橡膠

橡膠（rubber ）：高彈性聚合物。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。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。

橡膠
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中文名稱 ：橡膠

外文名稱：Rubber

分類:天然橡膠與合成橡膠兩種

應用:工業和生活各方面

目錄

橡膠起源

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直到1930年代，全球大部分橡膠源自亞洲、西非和南美熱帶雨林偏遠種植園中的橡膠樹。但隨着汽車產量的激增，供應商不能生產足夠的天然橡膠，滿足對輪胎和內胎日益擴大的需求，使科學家開始研究一種合成替代物。

1937年，在標準石油新澤西公司位於新澤西林登的實驗室工作的石油化學家威廉·斯巴克斯和羅伯特·托馬斯開發了最為成功的合成替代物之一。他們被稱作丁基橡膠的發明依靠的是Vistanex，一種同樣是公司的科學家發明的粘合劑與少量工業化學品丁二烯的化學反應。

這種新產品具有氣密性，有彈性並可減輕震動。這些特點使丁基橡膠用途廣泛，但尤其適用於輪胎，因為輪胎要鎖住裡面的氣體，遇到不平路面時富有彈性，並且能阻隔路面震動，讓坐在車裡的乘客出行更舒適。他們的發明在二次世界大戰期間真正獲得成功，當時標準石油與美國政府合作，建設和運營了第一個商業化的丁基橡膠生產設施。

分子結構

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橡膠的分子特徵---構成橡膠彈性體的分子結構有下列特點：

1、其分子由重複單元（鏈節）構成的長鏈分子。分子鏈柔軟其鏈段有高度的活動性，玻璃化轉變溫度(Tg)低於室溫。

2、其分子間的吸引力（范德華力）較小，在常態（無應力）下是非晶態，分子彼此間易於相對運動。

3、其分子之間有一些部位可以通過化學交聯或由物理纏結相連接，形成三維網狀分子結構，以限制整個大分子鏈的大幅度的活動性。

從微觀上看，組成橡膠的長鏈分子的原子和鏈段由於熱振動而處於不斷運動中，使整個分子呈現極不規則的無規線團形狀，分子兩末端距離大大小於伸直的長度。一塊未拉伸的橡膠象是一團捲曲的線狀分子的纏結物。橡膠在不受外力作用時，未變形狀態熵值最大。當橡膠受拉伸時，其分子在拉伸方向上以不同程度排列成行。為保持此定向排列需對其作功，因此橡膠是抵制受伸張的。當外力除去時，橡膠將收縮回到熵值最大的狀態。故橡膠的彈性主要是源於體系中熵的變化的「熵彈性」。

性能分析

應變性質

應力－應變曲線是一種伸長結晶橡膠的典型曲線，其主要組分是由於體系變得有序而引起的熵變。隨着分子被漸漸拉直，使得分子鏈上支鏈的隔離作用消失，分子間吸引力變得顯著起來，從而有助於抵抗進一步的變形，所以橡膠在被充分拉伸時會呈現較的高抗張強度。橡膠在恆應變下的應力是溫度的函數。隨溫度的升高橡膠的應力將成比例地增大。

橡膠的應力對溫度的這種依賴稱為焦耳效應，它可以說明金屬彈性和橡膠彈性間的根本差別。在金屬中，每個原子都被原子間力保持在嚴格的晶格中，使金屬變形所做的功是用來改變原子間的距離，引起內能的變化。因而其彈性稱為「能彈性」。其彈性變形的範圍比橡膠中主要由於體系中熵的變化而產生的「熵彈性」的變化範圍要小得多。

熱性能

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1、導熱性 橡膠是熱的不良導體，其導熱係數在厚度為25毫米時約為2.2～6.28瓦/米2·0K。是優異的隔熱材料，如果將橡膠做成微孔或海綿狀態，其隔熱效果會進一步提高，使導熱係數下降至0.4～2.0瓦。任何橡膠製件在使用中，都可能會因滯後損失產生熱量，因此應注意散熱。

2、熱膨脹 由於橡膠分子鏈間有較大的自由體積，當溫度升高時其鏈段的內旋轉變易，會使其體積變大。橡膠的線膨脹係數約是鋼的20倍。這在橡膠製品的硫化模型設計中必須加以考慮，因為橡膠成品的線性尺寸會比模型小1.2～3.5％。對於同一種橡膠，膠料的硬度和生膠含量對膠料的收縮率也有較大的影響，收縮率與硬度成反比，與含膠率成正比。各種橡膠在理論上的收縮率的大小順序為：氟橡膠>硅橡膠>丁基橡膠>丁腈橡膠>氯丁橡膠>丁苯橡膠>天然橡膠

橡膠製品在低溫使用時應特別注意體積收縮的影響，例如油封會因收縮而產生泄漏，橡膠與金屬粘合的製品會因收縮產生過度的應力而導致早期損壞。

電性能

通用橡膠是優異的電絕緣體，天然橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠和丁苯橡膠都有很好的介電性能，所以在絕緣電纜等方面得到廣泛應用。丁腈橡膠和氯丁橡膠，因其分子中存在極性原子或原子基團，其介電性能則較差。在另一方面，在橡膠中配入導電炭黑或金屬粉末等導電填料，會使它有足夠的導電性來分散靜電荷，或者甚至成為導電體。

