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[摘 要]本文简单介绍了橡胶老化现象、影响橡胶老化的因素、橡胶耐老化性能的相关试验及标准
[关键词]橡胶 耐老化 试验 标准
中图分类号：R797 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0019-01
1、橡胶老化现象
橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、电缆及其他各种橡胶制品。但是，橡胶及其制品在加工制造、储存和使用过程中，由于受到氧、臭氧、变价金属离子、热、光、高能辐射、机械应力等因素的作用以及各类化学物质和真菌的侵蚀和破坏，会使其原有的性能逐渐地发生变化，进而失去使用价值。例如，橡胶变软发粘、变硬发脆、出现龟裂、物理及力学性能下降、弹性变差、电绝缘性能降低、产生松弛等，这种现象称为橡胶的老化。
生胶或者橡胶制品在加工、贮存或使用过程中，会受到热、氧、光等因素的影响而逐渐发生物理及化学变化，使其性能下降，并丧失用途。橡胶老化过程中常常会伴随着一些显著的现象，如在外观上可以发现长期贮存的天然橡胶变软、发粘、有斑点；橡胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、失光、颜色改变等现象。物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上发生抗张强度、断裂伸长率、弯曲强度、压缩率等指标下降。
2、影响橡胶老化的因素
2.1 氧
氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基链锁反应，分子链发生断裂或过度交联，引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
2.2 臭氧
早在19世纪，人们就发现受拉伸的橡胶在老化过程中发生龟裂，当时人们以为是由于阳光照射引起的，但后来发现未经阳光照射的橡胶制品上，也有龟裂产生。后来经过分析发现，不受阳光照射的橡胶拉伸所產生的龟裂是由于大气中的臭氧所致。
臭氧在大气中的含量很少却是橡胶龟裂的主要因素。臭氧的化学活性比氧高得多，破坏性更大，它同样可以使分子链发生断裂，但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶（主要是不饱和橡胶）时，出现与应力作用方向垂直的裂纹，即所谓“臭氧龟裂”；作用于不变形的橡胶时，仅表面生成氧化膜而不龟裂。
2.3 热
提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是活化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应，从而加速橡胶氧化反应速度，这是普遍存在的一种老化现象——热氧老化。
2.4 光
光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外，橡胶因吸收光能而产生游离基，引发并加速氧化链反应过程。紫外线光起着加热的作用。光作用其另一特点（与热作用不同）是它主要在橡表面进生。含胶率高的试样，两面会出现网状裂纹，即所谓“光外层裂”。
2.5 机械应力
在机械应力反复作用下，会使橡胶分子链断裂生成游离基，引发氧化链反应，形成力化学过程。机械断裂分子链和机械活化氧化过程。哪个能占优势，视其所处的条件而定。此外，在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
2.6 水分
水分的作用有两个方面：橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时，容易破坏，这是由于橡胶中的水溶性物质和清水基团等成分被水抽提溶解。水解或吸收等原因引起的。特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下，会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用，甚至有延缓老化的作用。
2.7 其它
对橡胶的作用因素还有化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
3、橡胶耐老化性能相关试验
由于影响橡胶老化的因素较多，针对不同的因素采用不同的检测方法。橡胶耐老化主要有以下几种测试方法：
（1）烘箱加速老化试验；（2）湿热加速老化试验；（3）臭氧加速老化试验；（4）氙弧灯加速老化试验
3.1 烘箱加速老化试验
橡胶烘箱加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 17782-1999《硫化橡胶压力空气热老化试验方法》
（2）GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》
（3）GB/T 13939-2014《硫化橡胶热氧老化试验方法管式仪法》
以上标准的原理主要是将橡胶暴露在高温和压力空气环境中老化后测试其性能，并与未老化试样性能进行比较。建议测试橡胶的拉伸强度、定伸应力、断裂伸长率和硬度等性能。
3.2 湿热加速老化试验
湿热加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 15905-1995《硫化橡胶湿热老化试验方法》
以上标准的原理主要是将橡胶暴露在潮湿的热空气环境中，经过热空气和水气的作用，在一定时间内测定橡胶的拉伸强度、断裂伸长率等性能或外观、体积等变化。
3.3 臭氧加速老化试验
臭氧加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 13642-2015《硫化橡胶耐臭氧老化试验动态拉伸试验法》
