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橡膠

(高彈性聚合物材料)

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橡膠(Rubber)是指具有可逆形變的高彈性聚合物材料,在室温下富有彈性,在很小的外力作用下能產生較大形變,除去外力後能恢復原狀。橡膠屬於完全無定型聚合物,它的玻璃化轉變温度(T g)低,分子量往往很大,大於幾十萬。
橡膠分為天然橡膠合成橡膠二種。天然橡膠是從橡膠樹、橡膠草等植物中提取膠質後加工製成;合成橡膠則由各種單體經聚合反應而得。橡膠製品廣泛應用於工業或生活各方面。
中文名
橡膠
外文名
Rubber
分    類
天然橡膠與合成橡膠兩種
應    用
工業和生活各方面

橡膠來源

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橡膠一詞來源於印第安語cau-uchu,意為“流淚的樹”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經凝固、乾燥後而製得。1770年,英國化學家J.普里斯特利發現橡膠可用來擦去鉛筆字跡,當時將這種用途的材料稱為rubber,此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯,交聯後的橡膠受外力作用發生變形時,具有迅速復原的能力,並具有良好的物理力學性能和化學穩定性。橡膠是橡膠工業的基本原料,廣泛用於製造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠製品。三葉橡膠樹提供最多的商用橡膠。它在受傷害(如莖部的樹皮被割開)時會分泌出大量含有橡膠乳劑的樹液。
另外,無花果樹和一些大戟科的植物也能提供橡膠。德國在第二次世界大戰時由於橡膠供應被切斷,曾嘗試從這些植物取得橡膠,但後來改為生產人造橡膠。
最初的橡膠樹生長於南美洲,但經過人工移植,東南亞也種有大量的橡膠樹。事實上,亞洲已成為最重要的橡膠來源地。
百科x混知:圖解橡膠 百科x混知:圖解橡膠
由銀菊膠製成的橡膠能夠減少敏感。

橡膠成份

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天然橡膠是由膠乳製造的,膠乳中所含的非橡膠成分有一部分就留在固體的天然橡膠中。一般天然橡膠中含橡膠烴92%-95%,而非橡膠烴佔5%-8%。由於製法不同,產地不同乃至採膠季節不同,這些成分的比例可能有差異,但基本上都在範圍以內。
蛋白質可以促進橡膠的硫化,延緩老化。另一方面,蛋白質有較強的吸水性,可引起橡膠吸潮發黴、絕緣性下降,蛋白質還有增加生熱性的缺點。
丙酮抽出物是一些高級脂肪酸及固醇類物質,其中有一些起天然防老劑和促進劑作用,還有的能幫助粉狀配合劑在混煉過程中分散並對生膠起軟化的作用。
灰分中主要含磷酸鎂和磷酸鈣等鹽類,有很少量的銅、錳、鐵等金屬化合物,因為這些變價金屬離子能促進橡膠老化,所以他們的含量應控制。
幹膠中的水分不超過1%,在加工過程中可以揮發,但水分含量過多時,不但會使生膠儲存過程中易發黴,而且還會影響橡膠的加工,如混煉時配合劑易結團;壓延、壓出過程中易產生氣泡,硫化過程中產生氣泡或呈海綿狀等。

橡膠結構

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發泡橡膠海綿 發泡橡膠海綿
線型結構:未硫化橡膠的普遍結構。由於分子量很大,無外力作用下,大分子鏈呈無規捲曲線團狀。當外力作用,撤除外力,線團的糾纏度發生變化,分子鏈發生反彈,產生強烈的復原傾向,這便是橡膠高彈性的由來。
支鏈結構: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,各種配合劑往往進不了凝膠區,形成局部空白,形成不了補強和交聯,成為產品的薄弱部位。
交聯結構:線型分子通過一些原子或原子團的架橋而彼此連接起來,形成三維網狀結構。隨着硫化歷程的進行,這種結構不斷加強。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。
通用型橡膠的來源及應用特點
通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製得,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,由異戊二烯製得的高順式合成橡膠,因其結構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製得。按生產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,由丁二烯聚合製得。與其他通用型橡膠比,硫化後的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優異,動負荷下發熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等並用。⑤氯丁橡膠,簡稱CR,由氯丁二烯聚合製得。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,常温下易結晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。
特種型橡膠的來源及應用特點
特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有:①丁腈橡膠,簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚製得。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、氣密性及優良的粘結性能。②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。耐高低温,耐臭氧,電絕緣性好。③氟橡膠,分子結構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。氟橡膠耐高温、耐油、耐化學腐蝕。④聚硫橡膠,由二滷代烷與鹼金屬或鹼土金屬多硫化物縮聚而成。有優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,多與丁腈橡膠並用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。
橡膠結構的影響作用
橡膠補強性能影響主要真對拉伸強度和撕裂強度上,其一般規律是:當粒徑相同時,高結構炭黑對非結晶橡膠的補強作用大,一般有較高的拉伸強度和撕裂強度。橡膠結構性還是影響導電性能的最重要因素,鏈枝狀結構易於在橡膠中形成交織聯結的導電通路,會使導電性能提高。

