橡膠制品指以天然及合成橡膠為原料生產(chǎn)各種橡膠制品的活動(dòng),還包括利用廢橡膠再生產(chǎn)的橡膠制品。
一、橡膠的種類及特點(diǎn)
㈠ 通用型橡膠
⒈ 天然橡膠 NR:從三葉橡膠樹的乳膠制得,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、在汽車剎車油、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、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、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、氯仿及酮類的化學(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)胎以及汽車的零部件,作電線、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??纱罅砍溆秃吞畛涮己?,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)系統(tǒng)中的橡膠零件。散熱器(汽車水箱)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,可使用醇類及酮類,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。
㈡ 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。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、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、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,酯類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、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。無色的硅橡膠制品是沒有毒的,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,大類可分為含氟烯烴類共聚物和亞硝基類共聚物。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)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。按化學(xué)組成可分為含氟烯經(jīng)類氟橡膠、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、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。這類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)、開孔(孔眼與孔眼相互之間未被孔壁完全隔開,具有一定程度的連通性)和混合孔(兼有開孔和閉孔兩種結(jié)構(gòu))三種。
微孔橡膠主要包括膨脹橡膠和海綿橡膠兩類。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、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。
二、橡膠的使用
⒈ 交通運(yùn)輸
橡膠工業(yè)是隨著汽車工業(yè)發(fā)展起來的。橡膠消耗在交通運(yùn)輸方面占有相當(dāng)大的比重。在海、陸、空交通運(yùn)輸上,哪一個(gè)都離不開橡膠制品。例如:一輛解放牌4噸載重汽車,需要橡膠制品200多千克,一節(jié)硬座車廂需裝配橡膠制品總重300多千克,一艘萬噸巨輪就需橡膠制品近10噸重,一架噴氣式客機(jī)需要將近600千克的橡膠。作為運(yùn)輸工具的輪胎,鐵路車輛及汽車的橡膠彈簧減震制品,大型商店、車站、地鐵的載人運(yùn)輸帶。此外,還有用橡膠制做的"氣墊船"、"氣墊車"等。
⒉ 工業(yè)礦山
