化學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生發熱，同時產生一定的表面破壞，最終在這種反復作用下形成橡膠磨耗。由化學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作用對橡膠磨耗的影響。

關鍵詞：化學作用;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生摩擦，這種磨耗在日積月累中觀察其表現狀態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力作用下被分割成微小的顆粒，這種磨耗通常體現在物理層面上的損耗。另一種是相對于化學層面上的磨耗，即橡膠在外部摩擦或受熱產生的局部高溫使得橡膠表面發生分解，最終形成一種油狀的粘性顆粒，這種化學上的磨耗又被叫做“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換關系。在摩擦力發生變化的情況下，通常磨耗的速度及其形式也會出現較大的變化。當橡膠與摩擦物體產生較大的摩擦力時，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可觀察到，通過實驗室試驗可以發現，當摩擦力處于較高狀態下時，橡膠摩擦產生的膠屑呈粉狀;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，膠屑則呈現出油膩狀態。

由此可見，在較低的摩擦力作用下，橡膠的磨耗機理發生了變化，這種變化更趨向于化學方面。在高溫作用下，橡膠內部機理在化學作用下產生嚴重老化，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生一定的氧化作用，氧分子同橡膠分子產生的游離基鏈鎖反應，使得橡膠內的分子鏈發生一定程度的斷裂，或者在過渡交聯下，橡膠的性能發生改變，由此可見，氧化作用是橡膠老化的重要原因。臭氧所具有的化學性質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，其破壞性主要體現在使得橡膠內的分子鏈發生斷裂，作用于不飽和橡膠時就會產生龜裂。

（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，其內部產生一定的游離基，加快了橡膠內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部分子鏈的斷裂及分子間的交聯。光和熱對于橡膠的化學作用來講有所不同，光主要集中在橡膠的表面進行。

（四）機械應力

機械作用的反復性往往會使得橡膠分子斷裂，從而產生游離基與空氣中的氧氣作用，產生氧化鏈，這種機械作用下形成的橡膠內部的化學反應被叫做力化學過程。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，容易產生較大的破壞。成因主要是橡膠內部所具有的水溶性物質、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、如何有效減少化學作用對于橡膠的磨耗

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

普通橡膠存在的問題在于其耐磨性及耐油性問題。油類能使橡膠發生溶脹，是因為油類滲入橡膠后，產生了分子相互擴散，使硫化膠的網狀結構發生變化。而通過改善橡膠內部的化學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。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，在此基礎上，采用對于橡膠的正確使用方法及養護措施。

三、結語

化學作用對于橡膠產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，積極的采取相應的應對措施，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.橡膠結構性能對磨耗的影響[J].廣東化工，2017，44（09）：124125+111.