橡膠橡膠分類

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橡膠 橡膠
按形態分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。乳膠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;粉末橡膠是將乳膠加工成粉末狀,以利配料和加工製作。20世紀60年代開發的熱塑性橡膠,無需化學硫化,而採用熱塑性塑料的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。是絕緣體,不容易導電,但如果沾水或不同的温度的話,有可能變成導體。導電是關於物質內部分子或離子的電子的傳導容易情況。按原材料來源與方法:橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。其中天然橡膠的消耗量佔1/3,合成橡膠的消耗量佔2/3。
按橡膠的外觀形態:橡膠可分為固態橡膠(又稱幹膠)、乳狀橡膠(簡稱乳膠)、液體橡膠和粉末橡膠四大類。
根據橡膠的性能和用途:除天然橡膠外,合成橡膠可分為通用合成橡膠、半通用合成橡膠、專用合成橡膠和特種合成橡膠
根據橡膠的物理形態:橡膠可分為硬膠和軟膠,生膠和混煉膠等。
按性能和用途分:通用橡膠和特種橡膠。
天然橡膠
橡膠製品 橡膠製品
天然橡膠主要來源於三葉橡膠樹,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,膠乳經凝聚、洗滌、成型、乾燥即得天然橡膠。合成橡膠是由人工合成方法而製得的,採用不同的原料(單體)可以合成出不同種類的橡膠。1900年-1910年化學家C.D.哈里斯(Harris)測定了天然橡膠的結構是異戊二烯的高聚物,這就為人工合成橡膠開闢了途徑。1910年俄國化學家SV列別捷夫(Lebedev,1874-1934)以金屬鈉為引發劑使1,3-丁二烯聚合成丁鈉橡膠,以後又陸續出現了許多新的合成橡膠品種,如順丁橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠等等。合成橡膠的產量已大大超過天然橡膠,其中產量最大的是丁苯橡膠。
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,主要用於製造輪胎和一般工業橡膠製品。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製得的,是產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(SBR)。
丁腈橡膠
丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經乳液共聚而成的聚合物,丁腈橡膠以其優異的耐油性而蓍稱,其耐油性僅次於聚硫橡膠、丙烯酸酯橡膠和氟橡膠,此外丁腈橡膠還具有良好的耐磨性、耐老化性和氣密性,但耐臭氧性、電絕緣性和耐寒性都比較差,而導電性動比較好。因而在橡膠工業中應用得廣泛。丁腈橡膠的用途,主要應用於耐油製品,例如各種密封製品。其它還有作為PVC改性劑及與PVC並用做阻燃製品,與酚醛並用做結構膠粘劑,做抗靜電好的橡膠製品等。
硅橡膠
硅橡膠由、氧原子形成主鏈,側鏈為含碳基團,用量最大是側鏈為乙烯的硅橡膠。既耐熱,又耐寒,使用温度在100-300℃之間,它具有優異的耐氣候性和耐臭氧性以用良好的絕緣性。缺點是強度低,抗撕裂性能差,耐磨性能也差。硅橡膠主要用於航空工業、電氣工業、食品工業及醫療工業等方面。
順丁橡膠
橡膠輪胎 橡膠輪胎
是丁二烯經溶液聚合製得的,順丁橡膠具有特別優異的耐寒性、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於生產輪胎,少部分用於製造耐寒製品、緩衝材料以及膠帶、膠鞋等。順丁橡膠的缺點是抗撕裂性能較差,抗濕滑性能不好。
異戊橡膠
異戊橡膠是聚異戊二烯橡膠的簡稱,採用溶液聚合法生產。異戊橡膠與天然橡膠一樣,具有良好的彈性和耐磨性,優良的耐熱性和較好的化學穩定性。異戊橡膠生膠(未加工前)強度顯著低於天然橡膠,但質量均一性、加工性能等優於天然橡膠。異戊橡膠可以代替天然橡膠製造載重輪胎和越野輪胎還可以用於生產各種橡膠製品。
乙丙橡膠
橡膠製品 橡膠製品
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,製品價格較低,乙丙橡膠化學穩定性好,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、膠條和內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。還可製造膠鞋、衞生用品等淺色製品。
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、耐老化性能優良,耐油性能均優於天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠。具有較強的耐燃性和優異的抗延燃性,其化學穩定性較高,耐水性良好。氯丁橡膠的缺點是電絕緣性能,耐寒性能較差,生膠在貯存時不穩定。氯丁橡膠用途廣泛,如用來製作運輸皮帶和傳動帶,電線、電纜的包皮材料,製造耐油膠管、墊圈以及耐化學腐蝕的設備襯裏。

