橡膠基礎知識
名稱(chēng)
橡膠
xiàng jiāo
英文翻譯:rubbers
化學(xué)成分
線(xiàn)型聚合物鏈中的骨架上有一個(gè)未飽和的
雙鍵,這個(gè)雙鍵通常存在氧硫時(shí)候可以打開(kāi),在相鄰鍵之間形成
交聯(lián)。就會(huì )固化成熱固性聚合物TS。順勢聚丁二烯的單體就可以打開(kāi)。
種類(lèi)
橡膠按原料分為天然橡膠和
合成橡膠。按形態(tài)分為塊狀生膠、
乳膠、液體橡膠和粉
橡膠
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,以利配料和加工制作。20世紀60年代開(kāi)發(fā)的熱塑性橡膠,無(wú)需化學(xué)硫化,而采用
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(lèi)。是絕緣體,不容易導電,但如果沾水或不同的溫度的話(huà),有可能變成導體。導電是關(guān)于物質(zhì)內部分子或離子的電子的傳導容易情況。
橡膠配方
配方
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(jìn)劑硫磺
碳黑氧化鎂碳黑比表面積
橡膠
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。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。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(huán)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(jìn)劑Caytur4 0.35
硫磺0.7
橡膠
5
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(jìn)劑NA-22 1.2
15. FKM(
氟橡膠)100中裂子熱裂炭點(diǎn)((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(jìn)劑的互換關(guān)系
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
原始
分類(lèi)
橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠主要來(lái)源于三葉橡膠樹(shù),當這種橡膠樹(shù)的表皮被割開(kāi)時(shí),就會(huì )流出乳白色的汁液,稱(chēng)為膠乳,膠乳經(jīng)凝聚、洗滌、成型、干燥即得天然橡膠。
橡膠制品
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(lèi)的橡膠。1900年~1910年
化學(xué)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(kāi)辟了途徑。1910年
俄國化學(xué)家SV
列別捷夫(Lebedev,1874-1934)以
金屬鈉為引發(fā)劑使1,3-
丁二烯聚合成丁鈉橡膠,以后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(chǎn)量已大大超過(guò)天然橡膠,其中產(chǎn)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(SBR)。
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
橡膠輪胎
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(diǎn)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(jiǎn)稱(chēng),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(xué)穩定性。異戊橡膠生膠(未加工前)
強度顯著(zhù)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(jià)格較低,乙丙橡膠化學(xué)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(chē)的零部件,還可以作
電線(xiàn)、電纜包皮及高壓、超高壓
絕緣材料。還可制造膠鞋、衛生用品等淺色制品。
氯丁橡膠
它是以氯丁二烯為主要原料,通過(guò)均聚或少量其它單體共聚而成的。如抗張強度高
橡膠制品
,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(xué)穩定性較高,耐水性良好。氯丁橡膠的缺點(diǎn)是電絕緣性能,耐寒性能較差,生膠在貯存時(shí)不穩定。氯丁橡膠用途廣泛,如用來(lái)制作運輸
皮帶和
傳動(dòng)帶,電線(xiàn)、電纜的包皮材料,制造耐油
膠管、墊圈以及耐
化學(xué)腐蝕的設備襯里。
橡膠
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(wú)定型聚合物,它的玻璃化轉變溫度(T g)低,
分子量往往很大,大于幾十萬(wàn)。
橡膠一詞來(lái)源于
印第安語(yǔ)cau-uchu,意為“流淚的樹(shù)”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹(shù)割膠時(shí)流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得。1770年,
英國化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現橡膠可用來(lái)擦去鉛筆字跡,當時(shí)將這種用途的材料稱(chēng)為rubber,此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以