氣體透過性(氣密性)

橡膠的氣透率是氣體在橡膠中的溶解度與擴散度的乘積。氣體的溶解度隨橡膠的溶解度參數增加而下降，氣體在橡膠中的擴散速度取決於橡膠分子中側鏈基團的多少。氣體在各種橡膠中的透過速度有很大的不同，在橡膠中氣透性較低的是聚醚橡膠和丁基橡膠，丁基橡膠氣透性只有天然膠的1/20。而硅橡膠的氣透性最大。橡膠的氣透性隨溫度的升高而迅速上升，對於使用炭黑作填料的製品來說，其品種和填充量對氣透性能影響不大。但軟化劑的用量大小對硫化膠的氣透性能影響很大，對氣透性能要求較高的橡膠製品，軟化劑的用量儘可能減少為好。

可燃性

大多數橡膠具有程度不同的可燃性。而分子中含有鹵素的橡膠如氯丁橡膠、氟橡膠等，則具一定的的抗燃性。因此，含有氯原子的氯丁膠和氯磺化聚乙烯在移開外部火焰後，既便燃燒也是困難的，而氟橡膠則完全是自行滅火的。在膠料中配入阻燃劑（例如磷酸鹽或含鹵素物質）可提高其阻燃性。

橡膠分類

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一、按來源和用途分類：

1、天然橡膠（NR）

2、合成橡膠：又分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。

通用合成橡膠有：丁苯橡膠（SBR）、順丁橡膠（BR）、異戊橡膠（IR）、氯丁橡膠（CR）、乙丙橡膠（EPM、EPDM）和丁基橡膠（IIR）。

特種合成橡膠有：丁腈橡膠（NBR）、氟橡膠（FPM）、硅橡膠（SiR）、聚氨酯橡膠（PU）、聚硫橡膠（T）、氯磺化聚乙烯（CSM）、氯化聚乙烯橡膠（CM）、丙烯酸酯橡膠（ACM）和氯醚橡膠（CO、ECO）等。 二、按化學結構分類：

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1、碳鏈橡膠：

不飽和非極性橡膠有：NR、SBR、BR和IR。

不飽和極性橡膠有：NBR、CR

飽和非極性橡膠有：EPM、EPDM、IIR

飽和極性橡膠有：FPM、CM、CSM、ACM

2、雜鏈橡膠有：T、CO、ECO、PU、SiR

三、按形態分類

固體橡膠、液體橡膠、粉末橡膠

四、按交聯方式分類

化學交聯橡膠、物理交聯橡膠（比如熱塑性彈性體）

性能及應用

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1. 天然橡膠（NR） 綜合性能比較全面，具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率。缺點是耐油、耐熱、耐寒、耐化學、耐老化等性能太差，遠不及其他合成橡膠。主要用於輪胎、膠管、膠帶、醫療用品、體育用品及一些其他工業用品。使用溫度：-75-90℃。

2. 丁苯橡膠（SBR）綜合性能與天然橡膠相當，而磨耗及熱老化性能則優於天然橡膠，與天然橡膠和多種合成橡膠並用，加工性能好，是一種通用橡膠。主要使用語膠管，輪胎，膠帶。膠鞋，以及各種工業橡膠製品。使用溫度：-60-100℃。

3. 順丁橡膠（BR）加工性能好，具有優異的耐磨性和彈性，生熱少，耐低溫性能好。耐屈撓也不錯，缺點是撕裂強度和抗滑性不好。廣泛用於輪胎，膠管，膠帶，膠鞋以及其他橡膠製品方面。使用溫度：-100-100℃。

4. 氯丁橡膠（CR）耐臭氧，耐氣候老化，耐油，耐溶劑，阻燃，絕緣以及耐水性，氣密性，拉伸強度等方面的性能均較好。缺點是耐寒性差，比重（密度）大。適用於膠管、膠帶、輸送帶、電線電纜、空調橡膠製品，以及建築、船舶、汽車等密封製品。使用溫度：-60-120℃。

5. 丁腈橡膠 （NBR）可長期在120度以下溫度使用，氣密性較好（僅次於丁基橡膠）耐油，耐磨，抗撕裂等性能功能極佳（注意：此材料屬於半導體橡膠，因此不適宜做絕緣性產品）適用於汽車，機械方面膠管，密封件，電纜護套，海綿製品等。使用溫度：-50-120℃。

6. 氫化丁腈橡膠（HNBR）可長期在-40-180度工作環境中使用，加工性能好，強度高，耐磨性優，永久變形小，同時具有獨特的抗臭氧和耐硫化氫的作用。適用於發動機密封製品，油封，油田，鑽杆用橡膠製品，低溫油管，空調管，電子系統保護零件。使用溫度：-20-150℃。

7. 三元乙丙橡膠（EPDM）耐熱耐臭氧耐天侯老化，耐低溫，耐電絕緣，耐酸，耐鹼等各方面性能極佳。廣泛用於建築，汽車，輪船門窗密封，電線電纜，汽車，摩托車零部件和其他工業製品。使用溫度：-50-150℃。

