橡膠入門知識
作者:訪客發(fā)布時間:2021-11-05分類:橡膠制品瀏覽:79
橡膠 相關圖片 編輯詞條專家發(fā)言多義詞 參與討論 所屬分類: 冶金術語 物理化學
橡膠制品橡膠又名彈性體。橡膠一詞,來源于印第安語cau-uchu,意為“流淚的樹”。制作橡膠的主要原料是天然橡膠,天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經(jīng)凝固及干燥而制得的。1770年英國化學家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來擦去鉛筆字跡。當時將這種用途的材料稱為rubber,此詞沿用至今。
目錄[隱藏] ? 理化性質(zhì)
? 分類
? 來源及應用
? 結(jié)構(gòu)類型
? 專業(yè)用途
? 加工過程
? 規(guī)格劃分
? 各種材質(zhì)特點
? 中國橡膠行業(yè)
? 參考資料
橡膠-理化性質(zhì)
橡膠樹橡膠(Rubber):具有可逆形變的高彈性聚合物材料。在室溫下富有彈性,在很小的外力作用下能產(chǎn)生較大形變,除去外力后能恢復原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物,它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T g)低, 分子量往往很大,大于幾十萬。橡膠為高彈性聚合物,其分子結(jié)構(gòu)為鏈狀,分子鏈具有較高的柔性。橡膠的分子鏈可以交聯(lián)(硫化),交聯(lián)后的材料,受外力作用發(fā)生形變時,具有迅速復原的能力,并具有良好的物理機械性能及化學穩(wěn)定性。橡膠只有經(jīng)過交聯(lián)才能成為有使用價值的高彈性材料,俗稱橡皮。橡膠是橡膠工業(yè)的基礎原料,廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。它與金屬、化學纖維、塑料等同為重要的材料。
橡膠-分類
橡膠制品橡膠按原料分天然橡膠和合成橡膠兩類。按性能又可分為通用型及特種型。通用橡膠系指綜合性能較好、應用面廣的品種,包括天然橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等。特種橡膠系指具有某些特殊性能的橡膠,包括氯丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠、聚硫橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。按橡膠的形態(tài),除通常的塊狀生膠外,還有膠乳、液體橡膠和粉末橡膠。膠乳為橡膠的膠體狀水分散體;液體橡膠為橡膠的低聚物,未硫化前,一般為粘稠的液體;粉末橡膠系將膠乳加工成粉末狀,以利配料和加工。另外,20世紀60年代開發(fā)的熱塑性橡膠,是一類具有熱塑性的彈性體,它是不需經(jīng)化學硫化,采用熱塑性塑料的加工方法成型為制品的合成橡膠。
橡膠-來源及應用
橡膠制品制作橡膠的主要原料是天然橡膠,天然橡膠主要來源于三葉橡膠樹,當這種橡膠樹的表皮被割開時,就會流出乳白色的汁液,稱為膠乳,膠乳經(jīng)凝聚、洗滌、成型、干燥即得天然橡膠。合成橡膠是由人工合成方法而制得的,采用不同的原料(單體)可以合成出不同種類的橡膠。
通用橡膠
通用橡膠是指部分或全部代替天然橡膠使用的膠種,如丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠等,主要用于制造輪胎和一般工業(yè)橡膠制品。通用橡膠的需求量大,是合成橡膠的主要品種。
丁苯橡膠
丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的,是產(chǎn)量最大的通用合成橡膠,有乳聚丁苯橡膠 、溶聚丁苯橡膠和熱塑性橡膠(SBS)。
順丁橡膠
是丁二烯經(jīng)溶液聚合制得的,順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性、耐磨性和彈性,還具有較好的耐老化性能。順丁橡膠絕大部分用于生產(chǎn)輪胎,少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。順丁橡膠的缺點是抗撕裂性能交差,抗?jié)窕阅懿缓谩?br>
異戊橡膠
異戊橡膠是聚異戊二烯橡膠的簡稱,采用溶液聚合法生產(chǎn)。異戊橡膠與天然橡膠一樣,具有良好的彈性和耐磨性,優(yōu)良的耐熱性和較好的化學穩(wěn)定性。異戊橡膠生膠(未加工前)強度顯著低于天然橡膠,但質(zhì)量均一性、加工性能等優(yōu)于天然橡膠。異戊橡膠可以代替天然橡膠制造載重輪胎和越野輪胎還可以用于生產(chǎn)各種橡膠制品。
