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橡胶

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'''橡胶'''(Rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料,在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(T g)低,分子量往往很大,大于几十万。

早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳,加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。

中文名称 :橡胶

外文名称:Rubber

分类:天然橡胶与合成橡胶两种

应用:工业和生活各方面

=='''来源'''==

橡胶一词来源于印第安语cau-uchu,意为"流泪的树"。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年,英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹,当时将这种用途的材料称为rubber,此词一直沿用至今。橡胶的分子链可以交联,交联后的橡胶受外力作用发生变形时,具有迅速复原的能力,并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料,广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。

三叶橡胶树提供最多的商用橡胶。它在受伤害(如茎部的树皮被割开)时会分泌出大量含有橡胶乳剂的树液。

另外,无花果树和一些大戟科的植物也能提供橡胶。德国在第二次世界大战时由于橡胶供应被切断,曾尝试从这些植物取得橡胶,但后来改为生产人造橡胶。

最初的橡胶树生长于南美洲,但经过人工移植,东南亚也种有大量的橡胶树。事实上,亚洲已成为最重要的橡胶来源地。

由银菊胶制成的橡胶能够减少敏感。

=='''成份'''==

天然橡胶是由胶乳制造的,胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的天然橡胶中。一般天然橡胶中含橡胶烃92%-95%,而非橡胶烃占5%-8%。由于制法不同,产地不同乃至采胶季节不同,这些成分的比例可能有差异,但基本上都在范围以内。

蛋白质可以促进橡胶的硫化,延缓老化。另一方面,蛋白质有较强的吸水性,可引起橡胶吸潮发霉、绝缘性下降,蛋白质还有增加生热性的缺点。

丙酮抽出物是一些高级脂肪酸及固醇类物质,其中有一些起天然防老剂和促进剂作用,还有的能帮助粉状配合剂在混炼过程中分散并对生胶起软化的作用。

灰分中主要含磷酸镁和磷酸钙等盐类,有很少量的铜、锰、铁等金属化合物,因为这些变价金属离子能促进橡胶老化,所以他们的含量应控制。

干胶中的水分不超过1%,在加工过程中可以挥发,但水分含量过多时,不但会使生胶储存过程中易发霉,而且还会影响橡胶的加工,如混炼时配合剂易结团;压延、压出过程中易产生气泡,硫化过程中产生气泡或呈海绵状等。

=='''结构'''==
线型结构:未硫化橡胶的普遍结构。由于分子量很大,无外力作用下,大分子链呈无规卷曲线团状。当外力作用,撤除外力,线团的纠缠度发生变化,分子链发生反弹,产生强烈的复原倾向,这便是橡胶高弹性的由来。

支链结构:橡胶大分子链的支链的聚集,形成凝胶。凝胶对橡胶的性能和加工都不利。在炼胶时,各种配合剂往往进不了凝胶区,形成局部空白,形成不了补强和交联,成为产品的薄弱部位。

交联结构:线型分子通过一些原子或原子团的架桥而彼此连接起来,形成三维网状结构。随着硫化历程的进行,这种结构不断加强。这样,链段的自由活动能力下降,可塑性和伸长率下降,强度,弹性和硬度上升,压缩永久变形和溶胀度下降。

通用型橡胶的来源及应用特点

通用型橡胶的综合性能较好,应用广泛。主要有:①天然橡胶,从三叶橡胶树的乳胶制得,基本化学成分为顺- 聚异戊二烯。弹性好,强度高,综合性能好。②异戊橡胶,全名为顺-1,4-聚异戊二烯橡胶,由异戊二烯制得的高顺式合成橡胶,因其结构和性能与天然橡胶近似,故又称合成天然橡胶。③丁苯橡胶,简称SBR,由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生产方法分为乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶。其综合性能和化学稳定性好。④顺丁橡胶,全名为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶,简称BR,由丁二烯聚合制得。与其他通用型橡胶比,硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异,动负荷下发热少,耐老化性能好,易与天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等并用。⑤氯丁橡胶,简称CR,由氯丁二烯聚合制得。具有良