橡膠發展情況

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橡膠
橡膠(3張)
橡膠行業是國民經濟的重要基礎產業之一。它不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用、醫用等輕工橡膠產品,而且向採掘、交通、建築、機械、電子等重工業和新興產業提供各種橡膠制生產設備或橡膠部件。可見,橡膠行業的產品種類繁多,後向產業十分廣闊。
近幾年來,橡膠行業得到不少發展,已有細分行業穩中有升,新生橡膠細分行業則飛速發展,但同時,橡膠行業也還存在環境、資源、災害、創新等問題。
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,幹膠產量57.33萬噸。其中農墾橡膠種植面積41.1萬公頃,民營28.52萬公頃,分別佔全國橡膠總面積的59.03%和40.97%。
2005年,海南遭遇50年罕見的乾旱和百年不遇的颱風災害,天然橡膠生產遭受重創。為挖掘國內天然橡膠種植、加工的發展潛力,增加自給,中國橡膠行業做出了不懈的努力,認真貫徹國家安全、節能、環保和清潔生產方針,並取得重大成果。尤其是橡膠助劑行業積極調整產品結構,綠色環保型助劑大幅增長,防老劑優良品種產量比例已達80%,促進劑達50%,有毒、有害、高致癌的NOBS生產量得到有效控制;廢橡膠綜合利用率達65%以上,再生膠及膠粉後加工利用領域擴大。
2006年,中國橡膠工業協會六屆三次理事會討論通過併發布《中國橡膠工業“十一五”科學發展規劃意見》及橡膠行業“十一五”實施名牌戰略規劃意見。這是首次由協會組織制訂的行業規劃。規劃表明,橡膠工業“十一五”期間要走自主創新之路,全行業要切實轉入科學發展的軌道,使中國成為世界橡膠工業的強國。
中國橡膠行業的發展前景廣闊。到2010年,中國天然橡膠總消耗量將達到230萬噸,橡膠工業的產品結構將有較大變化,新型產品、更新換代產品增多、新材料、新工藝應用擴大,生產技術有明顯進步。
橡膠
橡膠(2張)
橡膠行業的特徵決定了當一國的橡膠行業成熟後,該行業的景氣狀況與整個經濟的運行狀況將保持很強的相關性:其發展週期的長度與該國經濟週期的長度相當,走勢同向;但由於橡膠行業屬於基礎工業,它的週期變化要略提前於經濟週期的變化。另外,同樣由於橡膠行業處於國民經濟生產鏈的前端,其週期波動的波幅要小於產業鏈末端行業的波幅,也小於整個經濟的波幅。因此,從產業投資的角度看,成熟的橡膠行業比較接近收益型投資行業。中國的橡膠加工業正值蓬勃發展時期,各地的橡膠業不僅加快了中國工業的進程,也帶動了各地的經濟建設發展的良好局面。我國橡膠工業比較發達的地區有:雲南、廣東、山東莒縣、河北等地。

橡膠橡膠市場

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橡膠原材料價格大幅波動,企業成本難以控制
2011年,橡膠等原材料價格出現巨幅波動,天然橡膠一季度創下43500元/噸的歷史最高紀錄,合成橡膠二、三季度發力上攻,漲幅達10000 元/噸,之後均出現大幅下跌。受橡膠價格劇烈波動影響,輪胎等主要橡膠製品企業首當其衝,生產經營成本難以控制,庫存風險加大,利潤空間壓縮至2%-5%,行業面臨嚴峻挑戰。
行業增速理性回落,駛入良性發展軌道
由於橡膠原材料價格大幅波動,國內外市場持續低迷,內需放緩,我國主要橡膠產品產量增幅回落、出口回落,但沒有出現大起大落的局面,保持了經濟運行總體平穩。同時,運行質量有所優化:產品結構調整取得進展,輪胎子午化率達到86.5%,同比提高了2.5%,其他產品結構也有較大改善;轉變橡膠工業增長方式初見成效,輪胎對外需的依賴度降低;推行低碳經濟效果顯著,行業能耗降低,出現一批節能設備,綠色輪胎等產品和綠色原材料不斷湧現。這些變化説明,當經濟增長速度適度降低時,反而對調結構、推動各項改革有所幫助。我國橡膠工業經濟運行開始駛入良性發展軌道。
橡膠樹
橡膠樹(2張)
2012年上半年1-10月,國內橡膠行業主要經濟指標繼續保持小幅增長,主要橡膠產品產量增幅呈現持續向好的趨勢,行業製品出口交貨值增幅較上月略有回落,行業效益狀況繼續保持向好的態勢。
數據顯示,2012年1-10月,中國橡膠製品業完成工業產值同比增長6.47%,綜合外胎產量同比增長2.59%,其中子午線輪胎產量同比增長3.13%,全鋼子午胎產量同比增長6.55%,子午化率達87.23%,同比提高0.46個百分點。
同時,全行業實現銷售收入同比增長6.26%,庫存同比增加7.06%,環比減少0.12%。完成出口輪胎交貨值同比增長11.29%,出口率(值)為34.23%,與2011年同比增長1.48個百分點。出口輪胎交貨量同比增加5.87%,出口率(量)為42.83%,與2011年同比上升1.32個百分點。
--野外採集植物數據--
中文種名
橡膠 [1] 
拉丁學名
Hevea brasiliensis
科名
大戟科
採集時間
2009年08月06日
採集地點
海南東方縣東河鎮
採集人
邢福武、戴建閲、鄭希龍
採集樣品類型
果實、
生活型
中等喬木、
生態環境
路旁、

