絕緣橡膠板的耐老化性能是其使用壽命和可靠性的關鍵指標,尤其在電力、電子等需要長期穩定絕緣的應用中。其耐老化性能并非由單一因素決定,而是多種成分協同作用的結果,主要與以下幾類成分密切相關:
1. 橡膠基體(生膠)的選擇:
* 這是決定耐老化性能的基礎。不同橡膠分子結構對熱、氧、臭氧、紫外線等老化因素的抵抗能力差異顯著。
* 天然橡膠:雖然機械性能好,但分子鏈含大量不飽和雙鍵,極易被氧、臭氧攻擊,耐熱氧老化、耐臭氧老化性能差。
* 丁苯橡膠:耐老化性能優于天然橡膠,但仍遜于飽和橡膠。
* 乙丙橡膠:包括三元乙丙橡膠和二元乙丙橡膠。因其主鏈為飽和結構,側鏈乙烯基含量低,具有極其優異的耐熱氧老化、耐臭氧老化、耐候老化性能。同時,其的電絕緣性使其成為絕緣橡膠板的基材。
* 硅橡膠:具有非常寬的使用溫度范圍,耐高溫老化、耐候老化性能優異,電性能好,常用于絕緣應用。
* 氯丁橡膠:耐候性、耐臭氧性優于天然橡膠和丁苯橡膠,具有一定的阻燃性。
* 丁基橡膠:飽和度高,氣密性好,耐熱氧老化、耐臭氧老化、耐候性較好。
2. 防老劑(劑、抗臭氧劑、紫外線吸收劑等):
* 這是提高橡膠制品耐老化性能、的手段之一。防老劑通過抑制或延緩橡膠的氧化降解過程來發揮作用。
* 劑:主要抵抗熱氧老化。常用的有胺類(如防老劑RD、4020、4010NA等,防護效能高,但可能污染變色)和酚類(如防老劑264、2246、1010等,污染性小,適合淺色制品)。
* 抗臭氧劑:專門用于防護臭氧龜裂。常用的是對苯二胺類(如防老劑4010NA、4020、H等)和石蠟(通過在表面形成物理屏障)。
* 紫外線吸收劑/光穩定劑:用于抵抗光氧老化(候老化)。它們吸收有害的紫外光能量或猝滅自由基。常與劑配合使用。
* 防老劑的種類、用量、并用方式對終耐老化效果影響巨大。絕緣板常采用多種防老劑并用的方式以獲得協同效應。
3. 填料:
* 填料不僅影響橡膠的物理機械性能和電性能,也間接或直接影響其耐老化性。
* 炭黑:是的補強填料。某些炭黑(如爐法炭黑)本身具有一定的紫外線屏蔽作用,能改善耐候性。但炭黑填充膠料在高溫下可能因導熱性好而加速內部老化。炭黑的性質(粒徑、結構、表面化學)會影響其防護效果。
* 白炭黑(二氧化硅):常用于淺色或彩色絕緣橡膠板。白炭黑對改善耐熱性有一定幫助,但需配合偶聯劑使用以提高補果。其耐候性通常需要依靠防老劑體系。
* 礦物填料:如碳酸鈣、滑石粉等,主要起填充和降低成本作用,對耐老化性貢獻不大,過量填充可能降低機械性能和老化后的保持率。
4. 硫化體系:
* 交聯網絡的結構(交聯密度、交聯鍵類型)影響橡膠的熱穩定性、耐氧化性和耐疲勞老化性。
* 硫磺硫化體系:傳統的CV(普通硫磺)、SEV(半有效)、EV(有效)硫化體系。EV體系生成的多硫鍵較少,單硫鍵和雙硫鍵比例高,耐熱性更好。
* 過氧化物硫化體系:生成熱穩定性更高的C-C交聯鍵,顯著優于硫磺硫化體系的耐熱老化性能,尤其適用于要求高溫長期使用的乙丙橡膠絕緣板。但需注意過氧化物硫化對某些防老劑的干擾。
5. 其他助劑:
* 增塑劑/軟化劑:選擇揮發性低、熱穩定性好的品種(如石蠟油、某些酯類)有助于保持長期使用過程中的柔韌性和減緩硬化老化。
* 加工助劑:在滿足加工要求的前提下,應盡量減少可能促進老化的成分。
總結來說,絕緣橡膠板的耐老化性能是橡膠基體(優選乙丙橡膠、硅橡膠)、且匹配的防老劑體系(劑、抗臭氧劑、紫外線吸收劑的合理組合與用量)、適宜的填料(考慮其防護作用及對性能的影響)以及穩定耐熱的硫化體系(優選過氧化物硫化)共同作用的結果。 配方設計時需要根據具體的使用環境(溫度、光照、臭氧濃度等)和性能要求,對上述成分進行綜合考量和優化。
