二苯胺作为橡胶防老剂主要通过以下原理发挥作用:
1. 抗氧化作用
橡胶在使用和储存过程中,会与空气中的氧气发生氧化反应,形成自由基,进而引发橡胶分子链的断裂和交联,使橡胶的性能下降。二苯胺中的氮原子上有一对孤对电子,具有较强的供电子能力,能够与橡胶氧化过程中产生的自由基发生反应,提供氢原子,从而使自由基转化为相对稳定的化合物,终止自由基链式反应,减缓橡胶的氧化速度,起到抗氧化的作用。
二苯胺自身在一定条件下可以被氧化为具有稳定结构的醌类化合物,这些醌类化合物可以与橡胶中的自由基或其他活性物质进一步反应,从而消耗掉橡胶中的有害自由基,抑制橡胶的氧化老化。
2. 抗臭氧作用
臭氧能够与橡胶中的双键发生反应,导致橡胶分子链的断裂和表面龟裂。二苯胺可以在橡胶表面形成一层保护膜,阻碍臭氧与橡胶分子的直接接触,从而减缓臭氧对橡胶的侵蚀。
二苯胺在橡胶中能够与臭氧分解产生的自由基发生反应,将其捕获并转化为稳定的产物,阻止自由基进一步引发橡胶的老化反应,降低臭氧对橡胶的破坏作用。
3. 抗疲劳作用
橡胶在反复的拉伸、压缩和弯曲等动态应力作用下,容易产生疲劳老化。二苯胺可以通过提高橡胶的交联密度,增强橡胶分子链之间的相互作用,使橡胶在受到外力作用时,分子链的相对滑动和变形减小,从而提高橡胶的抗疲劳性能。
二苯胺能够降低橡胶在动态应力作用下的生热,减少因热量积累导致的橡胶老化加速,延长橡胶的使用寿命。
4. 金属离子钝化作用
橡胶制品在使用过程中,可能会接触到一些金属离子,如铜、铁、锰等,这些金属离子会催化橡胶的氧化反应,加速橡胶的老化。二苯胺可以与这些金属离子发生络合反应,形成稳定的络合物,从而降低金属离子的催化活性,减少其对橡胶老化的促进作用。