好的综合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度较大,常温下易结晶变硬,贮存性不好,耐寒性差。

特种型橡胶的来源及应用特点

特种型橡胶指具有某些特殊性能的橡胶。主要有:①丁腈橡胶,简称NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好,可在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用。此外,还具有耐水性、气密性及优良的粘结性能。②硅橡胶,主链由硅氧原子交替组成,在硅原子上带有有机基团。耐高低温 ,耐臭氧,电绝缘性好。③氟橡胶,分子结构中含有氟原子的合成橡胶。通常以共聚物中含氟单元的氟原子数目来表示,如氟橡胶23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡胶耐高温、耐油、耐化学腐蚀。④聚硫橡胶,由二卤代烷与碱金属或碱土金属的多硫化物缩聚而成。有优异的耐油和耐溶剂性,但强度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多与丁腈橡胶并用。此外,还有聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶等。

橡胶结构的影响作用

橡胶补强性能影响主要真对拉伸强度和撕裂强度上,其一般规律是:当粒径相同时,高结构炭黑对非结晶橡胶的补强作用大,一般有较高的拉伸强度和撕裂强度。橡胶结构性还是影响导电性能的最重要因素,链枝状结构易于在橡胶中形成交织联结的导电通路,会使导电性能提高。
=='''橡胶分类'''===

按形态分为块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉末橡胶。乳胶为橡胶的胶体状水分散体;液体橡胶为橡胶的低聚物,未硫化前一般为粘稠的液体;粉末橡胶是将乳胶加工成粉末状,以利配料和加工制作。20世纪60年代开发的热塑性橡胶,无需化学硫化,而采用热塑性塑料的加工方法成形。橡胶按使用又分为通用型和特种型两类。是绝缘体,不容易导电,但如果沾水或不同的温度的话,有可能变成导体。导电是关于物质内部分子或离子的电子的传导容易情况。按原材料来源与方法:橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。其中天然橡胶的消耗量占1/3,合成橡胶的消耗量占2/3。

按橡胶的外观形态:橡胶可分为固态橡胶(又称干胶)、乳状橡胶(简称乳胶)、液体橡胶和粉末橡胶四大类。

根据橡胶的性能和用途:除天然橡胶外,合成橡胶可分为通用合成橡胶、半通用合成橡胶、专用合成橡胶和特种合成橡胶。

根据橡胶的物理形态:橡胶可分为硬胶和软胶,生胶和混炼胶等。

按性能和用途分:通用橡胶和特种橡胶。

天然橡胶

天然橡胶主要来源于三叶橡胶树,当这种橡胶树的表皮被割开时,就会流出乳白色的汁液,称为胶乳,胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。

合成橡胶是由人工合成方法而制得的,采用不同的原料(单体)可以合成出不同种类的橡胶。1900年-1910年化学家C.D.哈里斯(Harris)测定了天然橡胶的结构是异戊二烯的高聚物,这就为人工合成橡胶开辟了途径。1910年俄国化学家SV列别捷夫(Lebedev,1874-1934)以金属钠为引发剂使1,3-丁二烯聚合成丁钠橡胶,以后又陆续出现了许多新的合成橡胶品种,如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等等。合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶,其中产量最大的是丁苯橡胶。

通用橡胶

是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种,如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等,主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大,是合成橡胶的主要品种。

丁苯橡胶

丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的,是产量最大的通用合成橡胶,有乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶 和热塑性橡胶(SBR)。

丁腈橡胶

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚而成的聚合物,丁腈橡胶以其优异的耐油性而蓍称,其耐油性仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶,此外丁腈橡胶还具有良好的耐磨性、耐老化性和气密性,但耐臭氧性、电绝缘性和耐寒性都比较差,而导电性动比较好。因而在橡胶工业中应用得广泛。丁腈橡胶的用途,主要应用于耐油制品,例如各种密封制品。其它还有作为PVC改性剂及与PVC并用做阻燃制品,与酚醛并用做结构胶粘剂,做抗静电好的橡胶制品等。

