輪胎液態(tài)橡膠的特性 輪胎液態(tài)橡膠的特性有哪些
一、橡膠的種類(lèi)及特點(diǎn)
一 通用型橡膠
⒈ 天然橡膠 NR:從三葉橡膠樹(shù)的乳膠制得,基本化學(xué)成分為順-聚異戊二烯,是異戊二烯的聚合物。
是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料,適用于制作減震零件、在汽車(chē)剎車(chē)油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。
優(yōu)點(diǎn): 具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率,耐酸堿,綜合性能好。
缺點(diǎn): 不耐熱,不耐油(可耐植物油),在礦物油或汽油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強(qiáng)酸。在空氣中易老化,遇熱變粘。
⒉ 異戊橡膠 IR:全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,采用溶液聚合法生產(chǎn)。因其結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠近似,故又稱(chēng)合成天然橡膠。
可以代替天然橡膠制造載重輪胎和越野輪胎,還可以用于生產(chǎn)各種橡膠制品。
優(yōu)點(diǎn):與天然橡膠一樣,具有良好的彈性和耐磨性,優(yōu)良的耐熱性和較好的化學(xué)穩(wěn)定性,質(zhì)量均一性、加工性能等優(yōu)于天然橡膠。
缺點(diǎn):生膠(未加工前)強(qiáng)度顯著低于天然橡膠。
⒊ 丁苯橡膠 SBR:由丁二烯和苯乙烯共聚制得。是產(chǎn)量最大的通用合成橡膠,按生產(chǎn)方法分為乳液聚合丁苯橡膠、溶液聚合丁苯橡膠和熱塑性橡膠(SBR)。
廣泛用于輪胎業(yè)、鞋業(yè)、布業(yè)及輸送帶行業(yè)等。
優(yōu)點(diǎn): 低成本的非抗油性材質(zhì),良好的抗水性,硬度70以下具良好彈力,高硬度時(shí)具較差的壓縮性。與天然膠比較,品質(zhì)均勻,異物少,具有更好耐磨性及耐老化性,其綜合性能和化學(xué)穩(wěn)定性好,可與天然膠摻合使用。
缺點(diǎn): 機(jī)械強(qiáng)度較弱,不建議使用強(qiáng)酸、臭氧、油類(lèi)、油酯和脂肪及大部份的碳?xì)浠衔镏小?p>⒋ 順丁橡膠 BR:全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,由丁二烯經(jīng)溶液聚合制得。
絕大部分用于生產(chǎn)輪胎,少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。
優(yōu)點(diǎn):硫化后的順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性、耐磨性和彈性,動(dòng)負(fù)荷下發(fā)熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。
缺點(diǎn):抗撕裂性能較差,抗?jié)窕阅懿缓谩?p>⒌ 氯丁橡膠 CR:由氯丁二烯為主要原料,通過(guò)均聚或少量其它單體共聚而成的。硫化后的橡膠彈性耐磨性好,配方內(nèi)不含硫磺,因此非常容易制作,有特別好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷劑,耐稀酸、耐硅酯系潤(rùn)滑油,一般使用溫度范圍為 -50-150 ℃。
氯丁橡膠用途廣泛,如制作運(yùn)輸皮帶和傳動(dòng)帶,電線(xiàn)、電纜的包皮材料,制造耐油膠管、墊圈以及耐化學(xué)腐蝕的設(shè)備襯里。制作各種直接接觸大氣、陽(yáng)光、臭氧的零件。適用于各種耐燃、耐化學(xué)腐蝕的橡膠品。不建議使用強(qiáng)酸、硝基烴、酯類(lèi)、氯仿及酮類(lèi)的化學(xué)物之中,耐R12制冷劑的密封件,家電用品上的橡膠零件或密封件。
優(yōu)點(diǎn): 具有良好的綜合性能,如抗張強(qiáng)度高,耐水、耐油、耐燃、耐熱、耐光、耐老化、耐氧化和耐臭氧。彈性及壓縮變形性良好,具抗動(dòng)物及植物油的特性,不會(huì)因中性化學(xué)物脂肪、油脂、多種油品、溶劑而影響物性,具防燃特性。化學(xué)穩(wěn)定性較高。
缺點(diǎn): 密度較大,常溫下易結(jié)晶變硬,貯存性不好,電絕緣性能,耐寒性能較差,在低溫時(shí)易結(jié)晶、硬化,生膠在貯存時(shí)不穩(wěn)定。不耐磷酸酯系液壓油。在苯胺點(diǎn)低的礦物油中膨脹量大。