橡膠配方

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不同的橡膠搭配配合劑應適當參照基礎配方,如下
橡膠 主膠氧化鋅硬脂酯防老劑促進劑硫磺碳黑氧化鎂碳黑比表面積研究是非常重要的,
1. NR(天然膠) 100 5 2 (PBN 1)(DM 1) 2.5
2.SBR(丁苯松香)100 3 1 (NS 1)1.75 (爐法50)
3. CR(氯丁)100 5 0.5 (D2)(NA-22 0.35)(SRF29) 4
4. IIR(丁基)100 5 3 TMTD 1 1.75 (HAF50)
5. NBR(丁腈)100 5 1 DM 1 1.5 (瓦斯40)
6. BR(順丁)100 3 2 (103油15)NS0.9 1.5 (HAF60)
7. IR(異戊)100 5 2 NS0.7 2.25 (HAF35)
8. EPDM(三元乙丙) 100 5 1 (環烷油15) M0.5TMTD1.5 1.5 (HAF50)
9. CSM(氯磺化聚乙烯)100 黑SRK40一氧化鉛25DM0.5DPPT 2白氧化鎂4DPPT2季戊四醇3
10. CIIR(氯化丁基)100 3 1 DM2TMTD1 (HAF50)2
11. PSR(聚硫)100 10 0.5 DM0.3DPD0.1 (SRK60)
12. ACM(丙烯酸酯)100 FEF60硬脂酯鉀0.75防RD1硬脂酸鈉1.75硫磺0.25
13. PUR(聚氨酯)100 古馬隆15M1 DM4促進劑Caytur4 0.35硫磺0.75硬脂酸鎘0.5HAF30
14. CO(氯醇)100硬脂酸鉛2 FEF30鉛丹1.5防老劑NBC2 促進劑NA-22 1.2
15. FKM(氟橡膠)100中裂子熱裂炭點((MT)20氧化鎂15硫化劑Diak3* 3.0。
16. Q(硅橡膠)100硫化劑BOP ,氣相法,結構控制劑
促進劑的互換關係:
DM 1 ==》CZ 0.5-0.61
DM 1 ==》M 0.52-0.8
DM 1 ==》NOBS 0.63-0.69
DM 1 ==》TMTD 0.08-0.10
NOBS 1 ==》DM 1.43-1.6
NOBS 1 ==》TMTD 0.1
NOBS 1 ==》M 0.7-0.75
CZ 1 ==》NOBS 1.2-1.3

橡膠規格劃分

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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、膠清橡膠和風乾膠片等,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,其所含雜質為0.05%;10號膠為二級膠,其所含雜質為0.10%;20號膠為三級膠,其所含雜質為0.20%。不同型號的膠用途也不一樣:5號膠一般用於製作輪胎內胎;10號膠和20號膠一般用於製作輪胎外胎。
煙膠片:即用燃燒椰子殼所發生的煙和熱對壓去水分的天然膠片進行燻烤後所得的膠片。煙燻的目的是為了使膠片乾燥並注入防氧化及防腐的甲酚物質。煙膠片屬於初級形狀的天然橡膠。
濃縮膠:可作粘結材料。
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、乾燥、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、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、乾燥、堅實的橡膠。允許有極輕微的色澤深淺的差異。
特一級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是色澤很淺而且均勻、乾燥、堅實的橡膠。
一級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是色澤淺、乾燥、堅實的橡膠。允許有極輕微的色澤深淺的差異。
二級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是乾燥、堅實的橡膠。色澤略深於一級薄淺色縐膠片。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,這種膠包的個數不得超過檢驗膠包數的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、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、乾燥、堅實的橡膠。允許有色澤深淺的差異。

