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生較大形變,除去外力後能恢復原狀。橡膠屬於完全無定型聚合物,它的玻璃化轉變溫度(T g)低, 分子量往往很大,大於幾十萬。
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(見圖)。 1770年,英國化學家J.普里斯特利發現橡膠可用來擦去鉛筆字跡,當時將這種用途的材料稱為rubber,此詞一直沿用至今。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。
種類橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。按形態分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。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,以利配料和加工製作。20世紀60年代開發的熱塑性橡膠,無需化學硫化,而採用熱塑性塑膠的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。
通用型橡膠的綜合性能較好,套用廣泛。主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠製得,基本化學成分為順- 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,由異戊二烯製得的高順式合成橡膠,因其結構和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR,由丁二烯和苯乙烯共聚製得。按生產方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學穩定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,簡稱BR,由丁二烯聚合製得。與其他通用型橡膠比,硫化後的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優異,動負荷下發熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等並用。
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。簡稱CR,由氯丁二烯聚合製得。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。簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚製得。耐油、耐老化性能好 ,可在120℃的空氣中或在 150℃的油中長期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優良的粘結性能。③矽橡膠。主鏈由矽氧原子交替組成,在矽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、耐化學腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與鹼金屬或鹼土金屬的多硫化物縮聚而成。有優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,多與丁腈橡膠並用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。
橡膠加工基本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個工序針對製品有不同的要求,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,生膠首先需經過塑煉提高其塑性;然後通過混煉將炭黑及各種橡膠助劑與橡膠均勻混合成膠料;膠料經過壓出製成一定形狀坯料;再使其與經過壓延掛膠或塗膠的紡織材料(或與金屬材料)組合在一起成型為半成品;最後經過硫化又將具有塑性的半成品製成高彈性的最終產品。
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