硅橡胶

硅橡胶由硅、氧原子形成主链,侧链为含碳基团,用量最大是侧链为乙烯的硅橡胶。既耐热,又耐寒,使用温度在100-300℃之间,它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以用良好的绝缘性。缺点是强度低,抗撕裂性能差,耐磨性能也差。硅橡胶主要用于航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业等方面。

顺丁橡胶

是丁二烯经溶液聚合制得的,顺丁橡胶具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性,还具有较好的耐老化性能。顺丁橡胶绝大部分用于生产轮胎,少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能较差,抗湿滑性能不好。

异戊橡胶

异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称,采用溶液聚合法生产。异戊橡胶与天然橡胶一样,具有良好的弹性和耐磨性,优良的耐热性和较好的化学稳定性。异戊橡胶生胶(未加工前)强度显著低于天然橡胶,但质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。异戊橡胶可以代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎还可以用于生产各种橡胶制品。

乙丙橡胶

乙丙橡胶以乙烯和丙烯为主要原料合成,耐老化、电绝缘性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡胶可大量充油和填充碳黑,制品价格较低,乙丙橡胶化学稳定性好,耐磨性、弹性、耐油性和丁苯橡胶接近。乙丙橡胶的用途十分广泛,可以作为轮胎胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件,还可以作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。还可制造胶鞋、卫生用品等浅色制品。

氯丁橡胶

它是以氯丁二烯为主要原料,通过均聚或少量其它单体共聚而成的。如抗张强度高,耐热、耐光、耐老化性能优良,耐油性能均优于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。具有较强的耐燃性和优异的抗延燃性,其化学稳定性较高,耐水性良好。氯丁橡胶的缺点是电绝缘性能,耐寒性能较差,生胶在贮存时不稳定。氯丁橡胶用途广泛,如用来制作运输皮带和传动带,电线、电缆的包皮材料,制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里。

=='''发展情况'''==
橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品,而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。可见,橡胶行业的产品种类繁多,后向产业十分广阔。

近几年来,橡胶行业得到不少发展,已有细分行业稳中有升,新生橡胶细分行业则飞速发展,但同时,橡胶行业也还存在环境、资源、灾害、创新等问题。

2004年,全国天然橡胶种植总面积69.62万公顷,开割面积45.19万公顷,干胶产量57.33万吨。其中农垦橡胶种植面积41.1万公顷,民营28.52万公顷,分别占全国橡胶总面积的59.03%和40.97%。

2005年,海南遭遇50年罕见的干旱和百年不遇的台风灾害,天然橡胶生产遭受重创。为挖掘国内天然橡胶种植、加工的发展潜力,增加自给,中国橡胶行业做出了不懈的努力,认真贯彻国家安全、节能、环保和清洁生产方针,并取得重大成果。尤其是橡胶助剂行业积极调整产品结构,绿色环保型助剂大幅增长,防老剂优良品种产量比例已达80%,促进剂达50%,有毒、有害、高致癌的NOBS生产量得到有效控制;废橡胶综合利用率达65%以上,再生胶及胶粉后加工利用领域扩大。

2006年,中国橡胶工业协会六届三次理事会讨论通过并发布《中国橡胶工业"十一五"科学发展规划意见》及橡胶行业"十一五"实施名牌战略规划意见。这是首次由协会组织制订的行业规划。规划表明,橡胶工业"十一五"期间要走自主创新之路,全行业要切实转入科学发展的轨道,使中国成为世界橡胶工业的强国。

中国橡胶行业的发展前景广阔。到2010年,中国天然橡胶总消耗量将达到230万吨,橡胶工业的产品结构将有较大变化,新型产品、更新换代产品增多、新材料、新工艺应用扩大,生产技术有明显进步。