乙丙橡膠
乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原料合成,耐老化、電絕緣性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑,制品價格較低,乙丙橡膠化學穩(wěn)定性好,耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。乙丙橡膠的用途十分廣泛,可以作為輪胎胎側(cè)、膠條和內(nèi)胎以及汽車的零部件,還可以作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。還可制造膠鞋、衛(wèi)生用品等淺色制品。
氯丁橡膠
它是以氯丁二烯為主要原料,通過均聚或少量其它單體共聚而成的。如抗張強度高,耐熱、耐光、耐老化性能優(yōu)良,耐油性能均優(yōu)于天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠。具有較強的耐燃性和優(yōu)異的抗延燃性,其化學穩(wěn)定性較高,耐水性良好。氯丁橡膠的缺點是電絕緣性能,耐寒性能較差,生膠在貯存時不穩(wěn)定。氯丁橡膠用途廣泛,如用來制作運輸皮帶和傳動帶,電線、電纜的包皮材料,制造耐油膠管、墊圈以及耐化學腐蝕的設備襯里。
橡膠-結(jié)構(gòu)類型
橡膠制品線型結(jié)構(gòu):未硫化橡膠的普遍結(jié)構(gòu)。由于分子量很大,無外力作用下,呈細團狀。當外力作用,撤除外力,細團的糾纏度發(fā)生變化,分子鏈發(fā)生反彈,產(chǎn)生強烈的復原傾向,這便是橡膠高彈性的由來。
支鏈結(jié)構(gòu):橡膠大分子鏈的支鏈的聚集,形成凝膠。凝膠對橡膠的性能和加工都不利。在煉膠時,各種配合劑往往進步了凝膠區(qū),形成局部空白,形成不了補強和交聯(lián),成為產(chǎn)品的薄弱部位。
交聯(lián)結(jié)構(gòu):線型分子通過一些原子或原子團的架橋而彼此連接起來,形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著硫化歷程的進行,這種結(jié)構(gòu)不斷加強。這樣,鏈段的自由活動能力下降,可塑性和伸長率下降,強度,彈性和硬度上升,壓縮永久變形和溶脹度下降。
橡膠-專業(yè)用途
輪胎用型橡膠的綜合性能較好,應用廣泛。主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠制得,基本化學成分為順-聚異戊二烯。彈性好,強度高,綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,因其結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR,由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產(chǎn)方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學穩(wěn)定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,簡稱BR,由丁二烯聚合制得。與其他通用型橡膠比,硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異,動負荷下發(fā)熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。
特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有:①氯丁橡膠。簡稱CR,由氯丁二烯聚合制得。具有良好的綜合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度較大,常溫下易結(jié)晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。②丁腈橡膠。簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好 ,可在120℃的空氣中或在150℃的油中長期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成,在硅原子上帶有有機基團。耐高低溫 ,耐臭氧,電絕緣性好。④氟橡膠。分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來表示 ,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性,但強度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多與丁腈橡膠并用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。
