橡胶及其制品基础知识

　　ebet易博官网下载橡胶及其制品基础知识一、橡胶材料与配合橡胶是一种弹性材料，它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够被硫化。它具下特点：分子链很长，而且能够围绕其中相邻两单元的键自由旋转；分子之间有化学键或物理键相连，形成三维分子网；分子Z间能够相对运动，分子Z间的次价力或范德华力小。人类在11世纪就开始使用橡胶，1493-1496年哥伦布航行发现新大陆到美洲时，海地岛上土著人玩的球能够从地面上跳起来，经了解才知道球是用一种树流出来的浆液制成的，此后欧洲人才知道橡胶这种物质。这种树因割破皮就能流出浆液，所以当地印地安人称这种树”。1770年，一位宗教家发现橡胶能擦去铅笔痕迹，在英语中取“揩擦物”RUBBER为橡胶定了英文名。下面是国内外橡胶行业发展的重要事件：1823年，英国人马辛托希创办了第一个橡胶厂，生产防水布，这是橡胶工业的开1839年美国人goodyear发明了硫化，奠定了橡胶加工的基础。1888年英国人邓录普发明了充气轮胎，促进了汽车轮胎工业的飞跃发展。1904年，我国开始在雷州半岛等地种植天然橡胶，现在我国天然橡胶产量占世界产量第四位。1915年我国在广州建立第一个椽胶加工厂一一广州兄弟创制树胶公司。橡胶材料的分类：橡胶品种很多，分类方法也不统一。按材料来源可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。其性能和用途可分为通用橡胶和待种橡胶两大类：凡是性能与天然橡胶相同和相似，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品的橡胶材料称为通用橡胶；而凡是具有特殊性能（譬如耐热、耐寒、耐油、耐腐蚀、耐溶剂、耐辐射等）的橡胶材料称为特种橡胶。但两者之间没有严格的界限，象氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶等就同时具备以上两种特性。橡胶材料的分类如图2-1所示。厂天然椽胶丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶匚氯丁橡胶丁基橡胶二丁睛橡胶—硅橡胶氟橡胶聚氨酯椽胶-聚硫橡胶聚丙烯酸酯橡胶氯醯橡胶匚氯化聚乙烯橡胶氯磺化聚乙烯丁毗橡胶1976年，国际标准化组织（ISO）和以后的美国材料试验学会（ASTM）按照橡胶主链的结构来将橡胶材料划分为M、N、0、R、Q、T和U类（见表23）表2-3橡胶的分类命名法化学名称英文缩写ISO1629-1976ASTMD1418-79M类（饱和碳链橡胶）聚丙烯酸酯橡胶ACMACM氯化聚乙烯橡胶CMCM氯磺化聚乙烯CSMCSM三元乙丙橡胶EPDMEPDM乙丙橡胶EPMEPM蹴橡胶FPMPKMO类（主链为含氧橡胶）均聚氯瞇橡胶COCO共聚氯瞇橡胶ECOECO甲基坏氧乙烷橡胶GPOGPOR类（不饱和碳氢链橡胶）聚丁二烯橡胶BRBR聚氯丁二烯橡胶CRCR丁基橡胶HRHR漠化丁基橡胶BURBUR氯化丁基橡胶CIIRCIIRIRIR丁膳橡胶NBRNBR天然橡胶NRNR丁苯橡胶SBRSBR氟硅橡胶MFQFVMQ甲基苯基硅橡胶MPQPMQ甲基苯基乙烯基硅橡胶MPVQPVMQ橡胶甲基硅橡胶MQMQ甲基乙烯基硅橡胶MVQVMQ聚酯型聚氨酯橡胶AUAU聚瞇型聚氨酯橡胶EUEUN类（主链结构以氮原子为主体的橡胶）（略）1、各种橡胶材料的特点1.1天然橡胶1.1.1天然橡胶的种类天然橡胶按照制作方法可以分为烟片胶、皱片胶、风干胶片、颗粒橡胶（也称标准橡胶）、清橡胶、易操作橡胶、充油天然橡胶等。