橡膠 基本知識

1、橡 膠 基 本 知 識橡 膠 基 本 知 識橡膠，同塑料、纖維并稱為三大合成材料，是唯一具有高度伸縮性與極好彈性的高分子材料。橡膠的最大特征首先是彈性模量非常小，而伸長率很高。其次是它具有相當好的耐透氣性以及耐各種化學(xué)介質(zhì)和電絕緣的性能。某些特種合成橡膠更具備良好的耐油性及耐溫性，能抵抗脂肪油、潤滑油、液壓油、燃料油以及溶劑油的溶脹；耐寒可低到60至80，耐熱可高到180至350。橡膠還耐各種曲撓、彎曲變形，因為滯后損失小。橡膠的第三個特征在于它能與多種材料進行并用、共混、復(fù)合，由此進行改性，以得到良好的綜合性能。橡膠的這些基本性能，是它成為工業(yè)上極好的減震、密封、屈撓、耐磨、防腐、絕緣以及粘

2、接等材料。第一章 橡膠的種類、特性和用途在全世界，橡膠（包括塑料改性的彈性體）的種類已超過100種。如果按牌號估算，實際上已超過1000種。一：橡膠的分類1 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13，合成橡膠的消耗量占23。2 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。3 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。4 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。根據(jù)橡膠種類及交聯(lián)形式，在工業(yè)使用上，橡膠又可按如下分類。 一類按

3、耐熱及耐油等功能分為：普通橡膠、耐熱橡膠、耐油橡膠以及耐天候老化橡膠、耐特種化學(xué)介質(zhì)橡膠等。另一類按橡膠的軟硬程度劃分為：一般橡膠、硬橡膠、半硬質(zhì)膠、硬質(zhì)膠、微孔膠、海綿膠、泡沫橡膠等。具體分類方法見表一 表一 橡膠的分類分類方法 分類名稱 分 類 說 明1按橡膠的來源分類 1天然橡膠 它是采集橡膠樹或橡膠草等含膠植物中的膠汁，經(jīng)過區(qū)雜質(zhì)、凝聚、液壓、干燥等加工步驟而制成的，其主要化學(xué)組成成分是不飽和的橡膠烴。2合成橡膠 它是從石油、天然氣或煤和石灰石以及農(nóng)副產(chǎn)品中（現(xiàn)在主要是從石油化工產(chǎn)品中）提煉某些低分子的不飽和烴做原料，制成“單體”物質(zhì)，然后經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)而獲得的人工合成的高分子聚合

4、物，故有人造橡膠之稱。合成橡膠的種類很多，現(xiàn)在已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的有：丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、丁晴橡膠、丁丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、氯醚橡膠、以及聚硫橡膠等。2根據(jù)橡膠的性能和 1通用橡膠 它是指產(chǎn)量大、應(yīng)用廣、在使用上一般無特殊性能要求的通用橡膠而言。主要有：天然橡膠、丁苯橡膠、丁晴橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠等7大品種。用途分類 2特種橡膠 它是指用于特殊用途中，如：耐油、耐酸堿、耐高溫、耐低溫、耐輻射等橡膠而言。主要有：乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、氯醚

5、橡膠、聚硫橡膠等3根據(jù)橡膠的物理形態(tài)分類 1生橡膠 簡稱生膠，是指由天然采集、提煉或人工合成、未加配合劑而制成的原始膠料，為較硬的大塊。生膠是一種不飽和的橡膠烴，未經(jīng)配合的生膠性能較差，不能直接使用。2軟橡膠 是指在生膠中加入各種配合劑，經(jīng)過塑煉、混煉、硫化等加工過程而制成為具有高彈性、高強度和其他實用性能的橡膠產(chǎn)品。一般所謂的橡膠就是這種軟橡膠。根據(jù)各種工業(yè)制品的需要，軟橡膠可用不同性能的天然或合成生橡膠，加入各種不同比率的配合劑，就可以制成不同硬度和具有特殊性能的橡膠制品。 3硬橡膠 又稱硬質(zhì)橡膠，它與軟橡膠的不同之處是含有大量硫磺（2550）的生膠經(jīng)過硫化而制成的硬質(zhì)制品。這種橡膠具有較