橡膠-加工過程
橡膠制品本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個工序針對制品有不同的要求,分別配合以若干輔助操作。為了能將各種所需的配合劑加入橡膠中,生膠首先需經(jīng)過塑煉提高其塑性;然后通過混煉將炭黑及各種橡膠助劑與橡膠均勻混合成膠料;膠料經(jīng)過壓出制成一定形狀坯料;再使其與經(jīng)過壓延掛膠或涂膠的紡織材料(或與金屬材料)組合在一起成型為半成品;最后經(jīng)過硫化又將具有塑性的半成品制成高彈性的最終產(chǎn)品。
橡膠-規(guī)格劃分
橡膠制品天然橡膠可分為標準膠(又稱顆粒膠)、煙膠片、濃縮膠、白縐膠片、淺色膠片、膠清橡膠和風干膠片等,最常用的是標準膠和煙膠片。標準膠分為一級(SCR5)、二級(SCR10)、三級(SCR20)、四級(SCR50)四個等級,煙膠分成1~5號煙膠片(RSS1~RSS5)五個等級。
標準膠:標準橡膠主要分為5號膠,10號膠和20號膠。5號膠為一級膠,是最好的膠,其所含雜質(zhì)為0.05%;10號膠為二級膠,其所含雜質(zhì)為 0.10 %;20號膠為三級膠,其所含雜質(zhì)為0.20 %.不同型號的膠用途也不一樣:5號膠一般用于制作輪胎內(nèi)胎;10號膠和20號膠一般用于制作輪胎外胎。
煙膠片:即用燃燒椰子殼所發(fā)生的煙和熱對壓去水分的天然膠片進行熏烤后所得的膠片。煙熏的目的是為了使膠片干燥并注入防氧化及防腐的甲酚物質(zhì)。煙膠片屬于初級形狀的天然橡膠。
濃縮膠:可作粘結(jié)材料。
縐膠片:
特一級薄白縐膠片
所交貨物必須是色澤極白而且均勻、干燥、堅實的橡膠。
不允許有任何原因所引起的變色、酸臭味、灰塵、屑點、砂礫或其他外來物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過熱的跡象。
一級薄白縐膠片
所交貨物必須是色澤白、干燥、堅實的橡膠。允許有極輕微的色澤深淺的差異。
不允許有任何原因所引起的變色、酸臭味、灰塵、屑點、砂礫或其他外來物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過熱的跡象。
特一級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是色澤很淺而且均勻、干燥、堅實的橡膠。
不允許有任何原因所引起的變色、酸臭味、灰塵、屑點、砂礫或其他外來物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過熱的跡象。
一級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是色澤淺、干燥、堅實的橡膠。允許有極輕微的色澤深淺的差異。
不允許有任何原因所引起的變色、酸臭味、灰塵、屑點、砂礫或其他外來物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過熱的跡象。
二級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是干燥、堅實的橡膠。色澤略深于一級薄淺色縐膠片。允許有輕微的色澤深淺的差異。允許有樣本所示程度的帶有斑跡和條痕的橡膠。但在被檢驗的膠包中,這種膠包的個數(shù)不得超過檢驗膠包數(shù)的10%。除上述可允許者外,不允許有任何原因所引起的變色、灰塵、屑點、砂礫或其他外來物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過熱的跡象。
三級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是色澤淡黃、干燥、堅實的橡膠。允許有色澤深淺的差異。
允許有樣本所示程度的帶有斑跡和條痕的橡膠。但在被檢驗的膠包中,這種膠包的個數(shù)不得超過檢驗膠包數(shù)的20%。
橡膠-各種材質(zhì)特點
橡膠廠天然橡膠 NR
(Natural Rubber)由橡膠樹采集膠乳制成,是異戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率.在空氣中易老化,遇熱變粘,在礦物油或汽油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強酸。優(yōu)點:彈性好,耐酸堿。缺點:不耐候,不耐油(可耐植物油) 是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料,并適用于制作減震零件、在汽車剎車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。
