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Envelhecimento do ozônio e proteção de produtos de borracha
Aug 19, 2018

O ozônio é um fator importante no envelhecimento dos produtos de borracha na atmosfera. O ozônio é mais ativo que o oxigênio, então seu ataque à borracha, especialmente à borracha não saturada, é muito mais severo do que o oxigênio.

O ozônio (o3) na atmosfera é decomposto pela absorção de luz ultravioleta de ondas curtas na luz do sol por moléculas de oxigênio.

O átomo de oxigênio é recombinado com moléculas de oxigênio. Há uma camada de ozônio com uma concentração de cerca de 5 × 10 - no baixio de 20 a 30 km da superfície da Terra. Com o fluxo vertical de ar, o ozono é trazido para a superfície da terra e a concentração do ozono diminui gradualmente de alto para alto. Além disso, o ozônio é gerado em locais onde a luz ultravioleta está concentrada, em locais de descarga e em motores elétricos, especialmente onde são geradas faíscas elétricas. Normalmente, a concentração de ozônio na atmosfera é de 0 ~ 5X10-8. A concentração de ozônio varia de região para região; a concentração de ozônio varia de estação para estação. Embora a concentração de ozônio próximo ao solo seja muito baixa, os danos à borracha não podem ser ignorados.

A borracha insaturada é propensa à ozonização e sua aparência após a ozonização. Ao contrário do envelhecimento termo-oxidativo, a ozonização dos produtos de borracha é realizada apenas na camada superficial contatada pelo ozônio. Todo o processo de ozonização é realizado pela superfície. A segunda é que a borracha reage com o ozônio para formar um filme duro branco-prateado (cerca de 10 mm de espessura). Sob condições estáticas, o filme pode impedir o contato profundo entre ozônio e borracha, mas sob condições de deformação dinâmica ou sob tensão estática, quando borracha Quando o alongamento ou tensão elástica excede seu alongamento crítico ou estresse crítico, o filme rachará, permitindo que o ozônio entre em contato com a nova superfície de borracha, continue a ozonizar e fazer com que a rachadura cresça, e depois que a rachadura aparecer. Como a base tem concentração de tensão, é mais fácil aprofundar a rachadura e formar uma rachadura. A direção da fenda é perpendicular à direção do estresse. Geralmente, apenas uma pequena quantidade de fissuras aparece sob pequena tensão (como 5%), e a direção da fissura é claramente discernível. Quando a borracha é submetida a múltiplas direções, é difícil distinguir a direção da fissura.

Em primeiro lugar, o mecanismo da reação de ozonização de borracha

O mecanismo de reação do ozônio e da borracha insaturada pode ser explicado com referência à seguinte fórmula.

Quando o ozônio entra em contato com o produto de borracha, o ozônio reage primeiro com a ligação dupla ativa para formar o ozônio molecular 1. O ozônio molecular é instável e se decompõe rapidamente para formar carbonil 2 e zwitterion 3. Na maioria dos casos, o zwitterion e o composto carbonil recombinarão em um óxido odorífero ©, e o zwitterion também pode ser polimerizado para formar um diperóxido * ou um peróxido elevado. Além disso, quando um solvente ativo como o metanol está presente, o zwitterion também reage com ele para formar o peróxido de metoxidrogênio 7.

A energia de ativação do ozônio e da borracha insaturada é muito baixa, e a reação é muito fácil de realizar. A reação é concluída até que a ligação dupla da borracha seja consumida. Neste momento, uma película elástica de perda de prata branca é formada na superfície da borracha, contanto que não haja força externa para fazer a tartaruga de filme Crack, a borracha não continuará mais a ozonizar. Se a borracha ozonizada for esticada ou dinamicamente deformada, o filme ozonizado resultante rachará, revelando uma nova superfície de borracha e reagindo com o ozônio, o que faz com que a fissura continue a crescer.

A borracha saturada não contém ligações duplas, embora possa reagir com o ozônio, mas a reação prossegue muito lentamente e não é propensa a rachaduras.

Muitas pessoas estudaram a produção e o crescimento de fissuras de ozonização de borracha insaturada. Com base em seus dados experimentais, esses pesquisadores propuseram o mecanismo de crescimento e crescimento de crack. Por exemplo, acredita-se que a ocorrência de trincas se deva à tendência das cadeias moleculares quebradas geradas pela decomposição do ozonídeo sob estresse se separarem umas das outras, o que é maior que a tendência de recombinação. O crescimento de fissuras está relacionado à concentração de ozônio e à mobilidade das cadeias moleculares da borracha. Quando a concentração de ozônio é constante, quanto maior a mobilidade das cadeias moleculares, mais rápido será o crescimento das rachaduras. Acredita-se também que a geração e o crescimento do craqueamento do ozônio e as propriedades físicas da fina camada de ozonídeo formada pela ozonização da borracha e da camada superficial da borracha original

As propriedades físicas são diferentes. Por exemplo, Murray acredita que o processo de ozonização da borracha é um processo no qual processos físicos e processos químicos ocorrem juntos. Quando a borracha entra em contato com o ozônio, as ligações duplas na superfície reagem rapidamente com o ozônio, e a maioria delas forma um óxido ozonoso, que rapidamente transforma a corrente de borracha originalmente mole em uma cadeia rígida contendo muitos anéis de óxido odoríferos. Quando o estresse é aplicado à borracha, a tensão estica a corrente de borracha, fazendo com que mais ligações duplas entrem em contato com o ozônio, fazendo com que a corrente de borracha contenha anéis de óxido mais odoríferos e se tornando mais frágil. A superfície fragilizada é propensa a rachar sob estresse ou estresse dinâmico.

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