二苯胺作為橡膠防老劑主要通過以下原理發(fā)揮作用:
1. 抗氧化作用
橡膠在使用和儲(chǔ)存過程中,會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),形成自由基,進(jìn)而引發(fā)橡膠分子鏈的斷裂和交聯(lián),使橡膠的性能下降。二苯胺中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子,具有較強(qiáng)的供電子能力,能夠與橡膠氧化過程中產(chǎn)生的自由基發(fā)生反應(yīng),提供氫原子,從而使自由基轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的化合物,終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),減緩橡膠的氧化速度,起到抗氧化的作用。
二苯胺自身在一定條件下可以被氧化為具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的醌類化合物,這些醌類化合物可以與橡膠中的自由基或其他活性物質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng),從而消耗掉橡膠中的有害自由基,抑制橡膠的氧化老化。
2. 抗臭氧作用
臭氧能夠與橡膠中的雙鍵發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致橡膠分子鏈的斷裂和表面龜裂。二苯胺可以在橡膠表面形成一層保護(hù)膜,阻礙臭氧與橡膠分子的直接接觸,從而減緩臭氧對(duì)橡膠的侵蝕。
二苯胺在橡膠中能夠與臭氧分解產(chǎn)生的自由基發(fā)生反應(yīng),將其捕獲并轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的產(chǎn)物,阻止自由基進(jìn)一步引發(fā)橡膠的老化反應(yīng),降低臭氧對(duì)橡膠的破壞作用。
3. 抗疲勞作用
橡膠在反復(fù)的拉伸、壓縮和彎曲等動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用下,容易產(chǎn)生疲勞老化。二苯胺可以通過提高橡膠的交聯(lián)密度,增強(qiáng)橡膠分子鏈之間的相互作用,使橡膠在受到外力作用時(shí),分子鏈的相對(duì)滑動(dòng)和變形減小,從而提高橡膠的抗疲勞性能。
二苯胺能夠降低橡膠在動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用下的生熱,減少因熱量積累導(dǎo)致的橡膠老化加速,延長(zhǎng)橡膠的使用壽命。
4. 金屬離子鈍化作用
橡膠制品在使用過程中,可能會(huì)接觸到一些金屬離子,如銅、鐵、錳等,這些金屬離子會(huì)催化橡膠的氧化反應(yīng),加速橡膠的老化。二苯胺可以與這些金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,從而降低金屬離子的催化活性,減少其對(duì)橡膠老化的促進(jìn)作用。