交聯(lián),交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時(shí),具有迅速復原的能力,并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩定性。橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料,廣泛用于制造
輪胎、膠管、
膠帶、
電纜及其他各種橡膠制品。
橡膠老化
橡膠及其制品在加工,貯存和使用過(guò)程中,由于受內外因素的綜合作用而引起橡膠
物理化學(xué)性質(zhì)和
機械性能的逐步變壞,最后喪失使用價(jià)值,這種變化叫做橡膠老化。
表面上表現為龜裂、發(fā)粘、硬化、軟化、粉化、變色、長(cháng)霉等。
橡膠老化的因素
A)氧:氧在橡膠中同橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應,分子鏈發(fā)生斷裂或過(guò)度交聯(lián),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(xué)活性比氧高得多,破壞性更大,它同樣是使分子鏈發(fā)生斷裂,但臭氧對橡膠的作用情況隨橡膠變形與否而不同。當作用于變形的橡膠(主要是不飽和橡膠)時(shí),出現與應力作用方向直的裂紋,即所謂“臭氧龜裂”;作用于變形的橡膠時(shí),僅表面生成
氧化膜而不龜裂。
C)熱:提高溫度可引起橡膠的熱裂解或熱交聯(lián)。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(xiàn)。紫外線(xiàn)除了能直接引起橡膠分子鏈的斷裂和交聯(lián)外,橡膠因吸收光能而產(chǎn)生游離基,引發(fā)并加速氧化鏈反應過(guò)程。經(jīng)外線(xiàn)光起著(zhù)加熱的作用。光作用其所長(cháng)另一特點(diǎn)(與熱作用不同)是它主要在橡表面進(jìn)生。含膠率高的試樣,兩面會(huì )出現網(wǎng)狀裂紋,即所謂“光外層裂”。
E)機械應力:在機械應力反復作用下,會(huì )使橡膠分子鏈斷裂生成游離荃,引發(fā)氧化鏈反應,形成力化學(xué)過(guò)程。機械斷裂分子鏈和機械活化氧化過(guò)程。哪能個(gè)占優(yōu)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(gè)方面:橡膠在潮濕
空氣淋雨或浸泡在水中時(shí),容易破壞,這是由于橡膠中的水溶性物質(zhì)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(huì )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(lèi):在使用過(guò)程如果和油類(lèi)介質(zhì)長(cháng)期接觸,油類(lèi)能滲透到橡膠內部使其產(chǎn)生溶脹,致使橡膠的強度和其他力學(xué)性能降低。油類(lèi)能使橡膠發(fā)生溶脹,是因為油類(lèi)滲入橡膠后,產(chǎn)生了分子相互擴散,使硫化膠的網(wǎng)狀結構發(fā)生變化。
H)其它:對橡膠的作用因素還有化學(xué)介質(zhì)、變價(jià)
金屬離子、高能輻射、電和生物等。
結構
線(xiàn)型結構:未
硫化橡膠的普遍結構。由于分子量很大,無(wú)外力作用下,呈細團狀。當外力作用,撤除外
發(fā)泡橡膠海綿
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(lái)。
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(shí),各種配合劑往往進(jìn)不了凝膠區,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)結構:線(xiàn)型分子通過(guò)一些
原子或原子團的架橋而彼此連接起來(lái),形成三維網(wǎng)狀結構。隨著(zhù)硫化歷程的進(jìn)行,這種結構不斷加強。這樣,鏈段的自由活動(dòng)能力下降,可塑性和
伸長(cháng)率下降,強度,彈性和
硬度上升,壓縮永久變形和溶脹度下降。
用途
不同用型橡膠的來(lái)源及應用特點(diǎn)
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(shù)的乳膠制得,基本化學(xué)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,因其結構和性能與天然橡膠近似,故又稱(chēng)合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡(jiǎn)稱(chēng)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(xué)穩定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,簡(jiǎn)稱(chēng)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(dòng)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。
不同特種型橡膠的來(lái)源及應用特點(diǎn)
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(jiǎn)稱(chēng)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,常溫下易結晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。②
丁腈橡膠。簡(jiǎn)稱(chēng)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(cháng)期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結性能。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(lái)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(xué)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
