高分子橡胶材料老化的影响因素及应对措施分析张志

高分子橡胶材料老化的影响因素及应对措施分析张志
发布时间：2021-09-18T07:00:29.744Z 来源：《防护工程》2021年17期作者：张志
[导读] 高分子橡胶材料因此良好的压缩性、抗磨性以及伸长力等特性，被广泛应用于各种精密度高的机械设备和工业设备使用中，但是在加工和使用过程中，高分子橡胶材料的老化使得其性能逐渐下降，对设备产生一定影响，本文从高分子橡胶材料老化对设备的影响为切入点，探讨材料的耐久性对设备以及生产的影响和应对措施。

张志
金霸王（中国）有限公司广东东莞 523000
摘要：高分子橡胶材料因此良好的压缩性、抗磨性以及伸长力等特性，被广泛应用于各种精密度高的机械设备和工业设备使用中，但是在加工和使用过程中，高分子橡胶材料的老化使得其性能逐渐下降，对设备产生一定影响，本文从高分子橡胶材料老化对设备的影响为切入点，探讨材料的耐久性对设备以及生产的影响和应对措施。

关键字：高分子橡胶材料；橡胶老化；电磁振动器
引言
高分子橡胶材料目前被广泛应用于各行各业，但因其容易受到环境影响，在高强度的作业中，也容易因耗损而使得高分子橡胶材料老化、性能降低，这已经成为限制高分子材料发展和技术优化的最关键影响因素之一。

高分子橡胶材料的老化，不但会让产品失效，还能够因分解而对环境产生影响，因此，了解高分子橡胶材料老化的因素以及对器械和作业的危害性，有助于行业开发出更加耐久力的产品，优化材料结构和应用场景。

本文从高分子橡胶材料在电磁振动器方面的应用出发，分析高分子橡胶材料的老化因素影响以及抗老化措施和优化，并且根据实际案例来佐证高分子橡胶材料在电磁振动器上运用的可行性以及对作业效率和成本的影响。

期望能够通过此类研究，为行业带来更多可能性。

一、高分子橡胶材料在电磁振动器方面的应用
高分子橡胶材料被应用于送料盘线电磁振动器方面主要有几个方向，一是作为密封圈材料。

电磁振动器的密封通常是在振动器的底座与料斗座之间用橡胶圈进行密封，当压力过大时，橡胶圈会因振动过大而磨损，影响橡胶圈的刚度和密封性，从而影响整个机器的作业和生产。

二是作为电磁振动器的弹簧材料使用。

电磁振动器的弹簧分为板式弹簧、片式弹簧、蝶形弹簧等多种，三是作为垫片使用。

例如送料盘线电磁振动器的垫片就是橡胶垫，主要是用于振动器底部减振作用，当机器的Inline振动不稳定，会造成供料不及时而影响生产效率，通常情况下，需要更换橡胶垫。

这是最常见的三种橡胶材料在送料盘线电磁振动器的使用。

高分子橡胶材料运用于电磁振动器方面，主要作用是密封、减震降噪，同时，对机械也有防护作用。

在机械的高效运转中，高分子橡胶材料能够减少机械中的摩擦力，对机械的主要结构起到保护作用，增加机械寿命。

因此，高分子橡胶材料在机械方面的应用与抗老化研究，能够解决在实际操作时的成本问题和使用寿命问题。

二、高分子橡胶材料的老化变现和因素
高分子橡胶材料老化是因为分子发生质变而导致结构变化引起的变形、变色、强度改变等问题，在受到外力作用后，其内部结构受到损坏就会引起老化，其老化主要分为物理老化和化学老化两种，物理老化可恢复可控制，而化学老化不可逆转。

高分子橡胶材料在使用时间过久或工作强度过大时，会出现弹性下降、变软变硬、开裂、粘性变大等情况，具体看来，高分子橡胶材料从外观、物理性能、力学性能、电性能等方面发生变化时，那就是老化的开始。

