橡膠基礎(chǔ)知識簡介 _生活知道

橡膠是指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(fù)原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物，它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T g)低，分子量往往很大，大于幾十萬。橡膠制品廣泛應(yīng)用于工業(yè)或生活各方面。
1770年，英國化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來擦去鉛筆字跡，當(dāng)時將這種用途的材料稱為rubber，此詞一直沿用至今。
一、橡膠的來源
橡膠分為天然橡膠與合成橡膠二種。
天然橡膠是從橡膠樹、橡膠草等植物中提取膠質(zhì)后加工制成；
合成橡膠則由各種單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得。
天然橡膠主要來源于三葉橡膠樹，最初的橡膠樹生長于南美洲，但經(jīng)過人工移植，東南亞也種有大量的橡膠樹。事實上，亞洲已成為最重要的橡膠來源地。當(dāng)這種橡膠樹的表皮被割開時，它在受傷害(如莖部的樹皮被割開)時會分泌出乳白色大量含有橡膠乳劑的汁液，稱為膠乳，膠乳經(jīng)凝聚、洗滌、成型、干燥即得天然橡膠。
由銀菊膠制成的橡膠能夠減少敏感。另外，無花果樹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(zhàn)時由于橡膠供應(yīng)被切斷，曾嘗試從這些植物取得橡膠，但后來改為生產(chǎn)人造橡膠。
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(jié)構(gòu)是異戊二烯的高聚物，這就為人工合成橡膠開辟了途徑。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(xù)出現(xiàn)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)量已大大超過天然橡膠，其中產(chǎn)量最大的是丁苯橡膠。
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
二、橡膠的成份
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% ，非橡膠烴占5%-8% 。由于制法不同，產(chǎn)地不同乃至采膠季節(jié)不同，這些成分的比例可能有差異，但基本上都在范圍以內(nèi) 。
蛋白質(zhì)可以促進橡膠的硫化，延緩老化。另一方面，蛋白質(zhì)有較強的吸水性，可引起橡膠吸潮發(fā)霉、絕緣性下降，蛋白質(zhì)還有增加生熱性的缺點。
丙酮抽出物是一些高級脂肪酸及固醇類物質(zhì)，其中有一些起天然防老劑和促進劑作用，還有的能幫助粉狀配合劑在混煉過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，有很少量的銅、錳、鐵等金屬化合物，因為這些變價金屬離子能促進橡膠老化，所以他們的含量應(yīng)控制。
干膠中的水分不超過1%，在加工過程中可以揮發(fā)，但水分含量過多時，不但會使生膠儲存過程中易發(fā)霉，而且還會影響橡膠的加工，如混煉時配合劑易結(jié)團；壓延、壓出過程中易產(chǎn)生氣泡，硫化過程中產(chǎn)生氣泡或呈海綿狀等。
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。

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三、橡膠的結(jié)構(gòu)
線型結(jié)構(gòu): 未硫化橡膠的普遍結(jié)構(gòu) 。由于分子量很大，無外力作用下，大分子鏈呈無規(guī)卷曲線團狀。當(dāng)外力作用，撤力，線團的糾纏度發(fā)生變化，分子鏈發(fā)生反彈，產(chǎn)生強烈的復(fù)原傾向，這便是橡膠高彈性的由來。
支鏈結(jié)構(gòu): 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，各種配合劑往往進不了凝膠區(qū)，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(jié)構(gòu): 線型分子通過一些原子或原子團的架橋而彼此連接起來，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 。隨著硫化歷程的進行，這種結(jié)構(gòu)不斷加強。這樣，鏈段的自由活動能力下降，可塑性和伸長率下降，強度，彈性和硬度上升，壓縮永久變形和溶脹度下降。
橡膠結(jié)構(gòu)的影響作用
橡膠補強性能影響主要針對拉伸強度和撕裂強度上，其一般規(guī)律是：當(dāng)粒徑相同時，高結(jié)構(gòu)炭黑對非結(jié)晶橡膠的補強作用大，一般有較高的拉伸強度和撕裂強度。橡膠結(jié)構(gòu)性還是影響導(dǎo)電性能的最重要因素，鏈枝狀結(jié)構(gòu)易于在橡膠中形成交織聯(lián)結(jié)的導(dǎo)電通路，會使導(dǎo)電性能提高。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，具有迅速復(fù)原的能力，并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。
四、橡膠的特性
1. 橡膠制品成型時，經(jīng)過大壓力壓制，因其彈性體所具備之內(nèi)聚力無法消除，在成型離模時，往往產(chǎn)生極不穩(wěn)定的收縮（橡膠的收縮率，因膠種不同而有差異），必需經(jīng)過一段時間后，才能和緩穩(wěn)定。所以，當(dāng)一橡膠制品設(shè)計之初，不論配方或模具，都需謹慎計算配合，若否，則容易產(chǎn)生制品尺寸不穩(wěn)定，造成制品品質(zhì)下降。
2. 橡膠屬熱溶熱固性彈性體，因硫化物種類主體不同，其成型固化的溫度范圍，亦有相當(dāng)?shù)牟罹啵踔量梢驓夂蚋淖儯覂?nèi)溫濕度所影響。因此橡膠制成品的生產(chǎn)條件，需隨時做適度的調(diào)整，若無，則可能產(chǎn)生制品品質(zhì)的差異。
3. 橡膠產(chǎn)品是由橡膠原料進行密煉機煉膠后制成的混煉膠作原材料，在煉膠時根據(jù)所需橡膠制品的特性而設(shè)計配方，并且定下所需要的產(chǎn)品硬度。產(chǎn)品制作成型由橡膠平板硫化機進行模壓成型。產(chǎn)品成型后最后進行飛邊處理，把產(chǎn)品表面處理光滑無毛刺。
4. 橡膠制品老化測試屬于老化測試范疇，橡膠老化是指橡膠及制品在加工，儲存和使用過程中，由于受到內(nèi)外因素的綜合作用引起性能結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而喪失使用價值的現(xiàn)象。表現(xiàn)為龜裂，發(fā)粘，硬化，軟化，粉化，變色，長霉等

