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1.前言
  管道材料的使用壽命是設(shè)計(jì)、建設(shè)及投資部門十分關(guān)切的問題，管線的使用壽命要達(dá)到50年以上，顯然構(gòu)成管線的管子及接口密封膠圈的使用壽命則直接關(guān)系到管線的使用壽命，否則將會造成投資損失。在這里我們撇開管子的使用壽命問題，依據(jù)橡膠制品的機(jī)理，探討管子接口膠圈的使用壽命、自檢方法、規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢以資供水界的同仁商榷。
  2.膠圈的制造技術(shù)
  2.1原材料
  生產(chǎn)膠圈的原材料主要有生橡膠和配合劑兩大類。
  ①. 生橡膠
  生橡膠的品種非常多，性質(zhì)、價位的差異非常大;作為輸送飲用水的管線接口膠圈，其生橡膠一般選用天然橡膠或合成橡膠的比較多。如用于嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)應(yīng)考慮使用三元乙丙橡膠。
  ②. 配合劑
  配合劑的品種更多，性質(zhì)、價位差別更大;同一型號的配合劑進(jìn)口的要幾十萬元/噸，低檔的國產(chǎn)貨幾千元/噸就能買到。具體配合的要求，應(yīng)依據(jù)選用的生橡膠及輸送流體的性質(zhì)而定。很多通用的配合劑均適用于各類橡膠，而各類橡膠也有不少專用的配合劑。飲用水管的膠圈還要是無毒無污染的原材料，且應(yīng)符合涉及飲用水衛(wèi)生安全產(chǎn)品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
  2.2生產(chǎn)工藝
  對要求使用壽命長的膠圈設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝時應(yīng)盡可能地降低膠料的壓縮永久變形、壓縮應(yīng)力松馳;提高膠料的老化系數(shù);提高膠料的耐熱、耐寒、耐水性能。這種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品能大大改善膠料的耐磨性、耐熱性、耐候性、抗溶脹性和耐老化性等，使膠圈品質(zhì)大幅度提高。
  3.影響膠圈使用壽命的主要因素
  膠圈的使用壽命主要取決于它的抗老化性能。橡膠是高彈性體，分子結(jié)構(gòu)不飽和，易與空氣中的臭氧、氧及其它活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成橡膠分子鏈斷裂，交聯(lián)等老化現(xiàn)象，從而使產(chǎn)品失去彈性，導(dǎo)致密封失效。
  橡膠的老化可分為、氧老化、熱老化、臭氧老化、光效應(yīng)老化、變形及應(yīng)力老化、重金屬催化、氧化老化、水解老化、以及霉菌的侵蝕等幾大類。
  3.1氧化老化
  ①.氧老化
  氧可使橡膠分子鏈氧化斷裂，破壞橡膠分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。氧對橡膠的老化反應(yīng)首先是氧氣在熱因素影響下，在橡膠分子的雙鍵及其雙鍵附近發(fā)生反應(yīng)，形成過氧化物。然后過氧化物分解成為橡膠的氧化物，同時放出活性氧，致使橡膠分子斷裂?；钚匝跤峙c其他橡膠分子化合重新形成過氧化物，這樣周而復(fù)始地進(jìn)行連鎖反應(yīng)。由于這種反應(yīng)，橡膠分子鏈的斷裂降解，使橡膠發(fā)粘、變軟。另外，在氧化過程中也會使橡膠分子產(chǎn)生活性基，使橡膠分子進(jìn)行交聯(lián)，其結(jié)果導(dǎo)致橡膠交聯(lián)密度逐漸增加，橡膠變硬、變脆失去彈性。上述的降解及交聯(lián)情況在整個氧化過程中都會發(fā)生，只不過有的橡膠以斷鏈為主，有的橡膠則以交聯(lián)占優(yōu)勢，這主要取決于橡膠的類型。其他催化橡膠氧化反應(yīng)的因素有熱、紫外線、重金屬離子及機(jī)械應(yīng)力作用等。
