Chambre d'essai de vieillissement à l'ozone pour évaluer les performances de vieillissement du caoutchouc

Chambre d'essai de vieillissement à l'ozone Il s'agit d'un instrument expérimental permettant d'évaluer le vieillissement du caoutchouc. Les modifications structurales du caoutchouc au cours du processus de vieillissement thermo-oxydatif peuvent être divisées en deux catégories : la première est la réaction de vieillissement thermo-oxydatif (fissuration) dont la principale réaction est la dégradation de la chaîne moléculaire ; la seconde est le vieillissement thermo-oxydatif (structuration) dont la principale réaction est la réticulation de la chaîne moléculaire.
Le caoutchouc naturel comprend le caoutchouc isoprène, le caoutchouc butyle, le caoutchouc EPDM, le caoutchouc d'épichlorhydrine homopolymérisé et le caoutchouc d'épichlorhydrine copolymérisé. Après vieillissement thermo-oxydatif, ce type de caoutchouc présente un aspect souple et collant.
Le caoutchouc butadiène subit principalement une réaction de réticulation lors du vieillissement thermo-oxydatif. Parmi les caoutchoucs similaires, on trouve le NBR, le SBR, le CR, l'ERDM, le FPM et le CSM. Après vieillissement thermo-oxydatif, ce type de caoutchouc présente un aspect dur et cassant.
chambre d'essai de vieillissement à l'ozone pour évaluer les performances de vieillissement du caoutchouc
1. Les principaux facteurs affectant le vieillissement du caoutchouc sont :
(1) Oxygène : L’oxygène réagit avec les molécules de caoutchouc par une réaction en chaîne radicalaire, provoquant la rupture ou la réticulation excessive des chaînes moléculaires et, par conséquent, des modifications des propriétés du caoutchouc. L’oxydation est l’une des principales causes du vieillissement du caoutchouc.
(2) Ozone : L’ozone est beaucoup plus réactif chimiquement que l’oxygène et donc plus destructeur. Il provoque également la rupture des chaînes moléculaires, mais son effet sur le caoutchouc varie selon que celui-ci soit déformé ou non. Sur un caoutchouc déformé (principalement un caoutchouc insaturé), des fissures apparaissent dans le sens de la contrainte : c’est ce qu’on appelle la « fissuration à l’ozone ». Sur un caoutchouc non déformé, seule une pellicule d’oxyde se forme en surface, sans fissuration.
(3) Chaleur : L’augmentation de la température peut provoquer des fissures thermiques ou une réticulation thermique du caoutchouc. Cependant, le rôle principal de la chaleur est l’activation. L’augmentation du taux de diffusion de l’oxygène et l’activation de la réaction d’oxydation, accélérant ainsi la vitesse de cette réaction, constituent un phénomène de vieillissement courant : le vieillissement par oxydation thermique.
(4) Contraintes mécaniques : Sous l’action répétée de contraintes mécaniques, la chaîne moléculaire du caoutchouc se rompt, générant des ions libres et déclenchant une réaction d’oxydation en chaîne, formant ainsi un processus mécanochimique. La rupture mécanique des chaînes moléculaires et l’activation mécanique des processus d’oxydation sont deux phénomènes qui prédominent selon les conditions. De plus, la fissuration à l’ozone est facilement provoquée sous contrainte.
(5) Eau : L'eau a deux effets : le caoutchouc s'abîme facilement lorsqu'il est exposé à l'air humide ou immergé dans l'eau pendant une période prolongée. En effet, les substances hydrosolubles et les groupes hydrophiles présents dans le caoutchouc sont extraits, dissous, hydrolysés ou absorbés par l'eau. Plus précisément, l'alternance d'immersion dans l'eau et d'exposition à l'air ambiant accélère la dégradation du caoutchouc. Cependant, dans certains cas, l'eau n'endommage pas le caoutchouc et peut même retarder son vieillissement.
(6) Huile : En cas de contact prolongé avec un milieu huileux lors de l’utilisation, l’huile peut pénétrer dans le caoutchouc et provoquer son gonflement, ce qui entraîne une diminution de sa résistance et de ses autres propriétés mécaniques. Ce gonflement est dû à la diffusion des molécules d’huile après leur pénétration dans le caoutchouc, modifiant ainsi la structure du réseau du caoutchouc vulcanisé.
(7) Autres facteurs : D'autres facteurs qui affectent le caoutchouc comprennent les milieux chimiques, les ions métalliques à valence variable, les rayonnements à haute énergie, l'électricité et la biologie.
2. Méthodes de protection contre le vieillissement du caoutchouc :
Le vieillissement du caoutchouc étant un processus de réaction chimique complexe et global, et impossible à empêcher totalement, des mesures appropriées peuvent être prises pour le ralentir et ainsi prolonger sa durée de vie. Ces mesures anti-vieillissement comprennent principalement la protection physique et la protection chimique.
La protection physique consiste à éviter autant que possible l'interaction entre le caoutchouc et divers facteurs de vieillissement, par exemple en utilisant un revêtement ou un traitement de surface, en ajoutant un agent de protection contre la lumière, en ajoutant de la paraffine, etc.