本過(guò)程包括塑煉、
混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個(gè)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(guò)塑煉提高其
塑性;然后通過(guò)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(guò)壓出制成一定形狀坯料;再使其與經(jīng)過(guò)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(guò)硫化又將具有塑性的半成品制成高彈性的最終產(chǎn)品。
對精度要求比較高的制品,油封、O型圈、密封件等橡膠制品,還需要進(jìn)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(dòng)強度大、效率低、合格率低。
機械修邊:主要有沖切、砂輪磨邊和圓刀修邊,適用于對精度要求不高的特定制品。
冷凍修邊:專(zhuān)用的
冷凍修邊機設備,其原理是采用
液氮(LN2)使成品的毛邊在低溫下變脆,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,適用制品廣泛,已成為主流的工藝標準。
天然橡膠可分為標準膠(又稱(chēng)顆粒膠)、煙膠片、濃縮膠、白縐膠片、淺色膠片、
膠清橡膠和風(fēng)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(gè)等級,煙膠分成1~5號煙膠片(RSS1~RSS5)五個(gè)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(jìn)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(shí)的橡膠。
不允許有任何原因所引起的變色、酸臭味、灰塵、屑點(diǎn)、砂礫或其他外來(lái)物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過(guò)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(shí)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(diǎn)、砂礫或其他外來(lái)物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過(guò)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(shí)的橡膠。
不允許有任何原因所引起的變色、酸臭味、灰塵、屑點(diǎn)、砂礫或其他外來(lái)物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過(guò)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(shí)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(diǎn)、砂礫或其他外來(lái)物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過(guò)熱的跡象。
二級薄淺色縐膠片
所交貨物必須是干燥、堅實(shí)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(gè)數不得超過(guò)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(diǎn)、砂礫或其他外來(lái)物質(zhì)、油污或其他污跡、氧化或過(guò)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(shí)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(gè)數不得超過(guò)檢驗膠包數的20%。
天然橡膠NR
(Natural Rubber) 由橡膠樹(shù)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(cháng)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(diǎn):彈性好,耐酸堿。缺點(diǎn):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(chē)
剎車(chē)油、
乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。
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(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(diǎn):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(shí)具較差的壓縮性。缺點(diǎn):不建議使用強酸、臭氧、油類(lèi)、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(dòng)比其他聚合物少,故氣體透過(guò)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(diǎn):對大部份一般氣體具不滲透性,對陽(yáng)光及臭氣具良好的抵抗性,可暴露于動(dòng)物或植物油或是可氣化的化學(xué)物中。缺點(diǎn):不建議與
石油溶劑,膠
煤油和芳氫同時(shí)使用。用于
汽車(chē)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(jīng)由氫化后去除部份雙鏈,經(jīng)氫化后其耐溫性、耐候性比一般丁腈橡膠提高很多,耐油性與一般丁腈膠相近。一般使用溫度范圍為-25~150 ℃。優(yōu)點(diǎn):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,一般適用于洗衣或洗碗的清洗劑中。缺點(diǎn):不建議使用于醇類(lèi),酯類(lèi)或是芳香族的