橡膠優缺點

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天然橡膠NR
(Natural Rubber)由橡膠樹採集膠乳製成,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,耐鹼但不耐強酸。優點:彈性好,耐酸鹼。缺點:不耐熱,不耐油(可耐植物油), 是製作膠帶、膠管、膠鞋的原料,並適用於製作減震零件、在汽車剎車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的製品。
丁苯膠SBR
(Styrene Butadiene Copolymer)丁二烯與苯乙烯之共聚合物,與天然膠比較,品質均勻,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。優點:低成本的非抗油性材質,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。 廣泛用於輪胎業、鞋業、布業及輸送帶行業等。
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,一般使用温度範圍為零下54-110℃。優點:對大部分一般氣體具不滲透性,對陽光及臭氣具良好的抵抗性,可暴露於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。用於汽車輪胎的內胎、皮包、橡膠膏紙、窗框橡膠、蒸汽軟管、耐熱輸送帶等。
氫化丁腈膠HNBR
(Hydrogenate Nitrile)氫化丁腈膠為丁腈膠中經由氫化後去除部份雙鏈,經氫化後其耐温性、耐候性比一般丁腈橡膠提高很多,耐油性與一般丁腈膠相近。一般使用温度範圍為零下25-150℃。優點:較丁腈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,一般適用於洗衣或洗碗的清洗劑中。缺點:不建議使用於醇類,酯類或是芳香族的溶液之中空調製冷業,廣泛用於環保冷媒、R134a系統中的密封件、汽車發動機系統密封件。
乙丙膠EPDM
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,一般使用温度為零下50-150℃。對極性溶劑如醇、酮等抵抗性極佳優點:具良好抗候性及抗臭氧性,具極佳的抗水性及抗化學物,可使用醇類及酮類,耐高温蒸氣,對氣體具良好的不滲透性。缺點:不建議用於食品用途或是暴露於芳香氫之中。高温水蒸汽環境之密封件衞浴設備密封件或零件。制動(剎車)系統中的橡膠零件。散熱器(汽車水箱)中的密封件。
丁腈膠NBR
(Nitrile Rubber)由丙烯腈與丁二烯共聚而成,丙烯腈含量由18%-50%,丙烯腈含量越高,對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈好,但低温性能則變差,一般使用温度範圍為零下25-100℃。丁腈膠為油封及O型圈最常用之橡膠之一優點: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:不適合用於極性溶劑之中,例如酮類、臭氧、硝基烴,MEK 和氯仿. ?用於製作燃油箱、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中使用的橡膠零件,特別是密封零件。可説是用途最廣、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。硫化後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,不怕製冷劑,耐稀酸、耐硅酯系潤滑油,但不耐磷酸酯系液壓油。在低温時易結晶、硬化,貯存穩定性差,在苯胺點低的礦物油中膨脹量大,一般使用温度範圍為-50~150℃。優點:彈性良好及具良好的壓縮變形,配方內不含硫磺,因此非常容易來製作,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 製冷劑的密封件,家電用品上的橡膠零件或密封件。適合用來製作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。適用於各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠品。
合成橡膠的組成:合成橡膠是以石油、天然氣為原料,以二烯烴和烯烴為單體聚合而成的高分子。
橡膠的高分子已經突破了單體聚合的工藝,世界領先的橡膠工廠已經開始運用更高強度的橡膠,用超高分子聚集而成,而且成本相當的低的。

橡膠橡膠加工

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本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個工序針對製品有不同的要求,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,生膠首先需經過塑煉提高其塑性;然後通過混煉將炭黑及各種橡膠助劑與橡膠均勻混合成膠料;膠料經過壓出製成一定形狀坯料;再使其與經過壓延掛膠或塗膠的紡織材料(或與金屬材料)組合在一起成型為半成品;最後經過硫化又將具有塑性的半成品製成高彈性的最終產品。
對精度要求比較高的製品,油封、O型圈、密封件等橡膠製品,還需要進行修邊、去毛邊加工,可選用的方式有人工修邊、機械修邊和冷凍修邊。
人工修邊:勞動強度大、效率低、合格率低。
機械修邊:主要有衝切、砂輪磨邊和圓刀修邊,適用於對精度要求不高的特定製品。
冷凍修邊:專用的冷凍修邊機設備,其原理是採用液氮(LN2)使成品的毛邊在低温下變脆,使用特定的冷凍粒子(彈丸)去擊打毛邊,以迅速去除毛邊。冷凍修邊的效率高,成本低廉,適用製品廣泛,已成為主流的工藝標準。

橡膠質量檢測

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在橡膠材料及製品都有嚴格的質量要求,如拉伸強度、彈性模量、延伸率、耐老化等。橡膠製品用於精密度高的領域,這些參數往往要求很苛刻。
我國橡膠發展初期就成立了橡膠製品委員會,負責對橡膠研發、學術、質量監督等工作。
1 耐介質增重實驗
可以從成品上取樣,浸泡在選定的一種或幾種介質中,一定温度時間後取稱重,根據重量變化率硬度變化率推斷材料的種類。
比如在100℃機油中浸泡24小時,NBR,氟膠,ECO,CR質量及硬度變化率很小,而NR,EPDM,SBR增重一倍以上且硬度變化很大,體積膨脹很明顯。
2 熱空氣老化實驗
從成品中取樣,放在老化箱裏老化一天,觀察老化後的現象。可以分級老化逐步升温。比如150℃下CR,NR,SBR都會脆斷,NBR EPDM還有彈性。升到180℃下普通NBR就會脆斷;而230℃下HNBR也會脆斷,氟膠和硅膠仍然有很好的彈性。
3 燃燒法
取少許樣品,在空氣中燒。觀察現象。
一般來説氟膠,CR,CSM離火自息,即使燒着火苗也比一般NR、EPDM的要小得多。當然,如果仔細觀察,燃燒狀態、顏色、氣味也會提供為我們很多信息。比如NBR/PVC並用膠,有火源時火劈啪的亂濺,似乎有水似的,離火自熄,煙濃且有酸味。需要注意的是有時添加了阻燃劑但不含鹵素的膠也會離火自熄,這要藉助別的辦法進一步推斷。
4 測比重
用電子稱或分析天平,精確到0.01克的即可,外加一杯水,一根頭髮絲即可。
一般來説氟膠比重最大,1.8以上,CR ECO的也多在1.3以上比重明顯偏大的可以考慮是這些膠。
5 低温法
從成品上取樣,用乾冰和酒精製造一個合適的低温環境。把樣品泡在低温環境下2-5分鐘,在選定温度下感覺軟硬程度。比如零下40℃以下,同樣耐高温耐油很好的硅膠和氟膠對比,硅膠則比較軟。

