实验八 — 高分子材料的老化性 能测定

南京理工大学化工学院 一、 实验目的  1. 了解橡胶的老化机理  2. 掌握鼓风老化试验箱的使用方法  3. 测定老化前后的力学性能

南京理工大学化工学院 二、 实验原理  二、实验原理  橡胶的老化，是指生胶或橡胶制品在加工，储存或使 用过程中，由于受热、光、氧等外界因素的影响使其发生 物理或者化学变化，使性能逐渐下降的现象。根据外部影 响因素的不同，橡胶的老化通常分为：①热氧老化，其影 响因素为热和氧的共同作用；②臭氧老化，其影响因素为 热和臭氧的共同作用；③疲劳老化，其影响因素为交变应 力同氧、臭氧的共同作用；④光氧老化，其影响因素为光 与氧共同作用，其中橡胶的热氧老化是最普通而且最重要 的一种老化形式，本试验着重研究橡胶的热氧老化。  橡胶在热氧老化过程中的反应属于自由基链式自催化氧化 反应，其化学反应可表示为：

南京理工大学化工学院  引发  RH R·+ H·  ROOH RO·+ HO·  2ROOH RO·+ ROO·+ H2O  传递  R·+ O2 ROO·  ROO·+ RH ROOH + R·  RO·+ RH ROH + R·  HO·+ RH R·+ H2O  终止  R·+ R· R R  RO·+ R· ROR  RO·+ RO· ROOR  ROO·+ ROO· 稳定产物

南京理工大学化工学院  在橡胶的自由基链式氧化老化过程中，自由基链 反应可以因交联或断链而终止。因此在反应过程 中，可以发生交联或断链反应。不同的橡胶，其 热氧老化模型不同，有的以交联反应为主，有的 以断链反应为主。随着分子结构的改变，橡胶的 性能随之发生变化，可通过热氧老化前后橡胶性 能的改变来衡量老化程度。  通常在合成过程中和加工过程中加入防老剂以阻 滞橡胶在加工，储存及使用过程中所产生的老化， 常用的防老剂有胺类防老剂，酚类防老剂及有机 硫化物类防老剂。

南京理工大学化工学院 三、实验设备和原料  实验中采用标准哑铃状拉伸试条。  老化实验采用 401A 鼓风老化试验箱，老化温 度为 100 ℃，老化时间为 6 小时。

南京理工大学化工学院 CMT 微机控制电子万能试验机 （参见力学性能 测试 —— 万能电子拉力机的使用）

南京理工大学化工学院 四、 实验步骤  将试样用回形针固定于工作转盘上，开启老化试 验箱， 6 小时后取出物料，测定物料老化前后的 拉伸性能，按下式计算老化系数。  老化系数 = （老化后断裂伸长率 × 老化后扯断 强度） / （老化前断裂伸长率 × 老化前扯断强度） ×100%

南京理工大学化工学院 五、思考题  五、思考题  1. 试分析影响橡胶老化的主要因素。