其老化的因素很多，分为外因和内因两种。

外因除了环境影响以外还有微金属、油类的使用对其造成的影响，而内因主要包括化学、生物、物理等多方面的改变。

（一）外部因素
1、温度的影响
对于高分子橡胶材料来说，温度过高或过低都会对其的性能以及分子结构产生影响。

有大量的文献证明，温度过高时，高分子材料会因高温而进行热降解，而使材料的性能发生明显变化，温度过高，还会使高分子橡胶材料实现热溶解，粘性变大，而温度高低，会让橡胶材料变硬、变脆而极易折断或开裂，而使其丧失应有的性能。

2、湿度的影响
高分子橡胶材料会因太干或太湿而损坏性能。

湿度太大的话，橡胶受潮会容易被水解或吸收，加速对橡胶的破坏。

而太干燥会使橡胶摩擦力变大，其耐久力会受到影响。

3、氧气的影响
氧化是高分子材料老化的主要原因之一，无论是氧气还是臭氧，对高分子橡胶材料的破坏性都极大，氧气渗透到橡胶分子中，发生反应会使橡胶的性能发生变化，而臭氧作用于变形的橡胶，会出现“臭氧龟裂”，导致橡胶材料的使用年限降低。

4、光的影响
紫外线是对橡胶材料破坏力较高的光能量，除了能够引起橡胶材料的分子链断裂和交联外，还会因为材料吸收了光能而产生游离基，加速橡胶材料的氧化。

而红外线会引起橡胶材料的“光外层裂”，使材料表面变脆，影响其性能。

5、油的影响
高分子橡胶材料在使用过程中若长期接触油类物质，会导致其内部膨胀甚至溶解，导致橡胶的强度和力学性能降低。

6、微量金属的影响
高分子在加工时，要和金属接触，有可能混入微量金属，或在聚合时，残留一些金属催化剂，这都会影响自动氧化(即老化)的引发作用。

（二）内在因素
1、化学物质的影响
化学物质与高分子橡胶材料接触，会导致其分子结构改变，主要表现为高分子链的断链、交联、加成，化学介质的影响都是不可逆的。

2、物理因素的影响
由于高分子橡胶材料的频繁使用、摩擦等，都会对其耐久力产生影响。

其主要影响是变形，就是我们常说的物理形态的改变。

比如Inline的橡胶垫使用过久或强度过大会变薄、变形而导致其减震和降噪效果降低。

3、生物因素的影响
高分子橡胶材料在加工和制作过程中，通常都会添加各种化学成分，而这些成分有可能成为霉菌的营养源，当霉菌生长时，会吸收材料的物质，使得其绝缘性和重量改变，而导致高分子橡胶材料变硬、变脆、变色、摩擦力加大等。

三、缓解高分子材料老化的应对措施
高分子橡胶材料老化的根本原因是结构的变化，因此，想要解决高分子材料的老化问题，需要从其结构入手，只有改变高分子橡胶材料的结构，才能够实现抗老和性能的优化。

例如，在高分子橡胶材料的研究和生产过程中，要减少高分子链上的双键，而使得其化学反应变弱，通过各种技术手段来提高高分子橡胶材料的使用性能和耐久力，延长其使用寿命。

想要环节高分子橡胶材料的老化，主要从以下几个方面入手：
1、防止光氧化
光氧化是橡胶材料老化的主要原因，因此，可以从光氧老化的防护上实现缓解高分子材料的老化，利用光稳定剂等手段来控制紫外线、红外线等与材料的接触，从而抑制和延缓橡胶材料的老化。

根据其机理不同，可以采用不同的吸收剂，比如：紫外线、红外线吸收剂、光屏蔽剂、自由基捕获剂、能量转移剂等，从根本上解决光线对材料的影响，而使得橡胶材料不因光线而产生氧化。