橡膠橡膠老化

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橡膠老化現象

橡膠及其製品在加工,貯存和使用過程中,由於受內外因素的綜合作用而引起橡膠物理化學性質和機械性能的逐步變壞,最後喪失使用價值,這種變化叫做橡膠老化。
表現為龜裂、發粘、硬化、軟化、粉化、變色、長黴等。

橡膠老化因素

A)氧:在橡膠中同橡膠分子發生遊離基鏈鎖反應,分子鏈發生斷裂或過度交聯,引起橡膠性能的改變。氧化作用是橡膠老化的重要原因之一。
B)臭氧:臭氧的化學活性比氧高得多,破壞性更大,它同樣是使分子鏈發生斷裂,但臭氧對橡膠的作用情況隨橡膠變形與否而不同。當作用於變形的橡膠(主要是不飽和橡膠)時,出現與應力作用方向直的裂紋,即所謂“臭氧龜裂”;作用於變形的橡膠時,僅表面生成氧化膜而不龜裂。
C)熱:提高温度可引起橡膠的熱裂解或熱交聯。但熱的基本作用還是活化作用。提高氧擴散速度和活化氧化反應,從而加速橡膠氧化反應速度,這是普遍存在的一種老化現象——熱氧老化。
D)光:光波越短、能量越大。對橡膠起破壞作用的是能量較高的紫外線。紫外線除了能直接引起橡膠分子鏈的斷裂和交聯外,橡膠因吸收光能而產生遊離基,引發並加速氧化鏈反應過程。經外線光起着加熱的作用。光作用其所長另一特點(與熱作用不同)是它主要在橡表面進生。含膠率高的試樣,兩面會出現網狀裂紋,即所謂“光外層裂”。
E)機械應力:在機械應力反覆作用下,會使橡膠分子鏈斷裂生成遊離荃,引發氧化鏈反應,形成力化學過程。機械斷裂分子鏈和機械活化氧化過程。哪能個佔優勢,視其所處的條件而定。此外,在應力作用下容易引起臭氧龜裂。
F)水分:水分的作用有兩個方面:橡膠在潮濕空氣淋雨或浸泡在水中時,容易破壞,這是由於橡膠中的水溶性物質和親水基團等成分被水抽提溶解,水解或吸收等原因引起的。特別是在水浸泡和大氣曝露的交替作用下,會加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對橡膠則不起破壞作用,甚至有延緩老化的作用。
G)油類:在使用過程如果和油類介質長期接觸,油類能滲透到橡膠內部使其產生溶脹,致使橡膠的強度和其他力學性能降低。油類能使橡膠發生溶脹,是因為油類滲入橡膠後,產生了分子相互擴散,使硫化膠的網狀結構發生變化。
H)其它:對橡膠的作用因素還有化學介質、變價金屬離子、高能輻射、電和生物等。