橡胶行业的特征决定了当一国的橡胶行业成熟后,该行业的景气状况与整个经济的运行 状况将保持很强的相关性:其发展周期的长度与该国经济周期的长度相当,走势同向;但由于橡胶行业属于基础工业,它的周期变化要略提前于经济周期的变化。另外,同样由于橡胶行业处于国民经济生产链的前端,其周期波动的波幅要小于产业链末端行业的波幅,也小于整个经济的波幅。因此,从产业投资的角度看,成熟的橡胶行业比较接近收益型投资行业。中国的橡胶加工业正值蓬勃发展时期,各地的橡胶业不仅加快了中国工业的进程,也带动了各地的经济建设发展的良好局面。我国橡胶工业比较发达的地区有:云南、广东、山东莒县、河北等地。

=='''材料性能'''==

1. 天然橡胶(NR) 综合性能比较全面,具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。缺点是耐油、耐热、耐寒、耐化学、耐老化等性能太差,远不及其他合成橡胶。主要用于轮胎、胶管、胶带、医疗用品、体育用品及一些其他工业用品。使用温度:-75-90℃。

2. 丁苯橡胶(SBR)综合性能与天然橡胶相当,而磨耗及热老化性能则优于天然橡胶,与天然橡胶和多种合成橡胶并用,加工性能好,是一种通用橡胶。主要使用语胶管,轮胎,胶带。胶鞋,以及各种工业橡胶制品。使用温度:-60-100℃。

3. 顺丁橡胶(BR)加工性能好,具有优异的耐磨性和弹性,生热少,耐低温性能好。耐屈挠也不错,缺点是撕裂强度和抗滑性不好。广泛用于轮胎,胶管,胶带,胶鞋以及其他橡胶制品方面。使用温度:-100-100℃。

4. 氯丁橡胶(CR)耐臭氧,耐气候老化,耐油,耐溶剂,阻燃,绝缘以及耐水性,气密性,拉伸强度等方面的性能均较好。缺点是耐寒性差,比重(密度)大。适用于胶管、胶带、输送带、电线电缆、空调橡胶制品,以及建筑、船舶、汽车等密封制品。使用温度:-60-120℃。

5. 丁腈橡胶 (NBR)可长期在120度以下温度使用,气密性较好(仅次于丁基橡胶)耐油,耐磨,抗撕裂等性能功能极佳(注意:此材料属于半导体橡胶,因此不适宜做绝缘性产品)适用于汽车,机械方面胶管,密封件,电缆护套,海绵制品等。使用温度:-50-120℃。

6. 氢化丁腈橡胶(HNBR)可长期在-40-180度工作环境中使用,加工性能好,强度高,耐磨性优,永久变形小,同时具有独特的抗臭氧和耐硫化氢的作用。适用于发动机密封制品,油封,油田,钻杆用橡胶制品,低温油管,空调管,电子系统保护零件。使用温度:-20-150℃。

7. 三元乙丙橡胶(EPDM)耐热耐臭氧耐天侯老化,耐低温,耐电绝缘,耐酸,耐碱等各方面性能极佳。广泛用于建筑,汽车,轮船门窗密封,电线电缆,汽车,摩托车零部件和其他工业制品。使用温度:-50-150℃。

8. 硅橡胶(SR)透明无毒无味绝缘性能佳,加工性能好。缺点是耐磨性能,撕裂性能和耐油,耐化学介质差。广泛用于电热电器,电子电气行业,航空,国防,机械,建筑工业,医疗,食品卫生领域,以及厨房用品,家庭日用杂制品等。使用温度:-60-220℃。

9. 氟橡胶(FPM)优异的耐高温(250度)和很好的介电性能,以及优异的耐氧化,耐油,耐化学腐蚀,耐磨损等优异性能。缺点是加工工艺比较困难。广泛应用于航天航空导弹火箭等科学领域以及工业设备各方面,如胶管,密封件,电线,隔膜,胶带等制品以及防腐衬里。使用温度:-40-250℃。