（2）GB/T 7762-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验》
（3）GB/T 11206-2009《橡胶老化试验表面龟裂法》
以上标准的原理主要是橡胶在静态拉伸应变或者连续的动态拉伸应变条件下，暴露于恒定臭氧浓度和恒温的密闭试验箱中，检测橡胶在规定时间后是否出现龟裂或者测试橡胶最早出现龟裂的时间，如果需要可以评级橡胶的龟裂程度。
3.4 氙弧灯加速老化试验
氙灯加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 18424-2001《橡胶和塑料软管氙弧灯曝晒颜色和外观变化的测定》
（2）GB/T 3511-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶耐候性》
（3）GB/T 16422.2-2014《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》
以上标准的原理主要是橡胶暴露在经过滤光器滤过的氙弧灯光，模拟橡胶在实际使用环境中暴露于日光或窗玻璃过滤后的日光下发生自燃老化效果，目的是为了是橡胶在经受一定的暴露辐射后，使橡胶的性能产生一定程度的变化，主要包括外观及疲劳强度等物理性能的变化。
4、结束语
随着橡胶制品在人们生活中的普遍应用，橡胶制品的耐老化检测方法也将会更加发展和完善，必将创新防老化技术的发展，提高橡胶的耐老化性能，从而提高产品的使用寿命，进而降低产品生产成本。为了提高橡胶寿命防止老化，我们可以采取添加防老化剂等措施，橡胶的防老化剂有：自由基抑制剂、光稳定剂、抗臭氧剂、有害金属抑制剂、过氧化物分解剂等。防老化剂的原理主要是防止橡胶发生自由基反应，并停止橡胶自由基链所反应，防老化剂可以产生过氧化物，并分解成稳定的化合物，使橡胶内部处于稳定状态，抑制橡胶出现老化的现象。
参考文献
[1] GB/T 17782-1999《硫化橡胶压力空气热老化试验方法》.
[2] GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》.
[3] GB/T 13939-2014《硫化橡胶 热氧老化试验方法 管式仪法》.
[4] GB/T 15905-1995《硫化橡胶湿热老化试验方法》.
[5] GB/T 13642-2015《硫化橡胶耐臭氧老化试验 动态拉伸试验法》.
[6] GB/T 7762-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验》.
[7] GB/T 11206-2009《橡胶老化试验 表面龟裂法》.
[8] GB/T 18424-2001《橡胶和塑料软管 氙弧灯曝晒颜色和外观变化的测定》.
[9] GB/T3511-2008《硫化橡膠或热塑性橡胶 耐候性》.
[10] GB/T 16422.2-2014《塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分：氙弧灯》.
[关键词]橡胶 耐老化 试验 标准
中图分类号：R797 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0019-01
1、橡胶老化现象
橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、电缆及其他各种橡胶制品。但是，橡胶及其制品在加工制造、储存和使用过程中，由于受到氧、臭氧、变价金属离子、热、光、高能辐射、机械应力等因素的作用以及各类化学物质和真菌的侵蚀和破坏，会使其原有的性能逐渐地发生变化，进而失去使用价值。例如，橡胶变软发粘、变硬发脆、出现龟裂、物理及力学性能下降、弹性变差、电绝缘性能降低、产生松弛等，这种现象称为橡胶的老化。
生胶或者橡胶制品在加工、贮存或使用过程中，会受到热、氧、光等因素的影响而逐渐发生物理及化学变化，使其性能下降，并丧失用途。橡胶老化过程中常常会伴随着一些显著的现象，如在外观上可以发现长期贮存的天然橡胶变软、发粘、有斑点；橡胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、失光、颜色改变等现象。物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上发生抗张强度、断裂伸长率、弯曲强度、压缩率等指标下降。
2、影响橡胶老化的因素
2.1 氧
氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基链锁反应，分子链发生断裂或过度交联，引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
2.2 臭氧
早在19世纪，人们就发现受拉伸的橡胶在老化过程中发生龟裂，当时人们以为是由于阳光照射引起的，但后来发现未经阳光照射的橡胶制品上，也有龟裂产生。后来经过分析发现，不受阳光照射的橡胶拉伸所產生的龟裂是由于大气中的臭氧所致。
臭氧在大气中的含量很少却是橡胶龟裂的主要因素。臭氧的化学活性比氧高得多，破坏性更大，它同样可以使分子链发生断裂，但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶（主要是不饱和橡胶）时，出现与应力作用方向垂直的裂纹，即所谓“臭氧龟裂”；作用于不变形的橡胶时，仅表面生成氧化膜而不龟裂。
2.3 热
提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是活化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应，从而加速橡胶氧化反应速度，这是普遍存在的一种老化现象——热氧老化。
2.4 光