橡膠粘接修復

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橡膠的極性越大,膠接效果越好。其中丁腈氯丁橡膠極性大,膠接強度大;天然橡膠、硅橡膠和異丁橡膠極性小,粘接力較弱。另外橡膠表面往往有脱模劑或其它遊離出的助劑,妨礙膠接效果。
用膠粘劑膠接橡膠,具體方法分為熱粘法和冷粘法。
熱粘法是用塑煉未硫化的生膠與被粘橡膠製品一起硫化後實現膠粘,其方法複雜,需要加熱加壓設備,使用不便。
冷粘法就是將配好的膠粘劑,塗於被粘製品的表面,晾置疊合後,放在室温下固化。當然,適當的加熱有利於縮短固化時間,提高膠接強度。冷粘法簡單易行,且節省能源,是值得推廣的好方法。
不同種類的橡膠製品,所用的膠粘劑也不同,要注意選擇,不可隨意使用。
天然橡膠是橡膠樹上流出的膠液,經加工而成的彈性固狀物,是不飽和的天然高分子化合物。天然橡膠用甲醇、甲苯、異丙醇等脱脂,用木銼、砂布打毛。對於高強度的膠接需進行化學處理,即用濃硫酸浸泡被粘面2-10min。在膠接前,再彎曲摺疊幾次,使表面出現很多微小裂紋,有利於膠接。所用膠粘劑:BD801橡膠粘接劑,BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑等。
金屬氧化物硫化的氯丁橡膠製造的耐老化製品,如電纜包層、鐵軌枕墊、運輸帶;耐熱製品,如膠管;耐油製品,如橡膠墊、膠輥等。
氯丁橡膠製品用甲苯、甲醇、異丙醇等脱脂,用砂布、木銼、鋼絲刷打毛粗化,如需化學處理,可在室温下浸在濃硫酸中處理3-30rain,水洗乾燥。所用膠粘劑:BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑,BD819高温型彈性粘接劑,BD801橡膠粘接劑,BD802高強度橡膠粘接劑,BD803高温型橡膠粘接劑。
丁腈橡膠具有良好的綜合物理機械性能,可以製造耐油和耐熱的膠帶、膠管、膠板及其他製品。丁腈橡膠製品用甲醇脱脂,用木銼、砂布或鋼絲刷等打毛粗化,可化學處理。
泡沫橡膠俗稱海綿,具有保温、防振、隔聲、絕緣等功能,用於製作門窗密封條、防振襯墊等。在膠接時,不必作特殊的處理,只要清除灰塵和污物就足夠了。所用膠粘劑:BD817柔性粘接劑,BD818高強度柔性粘接劑。
在日常生活和工業生產中經常遇到橡膠與其他材料相互膠接的情況。
1)橡膠與金屬的膠接
橡膠與金屬的膠接,是金屬與橡膠連接的最有效的方法。金屬對橡膠能起到補強、骨架的作用;橡膠則使金屬具有耐磨、減振、抗衝擊、防腐、絕緣、密封等功能,其結果是剛柔結合,強韌兼備。
天然橡膠與金屬進行冷膠接,要先脱脂,打毛、再脱脂、甚至還要進行化學處理。
丁腈橡膠與金屬膠接,要先脱脂;而金屬用砂布打磨;橡膠用砂輪打毛。
2)橡膠與玻璃的膠接
橡膠要先用甲醇、異丙醇脱脂,用木銼、砂輪打毛,玻璃用丙酮擦拭後,塗上質量分數為1%的KJ-550乙醇溶液,晾乾。

橡膠行業關係

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橡膠交通運輸

橡膠工業是隨着汽車工業發展起來的。六十年代汽車工業與石油化學工業高速發展,使橡膠工業生產水平有了很大的提高;進入七十年代,為適應汽車的高速、安全和節約能源,消除污染,防止公害等方面的需要,促進了輪胎新品種的不斷出觀。原料膠消耗在交通運輸方面佔有相當大的比重。例如:一輛解放牌4噸載重汽車,需要橡膠製品200多千克,一節硬座車廂需裝配橡膠製品總重300多千克,一艘萬噸巨輪就需橡膠製品近10噸重,一架噴氣式客機需要將近600千克的橡膠。在海、陸、空交通運輸上,哪一個都離不開橡膠製品。作為運輸工具,輪胎是個主要的配件。除生產普通輪胎外,還大力發展子午線輪胎、無內胎輪胎地下鐵道有的也採用了橡膠輪胎。鐵路車輛及汽車推廣應用橡膠彈簧減震製品,氣密橡放。大型商店、車站、地鐵也在採用載人運輸帶。此外,還有用橡膠製做的“氣墊船”、“氣墊車”等。

橡膠工業礦山

工業部門所需要的大大小小的橡膠製品那就更多了,品種多,用途廣,有的還有特殊要求。主要的製品有膠帶、膠管、密封墊圈、膠輥、膠板、橡膠襯裏及勞動保護用品。在礦山、煤炭、冶金等工業方面應用膠帶來運輸成品,各地都在不斷出現,為了大型生產的需要,還生產出鋼絲繩芯運輸帶和合成纖維運輸帶。礦用磨機橡膠襯裏,以鍛膠代替錳鋼,使用壽命提高了二至四倍,還減小了噪音,這一產品已在世界範圍內推廣。

橡膠農林水利

農林水利事業的發展,也需要各種各樣的橡膠製品,除拖拉機和農業機械用各種輪胎外,在聯合收割機需用的橡膠履帶,灌溉用水池、水跟和水庫採用的橡膠防滲層及橡膠水壩,橡膠船、救生用品等用量都在增長,在農副產品加工設備和林、牧、漁業技術裝備等方面,都有橡膠配件。如一台鐵牛—40型輪式拖拉機,需要橡膠製品121件之多。隨着農業機械化、農田水利的大發展,所需橡膠製品會愈來愈多。