溶液之中空調制冷業(yè),廣泛用于
環(huán)保冷媒、R134a系統中的密封件、汽車(chē)發(fā)動(dòng)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(yōu)秀,但無(wú)法硫磺加硫。為解決此問(wèn)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-50~150 ℃。對極性溶劑如醇、酮等抵抗性極佳優(yōu)點(diǎn):具良好抗候性及抗臭氧性,具極佳的抗水性及抗化學(xué)物,可使用醇類(lèi)及酮類(lèi),耐高溫蒸氣,對氣體具良好的不滲透性。缺點(diǎn):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)境之密封件衛浴設備密封件或零件。制動(dòng)(剎車(chē))系統中的橡膠零件。散熱器(汽車(chē)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
低溫性能則變差,一般使用溫度范圍為-25~100 ℃。丁腈膠為目前
油封及O 型圈最常用之橡膠之一優(yōu)點(diǎn):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(cháng)力。
缺點(diǎn):不適合用于極性溶劑之中,例如酮類(lèi)、臭氧、硝基烴,MEK 和
氯仿. ?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?烧f(shuō)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(yáng)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(shí)易結晶、硬化,貯存穩定性差,在
苯胺點(diǎn)低的礦物油中膨脹量大,一般使用溫度范圍為-50~150 ℃。 優(yōu)點(diǎn):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(lái)制作,具抗動(dòng)物及植物油的特性,不會(huì )因中性化學(xué)物,脂肪、
油脂、多種油品,溶劑而影響物性,具防燃特性。
缺點(diǎn):不建議使用強酸、硝基烴、酯類(lèi)、氯仿及酮類(lèi)的化學(xué)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(lái)制作各種直接接觸大氣、陽(yáng)光、臭氧的零件。適用于各種耐燃、耐化學(xué)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(jīng)突破了單體聚合的工藝,目前世界領(lǐng)先的橡膠工廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)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脫模劑或其它游離出的助劑,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制品一起硫化后實(shí)現膠粘,其方法復雜,需要加熱加壓設備,使用不便。
冷粘法就是將配好的膠粘劑,涂于被粘制品的表面,晾置疊合后,放在室溫下固化。當然,適當的加熱有利于縮短固化時(shí)間,提高
膠接強度。冷粘法簡(jiǎn)單易行,且節省能源,是值得推廣的好方法。
不同種類(lèi)的橡膠制品,所用的膠粘劑也不同,要注意選擇,不可隨意使用。
(1)天然橡膠的膠接
天然橡膠是橡膠樹(shù)上流出的膠液,經(jīng)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、
異丙醇等脫脂,用木銼、砂布打毛。對于高強度的膠接需進(jìn)行化學(xué)處理,即用
濃硫酸浸泡被粘面2~10min。在膠接前,再彎曲折疊幾次,使表面出現很多微小裂紋,有利于膠接。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。
(2)氯丁橡膠的膠接
以
金屬氧化物硫化的氯丁橡膠制造的耐老化制品,如電纜包層、鐵軌枕墊、運輸帶;耐熱制品,如膠管;耐油制品,如
橡膠墊、膠輥等。
氯丁橡膠制品用甲苯、甲醇、異丙醇等脫脂,用砂布、木銼、鋼絲刷打毛粗化,如需化學(xué)處理,可在室溫下浸在濃硫酸中處理3~30rain,水洗干燥。所用膠粘劑:BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑,BD819高溫型彈性粘接劑,BD801橡膠粘接劑,BD802高強度橡膠粘接劑,BD803高溫型橡膠粘接劑。
(3)丁腈橡膠的粘接
丁腈橡膠具有良好的綜合物理機械性能,可以制造耐油和耐熱的膠帶、膠管、膠板及其他制品。丁腈橡膠制品用甲醇脫脂,用木銼、砂布或鋼絲刷等打毛粗化,可化學(xué)處理。所用膠粘劑:BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑,BD819高溫型彈性粘接劑,BD801橡膠粘接劑,BD802高強度橡膠粘接劑,BD803高溫型橡膠粘接劑。
(4)泡沫橡膠的膠接
泡沫橡膠俗稱(chēng)海綿,具有保溫、防振、隔聲、絕緣等功能,用于制作
門(mén)窗密封條、防振襯墊等。在膠接時(shí),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。
(5)橡膠與其他材料的膠接
在日常生活和
工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)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、抗沖擊、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(jìn)行冷膠接,要先脫脂,打毛、再脫脂、甚至還要進(jìn)行化學(xué)處理。BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑,BD819高溫型彈性粘接劑,BD801橡膠粘接劑,BD802高強度橡膠粘接劑,BD803高溫型橡膠粘接劑。