丁苯膠 SBR
(Styrene Butadiene Copolyme)丁二烯與苯乙烯之共聚合物,與天然膠比較,品質(zhì)均勻,異物少,具有更好耐磨性及耐老化性,但機械強度則較弱,可與天然膠摻合使用。優(yōu)點:低成本的非抗油性材質(zhì),良好的抗水性,硬度70 以下具良好彈力,高硬度時具較差的壓縮性,缺點:不建議使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。廣泛用于輪胎業(yè)、鞋業(yè)、布業(yè)及輸送帶行業(yè)等。
丁基橡膠 IIR
(Butyl Rubber)為異丁烯與少量異戊二烯聚合而成,因甲基的立體障礙分子的運動比其他聚合物少,故氣體透過性較少,對熱、日光、臭氧之抵抗性大,電器絕緣性佳;對極性容劑抵抗大,一般使用溫度范圍為-54-110 ℃. 優(yōu)點:對大部份一般氣體具不滲透性,對陽光及臭氣具良好的抵抗性可暴露于動物或植物油或是可氣化的化學物中。缺點:不建議與石油溶劑,膠煤油和芳氫同時使用 用于汽車輪胎的內(nèi)胎、皮包、橡膠膏紙、窗框橡膠、蒸汽軟管、耐熱輸送帶等
氫化丁晴膠 HNBR
(Hydrogenate Nitrile)氫化丁晴膠為丁晴膠中經(jīng)由氫化后去除部份雙鏈,經(jīng)氫化后其耐溫性、耐候性比一般丁晴橡膠提高很多,耐油性與一般丁晴膠相近。一般使用溫度范圍為-25至150℃。優(yōu)點:較丁晴膠擁有較佳的抗磨性,具極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮性的特性。在臭氧等大氣狀況下具良好的抵抗性,一般適用于洗衣或洗碗的清洗劑中。缺點:不建議使用于醇類,酯類或是芳香族的溶液之中 空調(diào)制冷業(yè),廣泛用于環(huán)保冷媒R134a系統(tǒng)中的密封件。
汽車發(fā)動機系統(tǒng)密封件。
乙丙膠EPDM
(Ethylene propylene Rubber)由乙烯及丙烯共聚合而成,因此耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常優(yōu)秀,但無法硫磺加硫。為解決此問題,在EP主鏈上導入少量有雙鏈之第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用溫度為-50至150℃。對極性溶劑如醇、酮等抵抗性極佳,優(yōu)點:具良好抗候性及抗臭氧性, 具極佳的抗水性及抗化字物 ,可使用醇類及酮類, 耐高溫蒸氣,對氣體具良好的不滲透性。缺點:不建議用于食品用途或是暴露于芳香氫之中。 高溫水蒸汽環(huán)境之密封件衛(wèi)浴設備密封件或零件。制動(剎車)系統(tǒng)中的橡膠零件。散熱器(汽車水箱)中的密封件。
丁晴膠 NBR
(Nitrile Rubber)由丙烯睛與丁二烯共聚合而成,丙烯睛含量由18%至50%,丙烯睛含量越高,對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈好,但低溫性能則變差,一般使用溫度范圍為-25至100℃。丁晴膠為目前油封及O型圈最常用之橡膠之一 優(yōu)點:具良好的抗油,抗水,抗溶劑及抗高壓油的特性,具良好的壓縮性,抗磨及伸長力。缺點:不適合用于極性溶劑之中,例如酮類、臭氧、硝基烴,用于制作燃油箱、潤滑油箱以及在石油系液壓油、汽油、水、硅油、二酯系潤滑油等流體介質(zhì)中使用的橡膠零件,特別是密封零件。可說是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件。
氯丁膠CR
(Neoprene Polychloroprene)由氯丁烯單體聚合而成。硫化后的橡膠彈性耐磨性好,不怕陽光的直接照射,有特別好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷劑,耐稀酸、耐硅酯系潤滑油,但不耐磷酸酯系液壓油。在低溫時易結(jié)晶、硬化,貯存穩(wěn)定性差,在苯胺點低的礦物油中膨脹量大。一般使用溫度范圍為-50至150℃。優(yōu)點:彈性良好及具良好的壓縮變形,配方內(nèi)不含硫磺因此非常容易來制作。具抗動物及植物油的特性,不會因中性化學物,脂肪、油脂、多種油品,溶劑而影響物性,具防燃特性。缺點:不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學物之中 耐R12制冷劑的密封件,家電用品上的橡膠零件或密封件。適合用來制作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。適用于各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠品。