光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外，橡胶因吸收光能而产生游离基，引发并加速氧化链反应过程。紫外线光起着加热的作用。光作用其另一特点（与热作用不同）是它主要在橡表面进生。含胶率高的试样，两面会出现网状裂纹，即所谓“光外层裂”。
2.5 机械应力
在机械应力反复作用下，会使橡胶分子链断裂生成游离基，引发氧化链反应，形成力化学过程。机械断裂分子链和机械活化氧化过程。哪个能占优势，视其所处的条件而定。此外，在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
2.6 水分
水分的作用有两个方面：橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时，容易破坏，这是由于橡胶中的水溶性物质和清水基团等成分被水抽提溶解。水解或吸收等原因引起的。特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下，会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用，甚至有延缓老化的作用。
2.7 其它
对橡胶的作用因素还有化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
3、橡胶耐老化性能相关试验
由于影响橡胶老化的因素较多，针对不同的因素采用不同的检测方法。橡胶耐老化主要有以下几种测试方法：
（1）烘箱加速老化试验；（2）湿热加速老化试验；（3）臭氧加速老化试验；（4）氙弧灯加速老化试验
3.1 烘箱加速老化试验
橡胶烘箱加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 17782-1999《硫化橡胶压力空气热老化试验方法》
（2）GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》
（3）GB/T 13939-2014《硫化橡胶热氧老化试验方法管式仪法》
以上标准的原理主要是将橡胶暴露在高温和压力空气环境中老化后测试其性能，并与未老化试样性能进行比较。建议测试橡胶的拉伸强度、定伸应力、断裂伸长率和硬度等性能。
3.2 湿热加速老化试验
湿热加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 15905-1995《硫化橡胶湿热老化试验方法》
以上标准的原理主要是将橡胶暴露在潮湿的热空气环境中，经过热空气和水气的作用，在一定时间内测定橡胶的拉伸强度、断裂伸长率等性能或外观、体积等变化。
3.3 臭氧加速老化试验
臭氧加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 13642-2015《硫化橡胶耐臭氧老化试验动态拉伸试验法》
（2）GB/T 7762-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验》
（3）GB/T 11206-2009《橡胶老化试验表面龟裂法》
以上标准的原理主要是橡胶在静态拉伸应变或者连续的动态拉伸应变条件下，暴露于恒定臭氧浓度和恒温的密闭试验箱中，检测橡胶在规定时间后是否出现龟裂或者测试橡胶最早出现龟裂的时间，如果需要可以评级橡胶的龟裂程度。
3.4 氙弧灯加速老化试验
氙灯加速老化试验主要标准如下：
（1）GB/T 18424-2001《橡胶和塑料软管氙弧灯曝晒颜色和外观变化的测定》
（2）GB/T 3511-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶耐候性》
（3）GB/T 16422.2-2014《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》
以上标准的原理主要是橡胶暴露在经过滤光器滤过的氙弧灯光，模拟橡胶在实际使用环境中暴露于日光或窗玻璃过滤后的日光下发生自燃老化效果，目的是为了是橡胶在经受一定的暴露辐射后，使橡胶的性能产生一定程度的变化，主要包括外观及疲劳强度等物理性能的变化。
4、结束语
随着橡胶制品在人们生活中的普遍应用，橡胶制品的耐老化检测方法也将会更加发展和完善，必将创新防老化技术的发展，提高橡胶的耐老化性能，从而提高产品的使用寿命，进而降低产品生产成本。为了提高橡胶寿命防止老化，我们可以采取添加防老化剂等措施，橡胶的防老化剂有：自由基抑制剂、光稳定剂、抗臭氧剂、有害金属抑制剂、过氧化物分解剂等。防老化剂的原理主要是防止橡胶发生自由基反应，并停止橡胶自由基链所反应，防老化剂可以产生过氧化物，并分解成稳定的化合物，使橡胶内部处于稳定状态，抑制橡胶出现老化的现象。
参考文献
[1] GB/T 17782-1999《硫化橡胶压力空气热老化试验方法》.
[2] GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》.
[3] GB/T 13939-2014《硫化橡胶 热氧老化试验方法 管式仪法》.
[4] GB/T 15905-1995《硫化橡胶湿热老化试验方法》.
[5] GB/T 13642-2015《硫化橡胶耐臭氧老化试验 动态拉伸试验法》.
[6] GB/T 7762-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验》.
[7] GB/T 11206-2009《橡胶老化试验 表面龟裂法》.
[8] GB/T 18424-2001《橡胶和塑料软管 氙弧灯曝晒颜色和外观变化的测定》.
[9] GB/T3511-2008《硫化橡膠或热塑性橡胶 耐候性》.
[10] GB/T 16422.2-2014《塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分：氙弧灯》.