⒍ 乙丙橡膠 EPDM: 以乙烯和丙烯為主要原料合成,化學(xué)穩(wěn)定性好,耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。在EP主鏈上導(dǎo)入少量有雙鏈的第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用溫度為零下50-150 ℃。對(duì)極性溶劑如醇、酮等抵抗性極佳。用途十分廣泛,可以作為輪胎胎側(cè)、膠條和內(nèi)胎以及汽車(chē)的零部件,作電線(xiàn)、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。制造膠鞋、衛(wèi)生用品等淺色制品。可大量充油和填充碳黑,制品價(jià)格較低,常用作高溫水蒸汽環(huán)境、衛(wèi)浴設(shè)備密封件或零件。制動(dòng)(剎車(chē))系統(tǒng)中的橡膠零件。散熱器(汽車(chē)水箱)中的密封件。
優(yōu)點(diǎn):具良好抗候性及抗臭氧性,極佳的抗水性及抗化學(xué)物,可使用醇類(lèi)及酮類(lèi),耐高溫蒸氣,對(duì)氣體具良好的不滲透性。耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、電絕緣性安定性均非常優(yōu)秀,
缺點(diǎn):不建議用于食品用途或是暴露于芳香烴之中。
⒎ 丁基橡膠 IIR:為異丁烯與少量異戊二烯聚合而成,因甲基的立體障礙分子的運(yùn)動(dòng)比其他聚合物少,一般使用溫度范圍為零下54-110 ℃。
常用于汽車(chē)輪胎的內(nèi)胎、皮包、橡膠膏紙、窗框橡膠、蒸汽軟管、耐熱輸送帶等。
優(yōu)點(diǎn):對(duì)大部份氣體具不滲透性,對(duì)熱、日光、臭氧抵抗性大,電器絕緣性佳;對(duì)極性溶劑抵抗大,可暴露于動(dòng)物或植物油或是可氣化的化學(xué)物中。
缺點(diǎn):不建議與石油溶劑,膠煤油和芳烴同時(shí)使用。
二 特種型橡膠
特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。
⒈ 丁腈橡膠 NBR:由丁二烯和丙烯腈經(jīng)乳液共聚而成的聚合物,丙烯腈含量越高,耐油性越好,但耐寒性則相應(yīng)下降。一般使用溫度范圍為零下25-100 ℃。丁腈橡膠以其優(yōu)異的耐油性蓍稱(chēng)。可在120℃的空氣中或在150℃的油中長(zhǎng)期使用。導(dǎo)電性比較好。
應(yīng)用廣泛,主要用于耐油制品,多種耐油墊圈、墊片、套管、軟包裝、軟膠管、印染膠輥、電纜膠材料,抗靜電的橡膠制品等。在汽車(chē)、航空、石油、復(fù)印等行業(yè)中成為必不可少的彈性材料。各種密封制品,阻燃制品,與酚醛并用做結(jié)構(gòu)膠粘劑,
優(yōu)點(diǎn):具良好的抗油、抗水、抗溶劑及抗高壓油的特性。良好的壓縮性、伸長(zhǎng)力、耐磨性、耐老化性和氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。
缺點(diǎn):不適合用于極性溶劑之中,例如酮類(lèi)、臭氧、硝基烴,MEK可與天然膠摻合使用。 耐臭氧性、電絕緣性和耐寒性都比較差。
⒉ 氫化丁腈膠 HNBR:丁腈膠經(jīng)氫化后去除部份雙鏈而成,其耐溫性、耐候性比一般丁腈橡膠高很多,耐油性與一般丁腈膠相近。一般使用溫度范圍為零下25-150 ℃。
適用于洗衣或洗碗的清洗劑中,廣泛用于環(huán)保冷媒、R134a系統(tǒng)中的密封件、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)密封件。
優(yōu)點(diǎn):有較佳的抗磨性,極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮性。在臭氧等大氣狀況下具良好的抵抗性。
缺點(diǎn):不建議使用于醇類(lèi),酯類(lèi)或是芳香族的溶液中。
⒊ 硅橡膠 Q:主鏈由硅、氧原子交替形成主鏈,側(cè)鏈為含碳基團(tuán),在硅原子上帶有有機(jī)基團(tuán)。用量最大是側(cè)鏈為乙烯的硅橡膠。既耐熱,又耐寒,使用溫度在100-300℃之間,它具有優(yōu)異的耐氣候性和耐臭氧性以及良好的絕緣性。
硅橡膠制品屬于生物相容性材料,與人們的生活息息相關(guān),遙控器、鍵盤(pán)、pos機(jī)、掃描儀、手機(jī)、電子詞典、手機(jī)套等都與硅橡膠有關(guān)系。主要用于航空工業(yè)、電氣工業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)療工業(yè)等。無(wú)色的硅橡膠制品是沒(méi)有毒的,可以做人工器官,用于美容行業(yè)和理療行業(yè)等。