橡膠-中國橡膠行業(yè)
橡膠廠橡膠行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)之一。它不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用、醫(yī)用等輕工橡膠產(chǎn)品,而且向采掘、交通、建筑、機械、電子等重工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)提供各種橡膠制生產(chǎn)設備或橡膠部件。可見,橡膠行業(yè)的產(chǎn)品種類繁多,后向產(chǎn)業(yè)十分廣闊。
近幾年來,橡膠行業(yè)得到不少發(fā)展,已有細分行業(yè)穩(wěn)中有升,新生橡膠細分行業(yè)則飛速發(fā)展,但同時,橡膠行業(yè)也還存在環(huán)境、資源、災害、創(chuàng)新等問題。
2004年,全國天然橡膠種植總面積69.62萬公頃,開割面積45.19萬公頃,干膠產(chǎn)量57.33萬噸。其中農(nóng)墾橡膠種植面積41.1萬公頃,民營28.52萬公頃,分別占全國橡膠總面積的59.03%和40.97%。
2005年,海南遭遇50年罕見的干旱和百年不遇的臺風災害,天然橡膠生產(chǎn)遭受重創(chuàng)。為挖掘國內(nèi)天然橡膠種植、加工的發(fā)展?jié)摿Γ黾幼越o,中國橡膠行業(yè)做出了不懈的努力,認真貫徹國家安全、節(jié)能、環(huán)保和清潔生產(chǎn)方針,并取得重大成果。尤其是橡膠助劑行業(yè)積極調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),綠色環(huán)保型助劑大幅增長,防老劑優(yōu)良品種產(chǎn)量比例已達80%,促進劑達50%,有毒、有害、高致癌的NOBS生產(chǎn)量得到有效控制;廢橡膠綜合利用率達65%以上,再生膠及膠粉后加工利用領域擴大。
2006年,中國橡膠工業(yè)協(xié)會六屆三次理事會討論通過并發(fā)布《中國橡膠工業(yè)“十一五”科學發(fā)展規(guī)劃意見》及橡膠行業(yè)“十一五”實施名牌戰(zhàn)略規(guī)劃意見。這是首次由協(xié)會組織制訂的行業(yè)規(guī)劃。規(guī)劃表明,橡膠工業(yè)“十一五”期間要走自主創(chuàng)新之路,全行業(yè)要切實轉(zhuǎn)入科學發(fā)展的軌道,使中國成為世界橡膠工業(yè)的強國。
中國橡膠行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。到2010年,中國天然橡膠總消耗量將達到230萬噸,橡膠工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將有較大變化,新型產(chǎn)品、更新?lián)Q代產(chǎn)品增多、新材料、新工藝應用擴大,生產(chǎn)技術有明顯進步。
橡膠行業(yè)的特征決定了當一國的橡膠行業(yè)成熟后,該行業(yè)的景氣狀況與整個經(jīng)濟的運行狀況將保持很強的相關性:其發(fā)展周期的長度與該國經(jīng)濟周期的長度相當,走勢同向;但由于橡膠行業(yè)屬于基礎工業(yè),它的周期變化要略提前于經(jīng)濟周期的變化。另外,同樣由于橡膠行業(yè)處于國民經(jīng)濟生產(chǎn)鏈的前端,其周期波動的波幅要小于產(chǎn)業(yè)鏈末端行業(yè)的波幅,也小于整個經(jīng)濟的波幅。因此,從產(chǎn)業(yè)投資的角度看,成熟的橡膠行業(yè)比較接近收益型投資行業(yè)。橡膠行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)之一。它不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用、醫(yī)用等輕工橡膠產(chǎn)品,而且向采掘、交通、建筑、機械、電子等重工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)提供各種橡膠制生產(chǎn)設備或橡膠部件。可見,橡膠行業(yè)的產(chǎn)品種類繁多,后向產(chǎn)業(yè)十分廣闊。
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