10. 丁基橡胶(IIR)气密性能在各种橡胶中最好,优异的耐热老化性能,耐臭氧老化性能,以及电绝缘性能,同事有较宽的温度使用区间。广泛用于轮胎的内胎,硫化用的胶囊,水胎,风胎,汽车零部件,电线电缆,胶管,胶带,建筑防水片材,堵塞材料(如药瓶盖)门窗密封条,以及化工设备防腐等。使用温度:-60-130℃。

11. 聚硫橡胶(TR) 具有良好的耐油性,耐烃类溶剂,耐大气老化,耐水,以及低温屈挠性能好。同时对各种材料有非常好的粘接性,用作汽车密封材料,不干性橡胶腻子和化工设备衬里,马路漆和耐油性油漆,涂料,耐油性胶管中空玻璃密封等。使用温度:-30-80℃。

12. 聚丙烯酸酯橡胶(ACM和ANM)气密性,耐气候老化,耐热性,耐油性能都很好。缺点是耐水性,耐低温性能差。加工性能难掌握,硫化工艺对模具有腐蚀性。主要用于汽车工业的密封件和特殊要求的胶管,胶布,同事还应用于制造与高温油接触的电线电缆手套,胶粘剂等。使用温度:-30-200℃。

13. 乙烯醋酸乙酯橡胶(EVW)可长期在175度高温下使用,优异的阻燃性能和耐油性能,产品在高温状态下压缩变形小。适用于地铁,高层建筑,以及船用高性能无卤阻燃电线电缆和其他密封制品。

14. 氯化聚乙烯(CPE)是一种耐热,耐候,耐燃的特种合成橡胶,极好的电性能和耐化学品行性能,此外还具有耐油,耐臭氧,耐候,耐热老化,耐燃等优点,广泛用于耐燃耐候性好的电线电缆,密封制品以及要求耐温,耐酸,耐燃的胶管,胶带和胶辊等工业制品。

15. 热塑性丁苯橡胶(SBS)是目前产量最大(占7%)最经济的热塑性弹性体品种,其性能与丁苯橡胶相似具有更加的弹性,手感,色彩丰富,格式和做低硬度产品。缺点是耐热,耐油性较差。广泛用于手柄,玩具,运动器材,鞋材等领域。

16. 热塑性弹性体(SEBS)是加氢制得的饱和型SBS,耐老化,耐臭氧,在原性能上大幅度提高特别适用于户外使用的产品。缺点是耐热性能,耐油性能差。使用温度范围在-60-100度之间。广泛用于手柄,玩具,运动器材,医疗配件等领域。

17. 热塑性弹性体(TPV)是动态硫化的EPDM/PP共混物。耐寒耐热,优良的弹性,耐老化,耐臭氧,撕裂强度,耐化学药品,着色性能优异,可长期在-60-135之间温度使用。广泛用于汽车,船舶,机械配件,胶管胶带及各类工业制品,常用于挤出各类密封条。

18. 热塑性聚氨酯橡胶(TPU)突出的耐磨性,高弹性,高机械强度,耐油性极佳,耐屈挠极好,长期使用温度可在-40-120度之间。缺点是低硬度的品种极少。广泛用于汽车业的刹车管,油管,内饰件,电缆,管材,鞋材及运动器械,异性材料等。

19. 聚氯乙烯(PVC)是目前用途最广泛的塑料品种之一,经济且具有优良的阻燃性,耐化学药品,耐磨强度较高,电绝缘性好。缺点是耐寒性差,冬天变硬变脆,其氯具有刺激性。广泛用于各行各业,汽车,建筑,机械,日用品电缆线等。门窗密封等领域大量使用。<ref>[http://dy.163.com/v2/article/detail/DI3QJ92K0525B5ED.html 各种橡胶性能特点总结],网易网,2018-05-18</ref>
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