優(yōu)點(diǎn):耐高低溫,耐臭氧,電絕緣性好。
缺點(diǎn):強(qiáng)度低,抗撕裂性能差,耐磨性能差。
⒋ 氟橡膠 FKM:氟橡膠是由含氟單體經(jīng)過(guò)聚合或縮聚而得到分子主鏈或側(cè)鏈的碳原子上連有氟原子的合成高分子彈性聚合物。由于所用含氟單體的不同,氟橡膠擁有許多品種,大類(lèi)可分為含氟烯烴類(lèi)共聚物和亞硝基類(lèi)共聚物。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來(lái)表示,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。按化學(xué)組成可分為含氟烯經(jīng)類(lèi)氟橡膠、氟硅橡膠、亞硝基氟橡膠、氟化丙烯酸酯橡膠、氟化磷腈橡膠、全氟醚橡膠等。
是現(xiàn)代航天、航空、汽車(chē)、石油和家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,是國(guó)防尖端工業(yè)中無(wú)法替代的關(guān)鍵材料。
優(yōu)點(diǎn):具有耐高溫、耐油、耐腐蝕、抗氧化,耐溶劑、耐燃、耐化學(xué)物與耐氣候的特性。
⒌ 聚硫橡膠 PSR:由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等,多與丁腈橡膠并用。
優(yōu)點(diǎn):有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性,
缺點(diǎn):強(qiáng)度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味。
⒍ 海綿橡膠 又稱(chēng)之為泡沫橡膠、發(fā)泡橡膠或微孔橡膠,是一種多孔性的彈性材料,它是具有孔眼結(jié)構(gòu)的各種橡膠的總稱(chēng)。這類(lèi)多孔狀材料的孔眼遍及材料整體,根據(jù)孔眼結(jié)構(gòu)的不同,分為閉孔(孔眼與孔眼之間互不相通)、開(kāi)孔(孔眼與孔眼相互之間未被孔壁完全隔開(kāi),具有一定程度的連通性)和混合孔(兼有開(kāi)孔和閉孔兩種結(jié)構(gòu))三種。
微孔橡膠主要包括膨脹橡膠和海綿橡膠兩類(lèi)。包括軟質(zhì)海綿、硬質(zhì)海綿、微氣泡海綿、導(dǎo)電性海綿、磁性海綿、水膨脹海綿、復(fù)合海綿等。
海綿橡膠制品廣泛應(yīng)用于密封、減震、隔熱、隔音、印染乃至離子交換等許多方面,在航空、汽車(chē)、儀器、儀表、家電和包裝工業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。其外形有板狀、條狀、管狀、輥筒、墊圈等,規(guī)格繁多,形狀各異。不同的使用條件,要求有不同的孔眼結(jié)構(gòu)和孔徑尺寸。為此,要求在配方和加工工藝上作相應(yīng)的調(diào)整以達(dá)到相應(yīng)的使用性能。橡膠 物理特性
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(chǎn)生較大形變,除去外力后能恢復(fù)原狀。橡膠屬于完全無(wú)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(wàn)。
高彈性聚合物。橡膠一詞來(lái)源于印第安語(yǔ)cau-uchu,意為“流淚的樹(shù)”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹(shù)割膠時(shí)流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得(見(jiàn)圖)。1770年,英國(guó)化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來(lái)擦去鉛筆字跡,當(dāng)時(shí)將這種用途的材料稱(chēng)為rubber,此詞一直沿用至今。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(shí),具有迅速?gòu)?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。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。
