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[技术资料] 橡胶材料基础知识
P:2008-09-23 07:45:46
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橡胶 橡胶（Rubber）：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。
<DIV class=spctrl></DIV>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。
<DIV class=bpctrl></DIV>种类
橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。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。
<DIV class=bpctrl></DIV>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，呈细团状。当外力作用，撤除外力，细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，各种配合剂往往进步了凝胶区，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。
<DIV class=bpctrl></DIV>用途
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。
特种型橡胶指具有某些特殊性能的橡胶。主要有：①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。②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。③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。④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。⑤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。
<DIV class=bpctrl></DIV>橡胶加工
本过程包括塑炼、混炼、压延或挤出、成型和硫化等基本工序，每个工序针对制品有不同的要求，分别配合以若干辅助操作。为了能将各种所需的配合剂加入橡胶中，生胶首先需经过塑炼提高其塑性；然后通过混炼将炭黑及各种橡胶助剂与橡胶均匀混合成胶料；胶料经过压出制成一定形状坯料；再使其与经过压延挂胶或涂胶的纺织材料（或与金属材料）组合在一起成型为半成品；最后经过硫化又将具有塑性的半成品制成高弹性的最终产品。
<DIV class=bpctrl></DIV>天然橡胶的规格划分
天然橡胶可分为标准胶（又称颗粒胶）、烟胶片、浓缩胶、白绉胶片、浅色胶片、胶清橡胶和风干胶片等，最常用的是标准胶和烟胶片。标准胶分为一级（SCR5）、二级（SCR10）、三级（SCR20）、四级（SCR50）四个等级，烟胶分成1~5号烟胶片（RSS1~RSS5）五个等级。
标准胶：标准橡胶主要分为5号胶,10号胶和20号胶.5号胶为一级胶,是最好的胶,其所含杂质为0.05%;10号胶为二级胶,其所含杂质为 0.10 %;20号胶为三级胶,其所含杂质为0.20 %.不同型号的胶用途也不一样:5号胶一般用于制作轮胎内胎;10号胶和20号胶一般用于制作轮胎外胎.
烟胶片：即用燃烧椰子壳所发生的烟和热对压去水分的天然胶片进行熏烤后所得的胶片。烟熏的目的是为了使胶片干燥并注入防氧化及防腐的甲酚物质。烟胶片属于初级形状的天然橡胶
浓缩胶：可作粘结材料。
绉胶片：
特一级薄白绉胶片
所交货物必须是色泽极白而且均匀、干燥、坚实的橡胶。
不允许有任何原因所引起的变色、酸臭味、灰尘、屑点、砂砾或其他外来物质、油污或其他污迹、氧化或过热的迹象。
一级薄白绉胶片
所交货物必须是色泽白、干燥、坚实的橡胶。允许有极轻微的色泽深浅的差异。
不允许有任何原因所引起的变色、酸臭味、灰尘、屑点、砂砾或其他外来物质、油污或其他污迹、氧化或过热的迹象。
特一级薄浅色绉胶片
所交货物必须是色泽很浅而且均匀、干燥、坚实的橡胶。
不允许有任何原因所引起的变色、酸臭味、灰尘、屑点、砂砾或其他外来物质、油污或其他污迹、氧化或过热的迹象。
一级薄浅色绉胶片
所交货物必须是色泽浅、干燥、坚实的橡胶。允许有极轻微的色泽深浅的差异。
不允许有任何原因所引起的变色、酸臭味、灰尘、屑点、砂砾或其他外来物质、油污或其他污迹、氧化或过热的迹象。
二级薄浅色绉胶片
所交货物必须是干燥、坚实的橡胶。色泽略深于一级薄浅色绉胶片。允许有轻微的色泽深浅的差异。
允许有样本所示程度的带有斑迹和条痕的橡胶。但在被检验的胶包中，这种胶包的个数不得超过检验胶包数的10％。
除上述可允许者外，不允许有任何原因所引起的变色、灰尘、屑点、砂砾或其他外来物质、油污或其他污迹、氧化或过热的迹象。
三级薄浅色绉胶片
所交货物必须是色泽淡黄、干燥、坚实的橡胶。允许有色泽深浅的差异。
允许有样本所示程度的带有斑迹和条痕的橡胶。但在被检验的胶包中，这种胶包的个数不得超过检验胶包数的20％。
<DIV class=bpctrl></DIV>橡胶材质明优缺点经常用途
天然橡胶 NR
(Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物.具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率.在空气中易老化,遇热变粘,在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐强酸. 优点：弹性好，耐酸碱。缺点：不耐候，不耐油(可耐植物油) 是制作胶带、胶管、胶鞋的原料，并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。
丁苯胶 SBR
(Styrene Butadiene Copolyme) 丁二烯与苯乙烯之共聚合物，与天然胶比较，品质均匀，异物少，具有更好耐磨性及耐老化性，但机械强度则较弱，可与天然胶掺合使用。 优点:低成本的非抗油性材质,良好的抗水性,硬度70 以下具良好弹力,高硬度时具较差的压缩性,缺点： 不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。 广泛用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。
丁基橡胶 IIR
(Butyl Rubber) 为异丁烯与少量异戊二烯聚合而成,因甲基的立体障碍分子的运动比其他聚合物少,故气体透过性较少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳；对极性容剂抵抗大,一般使用温度范围为-54-110 ℃. 优点：对大部份一般气体具不渗透性,对阳光及臭气具良好的抵抗性可暴露于动物或植物油或是可气化的化学物中。缺点：不建议与石油溶剂，胶煤油和芳氢同时使用 用于汽车轮胎的内胎、皮包、橡胶膏纸、窗框橡胶、蒸汽软管、耐热输送带等
氢化丁晴胶HNBR
(Hydrogenate Nitrile) 氢化丁晴胶为丁晴胶中经由氢化后去除部份双链，经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁晴橡胶提高很多，耐油性与一般丁晴胶相近。一般使用温度范围为 -25~150 ℃。 优点：较丁晴胶拥有较佳的抗磨性，具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩性的特性
在臭氧等大气状况下具良好的抵抗性，一般适用于洗衣或洗碗的清洗剂中．缺点：不建议使用于醇类,酯类或是芳香族的溶液之中 空调制冷业，广泛用于环保冷媒 R134a 系统中的密封件。
汽车发动机系统密封件。
乙丙胶EPDM(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀,但无法硫磺加硫.为解决此问题,在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用温度为-50~150 ℃.对极性溶剂如醇、酮等抵抗性极佳 优点： 具良好抗候性及抗臭氧性， 具极佳的抗水性及抗化字物 ，可使用醇类及酮类， 耐高温蒸气，对气体具良好的不渗透性。缺点：不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。 高温水蒸汽环境之密封件卫浴设备密封件或零件。制动（刹车）系统中的橡胶零件。散热器 ( 汽车水箱 ) 中的密封件。
丁晴胶 NBR
(Nitrile Rubber) 由丙烯睛与丁二烯共聚合而成，丙烯睛含量由 18%~50% ，丙烯睛含量越高，对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好，但低温性能则变差，一般使用温度范围为 -25~100 ℃。丁晴胶为目前油封及 O 型圈最常用之橡胶之一 优点：具良好的抗油,抗水,抗溶剂及抗高压油的特性
具良好的压缩性，抗磨及伸长力。
缺点：不适合用于极性溶剂之中,例如酮类、臭氧、硝基烃,MEK 和氯仿. ?用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅油、二酯系润滑油等流体介质中使用的橡胶零件,特别是密封零件.可说是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件
氯丁胶CR
(Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯单体聚合而成.硫化后的橡胶弹性耐磨性好,不怕阳光的直接照射,有特别好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷剂，,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,但不耐磷酸酯系液压油.在低温时易结晶、硬化,贮存稳定性差,在苯胺点低的矿物油中膨胀量大.一般使用温度范围为 -50~150 ℃. 优点：弹性良好及具良好的压缩变形,配方内不含硫磺因此非常容易来制作.具抗动物及植物油的特性,不会因中性化学物，脂肪、油脂、多种油品，溶剂而影响物性,具防燃特性
缺点： 不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中 耐 R12 制冷剂的密封件，家电用品上的橡胶零件或密封件。适合用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶品。
catalysis - 催化作用,触媒作用 （0） 投诉
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