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橡膠密封件老化以及原因介紹

2026-02-03

在橡膠密封件生產制造制造步驟中，因為受內外要素的整體功效而造成橡膠物理學特性和性能的逐漸產生變化，并失去使用功能，導致密封件壽命過小，這類轉變稱為橡膠老化。橡膠老化的表層表現形式主要為：

1.變軟發粘：例如天然橡膠的熱氧化、氯醇橡膠的老化。

2.變硬變脆：例如順丁橡膠的熱氧老化，丁腈橡膠、丁苯橡膠的老化。

3.開裂斷裂：例如不飽和橡膠的臭氧老化、大部分橡膠的光氧老化。

4.發霉：例如橡膠的生物微生物老化。除以上以外，掉色和脫層也是常見的老化形式。

密封件老化后會導致其性能變化，這里的性能主要包括：

密封件物理化學性能的變化：比重、導熱系數、玻璃化溫度、熔點、折光率、溶性、熔脹性、流變動性、分子量、分子量分布，耐寒、透氣、透水、透光等性能的變化。

密封件物理機械性能的變化：拉伸強度、伸長率、剪切強度、疲勞強度、彈性、耐磨性都下降。

密封件電性能的變化：絕緣電阻、介電常數、介電損耗、擊穿電壓等電性能的變化、電絕緣下降。

橡膠密封件是由橡膠材料制作的，那橡膠密封圈老化的原因是什么呢？下面進行簡單介紹。

1、溫度。溫度的上升造成密封環的橡膠材料裂化，造成化氧化還原反應并加快橡膠氧化還原反應速率。例如，提高溫度可引起硅橡膠制品的熱裂解或熱交聯。熱的基本作用還是活化作用。提高氧擴散速度和活化氧化反應，從而加速橡膠氧化反應速度，這是普遍存在的一種老化現象-熱氧老化。

2、光。對橡膠密封圈影響較大的是能量較高的紫外光，光波越少，動能越大。紫外線除了能直接引起橡膠分子鏈的斷裂和交聯外，橡膠也因吸收光能而產生游離基，引發并加速氧化鏈反應過程。光同樣對密封件起著加熱作用，但是與（熱作用不同），光會使含膠率高的橡膠密封件出現網狀裂紋，即所謂的“光外裂紋”。

3、氧。氧在橡膠中通橡膠分子產生游離子基鏈鎖反應，分子鏈出現破裂或過分化學交聯，造成橡膠密封圈特性的更改。化學作用是橡膠老化的關鍵緣故之一。

4、臭氧。臭氧的化學活性氧高得多，破壞性更大，它同樣是使分子鏈發生斷裂，但臭氧對橡膠的效果狀況隨橡膠密封圈形變程度而不一樣。當作用于變形的橡膠（不飽和橡膠）時，會出現向著應力方向的裂紋，即所謂的“應力龜裂”，當作用于非變形的橡膠時，僅表面生成氧化膜而不龜裂。

5、環境濕度。濕度或者水的作用有促進老化和延緩老化兩個方面：例如，硅橡膠制品在潮濕空氣淋雨或浸泡在水中時，容易破壞，這是由于橡膠中的水溶性物質和清水荃團等成分被水抽提溶解。特別是在水浸泡和大氣曝光交替作用下，會加速橡膠密封件的破壞。但也存在一些情況下，水分對橡膠不起破壞作用，甚至會延緩老化。

6、機械應力。在機械應力重復作用下，由于高分子聚合物的粘滯性，使密封圈在變形周期內，其松弛過程來不及完成，然后進入下一個變形周期，使橡膠密封圈內部變形不斷增加。當應力較大，便出現分子鏈斷裂而生成自由基，引發橡膠密封分子的氧化鏈反應；橡膠密封圈在反復變形時，其機械應力會使橡膠密封件分子鏈中的原子價力減弱，因此降低了它的氧化反應活化能。加速了橡膠密封圈分子的氧化裂解反應。氧化活化能的降低，就是在疲勞過程中，機械能轉化為化學能過程的結束；橡膠密封件在反復變形時，產生滯后現象，引起內耗，從而使橡膠材質內部生熱，于是加速了橡膠密封件的氧化鏈反應。

7、其他因素：其他因素包括電化學腐蝕，輻射以及生物作用等。

根據以上所述，在實際應用中，橡膠密封件的老化實際上可能是機械應力，溫度，氧氣，臭氧和其他因素綜合作用的結果。由此可見，在設計和應用橡膠密封件時，需要根據實際需求選擇合適的密封件材料和維護措施以提高其抗老化性能，滿足使用壽命要求。

來源：公眾號“機械設計工具助手”