工業(yè)部門需要大量大大小小的橡膠制品,品種多,用途廣,有的還有特殊要求。主要制品有膠帶、膠管、密封墊圈、膠輥、膠板、橡膠襯里及勞動(dòng)保護(hù)用品。在礦山、煤炭、冶金等工業(yè)應(yīng)用膠帶、鋼絲繩芯運(yùn)輸帶或合成纖維運(yùn)輸帶來運(yùn)輸成品。礦用磨機(jī)橡膠襯里,以鍛膠代替錳鋼,使用壽命提高了二至四倍,還減小了噪音,這一產(chǎn)品已在世界范圍內(nèi)推廣。
⒊ 農(nóng)林水利
除拖拉機(jī)和農(nóng)業(yè)機(jī)械用各種輪胎外,聯(lián)合收割機(jī)需用的橡膠履帶,灌溉用水池、水庫(kù)采用的橡膠防滲層及橡膠水壩,橡膠船、救生用品等用量都在增長(zhǎng),在農(nóng)副產(chǎn)品加工設(shè)備和林、牧、漁業(yè)技術(shù)裝備等方面,都有橡膠配件。如一臺(tái)鐵牛-40型輪式拖拉機(jī),需要橡膠制品121件之多。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)田水利的大發(fā)展,所需橡膠制品會(huì)愈來愈多。
⒋ 軍事國(guó)防
橡膠是重要的戰(zhàn)略物資,在軍事國(guó)防上應(yīng)用更是十分廣泛,軍事裝備、空軍設(shè)施、國(guó)防工程都有橡膠的足跡。比如,一輛坦克要用八百多千克橡膠;一艘三萬噸級(jí)的軍艦要用六十八噸橡膠,使用橡膠制做的船舶、帳篷、倉(cāng)庫(kù)以及防護(hù)用具、浴水服裝等品種也很多。至于國(guó)防尖端技術(shù)需要的耐高溫、耐低溫、耐油、耐高度真空等特殊性能的橡膠制品更是不可缺少。隨著國(guó)防現(xiàn)代化的發(fā)展,要求能耐零下100-400℃的溫度范圍,并能抵抗各種酸、堿和氧化劑具有特殊性能的橡膠,正在研制生產(chǎn)。
⒌ 土木建筑
在建筑施工中使用的機(jī)械,運(yùn)輸設(shè)備、防護(hù)用品等都有橡膠制品的配件。例如,在建筑物上使用的玻璃窗密封橡膠條,隔音地板、消聲海綿、橡膠地毯、防雨材料以及用乳狀涂料。安裝大型橡膠彈簧座墊,以減少地鐵所造成的震動(dòng)和噪音,減輕地震對(duì)建筑物的破壞。把膠乳混入水泥,可以提高水泥的彈性和耐磨性。在瀝青中加入3%的橡膠或膠乳鋪設(shè)馬路的路面,可防止路面的龜裂,并提高耐沖擊力。
⒍ 電氣通訊
橡膠的另一特性是絕緣性能好,不易導(dǎo)電。各種電線、電纜多采用橡膠制成。硬質(zhì)橡膠也多用來制做膠管、膠棒、膠板、隔板以及電瓶殼。此外,還廣泛用作防護(hù)用品絕緣手套、絕緣膠靴鞋等。
⒎ 醫(yī)療衛(wèi)生
在醫(yī)療衛(wèi)生部門有許多橡膠制品在應(yīng)用,如醫(yī)院里的各種膠管,手術(shù)用的手套、冰囊、海綿座墊等多是橡膠制品。作為醫(yī)療設(shè)備和儀器的配件也有橡膠制品。醫(yī)用橡膠制品往往還有特殊要求,如無毒、殺菌、生理惰性、耐放射等。丁基橡膠具有較高的生物惰性、化學(xué)穩(wěn)定性和較微的透水透氣性,用來加工橡膠瓶塞,能保證高吸濕、抗生素和抗癌制劑的保存。采用硅橡膠制造人造器官及人體組織代用品有了很大進(jìn)展,還用它制作藥物膠囊,放入體內(nèi)適當(dāng)位置,使囊內(nèi)藥物緩慢連續(xù)地釋放出來,既能提高療效又比較安全。
⒏ 商品儲(chǔ)存
橡膠薄膜廣泛地應(yīng)用于調(diào)控儲(chǔ)藏水果和蔬菜。硅橡膠對(duì)CO2和O2有著優(yōu)越的透氣性及適當(dāng)透氣比。根據(jù)不同果品蔬菜的呼吸強(qiáng)度及數(shù)量等的差異,制成各種大小的硅橡膠空氣袋,使袋內(nèi)維持適量的CO2,形成良好的氣體儲(chǔ)藏環(huán)境,從而抑制果品蔬菜呼吸強(qiáng)度,延緩代謝速度,推遲水果蔬菜的后熟過程,減少水分蒸發(fā),防止腐爛。
⒐ 文教體育
常見的各種球膽、乒乓球拍海綿膠面、游泳腳蹼、玩具皮球、金筆筆膽、橡皮、橡膠團(tuán)、橡皮線、橡膠印、橡皮布、氣球以及海綿膠墊等,廣泛用于文教機(jī)關(guān)、辦公室、設(shè)計(jì)繪圖以及體育運(yùn)動(dòng)器材等。
⒑ 生活用品
日常生活中有不少橡膠制品在為我們服務(wù),遍為城鄉(xiāng)居民所穿用,它是橡膠制品中消費(fèi)量很大的一種。如雨衣、膠鞋、熱水袋、松緊帶、兒童玩具、海綿座墊以及乳膠浸漬制品等。