橡膠軍事國防

橡膠是重要的戰略物資,在軍事國防上應用更是十分廣泛,比如,一輛坦克要用八百多千克橡膠;一艘三萬噸級的軍艦要用六十八噸橡膠,差不多軍事裝備、空軍設施、國防工程都有橡膠的足跡。使用橡膠製做的船舶、帳篷、倉庫以及防護用具、浴水服裝等品種也很多。至於國防尖端技術需要的耐高温、耐低温、耐油、耐高度真空等特殊性能的橡膠製品更是不可缺少。隨着國防現代化的發展,要求能耐零下100-400℃的温度範圍,並能抵抗各種酸、鹼和氧化劑具有特殊性能的橡膠,正在研製生產。

橡膠土木建築

現代化建築,橡膠更是大有用武之地。例如,在建築物上使用的玻璃窗密封橡膠條,隔音地板、消聲海綿、橡膠地毯、防雨材料以及用乳狀塗料塗劇牆壁。從六十年代中期開始在建築物安裝大型橡膠彈簧座墊,以減少地鐵所造成的震動和噪音。國外還在試製減輕地震對建築物破壞作用的橡膠座墊,這種橡膠製品的研製具有十分重要的意義。製造混凝土空心構件應用的充氣橡膠軟橡膠乳水泥和膠瀝青在建築工程中的應用日趨廣泛。把膠乳混入水泥,可以提高水泥的彈性和耐磨性。在瀝青中加入3%的橡膠或膠乳鋪設馬路的路面,可防止路面的龜裂,並提高耐衝擊件。在建築施工中歷使用的機械,運輸設備、防護用品等都有橡膠製品的配件。

橡膠電氣通訊

橡膠的另一特性是絕緣性能好,不易導電。各種電線、 電纜多采用橡膠則成。硬質橡膠也多用來製做膠管、膠棒、膠板、隔板以及電瓶殼。此外,還廣泛用作防護用品絕緣手套、絕緣膠靴鞋等。

橡膠醫療衞生

在醫療衞生部門有許多橡膠製品在應用,如醫院裏的麻醉科、泌尿科、外科、腦外科、骨科、五宮科、放射科等招的診斷、輸血、導尿、洗腸胃的各種膠色手術用的手套、冰囊、海綿座墊等多是橡膠製品。作為醫療設備和儀器的配件也有橡膠製品。醫用橡膠製品往往對它還有個特殊要求,如無毒、殺菌、生理惰性、耐放射等。橡膠巾的丁基橡膠就具有較高的生物惰性、化學穩定性和較微的透水透氣性,用來加工橡膠瓶塞,能保證高吸濕抗生意和抗癌製劑的保存。硅橡膠在製造醫用製品方面愈來愈廣泛,如採用硅橡膠製造人造器官及人體組織代用品有了很大進展,還用它製作藥物膠囊,放入體內適當位置,使囊內藥物緩慢連續地釋放出來,既能提高療效又比較安全。

橡膠商品儲存

橡膠不僅用於醫療衞生,還應用於儲藏水果和蔬菜。自1954年以來氣調技術取得很大進展,被橡膠薄膜廣泛地應用於硅橡膠宙氣調控儲藏水果。硅橡膠對CO2和O2有着優越透氣性及適當透氣比。二者的比是6:1,也就是説:二氧化碳擴散速度透過硅橡膠窗比氧要快六倍。比聚乙烯塑料薄膜進過的二氧化碳和氧約快為200倍。根據不同果品蔬菜品種的呼吸強度及數量等的差異,製成各種大小的硅橡膠宙餃嵌在塑料薄膜控上,即可使袋內維持適量的CO2,形成良好的氣體儲藏環境,從而抑制果品蔬菜呼吸強度,延緩代謝速度,推遲水果蔬菜的後熟過程,減少水分蒸公防止腐爛。從儲藏蘋果的試驗對比來看,採用塑料薄膜包裝儲藏五個月,自然消耗是0.7%以下,未用的自然消耗可達5.83%。再如,用硅橡膠薄膜氣調帳保存西紅抵經一個月全部保青好果率達70%以上,失重3.6%,取出後全部果實都能正常轉紅成熟。不用氣調帳的西紅柿一週內就轉紅成熟,不能再儲。

橡膠文教體育

常見的各種球膽、乒乓球拍海綿膠面、游泳足躁、玩具皮球、金筆筆膽、橡皮、橡膠困、橡皮線、橡膠印、橡皮布、氣球以及海綿膠墊等,廣泛用於文教機關、辦公室、設計繪圖以及體育運動器材等。

橡膠生活用品

日常生活中有不少橡膠製品在為我們服務,遍為城鄉居民所穿用,它是B用橡膠製品中消費量很大的一種。其他如雨衣、熱水袋、鬆緊帶、兒童玩具、海綿座墊以及乳膠浸漬製品等,在人民生活裏都在發揮它的作用。
參考資料
  • 1.    橡膠   .熱帶亞熱帶植物基礎數據庫[引用日期2013-05-11]