交联电缆屏蔽层的耐臭氧性因材料类型、配方及工艺不同而存在显著差异,需结合具体材料与使用场景综合评估。以下为具体分析:
一、材料类型对耐臭氧性的影响
固有耐臭氧材料
氟橡胶、硅橡胶:化学结构饱和,无需特殊配方即可在高臭氧浓度(如0.03%)和应力下长期使用,表面无显著开裂。
氯磺化聚乙烯:通过化学结构中的氯原子和磺酸基团提供空间屏蔽效应,抑制臭氧与双键的反应。
配方优化型耐臭氧材料
氯丁橡胶:氯原子的存在使双键具有空间屏蔽效应,降低臭氧反应活性。
丁基橡胶:低不饱和性结构赋予其高耐臭氧性,但硫化状态需严格控制(过硫化或欠硫化均会降低性能)。
氯丁橡胶、丁基橡胶:在适当配方下(如添加抗臭氧剂),可在臭氧浓度达50×10⁻⁸、应变30%的条件下长期使用。
需抗臭氧剂改善的材料
天然橡胶:在低浓度臭氧和中等应力下易形成细密裂缝,缓解进一步臭氧袭击。
丁苯橡胶、丁腈橡胶:易形成少量但更深、更大的裂缝,需通过配方优化减少微观裂缝。
天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶:对臭氧敏感,需添加抗臭氧剂(如石蜡、微晶蜡)或填充剂(如碳黑)以提升耐臭氧性。
二、配方与工艺对耐臭氧性的影响
抗臭氧剂的选择与用量
物理防护剂(如石蜡):在材料表面形成保护层,阻隔臭氧接触。
化学抗臭氧剂(如胺类、酚类):与臭氧反应,消耗臭氧分子。
用量不足会导致防护效果下降,过量可能影响材料其他性能(如机械强度)。
硫化状态的控制
丁基橡胶:过硫化会导致交联过度,使材料变脆;欠硫化则交联不足,易被臭氧破坏。
三元乙丙橡胶:硫化程度需与抗臭氧剂匹配,以实现最佳耐臭氧性。
混合工艺的影响
不饱和橡胶与饱和橡胶共混:如丁基橡胶中混入0.5%-1.0%的丁苯橡胶或天然橡胶,会显著降低其耐臭氧性。
填充剂分散性:碳黑等填充剂需均匀分散,否则易形成局部弱点,加速臭氧开裂。
三、应力状态对耐臭氧性的影响
静态拉伸与动态拉伸
静态拉伸:材料在固定应变下暴露于臭氧,易在垂直于拉伸方向形成裂缝。
动态拉伸:反复拉伸会加速臭氧开裂,需通过动态臭氧老化试验(如ASTM D1171)评估。
松弛状态的影响
硫化橡胶在松弛状态下:可长期暴露于高浓度臭氧而不显著反应。
拉伸2%-3%时:即使臭氧浓度极低(如1×10⁻⁶%),也会在垂直于拉伸方向形成裂缝。
四、环境因素对耐臭氧性的影响
臭氧浓度
浓度越高,开裂速度越快。例如,臭氧浓度达0.01%时,拉伸的橡皮在几分钟内完全开裂。
实际环境:工业区或交通枢纽附近臭氧浓度可能超标,需选择更高耐臭氧等级的材料。
温度与湿度
高温:加速臭氧反应速率,降低材料耐臭氧性。
高湿度:可能促进臭氧生成(如电晕放电),同时加剧水解反应,影响材料性能。
紫外线与热循环
紫外线:与臭氧协同作用,加速材料老化。
热循环:导致材料热胀冷缩,产生应力,加剧臭氧开裂。
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