6、高的硬度和強度，優(yōu)良的電氣絕緣性以及對某些酸、堿和溶劑的高度穩(wěn)定性。廣泛用于制作電絕緣制品和耐化學(xué)腐蝕制品。 4混煉膠 它是指在生膠中加入各種配合劑，經(jīng)過煉膠機的混合作用后，使其具有所需要物理機械性能的半成品，俗稱膠料。通常均作為商品出售，購買者可直接用它加工、硫化壓制成所需要的橡膠制品，不需要再配制膠料，混煉膠有不同的品種和牌號。5再生膠 再生膠是以廢輪胎和其他廢舊橡膠制品為原料，經(jīng)過一定的加工過程而制成的具有一定塑性的循環(huán)可利用橡膠。它是橡膠工業(yè)中的主要原料之一，可以部分地代替生膠，節(jié)約生膠。二：常用橡膠的品種、特性和用途常用橡膠的品種、特性和用途見表二表二 常用橡膠的品種、特性和用途橡膠

7、品種（簡寫符號） 化學(xué)組成 性能特點 主要用途1 天然橡膠（NR ） 以橡膠烴（聚異戊二烯）為主，含少量蛋白質(zhì)、水分、樹脂酸、糖類和無機鹽等。 彈性大，定伸強度高，抗撕裂性和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在綜合性能方面優(yōu)于多數(shù)合成橡膠。缺點是耐氧和耐臭氧性差，容易老化變質(zhì)；耐油和耐溶劑性不好，第抗酸堿的腐蝕能力低；耐熱性不高。使用溫度范圍：約6080。 制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線電纜的絕緣層和護套以及其他通用制品。特別適用于制造扭振消除器、發(fā)動機減震器、機器支座、橡膠金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。2 丁苯橡膠（SBR ） 丁二烯和苯乙烯的共聚體。 性能接近

8、天然橡膠，是目前產(chǎn)量最大的通用合成橡膠，其特點是耐磨性、耐老化和耐熱性超過天然橡膠，質(zhì)地也較天然橡膠均勻。缺點是：彈性較低，抗屈撓、抗撕裂性能較差；加工性能差，特別是自粘性差、生膠強度低。使用溫度范圍：約50100。 主要用以代替天然橡膠制作輪胎、膠板、膠管、膠鞋及其他通用制品。3 順丁橡膠（BR ） 是由丁二烯聚合而成的順式結(jié)構(gòu)橡膠。 優(yōu)點是：彈性與耐磨性優(yōu)良，耐老化性好，耐低溫性優(yōu)異，在動態(tài)負荷下發(fā)熱量小，易于金屬粘合。缺點是強度較低，抗撕裂性差，加工性能與自粘性差。使用溫度范圍：約60100。 一般多和天然橡膠或丁苯橡膠并用，主要制作輪胎胎面、運輸帶和特殊耐寒制品。4 異戊橡膠（IR ）

9、 是由異戊二烯單體聚合而成的一種順式結(jié)構(gòu)橡膠。 化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)與天然橡膠相似，性能也非常接近天然橡膠，故有合成天然橡膠之稱。它具有天然橡膠的大部分優(yōu)點，耐老化由于天然橡膠，彈性和強力比天然橡膠稍低，加工性能差，成本較高。使用溫度范圍：約50100 可代替天然橡膠制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶以及其他通用制品。5 氯丁橡膠（CR ） 是由氯丁二烯做單體乳液聚合而成的聚合體。 這種橡膠分子中含有氯原子，所以與其他通用橡膠相比：它具有優(yōu)良的抗氧、抗臭氧性，不易燃，著火后能自熄，耐油、耐溶劑、耐酸堿以及耐老化、氣密性好等優(yōu)點；其物理機械性能也比天然橡膠好，故可用作通用橡膠，也可用作特種橡膠。主要缺點是