2、对高分子材料表面覆膜
高分子橡胶材料容易受到水分、油分、菌群、微生物等分解，因此，行业内最常见的办法是对高分子材料进行表面覆膜来实现对其的保护。

在材料表面涂上放水或反微生物的涂层，有利于抵抗自然的湿度、酸雨、氧气、油分等对材料的老化作用。

3、复合型高分子材料的运用
相对于单纯的高分子材料来说，复合型高分子材料可具备多种材料的特性，对抗老化的能力也更加优秀，但是目前来看，这种办法还是有一定局限性。

不同高分子的特性不同，使其聚合在一起，首先在技术上就比较难以实现，其次是组成材料的选择上，也会因材料的成分配比而对其性能有一定影响，因此，想要运用复合型高分子材料，还需要经过大量的经验积累和技术上的突破才能得以实现。

4、添加防老剂
防老剂是目前应用最为普遍的高分子橡胶材料的防老办法，其对于高分子材料老化的作用非常明显且有效。

从功能上来看，防老剂的主要思路是对高分子材料老化过程中所发生的氧化反应进行遏制，这样在不发生氧化反应或是氧化反应较为缓慢的情况下，高分子材料中
就不会生成各种破坏性物质，材料的老化自然也就会更加缓慢。

一般来说，常见的防老剂有热稳定剂、抗氧剂、紫外线稳定剂等等，只要能够在高分子材料的加工过程加入，加工后得到的高分子材料就可以具备对各种有害离子进行防护的能力，从而达到防治材料老化的效果。

四、高分子橡胶材料老化对作业的影响以及优化策略
本项目中的送料盘线电磁振动器的垫片是橡胶垫，主要是用于振动器底部减振作用，当机器的Inline振动不稳定，会造成供料不及时而影响生产效率，通常情况下，需要更换橡胶垫。

在工作站的运作中，本项目发现造成停机的主要原因之一就是Inline振动不稳定，因此，橡胶垫的更换和使用至关重要。

工作站振动器简图振动器底部减振弹垫
电磁振动器要求定量、均匀、连续地输送Console，电磁振动器工作原理是基于“双质点共振”，只有当双质点达到接近共振的频率时，振动器才能有效地工作。

如上图所示，振动器底部的减震弹垫就是橡胶材料，根据振动原理造成振动不良有三个点，振动器本身质量，弹片和电磁铁与衔铁的间隙。

弹片数量减少会加大振动但长时间会造成弹簧片，还会造成振动不稳定，在夜间积时最大将电池振的太高造成挤塞。

通过对inline橡胶垫的更换和监控，减少机器的振动不稳定影响，本项目的高分子橡胶垫加工、安装方便，且使用寿命长，不易出故障，将这种材料运用于作业中，即使频繁更换，成本也不高。

另外，将密封圈等都替换为橡胶材质，其密封性和耐久性也更好，而inline弹垫使用橡胶圈，还能够节约成本，通过对橡胶材料的运用，减少振动器的成本，具有容易加工、安装方便、不易出故障、减轻重量等优点。

项目通过对Inline重量减轻并通过工作点分析方式标准化各项设定和振动频率。

上游在生产Console中会有少量打坏。

回料系统只能将好料回收，变形打坏的料剔除。

整个站停机由原来的每天5次降到每天0.2次。

2020年8月份停机已降至0.17次/天，由Inline和回料引起的load can Jam降为"0"次，效果显著。

结束语
随着社会的不断进步和国家综合实力的加强，我国对高分子材料的运用也越来越重视，在中国制造2025等政策的引导下，制造业需要以更少的成本实现技术上的突破，而高分子的运用，可以让机器在作业中发挥最大的能力。

因此，高分子材料在机械方面的运用至关重要。

而想要对高分子材料进行普及和运用，提高其抗老能力是关键。

各生产机构和研究机构应从实际应用出发，对高分子材料的抗老能力以及耐久力等进行研究，从节能的角度出现，让其功能最大化。

本文希望从对振动器上运用高分子橡胶材料为切入点，为我国机械设备和工业行业运用高分子材料提供一些参考。

参考资料：
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[2]李国强.高分子橡胶材料老化的影响因素及应对措施分析[J].橡塑技术与装备,2021,47(07):47-49.
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