8. 硅橡膠（SR）透明無毒無味絕緣性能佳，加工性能好。缺點是耐磨性能，撕裂性能和耐油，耐化學介質差。廣泛用於電熱電器，電子電氣行業，航空，國防，機械，建築工業，醫療，食品衛生領域，以及廚房用品，家庭日用雜製品等。使用溫度：-60-220℃。

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9. 氟橡膠（FPM）優異的耐高溫（250度）和很好的介電性能，以及優異的耐氧化，耐油，耐化學腐蝕，耐磨損等優異性能。缺點是加工工藝比較困難。廣泛應用於航天航空導彈火箭等科學領域以及工業設備各方面，如膠管，密封件，電線，隔膜，膠帶等製品以及防腐襯裡。使用溫度：-40-250℃。

10. 丁基橡膠（IIR）氣密性能在各種橡膠中最好，優異的耐熱老化性能，耐臭氧老化性能，以及電絕緣性能，同事有較寬的溫度使用區間。廣泛用於輪胎的內胎，硫化用的膠囊，水胎，風胎，汽車零部件，電線電纜，膠管，膠帶，建築防水片材，堵塞材料（如藥瓶蓋）門窗密封條，以及化工設備防腐等。使用溫度：-60-130℃。

11. 聚硫橡膠（TR） 具有良好的耐油性，耐烴類溶劑，耐大氣老化，耐水，以及低溫屈撓性能好。同時對各種材料有非常好的粘接性，用作汽車密封材料，不乾性橡膠膩子和化工設備襯裡，馬路漆和耐油性油漆，塗料，耐油性膠管中空玻璃密封等。使用溫度：-30-80℃。

12. 聚丙烯酸酯橡膠（ACM和ANM）氣密性，耐氣候老化，耐熱性，耐油性能都很好。缺點是耐水性，耐低溫性能差。加工性能難掌握，硫化工藝對模具有腐蝕性。主要用於汽車工業的密封件和特殊要求的膠管，膠布，同事還應用於製造與高溫油接觸的電線電纜手套，膠粘劑等。使用溫度：-30-200℃。

13. 乙烯醋酸乙酯橡膠（EVW）可長期在175度高溫下使用，優異的阻燃性能和耐油性能，產品在高溫狀態下壓縮變形小。適用於地鐵，高層建築，以及船用高性能無鹵阻燃電線電纜和其他密封製品。

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14. 氯化聚乙烯（CPE）是一種耐熱，耐候，耐燃的特種合成橡膠，極好的電性能和耐化學品行性能，此外還具有耐油，耐臭氧，耐候，耐熱老化，耐燃等優點，廣泛用於耐燃耐候性好的電線電纜，密封製品以及要求耐溫，耐酸，耐燃的膠管，膠帶和膠輥等工業製品。

15. 熱塑性丁苯橡膠（SBS）是目前產量最大（占7%）最經濟的熱塑性彈性體品種，其性能與丁苯橡膠相似具有更加的彈性，手感，色彩豐富，格式和做低硬度產品。缺點是耐熱，耐油性較差。廣泛用於手柄，玩具，運動器材，鞋材等領域。

16. 熱塑性彈性體（SEBS）是加氫製得的飽和型SBS,耐老化，耐臭氧，在原性能上大幅度提高特別適用於戶外使用的產品。缺點是耐熱性能，耐油性能差。使用溫度範圍在-60-100度之間。廣泛用於手柄，玩具，運動器材，醫療配件等領域。

17. 熱塑性彈性體（TPV）是動態硫化的EPDM/PP共混物。耐寒耐熱，優良的彈性，耐老化，耐臭氧，撕裂強度，耐化學藥品，着色性能優異，可長期在-60-135之間溫度使用。廣泛用於汽車，船舶，機械配件，膠管膠帶及各類工業製品，常用於擠出各類密封條。

18. 熱塑性聚氨酯橡膠（TPU）突出的耐磨性，高彈性，高機械強度，耐油性極佳，耐屈撓極好，長期使用溫度可在-40-120度之間。缺點是低硬度的品種極少。廣泛用於汽車業的剎車管，油管，內飾件，電纜，管材，鞋材及運動器械，異性材料等。

19. 聚氯乙烯（PVC）是目前用途最廣泛的塑料品種之一，經濟且具有優良的阻燃性，耐化學藥品，耐磨強度較高，電絕緣性好。缺點是耐寒性差，冬天變硬變脆，其氯具有刺激性。廣泛用於各行各業，汽車，建築，機械，日用品電纜線等。門窗密封等領域大量使用。

發展情況

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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，干膠產量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並發布《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:其發展周期的長度與該國經濟周期的長度相當，走勢同向;但由於橡膠行業屬於基礎工業，它的周期變化要略提前於經濟周期的變化。另外，同樣由於橡膠行業處於國民經濟生產鏈的前端，其周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。

相關視頻

1、天然橡膠的製作過程

2、橡膠樹割膠過程