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橡胶鞋底发生臭氧龟裂的原因及3种常见预防办法

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一般休闲运动鞋、户外鞋的结构可分为鞋面、中底和鞋大底,其中鞋大底会采用橡胶原料生产,因为它舒适度高,最重要的是防滑耐磨。


这些橡胶大底具有高弹、耐磨的优点,但穿久了,受到氧、臭氧、光、热、水分、机械应力等方面的影响容易老化,比如发生臭氧龟裂,继而发生断裂。


那么,为什么橡胶大底会发生臭氧龟裂导致断裂呢?又该如何预防?我们一起来看一下。


为什么会发生臭氧龟裂


常采用的橡胶原料有天然橡胶(NR)、丁基橡胶(IIR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)、异戊橡胶(IR)。


这些橡胶都含有不饱和双键的组分。比如天然橡胶的基本化学成分为顺- 聚异戊二烯;异戊橡胶,全名为顺-1,4-聚异戊二烯橡胶,由异戊二烯制得的高顺式合成橡胶;丁苯橡胶由丁二烯和苯乙烯共聚制得;顺丁橡胶,全名为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶,由丁二烯聚合制得。


不饱和双键在光的作用下容易与臭氧和氧反应,从而发生臭氧龟裂和光氧化龟裂,其中臭氧龟裂占主要原因,这大大降低了鞋子的使用寿命。


氧气可以与橡胶中的橡胶分子发生游离基链锁反应,致使分子链出现过度交联或者断裂的现象。与氧相比,臭氧的化学活性比较高,因此其对橡胶的破坏力也比氧大得多。


臭氧与氧的破坏机理基本相同,不同之处在于对橡胶的作用是不稳定的,它可以依据橡胶的变形与否而相应的出现变化,比如,当臭氧作用于不饱和橡胶时,会产生与应力作用方向相同的裂纹,称为“臭氧龟裂”;当臭氧作用于变形橡胶时,仅仅产生表面生成氧化膜,而不出现龟裂现象。


其中臭氧龟裂的特征是裂纹与橡皮的拉伸变形方向相垂直(见图),橡皮龟裂且随着变形增大,龟裂速度加快,达到临界变形值时,速度最大。



图 臭氧龟裂


光氧化龟裂与臭氧龟裂不同,它在没有变形的条件下也能发生,且裂纹呈现无规网状形态。一般臭氧龟裂比光氧化龟裂严重,裂纹较深。


预防臭氧龟裂的办法


那么有什么办法可以预防臭氧龟裂吗?一般常用三种方法:

  • 物理方法,加入石蜡,形成与臭氧不反应的覆盖层,防止臭氧渗入;

  • 化学方法,橡皮对臭氧的活性是由于本身存在碳-碳双键,因此采用氢化处理,使橡皮表层不饱和度降低,即可提高抗臭氧龟裂性能;

  • 添加助剂,比如加入抗臭氧剂和光稳定剂等。


END


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