種類(lèi) 橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。按形態(tài)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,以利配料和加工制作。20世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)60年代開(kāi)發(fā)的熱塑性橡膠,無(wú)需化學(xué)硫化,而采用熱塑性塑料的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類(lèi)。
通用型橡膠的綜合性能較好,應(yīng)用廣泛。主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹(shù)的乳膠制得,基本化學(xué)成分為順- 聚異戊二烯。彈性好,強(qiáng)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,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,因其結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠近似,故又稱(chēng)合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡(jiǎn)稱(chēng)SBR,由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產(chǎn)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(xué)穩(wěn)定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,簡(jiǎn)稱(chēng)BR,由丁二烯聚合制得。與其他通用型橡膠比,硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異,動(dòng)負(fù)荷下發(fā)熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。
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(jiǎn)稱(chēng)CR,由氯丁二烯聚合制得。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(jié)晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。②丁腈橡膠。簡(jiǎn)稱(chēng)NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好 ,可在120℃的空氣中或在150℃的油中長(zhǎng)期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成,在硅原子上帶有有機(jī)基團(tuán)。耐高低溫 ,耐臭氧,電絕緣性好。④氟橡膠。分子結(jié)構(gòu)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(shù)目來(lái)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(xué)腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性,但強(qiáng)度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多與丁腈橡膠并用。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(guò)程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個(gè)工序針對(duì)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(guò)塑煉提高其塑性;然后通過(guò)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(guò)壓出制成一定形狀坯料;再使其與經(jīng)過(guò)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(guò)硫化又將具有塑性的半成品制成高彈性的最終產(chǎn)品。
自己慢慢看吧橡膠有些什么特性?