10、耐寒性較差，比重較大、相對成本高，電絕緣性不好，加工時易粘滾、易焦燒及易粘模。此外，生膠穩(wěn)定性差，不易保存。使用溫度范圍：約45100。 主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的電纜護套及各種防護套、保護罩；耐油、耐化學(xué)腐蝕的膠管、膠帶和化工襯里；耐燃的地下采礦用橡膠制品，以及各種模壓制品、密封圈、墊、粘結(jié)劑等。6 丁基橡膠（IIR ） 是異丁烯和少量異戊二烯或丁二烯的共聚體。 最大特點是氣密性好，耐臭氧、耐老化性能好，耐熱性較高，長期工作溫度可在130以下；能耐無機強酸（如硫酸、硝酸等）和一般有機溶劑，吸振和阻尼特性良好，電絕緣性也非常好。缺點是彈性差，加工性能差，硫化速度慢，粘著性和耐油性差。

11、使用溫度范圍：約40120。 主要用作內(nèi)胎、水胎、氣球、電線電纜絕緣層、化工設(shè)備襯里及防震制品、耐熱運輸帶、耐熱老化的膠布制品。7 丁晴橡膠（NBR ） 丁二烯和丙烯晴的共聚體。 特點是耐汽油和脂肪烴油類的性能特別好，僅次于聚硫橡膠、丙烯酸酯和氟橡膠，而優(yōu)于其他通用橡膠。耐熱性好，氣密性、耐磨及耐水性等均較好，粘結(jié)力強。缺點是耐寒及耐臭氧性較差，強力及彈性較低，耐酸性差，電絕緣性不好，耐極性溶劑性能也較差。使用溫度范圍：約30100。 主要用于制造各種耐油制品，如膠管、密封制品等。8 氫化丁晴橡膠（HNBR ） 丁二烯和丙烯晴的共聚體。 它是通過全部或部分氫化NBR 的丁二烯中的雙鍵而得到的。

12、其特點是機械強度和耐磨性高，用過氧化物交聯(lián)時耐熱性比NBR 好，其他性能與丁晴橡膠一樣。缺點是價格較高。使用溫度范圍：約30150。 主要用于耐油、耐高溫的密封制品。9 乙丙橡膠（EPMEPDM） 乙烯和丙烯的共聚體，一般分為二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠。 特點是抗臭氧、耐紫外線、耐天候性和耐老化性優(yōu)異，居通用橡膠之首。電絕緣性、耐化學(xué)性、沖擊彈性很好，耐酸堿，比重小，可進行高填充配合。耐熱可達150，耐極性溶劑酮、酯等，但不耐脂肪烴和芳香烴，其他物理機械性能略次于天然橡膠而優(yōu)于丁苯橡膠。缺點是自粘性和互粘性很差，不易粘合。使用溫度范圍：約50150。 主要用作化工設(shè)備襯里、電線電纜包皮、蒸汽膠

13、管、耐熱運輸帶、汽車用橡膠制品及其他工業(yè)制品。10 硅橡膠（Q ） 為主鏈含有硅、氧原子的特種橡膠，其中起主要作用的是硅元素。 其主要特點是既耐高溫（最高300）又耐低溫（最低100），是目前最好扥艾寒、耐高溫橡膠；同時電絕緣性優(yōu)良，對熱氧化和臭氧的穩(wěn)定性很高，化學(xué)惰性大。缺點是機械強度較低，耐油、耐溶劑和耐酸堿性差，較難硫化，價格較貴。使用溫度：60200。 主要用于制作耐高低溫制品（膠管、密封件等）、耐高溫電線電纜絕緣層，由于其無毒無味，還用于食品及醫(yī)療工業(yè)。11 氟橡膠（FPM ） 是由含氟單體共聚而成的有機彈性體。 其特點耐溫高可達300，耐酸堿，耐油性是耐油橡膠中最好的，抗輻射、耐高