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五、橡膠的分類
⒈ 按形態(tài)：分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉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年代開發(fā)的熱塑性橡膠，無需化學(xué)硫化，而采用熱塑性塑料的加工方法成形。
⒉ 橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。是絕緣體，不容易導(dǎo)電，但如果沾水或不同的溫度的話，有可能變成導(dǎo)體。導(dǎo)電是關(guān)于物質(zhì)內(nèi)部分子或離子的電子的傳導(dǎo)容易情況。
⒊ 按原材料來源與方法: 橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。其中天然橡膠的消耗量占1/3 ，合成橡膠的消耗量占2/3 。
⒋ 按橡膠的外觀形態(tài): 橡膠可分為固態(tài)橡膠(又稱干膠)、乳狀橡膠(簡稱乳膠)、液體橡膠和粉末橡膠四大類。
⒌ 根據(jù)橡膠的性能和用途: 除天然橡膠外，合成橡膠可分為通用合成橡膠、半通用合成橡膠、專用合成橡膠和特種合成橡膠。
⒍ 根據(jù)橡膠的物理形態(tài): 橡膠可分為硬膠和軟膠，生膠和混煉膠等。
⒎ 按性能和用途: 分為通用橡膠和特種橡膠。
【橡膠基礎(chǔ)知識簡介】六、橡膠的發(fā)展情況
橡膠行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)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(yī)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(shè)備或橡膠部件。可見，橡膠行業(yè)的產(chǎn)品種類繁多，后向產(chǎn)業(yè)十分廣闊。
近幾年來，橡膠行業(yè)得到不少發(fā)展，已有細分行業(yè)穩(wěn)中有升，新生橡膠細分行業(yè)飛速發(fā)展，但同時，橡膠行業(yè)也還存在環(huán)境、資源、災(zāi)害、創(chuàng)新等問題。
中國橡膠行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。橡膠工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(yīng)用擴大，生產(chǎn)技術(shù)有明顯進步。
橡膠行業(yè)的特征決定了當(dāng)一國的橡膠行業(yè)成熟后，該行業(yè)的景氣狀況與整個經(jīng)濟的運行狀況將保持很強的相關(guān)性：其發(fā)展周期的長度與該國經(jīng)濟周期的長度相當(dāng)，走勢同向；但由于橡膠行業(yè)屬于基礎(chǔ)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，其周期波動的波幅要小于產(chǎn)業(yè)鏈末端行業(yè)的波幅，也小于整個經(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) 。中國的橡膠加工業(yè)正值蓬勃發(fā)展時期，各地的橡膠業(yè)不僅加快了中國工業(yè)的進程，也帶動了各地的經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的良好局面。我國橡膠工業(yè)比較發(fā)達的地區(qū)有:云南、廣東、山東莒縣、河北等地。

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七、橡膠的加工
本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序，每個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)過塑煉提高其塑性；然后通過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)過壓出制成一定形狀坯料；再使其與經(jīng)過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: 專用的冷凍修邊機設(shè)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。
八、橡膠的質(zhì)量檢測
在橡膠材料及制品都有嚴格的質(zhì)量要求，如拉伸強度、彈性模量、延伸率、耐老化等。橡膠制品用于精密度高的領(lǐng)域，這些參數(shù)往往要求很苛刻。
我國橡膠發(fā)展初期就成立了橡膠制品委員會，負責(zé)對橡膠研發(fā)、學(xué)術(shù)、質(zhì)量監(jiān)督等工作。
1 耐介質(zhì)增重實驗
可以從成品上取樣，浸泡在選定的一種或幾種介質(zhì)中，一定溫度時間后取稱重，根據(jù)重量變化率硬度變化率推斷材料的種類。
比如在100℃機油中浸泡24小時，丁腈橡膠NBR，氟膠，氯丁橡膠CR質(zhì)量及硬度變化率很小，而天然橡膠NR，乙丙橡膠EPDM，丁苯橡膠SBR增重一倍以上且硬度變化很大，體積膨脹很明顯。
2 熱空氣老化實驗
從成品中取樣，放在老化箱里老化一天，觀察老化后的現(xiàn)象。可以分級老化逐步升溫。比如150℃下氯丁橡膠CR，天然橡膠NR，丁苯橡膠SBR都會脆斷，丁腈橡膠NBR，乙丙橡膠EPDM還有彈性。升到180℃下普通丁腈橡膠NBR就會脆斷；而230℃下氫化丁腈膠HNBR也會脆斷，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。觀察現(xiàn)象。
一般來說氟膠，氯丁橡膠CR離火自息，即使燒著火苗也比一般天然橡膠NR、乙丙橡膠EPDM的要小的多。當(dāng)然，如果仔細觀察，燃燒狀態(tài)、顏色、氣味也會提供為我們很多信息。比如NBR/PVC并用膠，有火源時火劈啪的亂濺，似乎有水似的，離火自熄，煙濃且有酸味。需要注意的是有時添加了阻燃劑但不含鹵素的膠也會離火自熄，這要借助別的辦法進一步推斷。
4測比重
用電子稱或分析天平，精確到0.01克的即可，外加一杯水，一根頭發(fā)絲即可。
一般來說氟膠比重最大，1.8以上，氯丁橡膠CR 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，在選定溫度下感覺軟硬程度。比如零下40℃以下，同樣耐高溫耐油很好的硅膠和氟膠對比，硅膠則比較軟。