[發(fā)明專利]一種利用變活化能分析硅橡膠老化機(jī)理的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410304762.0
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104076136A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宇艷;劉宇鵬;王友善;粟本龍;周銳;崔志博;劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N33/44
• 分類號: G01N33/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用變活化能分析硅橡膠老化機(jī)理的方法，屬于分析硅橡膠老化機(jī)理方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他橡膠制品中。

橡膠合成材料中的硅橡膠是典型的半無機(jī)物半有機(jī)聚合物，既具有無機(jī)高分子物的耐熱性，又具有有機(jī)高分子的柔順性，因而作為耐高熱和耐低溫的橡膠密封材料被廣泛的應(yīng)用于航天、航空等尖端工業(yè)。但橡膠件在其服役過程中受內(nèi)外因素的影響，力學(xué)性能等會逐漸下降進(jìn)而喪失使用價值。即使在橡膠件的相對較短的服役過程中，橡膠件的老化和降解問題依然是影響其貯存可靠性的關(guān)鍵因素。而橡膠老化之后物理性能下降的直接原因就是橡膠材料發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，分子鏈與官能團(tuán)發(fā)生了變化，因此研究橡膠老化后的老化機(jī)理是研究橡膠老化后性能變化的根本。通過研究橡膠老化后的老化機(jī)理還可以從根本上了解橡膠老化的原因，為橡膠材料耐老化方面的研究提供了依據(jù)，在后續(xù)研究橡膠老化方面起到了重要的作用。

在研究橡膠老化機(jī)理的過程中，通過研究老化過程活化能的改變可以表征出橡膠老化機(jī)理的變化。橡膠在某一條件下的老化機(jī)理包含著許多不同的反應(yīng)方程式，但隨著反應(yīng)條件的改變，這些反應(yīng)方程式的比重逐漸改變，可能存在著某些反應(yīng)的比重增加，而某些反應(yīng)的比重減少。而在老化過程中，當(dāng)反應(yīng)的比重改變時，整個老化反應(yīng)的活化能是會發(fā)生變化的，這樣在研究過程中就把通過活化能的變化與反應(yīng)比重的變化對應(yīng)起來，進(jìn)一步研究整個老化過程中的老化機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，即為了使橡膠產(chǎn)品更好地應(yīng)用于實(shí)際，了解與掌握其老化規(guī)律。進(jìn)而提供一種利用變活化能分析硅橡膠老化機(jī)理的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用變活化能分析硅橡膠老化機(jī)理的方法，

步驟一、硅橡膠的熱氧老化實(shí)驗(yàn)

首先對硅橡膠試件進(jìn)行熱氧加速老化試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用的夾具為哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械加工制造廠制造的壓縮夾具，其尺寸為240x30x18mm。實(shí)驗(yàn)用的熱氧老化箱為無錫科來姆環(huán)境科技有限公司提供的熱空氣交換試驗(yàn)箱，其工作室尺寸為450x450x500mm，溫度波動度≤±0.5K。

參考國標(biāo)GB/T?3512進(jìn)行硅橡膠烘箱加速老化試驗(yàn)；在將試樣放入老化箱之前，按照GB/T2941-2006《橡膠物理試驗(yàn)方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序》對所有試樣進(jìn)行預(yù)處理；參考國標(biāo)GB/T?1683，將試樣放入夾具之中，每個夾具中放4個試樣，每個試樣之間距離大于5mm，壓縮率25％。根據(jù)ISO：11346-2004《硫化或熱塑橡膠-使用壽命和最高使用溫度的評估》中的規(guī)定，最高試驗(yàn)溫度應(yīng)使材料性能達(dá)到臨界值的時間不小于100h；最低試驗(yàn)溫度應(yīng)使材料性能達(dá)到臨界值的時間至少為1000h。試驗(yàn)溫度的選擇需符合GB/T?2941-2006。根據(jù)《橡膠物理試驗(yàn)方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序》，選定250℃，180℃，165℃，150℃，135℃，120℃作為硅橡膠加速試驗(yàn)溫度點(diǎn)。

步驟二、對老化試件進(jìn)行X衍射光電子能譜測試和核磁共振測試

對不同條件下熱氧加速老化后的老化試件分別進(jìn)行X衍射光電子能譜測試和核磁共振測試。XPS的實(shí)驗(yàn)條件為：X光源單色化的Al?Ka源，能量：1486.6eV，10mA×15KV，束斑大小：700×300μm；掃描模式：CAE；全譜掃描：通能為160eV。

核磁共振儀器為Bruker?AVANCE?III?400?WB。核磁光譜儀配備了一個4毫米的標(biāo)準(zhǔn)孔，其探頭的X通道為79.50兆赫，其他通道進(jìn)行調(diào)整到400兆赫。干細(xì)粉狀樣品裝在封閉的鈦轉(zhuǎn)子中，以5kHZ的頻率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。對每個樣品總共進(jìn)行10000次掃描并記錄。

通過XPS和核磁共振的測試得到不同老化條件下的硅橡膠的元素譜圖。

步驟三、對XPS和NMR測試結(jié)果進(jìn)行分析