14、真空性能好；電絕緣性、機械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐臭氧、耐大氣老化性均優(yōu)良。缺點是加工性差，價格昂貴耐寒性差，彈性透氣性較低。使用溫度范圍：20200。 主要用于國防工業(yè)制造飛機、火箭上的耐真空、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕的密封材料、膠管或其他零件及汽車工業(yè)。12 聚氨酯橡膠（AUEU） 有聚酯（或聚醚）與二異氰酸酯類化合物聚合而成的彈性體。 其特點是耐磨性好，在各種橡膠中是最好的；強度高、彈性好、耐油性優(yōu)良。耐臭氧、耐老化、氣密性等也優(yōu)異。缺點是耐溫性能較差，耐水和耐堿性差，耐芳香烴、氯化烴及酮、酯、醇類等溶劑性較差。使用溫度范圍：約3080。 制作輪胎緊挨由零件、墊圈、防震制品，以及耐磨、高強度和耐

15、油的橡膠制品。13 丙烯酸酯橡膠（ACMAEM） 它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。 其特點是兼有良好的耐熱、耐油性能，在含有硫、磷、氯添加劑的潤滑油中性能穩(wěn)定。同時耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外線、氣密性優(yōu)良。缺點是耐寒性差，不耐水，不耐蒸汽及有機和無機酸、堿。在甲醇、乙二醇、酮酯等水溶性溶液內(nèi)膨脹嚴重。同時彈性和耐磨性差，電絕緣性差，加工性能較差。使用溫度范圍：約25150。 可用于制造耐油、耐熱、耐老化的制品，如密封件、膠管、化工襯里等。14 氯磺化聚乙烯橡膠（CSM ） 它是聚乙烯經(jīng)氯化和磺化處理后，所得到具有彈性的聚合物。 耐臭氧緊挨老化優(yōu)良，耐候性優(yōu)于其它橡膠。阻燃、耐熱、耐溶劑性及

16、耐大多數(shù)化學(xué)藥品和耐酸堿性能較好。電絕緣性尚可，耐磨性與丁苯橡膠相似。缺點是抗撕裂性能差，加工性能不好。使用溫度范圍：約20120。 可用作臭氧發(fā)生器上的密封材料，制造耐油密封件、電線電纜包皮以及耐油橡膠制品和化工襯里。15 氯醚橡膠（COECO） 由環(huán)氧氯丙烷均聚或由環(huán)氧氯丙烷與環(huán)氧乙烷共聚而成的聚合物。 特點是耐脂肪烴及氯化烴溶劑、耐堿、耐水、耐老化性能極好，耐臭氧性、耐候性緊挨熱性、 氣密性高。缺點是強力較低、彈性較差、電絕緣性不良。使用溫度 范圍：約40140。 可用作膠管、密封件、薄膜和容器 襯里、油箱、膠輥，制造油封、水封等。 16 氯化聚乙烯橡膠（CM 或 CPE） 是聚乙烯通過

17、氯取代反 應(yīng)制成的具有彈性的聚合物。 性能與氯磺化聚乙烯橡膠接近，其 特點是流動性好，容易加工；有優(yōu)良的耐天候性、耐臭氧性和耐電 暈性，耐熱、耐酸堿、耐油性良好。缺點是彈性差、壓縮變形較 大，電絕緣性較低。使用溫度范圍：約20120。 電線 電纜護套、膠管、膠帶、膠輥化工襯里等。 第二章 橡膠工業(yè)制品的種類 橡膠工業(yè)制品是除輪胎、膠管、膠帶等之外的其他橡膠制品。主要 包括以下幾類。 一：橡膠密封制品 橡膠密封制品包括 O 型橡膠密封圈、旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件（油封）、 復(fù)合密封、異形斷面橡膠密封件、制動皮碗皮圈、汽車制動氣室橡 膠隔膜、橡膠密封條、橡膠防塵套（罩）、皮膜、水封制品、吸水 膨脹橡膠、橋

