Vật liệu đàn hồi, giống
như hầu hết các vật liệu khác, chịu sự oxy hóa của không khí, thậm chí ở nhiệt
độ trung bình. Mức độ oxy hóa phụ thuộc lớn vào môi trường tiếp xúc (ozone, sự
trượt cơ học, nhiệt, ánh sáng) và cấu trúc của polymer. Ví dụ, polymer bão hòa ổn
định hơn polymer không bão hòa vì không có liên kết đôi trong mạch chính, cao
su EPDM và cao su butyl ổn định oxy hóa hơn SBR hoặc NR.
Sự oxy hóa xảy ra
theo hai cơ chế: cắt đứt chuỗi hoặc kết mạng. Trong cơ chế cắt đứt chuỗi, tác
nhân oxy hóa tấn công vào mạch chính polymer, cắt đứt mạch polymer, làm vật liệu
mềm và yếu đi. Đây là cơ chế chính cho quá trình oxy hóa cao su thiên nhiên và
cao su butyl. Trong cơ chế kết mạng, các liên kết mạng mới được hình thành
trong vật liệu đàn hồi, và vật liệu sẽ cứng và giòn hơn. Cơ chế này xảy ra chủ
yếu với SBR, polychloroprene, NBR và EPDM. Trong hầu hết các quá trình oxy hóa,
cả hai cơ chế cùng xảy ra và cơ chế chiếm ưu thế sẽ quyết định độ cứng của cao
su. Trong khi đó, độ giãn dài của cao su bị oxy hóa luôn giảm không phụ thuộc
vào loại cơ chế xảy ra, được dùng làm thước đo để xác định mức oxy hóa của vật
liệu.
Các
yếu tố khác của môi trường cũng ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa cao su. Nhiệt
làm tăng nhanh sự oxy hóa. Trong quá trình oxy hóa cao su thiên nhiên trong
không khí trơ, ở 60oC yêu cầu 1.2% oxygen kết hợp để giảm một nửa độ
bền kéo của cao su thiên nhiên kết mạng truyền thống. Tuy nhiên, ở 110oC
chỉ 0.65% oxygen được yêu cầu. Nhiệt độ tăng làm tăng đáng kể vận tốc phản ứng
của oxygen với polymer. Vận tốc phản ứng tăng xấp xỉ gấp đôi khi nhiệt độ tăng
10oC.
Tham khảo từ tài liệu
Handbook of Specialty Elastomers, Robert
C. Klingender, CRC Press, 2008, trang 434 - 435
(vtp-vlab-caosuviet)