人們一提起橡膠,就自然而然地聯(lián)想到由它制造的大大小小的輪胎和各式各樣的膠管、膠板、膠帶、膠圈以及許多人穿的膠鞋,還有兒童喜愛(ài)的橡皮玩具和氣球等等,所有這些物品的共同特點(diǎn)就是它們都有很好的彈性。
高彈性確實(shí)是橡膠最主要的特征,所以習(xí)慣上,橡膠和彈性體幾乎已成為一個(gè)同義詞。
然而在科學(xué)定義上,橡膠和彈性體是有區(qū)別的。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)橡膠的解釋是:橡膠可在很寬的溫度范圍內(nèi)(-50~150℃)呈現(xiàn)高彈性,即用較小的拉力就可以變長(zhǎng)50%乃至1000%;除去外力后又能在幾秒鐘內(nèi)基本恢復(fù)到它的原始尺寸,也就是說(shuō)相差不超過(guò)原來(lái)尺寸的百分之幾。這與金屬、玻璃等許多固體材料的普通彈性或“普彈體”很不一樣。例如,鋼的彈性變形只在1%以下。橡膠的彈性隨溫度升高而增大,而一般材料則相反。橡膠拉伸時(shí)放熱,而一般材料則吸熱;而且,與一般材料不同,橡膠保持一定伸長(zhǎng)的應(yīng)力隨溫度升高而增加。特別要提出的是橡膠要獲得應(yīng)用性能,一般需要改性,即通常所稱(chēng)的“硫化”,硫化是將不定型的線(xiàn)性大分子變?yōu)榻宦?lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。未硫化的橡膠在低溫下變硬,高溫下變軟,不能保持形狀,力學(xué)性能低,幾乎沒(méi)有使用價(jià)值。
然而給彈性體下的定義則寬松得多,只是比較籠統(tǒng)地規(guī)定,它是一種在很小的作用力下就能明顯變形,作用力去除后又能迅速恢復(fù)到接近原有狀態(tài)和尺寸的高分子材料。
橡膠為什么富有彈性,這要從它的分子結(jié)構(gòu)談起。
橡膠分子與其他高分子材料一樣,就像一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈條,分子鏈?zhǔn)怯稍S多結(jié)構(gòu)相同的重復(fù)單元以化學(xué)鍵相連接而構(gòu)成,這些重復(fù)單元可以叫做鏈節(jié)或鏈段。鏈節(jié)是指分子鏈中化學(xué)組成相同的最小單位;鏈段通常認(rèn)為是由幾個(gè)到幾十個(gè)單體單元組成,或者它是分子鏈中具有某一種結(jié)構(gòu)的部分,如聚酯鏈段、聚醚鏈段等。大家知道,分子鏈中的原子及化學(xué)鍵是處于不停的運(yùn)動(dòng)之中,并且在鏈節(jié)、鏈段及大分子之間均有一定的作用力。如果這些作用力不大,各鏈節(jié)、鏈段的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有較大的自由度,而且分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)所受阻力不大,那么,當(dāng)分子量足夠大時(shí)(有價(jià)值的橡膠大分子鏈一般需要3000~5000甚至更多的單體結(jié)合在一起),分子鏈就會(huì)有很大的可變性和柔順性。在沒(méi)有外力作用時(shí),它傾向于處在所謂能級(jí)最低的自然狀態(tài),專(zhuān)家們形象地把處于這種狀態(tài)的大分子描繪成“不規(guī)則卷曲的互相纏結(jié)的分子線(xiàn)團(tuán)”。當(dāng)受外力拉伸時(shí),卷曲的大分子線(xiàn)團(tuán)會(huì)伸展;外力除去后,又會(huì)恢復(fù)到卷曲線(xiàn)團(tuán)狀態(tài),于是橡膠就有了高彈性。
當(dāng)溫度逐漸降低,鏈段間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)最終會(huì)被“凍結(jié)”,有彈性的橡膠就會(huì)變成玻璃一樣堅(jiān)硬的材料。由橡膠態(tài)變?yōu)椴AB(tài)的溫度稱(chēng)之為玻璃轉(zhuǎn)變(化)溫度。橡膠與塑料不同之處是它的玻璃化溫度通常都在0℃以下。玻璃化溫度越低,常溫下的彈性越好。例如順丁橡膠的玻璃化溫度可達(dá)-100℃;硅橡膠的玻璃化溫度更低,達(dá)到-125℃。這些橡膠即使在冰天雪地的嚴(yán)寒環(huán)境下,也具有相當(dāng)好的彈性。
高彈性固然是所有橡膠的最主要特征,然而卻不是惟一的特征。與彈性相伴的另一個(gè)重要特征是橡膠的高黏性。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),高的黏彈性才是橡膠最典型的特征。人們利用這種特征充分發(fā)揮了橡膠在緩沖、防震、密封、回彈、減阻等應(yīng)用方面獨(dú)特的作用。
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