18、面橡膠伸縮縫等。 二：橡膠減震制品 橡膠減震制品包括橡膠減震器、橡膠氣彈簧、橡膠彈性聯(lián)軸節(jié)、可 屈撓橡膠接頭、橡膠護舷、汽車用橡膠減震器、火車機車用橡膠減 震器、橡膠軌枕墊、橋梁橡膠支座等。 三：硬質(zhì)橡膠 四：橡膠海綿制品 五：膠板與防水卷材 六：膠輥 七：紡織用橡膠制品 八：印刷工業(yè)用橡膠制品 九：橡膠襯里 十：橡膠電絕緣制品 十一：軟木橡膠 第三章 橡膠的性能及測定 硫化橡膠的性能主要指機械性能、耐熱性能、耐寒性能、耐介質(zhì)性 能、耐磨耗性、耐天候老化性、阻燃性能和電絕緣性能等，它們對 橡膠制品的使用性能和產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性的影響。 硫化橡膠的性能與其配方組成密切相關(guān)，選擇不同的配方組成，可

19、 以使硫化橡膠的性能在較寬的范圍內(nèi)變化。因此，研究性能與配方 組分之間的關(guān)系，是配方設(shè)計的主要內(nèi)容之一。 橡膠的性能可分為兩大類，及結(jié)構(gòu)性能和功能特性，結(jié)構(gòu)性能是指 高彈性和強度等力學(xué)性能；功能特性指橡膠的物理特性和化學(xué)特 性，如耐介質(zhì)、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性等。在橡膠制品中，有的 以利用前一類性能為主，如減震制品、密封制品等；有的利用后一 類性能為主，如水封（耐水性）和電纜護套（電絕緣性）等。但在 所有性能中，結(jié)構(gòu)性能既機械力學(xué)性能最為重要。因為它是一切性 能的基礎(chǔ)。 第四章 橡膠制品生產(chǎn)工藝流程（見附表） 橡膠基礎(chǔ)知識 一、生膠的形成: 生膠可分別為天然橡膠及合成橡膠兩大類: 1.天然橡膠

20、:由橡膠樹干切割口，收集所流出的膠漿，經(jīng)過去雜質(zhì)、 凝固、煙熏、干燥等加工程序，而形成的生膠料。 2.合成橡膠:由石化工業(yè)所產(chǎn)生的副產(chǎn)品，依不同需求，合成不同物 性的生膠料。常用的如:SBR、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、 FKM 等。但因合成方式的差異，同類膠料可分出數(shù)種不同的生膠， 又經(jīng)由配方的設(shè)定，任何類型膠料，均可變化成千百種符合制品需 求的生膠料。 二、橡膠原料的配制: 橡膠原料的配制可分三個基本過程: 1.塑煉:塑練是將生膠剪斷，并將生膠可塑化、均勻化，幫助配合劑 的混練作業(yè)。其效果是改善藥品的分散，防止作業(yè)中產(chǎn)生摩擦熱， 而致橡膠發(fā)生焦燒現(xiàn)象，進而改變橡膠的加工性。

21、2.混煉:混練是將配合藥物均勻混入塑煉完成的生膠中，而混煉的優(yōu) 劣，直接影響制品的良否。藥物分散不均，分子結(jié)構(gòu)無法完全交 聯(lián)，橡膠則無法達到理想的物性。 3.壓出:混煉完成的生膠，經(jīng)過壓出作業(yè)，將膠料中含有的多余空氣 壓出，并完成所需的厚度，以利于模具內(nèi)之成型作業(yè)。 三、橡膠的成型: 生膠分子結(jié)構(gòu)為不飽和長鍵的彈性體，所以成型的要件中，需有適 當?shù)乃幤诽砑游锛巴庠诃h(huán)境因素(如時間、溫度、壓力等 ，將其不 飽和鍵破壞，再重新結(jié)合為飽和鍵，并以真空輔助，將內(nèi)含的空氣 完全逼出。如此，才可令成型的橡膠，發(fā)揮其應(yīng)有的特性。若其成 型過程有任何缺失(如配方錯誤、時間不足、溫度失當?shù)?，則可造 成物性流失，多余藥物釋出，變形，老化加速，種種嚴重不良現(xiàn)象 產(chǎn)生。 四、橡膠的老化現(xiàn)象: 依橡膠成品所處的環(huán)境條件