另外还有一些特别品种以及改性的天然橡胶，如纯化橡胶、难结晶橡胶、粉末橡胶、氯化橡胶等。1.1.2天然橡胶的结构式天然橡胶是由异戊二烯组成的线形高分子化合物，其分子结构为：1.1.3天然橡胶特性•弹性天然橡胶具有很好的弹性。橡胶的弹性是通过分子链的扩展和收缩来实现的，天然橡胶链化合物，C-C单键能够绕轴间相对自由旋转，使分子链的构象千变万化，因此具有很好的弹性。其弹性模量为3~6Mpa,约为钢铁的1/30000,而伸长率为钢铁的300温度0-10（）C的范圉内，回弹率可达70〜80%以上。•强度天然橡胶是一种结晶型的橡胶，在外力拉伸的情况下会产生结晶，自补强性大，同时天胶的帄均分子量大，因此有较高的机械强度。纯胶硫化后的拉伸强度为16.7-28.4Mpa,用碳黑补强的硫化胶，其拉伸强度可达24.5〜34.3Mpa。•疲劳天然橡胶的耐屈挠疲劳性能优异，一般屈挠20万次后才岀现裂口，是因为天然橡胶的次变形后滞后损失少，生热小的缘故。•老化天然橡胶的主链中含有双键，在空气中容易吸收氧、臭氧而变成过氧化物，或在紫外光等作用下，使分子链裂解，使橡胶发粘或龟裂等，强度下降。需要添加防老剂来减缓老化现象。•耐介质性能天然橡胶分子链不含极性基团，属非极性橡胶，耐乙酸乙酯、酒精、丙酮等溶液，不耐汽油、苯等非极性溶液。耐碱性能较好，但不耐酸。另外，天然橡胶因其分子量分布宽，故有很好的加工工艺性能。总之，天然橡胶是一种综合性能戢好的橡胶。1.2丁苯橡胶3.2.1丁苯橡胶的品种见表24。表2-4丁苯橡胶的系列牌号1000系列高温共聚丁苯橡胶1100系列高温共聚充炭黑母炼胶，充油量14份或14份以下1200系列高温共聚充油丁苯母炼胶1300系列高温共聚充油充炭黑丁苯母炼胶1500系列低温共聚丁苯橡胶1600系列低温共聚充炭黑母炼胶，充油量14份或14份以下1700系列低温共聚充油丁苯母炼胶1800系列高温共聚充油充炭黑丁苯母炼胶，充油量在14份以上1900系列其它丁苯橡胶2000系列高温共聚丁苯胶乳2100系列低温共聚丁苯胶乳1.2.2丁苯橡胶的结构丁苯橡胶是以丁二烯和苯乙烯为单体,在乳液或溶液中用催化剂催化共聚所得的高分子弹性体。其化学结构式为-CH)CH丁苯橡胶是不饱和橡胶，其分子结构中双键含量较天然胶低，而且因苯环的存在减少了双键的活性，所以与天然胶相比，丁苯橡胶硫化速度慢，胶料不易焦烧或过硫，有较好的耐热、耐氧、耐臭氧、耐曰光老化性能。丁苯橡胶分子链侧基小带有庞大的苯环，分子链的柔性差，内磨擦大。因此其弹性、强度、耐屈挠龟裂、耐撕裂、耐寒性等不如天然橡胶。特别是在多次变形时生热较大，而且粘着性较差、贴合成型较困难。但与天然橡胶相比，有较好的耐用磨性和耐用透气性。丁苯橡胶的用途丁苯橡胶通过配方调整或者与天然橡胶、顺丁橡胶等并用，运用在充气轮胎、胶鞋、胶胶带、胶车昆、胶布及模型制品屮。13顺丁橡胶1.3.1顺丁橡胶的品种顺丁橡胶按聚合时采用催化剂不同来分，可分为钛型、锂型、钻型、鎳型等。按顺式结含量可为高顺式1,4…聚丁二烯橡胶（顺式1—4结构含量为96—98%）；中顺式1-4-聚丁二烯橡胶（顺式1-4结构含量85-95%）；低顺式1,4…聚丁二烯橡胶（顺式1-4构含量为35%左右）。一般生产和使用的是高顺式1,4…聚丁二烯橡胶。3.3.2顺丁橡胶的结构1.3.3顺丁橡胶的性能•顺丁橡胶的分子结构主要是顺式1, 4—结构，分子排列规整，因此其弹性比天然橡胶 好。同时 其玻璃化温度低（Tg二-105C）,也使得其具有很好的耐寒性能。