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。
橡膠分為天然橡膠與合成橡膠二種。
天然橡膠(NR)是一種以順-1,4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物,其成分中91%~94%是橡膠烴(順-1,4-聚異戊二烯),其余為蛋白質(zhì)、脂肪酸、灰分、糖類等非橡膠物質(zhì)。天然橡膠是應(yīng)用最廣的通用橡膠。
性能
(1)天然橡膠的化學(xué)性質(zhì) 天然橡膠是不飽和橡膠,容易與硫化劑發(fā)生硫化反應(yīng)(結(jié)構(gòu)化反應(yīng)),溴與氧、臭氧發(fā)生氧化、裂解反應(yīng),與鹵素發(fā)生氯化、 化反應(yīng),在催化劑和酸作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等。
但由于天然橡膠是高分子化合物,所以它具有烯類有機化合物的反應(yīng)特性,如反應(yīng)速度慢,反應(yīng)不完全、不均勻,同時具有多種化學(xué)反應(yīng)并存的現(xiàn)象(如氧化裂解反應(yīng)和結(jié)構(gòu)化反應(yīng))等。
在天然橡膠的各類化學(xué)反應(yīng)中,最重要的是氧化裂解反應(yīng)和結(jié)構(gòu)化反應(yīng)。前者是生膠進行塑煉加工得理論基礎(chǔ),葉酸橡膠老化的原因所在;后者則是生膠進行硫化加工制得硫化的理論依據(jù)。而天然橡膠的氯化、環(huán)化、氫化等反應(yīng),則可應(yīng)用于天然橡膠的改性方面。
(2)天然橡膠具有優(yōu)異的綜合物理機械性能 天然橡膠在常溫下具有很好的彈性。這是由于天然橡膠分子鏈在常溫下呈無定形狀態(tài),分子鏈柔性好的緣故。其密度為0.913g/cm,彈性模量為2-4MPa,約為鋼鐵的三萬分之一,而伸長率為鋼鐵的300倍,最大可達1000%。在0-100度范圍內(nèi),天然橡膠的回彈性可達到50%-85%以上。
(3)熱老化天然橡膠常溫為高彈性體,玻璃化溫度為-72度,受熱后緩慢軟化,在130-140度開始流動,200度左右開始分解,270度劇烈分解。
(4)耐介質(zhì)性 介質(zhì)是指油類、液態(tài)的化學(xué)物質(zhì)等。天然橡膠不耐環(huán)己烷、汽油、苯等介質(zhì),不溶于極性的丙酮、乙醇等,不溶于水,耐10%的氫氟酸,20%鹽酸,30%硫酸,50%的氫氧化鈉等。不耐濃強酸和氧化性強的高錳酸鉀、重酸鉀等。
(5)良好的加工工藝性能 天然橡膠由于相對分子質(zhì)量高、相當分子質(zhì)量分布寬,分子鏈易于斷裂,再加上生膠中存在一定數(shù)量的凝膠分子,因此很容易進行塑煉、混煉、壓延、壓出、成型等。
合成橡膠,又稱為合成彈性體,是由人工合成的高彈性聚合物,是三大合成材料之一。其產(chǎn)量僅低于合成樹脂(或塑料)、合成纖維。分類方法多樣,發(fā)展歷史悠久,有著廣闊的研究前景。
優(yōu)點
工業(yè)合成橡膠材料主要目的是節(jié)約成本、提高橡膠制品的特性,因為一般天然的橡膠產(chǎn)品的價格比較的昂貴,為了降低企業(yè)的成本就大量投入成本低廉的合成橡膠材料。
合成橡膠材料也具有優(yōu)良的耐熱性、耐寒性、防腐蝕性且受環(huán)境因素影響小,合成橡膠材料和適用于零下60度到250度之間正常使用。
缺點
合成橡膠也有缺點,主要缺點存在于它的拉伸效果比較差,抗撕裂強度以及機械性能也比較差,但是由于合成橡膠材料相比天然橡膠的成本低廉,也是很多企業(yè)生產(chǎn)中低檔型的產(chǎn)品的首選。
天然橡膠是生膠塑煉的主要膠種。用開煉機和密煉機進行塑煉均能獲得良好效果。用開煉機塑煉時,通常采用低溫(40-50℃)薄通(輥距0.5-1mm)塑煉法和分段塑煉法效果最好。用密煉機塑煉時,溫度宜在155℃以下,時間約在13min左右(視對可塑度要求而定)。塑煉時間增加,塑煉膠的可塑性隨之增大。但不要過煉,否則可塑性變得過高而使物理機械性能下降。