丁腈橡膠與金屬膠接,要先脫脂;而金屬用砂布打磨;橡膠用砂輪打毛。所用膠粘劑有:BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑,BD819高溫型彈性粘接劑,BD801橡膠粘接劑,BD802高強度橡膠粘接劑,BD803高溫型橡膠粘接劑。
2)橡膠與玻璃的膠接
橡膠要先用甲醇、異丙醇脫脂,用木銼、砂輪打毛,玻璃用
丙酮擦拭后,涂上質(zhì)量分數為1%的KJ一550乙醇溶液,晾干。 所用膠粘劑:BD817彈性粘接劑,BD818高強度彈性粘接劑,BD819高溫型彈性粘接劑,BD801橡膠粘接劑。
常見(jiàn)幾種橡膠識別方法
1 耐介質(zhì)增重實(shí)驗
可以從成品上取樣,浸泡在選定的一種或幾種介質(zhì)中,一定溫度時(shí)間后取稱(chēng)重,根據重量變化率硬度變化率推斷材料的種類(lèi)。
比如在100度機油中浸泡24小時(shí),NBR,氟膠,ECO,CR質(zhì)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(shí)驗
從成品中取樣,放在老化箱里老化一天,觀(guān)察老化后的現象?梢苑旨壚匣鸩缴郎。比如150度下CR,NR,SBR都會(huì )脆斷,NBR EPDM還有彈性。升到180度下普通NBR就會(huì )脆斷;而230度下HNBR也會(huì )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(guān)察現象。
一般來(lái)說(shuō)氟膠,CR,CSM離火自息,即使燒著(zhù)火苗也比一般NR、EPDM的要小的多。當然,如果仔細觀(guān)察,燃燒狀態(tài)、顏色、氣味也會(huì )提供為我們很多信息。比如NBR/PVC并用膠,有火源時(shí)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(shí)添加了阻燃劑但不含
鹵素的膠也會(huì )離火自熄,這要借助別的辦法進(jìn)一步推斷。
4測比重
用電子稱(chēng)或分析天平,精確到0.01克的即可,外加一杯水,一根頭發(fā)絲即可。
一般來(lái)說(shuō)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 低溫法
從成品上取樣,用
干冰和
酒精制造一個(gè)合適的低溫環(huán)境。把樣品泡在低溫環(huán)境下2-5分鐘,在選定溫度下感覺(jué)軟硬程度。比如-40度下,同樣耐高溫耐油很好的硅膠和氟膠對比,硅膠則比較軟。
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?梢(jiàn),橡膠行業(yè)的產(chǎn)品種類(lèi)繁多,后向產(chǎn)業(yè)十分廣闊。
近幾年來(lái),橡膠行業(yè)得到不少發(fā)展,已有細分行業(yè)穩中有升,新生橡膠細分行業(yè)則飛速發(fā)展,但同時(shí),橡膠行業(yè)也還存在環(huán)境、資源、災害、創(chuàng )新等問(wèn)題。
2004年,全國天然橡膠種植總面積69.62萬(wàn)公頃,開(kāi)割面積45.19萬(wàn)公頃,干膠產(chǎn)量57.33萬(wàn)噸。其中農墾橡膠種植面積41.1萬(wàn)公頃,民營(yíng)28.52萬(wàn)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(jiàn)的干旱和百年不遇的臺風(fēng)災害,天然橡膠生產(chǎn)遭受重創(chuàng )。為挖掘國內天然橡膠種植、加工的發(fā)展潛力,增加自給,
中國橡膠行業(yè)做出了不懈的努力,認真貫徹國家安全、節能、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)積極調整產(chǎn)品結構,綠色環(huán)保型助劑大幅增長(cháng),防老劑優(yōu)良品種產(chǎn)量比例已達80%,促進(jìn)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(lǐng)域擴大。
2006年,
中國橡膠工業(yè)協(xié)會(huì )六屆三次理事會(huì )討論通過(guò)并發(fā)布《中國橡膠工業(yè)“十一五”科學(xué)發(fā)展規劃意見(jiàn)》及橡膠行業(yè)“十一五”實(shí)施名牌戰略規劃意見(jiàn)。這是首次由協(xié)會(huì )組織制訂的行業(yè)規劃。規劃表明,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(shí)轉入科學(xué)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(wàn)噸,橡膠工業(yè)的產(chǎn)品結構將有較大變化,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(shù)有明顯進(jìn)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(gè)經(jīng)濟的運行狀況將保持很強的相關(guān)性:其發(fā)展周期的長(cháng)度與該國經(jīng)濟周期的長(cháng)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(dòng)的波幅要小于產(chǎn)業(yè)鏈末端行業(yè)的波幅,也小于整個(gè)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)。
天然橡膠的成分
天然橡膠是由膠乳制造的,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%,而非橡膠烴占5%~8%。由于制法不同,產(chǎn)地不同乃至采膠
季節不同,這些成分的比例可能有差異,但基本上都在范圍以?xún)取?