此外，顺丁橡 胶还有耐磨耗性优 异、生热低、耐屈挠性能好等特点。 •顺丁橡胶是不饱和橡胶，可以用硫磺等硫化。由于丁二烯的双键旁边没有推电子的甲 基基团， 也决定了其双键的活性，没有天然橡胶大，因此硫化速度慢，但耐老化耐热性能良 •顺丁橡胶虽然也是结品性橡胶，但结品温度低，所以纯胶强度小，需要用炭黑补强。•顺丁橡胶也是非极性橡胶，能溶于绘类溶剂中，不耐油。 •顺丁橡胶自粘性不好，加工性能差，高温混炼时容易脱馄，贮存时泠流性大。 1.3.4 顺丁橡胶的用途 顺丁橡胶--般应用在轮胎上，还可用于耐磨制品（如胶鞋、胶车昆），耐寒制品和防震制 1.4氯丁橡胶 141 氯丁橡胶的晶种 通用型氯丁橡胶，也称硫黄调节型（G型）。含有硫黄（调节剂），四乙基秋兰姆（TETD）（终止剂），防老剂 （稳定剂）。非硫黄调节型（W型） 含调节剂T （硫醇化合物），不含硫黄。国产54-1 型氯丁橡胶。 其他类型。如粘接型氯丁橡胶、氯丙橡胶、氯苯橡胶、凝胶氯丁橡胶。 1.4.2 氯丁橡胶的结构 （CH Cl1.4.3 •贮存稳定性硫黄调节型的氯丁橡胶在聚合过程中，含有 S-S 键，同时容易生成 1,2结构和 3,4结构 聚合物.因S-S键的键能远低于C-C键和C-C键，在多种因素影响下容易断裂，生成新的活性基团， 导致分子键交联。而1,2-结构和3,4-结构分子链上的氯原子较易脱落，生成活性 基团导致分子链交 联或支化。所以硫黄调节型的氯丁橡胶稳定性差。根据化工部标准，30C 下，贮存期不得超过半年， 20C下，不得超过一年。而非硫黄调节型氯丁橡胶，在聚合时, 没有SS键，且主要是1,4结构， 1,2结构和3,4结构较少，相应地稳定性好。 •氯丁橡胶的分子结构规整，与天然橡胶相似，拉伸时易结晶，因此纯胶强度较大。 •有良好的耐老化性和耐热性能。由于氯原子具有吸电子作用和屏蔽作用，使通用橡胶 屮仅次于 乙丙橡胶和丁基橡胶，英耐热性与丁腊橡胶相当。 •阻燃性好。燃烧时放出大量的氯化氢气体，自熄性好。 •耐油性和耐化学腐蚀好。除芳香坯及氯化怪油类Z外，在其它溶剂屮稳定。 •粘着性好，可制成胶粘剂。 •耐透气性好，仅次于丁基橡胶、丁月青橡胶。 •可用金属氧化物（氧化镁、氧化锌）硫化。 •耐低温性差。低温下易结晶硬化。 •加工时对温度敏感，馄温在7（）C以上，容易粘馄，易焦烧。 1.4.4 氯丁橡胶的用途 主要用于制造耐热运输带、耐油及化学腐蚀的胶管、容器衬里、胶馄和胶板等工业制品, 于电线 丁月青橡胶的分类 根据丙烯購的含量來分，国外生产的丁睛橡胶可分为极高丙烯月青含量（43%以上）、高 烯睹含量（36—42%）、屮髙丙烯膳含量（31—35%）、屮等丙烯月青含量（25—30%）和低丙烯 膳含量（24%以下）的丁膳橡胶。而国内生产丁購橡胶分为丁睛一40、丁月青一26、丁月青 一18 三类。 1.5.2 丁月青橡胶的结构 CN （CH 1.5.3丁月青橡胶的性能 丁月青橡胶由于分子链上含极性侧月青基（一CN）,因而有许多优良性能。 丁月青橡胶为非结晶橡胶，需用炭黑补强。•耐油性能优良。见表1;侧睛基一CN使得丁月青橡胶具有较强的极性，能抗耐油和非极 性溶剂 的位蚀。其耐油性仅次于聚硫橡胶，丙烯酸酯橡胶和氟椽胶。但対芳香绘油类及氯化 绘油类的抵 抗能力较差。 •气透性小，气密性仅次于丁基橡胶。 •耐热耐老化、耐磨等性能比天然橡胶好。 •弹性、耐寒性较差。丁腊橡胶屮随着极性的侧腊基数量越多，分子链内旋转受阻的程 度越大，

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