  ②.熱老化
  熱引起上述氧化連鎖反應(yīng)，并加速其進(jìn)行，它對氧化的影響很大。橡膠制品不論外部受熱或因連續(xù)變形引起內(nèi)部升溫，對其老化都有影響。一般來講，溫度每升高10℃，氧化速度約增加1倍左右。當(dāng)溫度高達(dá)120℃以上時，氧化速度就已相當(dāng)迅速，如橡膠制品在100℃時的氧化速度至少是20℃時的256倍。因此在常溫下橡膠制品可用幾年，在100~200℃下，則幾個月甚至幾天就失去彈性和強(qiáng)度。而在沒有氧氣的環(huán)境下，橡膠制品在200℃的高溫下，也能使用較長時間。
  ③.光老化
  光也會加速氧化反應(yīng)，橡膠吸收光能以后形成活性基，活性基與氧進(jìn)行氧化反應(yīng)。因此在光能的作用下橡膠的老化現(xiàn)象也是很明顯的。引起橡膠光老化的，主要是波長小于400μm的紫外線。紫外線除加速氧化作用外，還能引起橡膠的異構(gòu)化，也會直接引起橡膠的斷鏈和交聯(lián)，引起橡膠制品表面失去彈性或發(fā)脆，產(chǎn)生龜裂。所以避免陽光照射，就可以防止龜裂。如使用條件無法避免陽光照射，應(yīng)在制品中添加能噴到表面的紫外線吸收劑。這一點(diǎn)，對于暴露于野外并有可能直接受到陽光照射的橡膠制品是必須要考慮的，尤其對于烯烴類的普通橡膠則尤為重要。因此，膠圈在使用以前，在貯存，運(yùn)輸?shù)冗^程中，應(yīng)最大限度地避免光的照射。
  紫外線以及受熱引起的老化，都與氧氣的存在有很大的關(guān)系，但在氧氣不多的土壤中和水中，通常意味著老化進(jìn)行得極為緩慢。
  3.2 臭氧老化
  臭氧是一種強(qiáng)的氧化劑;臭氧的氧化作用，是橡膠老化的一個相當(dāng)重要地因素。雖然地球表面層的臭氧量濃度并不高，但對長期伸長、壓縮變形條件下的橡膠制品，其老化作用特別明顯。臭氧的活性比氧高，它對橡膠的作用大體是先在橡膠的雙鍵外生成臭氧化物，而后分解使橡膠分子斷裂，具體表現(xiàn)為橡膠制品表面龜裂。如果不存在伸長、壓縮變形等情況，則臭氧化物就發(fā)生分解而生成氧化物，造成制品外表出現(xiàn)類似噴霜的現(xiàn)象，又叫做‘泛白’，這一現(xiàn)象一般發(fā)生在濕熱氣候條件下。
  3.3變形及應(yīng)力老化
  橡膠制品的機(jī)械變形或連續(xù)曲折變形，能引起橡膠結(jié)構(gòu)物理的和化學(xué)的復(fù)雜變化，從而改變橡膠的物理機(jī)械性能。橡膠受外力的作用能加速其氧化作用，橡膠在多次變形中氧化速度會大大提高。橡膠制品長期在拉伸或壓縮應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的拉伸或壓縮應(yīng)力松馳，也是橡膠制品失效的一個十分重要因素。
  3.4化學(xué)腐蝕
  化學(xué)元素介質(zhì)能引起橡膠化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化。這類介質(zhì)包括強(qiáng)氟化劑、無機(jī)酸、無機(jī)堿、無機(jī)鹽和鹵化物等。硫化膠在腐蝕性能介質(zhì)中的膨脹是不可逆和不平衡的?；瘜W(xué)腐蝕介質(zhì)是一種多組分體系，每一組分在膨脹聚合物中的擴(kuò)散速度和含量相差很大。硫化膠在化學(xué)腐蝕中會產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)的降解。
  橡膠的耐腐蝕性能主要取決于橡膠的飽和性和取代基性質(zhì)。具有高度飽和結(jié)構(gòu)、不存在活潑取代基、或活潑部分被穩(wěn)定均可提高橡膠的耐腐蝕性。分子間力強(qiáng)、分子排列緊密、定向和結(jié)晶等也都可提高對腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性。