蛋白質(zhì)可以促進(jìn)橡膠的硫化,延緩老化。另一方面,蛋白質(zhì)有較強的吸水性,可引進(jìn)橡膠吸潮發(fā)霉、絕緣性下降,蛋白質(zhì)還有增加生熱性的缺點(diǎn)。
丙酮抽出物是一些高級
脂肪酸及固醇類(lèi)物質(zhì),其中有一些起天然防老劑和促進(jìn)劑作用,還有的能幫助粉狀配合劑在混煉過(guò)程中分散并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(lèi),有很少量的銅、錳、鐵等
金屬化合物,因為這些變價(jià)金屬離子能促進(jìn)橡膠老化,所以他們的含量應控制。
干膠中的水分不超過(guò)1%,在加工過(guò)程中可以揮發(fā),但水分含量過(guò)多時(shí),不但會(huì )使生膠儲存過(guò)程中易發(fā)霉,而且還會(huì )影響橡膠的加工,如混煉時(shí)配合劑易結團;壓延、壓出過(guò)程中易產(chǎn)生氣泡,硫化過(guò)程中產(chǎn)生氣泡或呈
海綿狀等。
天然的橡膠來(lái)源
三葉橡膠樹(shù)提供最多的商用橡膠。它在受傷害(如莖部的樹(shù)皮被割開(kāi))時(shí)會(huì )分泌出大量含有橡膠乳劑的樹(shù)液。
另外,無(wú)花果樹(shù)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(shí)由于橡膠供應被切斷,曾嘗試從這些植物取得橡膠,但后來(lái)改為生產(chǎn)人造橡膠。
最初的橡膠樹(shù)生長(cháng)于
南美洲,但經(jīng)過(guò)人工移植,現在
東南亞也種有大量的橡膠樹(shù)。事實(shí)上,亞洲已成為最重要的橡膠來(lái)源地。
由銀菊膠制成的橡膠能夠減少敏感。
(一)橡膠與交通運輸
橡膠工業(yè)是隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展起來(lái)的。六十年代汽車(chē)工業(yè)與石油化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展,使橡膠工業(yè)生產(chǎn)水平有了很大的提高;進(jìn)入七十年代,為適應汽車(chē)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(jìn)了輪胎新品種的不斷出觀(guān)。原料膠消耗在交通運輸方面占有相當大的比重。例如:一輛解放牌4噸載重汽車(chē),需要橡膠制品200多公斤,一節硬座車(chē)廂需裝配橡膠制品總重300多公斤,一艘萬(wàn)噸巨輪就需橡膠制品近10噸重,一架?chē)姎馐娇蜋C需要將近600公斤的橡膠。在海、陸、空交通運輸上,哪一個(gè)都離不開(kāi)撤膠制品。作為運輸工具,輪胎是個(gè)主要的配件。近年來(lái)除生產(chǎn)普通輪胎外,還大力發(fā)展子午線(xiàn)輪胎、無(wú)內胎輪胎地下鐵道有的也采用了橡膠輪胎。鐵路車(chē)輛及汽車(chē)推廣應用橡膠彈簧減展制品,氣密橡放。大型商店、車(chē)站、地鐵也在采用載人運輸帶。此外,還有用橡膠制做的“氣墊船”、“氣墊車(chē)”等。
(二)橡膠與工業(yè)礦山
工業(yè)部門(mén)所需要的大大小小的橡膠制品那就更多了,品種多,用途廣,有的還有特殊要求。主要的制品有膠帶、膠管、密封墊圈、膠輥、膠板、橡膠襯里及
勞動(dòng)保護用品。在礦山、煤炭、冶金等工業(yè)方面應用膠帶來(lái)運輸成品,各地都在不斷出現,為了大型生產(chǎn)的霄要,還生產(chǎn)出鋼絲繩芯運輸帶和合成纖維運輸帶。近年來(lái),礦用磨機橡膠襯里,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(chǎn)品已在世界范圍內推廣。
(三)橡膠與農林水利
農林水利事業(yè)的發(fā)展,也雹耍各種各樣的橡膠制品,除拖拉機和農業(yè)機械用各種輪胎外,在聯(lián)合收割機需用的橡膠履帶,灌溉用水池、水跟和水庫采用的橡膠防滲層及橡膠水壩,橡膠船、救生用品等用員都在增長(cháng),在農副產(chǎn)品加工設備和林、牧、漁業(yè)技術(shù)裝備等方面,都有橡膠配件。如一臺鐵牛一40型輪式拖拉機,需要橡膠制品121件之多。隨著(zhù)農業(yè)機械化、農田水利的大發(fā)展,所需橡膠制品格會(huì )愈來(lái)愈多。
(四)橡膠與軍事固防
