到不同老化条件下的硅橡胶的元素谱图。

步骤三、对XPS和NMR测试结果进行分析