橡膠試樣或制品在周期性應(yīng)力和變形作用下出現(xiàn)損壞或發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)和性能的變化現(xiàn)象稱為疲勞老化,轉(zhuǎn)動(dòng)的橡膠傳動(dòng)帶和輸送帶、橡膠彈簧等都會(huì)發(fā)生疲勞老化,疲勞老化會(huì)加速橡膠制品的損壞,縮短膠帶制品使用壽命,因此有必要了解疲勞老化產(chǎn)生的原因,掌握疲勞老化的防護(hù)原理及方法,應(yīng)用機(jī)理還應(yīng)包含了前述的熱氧化機(jī)理和臭氧化機(jī)理,了解疲勞老化的機(jī)理就是要弄清這些不同老化作用之間的關(guān)系,以便能有效地預(yù)防和減緩橡膠的疲勞老化;
當(dāng)周期性的機(jī)械力施加到橡膠上時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種作用,一是直接來(lái)拉伸分子;二是雖然不能直接拉伸分子但可以降低橡膠分子鏈的斷裂活化能,起到活化氧化及臭氧化反應(yīng)的作用,前者是由于橡膠分子先天結(jié)構(gòu)和交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不均勻性以及橡膠特有的黏彈性滯后,使得應(yīng)力分布很不均勻甚至存在應(yīng)力梯度,當(dāng)橡膠分子鏈上的弱鍵處集中較大應(yīng)力時(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂,生成活性大分子自由基,從而加速了橡膠的氧化引發(fā)反應(yīng),由于橡膠分子在機(jī)械力的反復(fù)作用下,使主鏈或交聯(lián)鍵的化學(xué)鍵力變?nèi)酰?/FONT>從而降低了氧化反應(yīng)的活化能,加速了氧化裂解作用,此外力學(xué)損耗產(chǎn)生的熱量也同樣起到了活化氧化的作用;
在滾動(dòng)的地面之間以及轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形橡膠輸送帶與傳動(dòng)滾筒之間,由于摩擦產(chǎn)生的靜電也會(huì)導(dǎo)致臭氧產(chǎn)生,使橡膠板或膠帶在發(fā)生氧化的同時(shí)也發(fā)生臭氧化,并且這種臭氧化反應(yīng)理所當(dāng)然地被機(jī)械力活化,運(yùn)輸帶橡膠的耐疲勞性常用試樣出現(xiàn)損壞時(shí)所經(jīng)受的周期性應(yīng)力或變形次數(shù)或試樣在預(yù)定次數(shù)的應(yīng)力周期中出現(xiàn)損壞時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力振幅最大值表示,前者也稱其為疲勞耐久性,后者稱為疲勞強(qiáng)度;
不同的橡膠其疲勞耐久性不同,硫化橡膠受壓縮和拉伸變形時(shí)的疲勞耐久性,當(dāng)其受力方式不同時(shí),疲勞耐久性不同,另外不同橡膠硫化膠在周期性變形時(shí)損壞性質(zhì)不同,有的橡膠產(chǎn)生裂口早但裂口增長(zhǎng)速度慢,有的產(chǎn)生裂口晚但增長(zhǎng)速度快;
橡膠的疲勞老化是因動(dòng)態(tài)應(yīng)力和應(yīng)變而起,因此解決疲勞老化的防護(hù)首先要從制品膠料配方的設(shè)計(jì)人手,使硫化膠在滿足綜合使用性能要求的前提下,盡量提高拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率,使橡膠在形變條件下具有較高的抗裂口產(chǎn)生和抗裂口增長(zhǎng)強(qiáng)度,其次是例如向橡膠帆布輸送帶膠料中添加能夠抑制屈撓一龜裂產(chǎn)生和增長(zhǎng)的防老劑,這些抗屈撓龜裂的膠帶防老劑改善了橡膠疲勞過(guò)程中結(jié)構(gòu)變化的穩(wěn)定性,特別是在高溫條件下,它們能阻礙機(jī)械力活化氧化的進(jìn)行,從而改善了橡膠的耐疲勞性。