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公斤橡膠;一般三萬(wàn)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。使用橡膠制做的船舶、帳篷、倉庫以及防護用具、浴水服裝等品種也很多。至于圍防尖端技術(shù)需要的耐高溫、耐低溫、耐油、耐高度真空等特殊性能的橡膠憲0品更是不可缺少。隨著(zhù)國防現代化的發(fā)展,要求能耐—100 一400℃的溫度范圍,并能抵抗各種酸、城和
氧化劑具有特殊性能的橡膠,正在研制生產(chǎn)。
(五)橡膠與土木建筑
現代化建筑,橡膠更是大有用武之地。例如,在建筑物上使用的玻璃窗密封橡膠條,隔音地板、捎青海綿、橡膠地毯、防雨材料以及用乳狀涂料涂劇墻壁。從六十年代中期開(kāi)始在建筑物安裝大型橡膠彈簧座墊,以減少地鐵所造成的震動(dòng)和噪音。國外還在試制減輕地震對建筑物破壞作用的橡膠座墊,這種橡膠制品的研制具有十分重要的意義。制造混凝土空心構件應用的充氣橡膠軟橡膠乳水泥和膠洲青在建筑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,并提高耐沖擊件。在建筑施工中歷使用的機械,運輸設備、防護用品等都有橡膠制品的配件。
(六)橡膠與電氣通訊
橡膠的另一特性是絕緣性能好,不易導電。各種電線(xiàn)、 t把纜多采用橡膠則成。硬質(zhì)橡膠也多用來(lái)制做膠管、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。
(七)橡膠與醫療衛生
在醫療衛生部門(mén)有許多橡膠制品在應用,如醫院里的麻醉科、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(shù)用的手套、冰囊、海綿座墊等多是橡膠制品。作為醫療設備和儀器的配件也有橡膠制品。
醫用橡膠制品往往對它還有個(gè)特殊要求,如無(wú)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(xué)穩定性和較微的透水透氣性,用來(lái)加工橡膠瓶塞,能保證高吸濕抗生意和抗癌制劑的保存。近年來(lái),硅橡膠在制造醫用制品方面愈來(lái)愈廣泛,如采用硅橡膠制造人造器官及人體組織代用品有了很大進(jìn)展,還用它制作藥物膠囊,放入體內適當位置,使囊內藥物緩慢連續地釋放出來(lái),既能提高療效又比較安全。
(八)橡膠與商品儲存
橡膠不僅用于醫療衛牛,還應用于儲藏水果和蔬菜。自1954年以來(lái)氣調技術(shù)取得很大進(jìn)展,被橡膠薄膜廣泛地應用于硅橡膠宙氣調控儲藏水果。硅橡膠對Coa和02有著(zhù)優(yōu)越透氣性及適當透氣比。二者的比是6:1,也就是說(shuō):
二氧化碳擴散速度透過(guò)硅橡膠窗比氧要快六倍。比
聚乙烯塑料薄膜進(jìn)過(guò)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,制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c02,形成良好的氣體儲藏環(huán)境,從而抑制果品蔬菜呼吸強度,延緩代謝速度,推遲水果蔬菜的后熟過(guò)程,減少水分蒸公防止腐爛。從儲藏蘋(píng)果的試驗對比來(lái)看,采用塑料薄膜包裝儲藏五個(gè)月,自然消耗是o.7%以下,末用的自然消耗可達5.83%。再如,用硅橡膠薄膜宙氣調保存西紅抵經(jīng)一個(gè)月全部保青好果率達 70%以上,失重3.6%,取出后全部果實(shí)都能正常轉紅成熟。不用氣調帳的西紅柿一周內就轉紅成熟,不能再儲。
(九)橡膠與文教體育
常見(jiàn)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(xiàn)、橡膠印、橡皮布、氣球以及海綿膠墊等,廣泛用于文教機關(guān)、辦公室、設計繪圖以及體育運動(dòng)器材等。
(十)橡膠與生活用品
日常生活中有不少橡膠制品在為我們服務(wù),遍為城鄉居民所穿用,它是B用橡膠制品中消費量很大的一種。其他如雨衣、熱水援、松紫帶、兒童玩具、海綿座墊以及乳膠浸漬制品等,在人民生活里都在發(fā)揮它的作用。
加工基地
現在,中國的橡膠加工業(yè)正值蓬勃發(fā)展時(shí)期,各地的橡膠業(yè)不僅加快了中國工業(yè)的進(jìn)程,也帶動(dòng)了各地的經(jīng)濟建設發(fā)展的良好局面。我國橡膠工業(yè)比較發(fā)達的地區有:
云南、
廣東、
山東莒縣、
河北等地。