氯丁胶的耐候性和耐臭氧性
发布时间:2013-11-22 12:00
耐候性
用在户外的电线、电缆的外护层，通常都使用氯丁胶作为主体材料。氯丁胶本身较其他通用合成胶有比较好的耐候性。但长期使用在户外，时间长达20—30年。就广义的耐候性来说，就是要具有耐紫外线、耐热、耐寒、耐水侵蚀、耐沙蚀和风蚀的性质，同时还要兼备耐臭氧等性能。
这就要在配方上认真考虑露天环境春、夏、秋和冬对电缆护套的作用。当对耐候要求非常高时，必须提高含胶率在50%以上，应采用炭黑配方，至少要配合10份以上的细粒径炭黑，其中槽法炭黑抗大气作用最好，其次是炉黑，无机填料以陶土较好，其他不宜使用，尤其是不能用碳酸钙。
在非黑色配方中，需要配合紫外线遮蔽剂，可使用氧化铁红、酞菁蓝、钛白粉等，视制品颜色而定。为了改进制品在各种恶劣条件下的耐候性，使用防老剂是非常必要的。一般可采取耐热、耐屈挠防老剂（胺类防老剂）和抗臭氧防老剂（DPPD的衍生物）并用。软化剂少用为宜，石蜡渗出表面，有保护作用，可并用一些微晶石蜡，使石蜡的渗出缓慢而长久。胶种以W型氯丁胶较好，分子链中无双硫和多硫键，抗紫外线的照射能力更强一些。
耐臭氧
氯丁胶是耐臭氧性良好的聚合物。根据耐臭氧性的好坏把弹性体分为三类。
①本身就具有耐臭氧性的弹性体，即是无双键或者是双键较少的饱和性弹性体。如三元乙丙胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶和硅橡胶等。
②本身耐臭氧性良好，借助配方可获得更好耐臭氧性的弹性体。如丁基胶和氯丁胶等。
③本身耐臭氧性差，必须配合抗臭氧防老剂的弹性体。如天然胶、丁苯胶、顺丁胶和丁腈胶等。
二烯类弹性体基本上属于第二类，而丁基胶和氯丁胶为什么却被列在耐臭氧性良好的第二类呢？这是因为丁基胶的不饱和度低，类似于不饱和度较低的弹性体，故耐臭氧性良好。
关于氯丁胶可作如下说明：烯烃类化合物的双键部位受臭氧作用后，生成臭氧化物，这种臭氧化物很不稳定，易于裂解，从而切断碳-碳主链，即发生所谓“臭氧龟裂”。这个反应可以理解为双键部位具有亲核性质的碳原子和臭氧中具有亲电性质的氧原子发生反应，并形成了臭氧化物。
碳原子的这种亲核性质，取决于分子中的取代基是易于吸引电子还是易于放出电子。若用甲基置换氢原子，因为甲基易于放出电子，则双键部位的碳原子亲核性质增强，和臭氧的反应速率加快；如用卤索那样易于吸引电子的基团置换氢原子，则双键部位的碳原子亲核性质减弱，和臭氧的反应速率也就减慢。
由此看来，臭氧和聚异戊二烯反应比和聚丁二烯反应容易，和氯丁二烯反应则较困难。氯丁胶及其碗化胶稳定性较高，是由于空间障碍的极性氰原子存在，保护了双键，使臭氧难于和双键反应。
弹性体在无应力状态下，其表面生成的臭氧化物层成为保护膜，能够使裂口不至于扩展到内部；当受应力作用时，臭氧裂口会与应力成垂直方向发展，使臭氧逐步侵入至下层，造成裂口扩展。各种弹性体在受力状态下，臭氧裂口增长速率是不同的。
本文参考《氯丁橡胶加工与应用》一书。 相关链接
