橡胶基础知识

橡胶基础知识

橡胶是三大高分子材料之一（塑料、纤维），它是一种有机高分子化合物，其分子量一般在十万以上，有的甚至达到百万左右。正是因为高分子性，所以它具有其他材料所没有的高弹性。高弹性是橡胶最有价值的特性。

橡胶工业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向军事、采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。

一橡胶的分类

天然橡胶（NR）

合成橡胶

通用合成橡胶

特种合成橡胶

丁苯橡胶（SBR）

顺丁橡胶（BR）

丁腈橡胶（NBR）

氯丁橡胶（CR）

乙丙橡胶（EPM、EPDM）

丁基橡胶（IIR）

异戊橡胶（IR）

氟橡胶（FPM）

硅橡胶（MVQ或Q）

聚氨酯橡胶（PU）

丙烯酸酯橡胶（ACM）

聚硫橡胶（T）

氯化聚乙烯（CPE）

氯磺化聚乙烯（CSM）

氯醚橡胶或氯醇橡胶（CO、ECO）

环氧化天然橡胶（ENR）

1 橡胶大体可以分为两类：天然橡胶和合成橡胶。

2 天然橡胶：由天然或者人工种植的橡胶树经过割胶，过滤清洗，干燥等工序加工而成的。

其主要成分是橡胶烃，及聚异戊二烯CH3

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{-CH2-C=CH-CH2-}n

3 合成橡胶:由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。按照合成橡胶的用途可将其分为通用合成橡胶和特种合成橡胶

3.1 通用合成橡胶

丁苯橡胶（SBR）是丁二烯和苯乙烯的共聚体，多采用低温乳液聚合得到。其分子结构如下

顺丁橡胶（BR）是丁二烯经溶液聚合制得的，顺丁橡胶具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性，还具有较好的耐老化性能。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能较差，抗湿滑性能不好。其分子结构如下

异戊橡胶（IR）是聚异戊二烯橡胶的简称，采用溶液聚合法生产。异戊橡胶与天然橡胶一样，具有良好的弹性和耐磨性，优良的耐热性和较好的化学稳定性。异戊橡胶生胶（未加工前）强度显著低于天然橡胶，但质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。异戊橡胶可以代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎还可以用于生产各种橡胶制品。其分子结构如下

乙丙橡胶(EPR,EPDM)以乙烯和丙烯为主要原料合成，是一种基本饱和的高聚物，耐老化性能非常好、耐天候性好、电绝缘性能优良、耐化学腐蚀性好、冲击弹性较好。且填充性大，价格低廉。乙丙橡胶的最主要缺点是硫化速度慢；与其它不饱和橡胶并用难，自粘和互粘性都很差，故加工性能不好。其分子结构如下：

丁基橡胶（IIR）是由异丁烯和少量异戊二烯共聚而成的，主要采用淤浆法生产。透气率低，气密性优异，耐热、耐臭氧、耐老化性能良好，其化学稳定性、电绝缘性也很好。丁基橡胶的缺点是硫化速度慢，弹性、强度、粘着性较差。

3.2 特种合成橡胶

氯丁橡胶（CR）是以氯丁二烯为主要原料，通过均聚或少量其它单体共聚而成的。如抗张强度高，耐热、耐光、耐老化性能优良，耐油性能均优于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。具有较强的耐燃性和优异的抗延燃性，其化学稳定性较高，耐水性良好。氯丁橡胶的缺点是电绝缘性能，耐寒性能较差，生胶在贮存时不稳定。其分子结构如下

丁腈橡胶(NBR)是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹性稍低。

氟橡胶(FKM)是含有氟原子的合成橡胶，具有优异的耐热性、耐氧化性、耐油性和耐药品性，它主要用于航空、化工、石油、汽车等工业部门，作为密封材料、耐介质材料以及绝缘材料。

硅橡胶(Q)由硅、氧原子形成主链，侧链为含碳基团，用量最大的是侧链为乙烯基的硅

合成橡胶。既耐热，又耐寒，使用温度在－100～300℃之间，它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以及良好的绝缘性。缺点是强度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡胶主要用于航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业等方面。

氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）, 氯化聚乙烯橡胶(CPE),丙烯酸酯橡胶（ACR）

二橡胶的性能和加工工艺

1．橡胶的性能主要有以下指标：邵氏A硬度，密度，拉伸强度，扯断伸长率，热空气老化，压缩永久变形，脆性温度，回弹性，耐臭氧，撕裂强度，耐磨性能，耐油性能等。

（1）．拉伸强度：又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单位为兆帕（MPa），以往为公斤力／平方厘米（kgf/cm2）。

（2）．定伸应力：旧称定伸强度，指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。

计量单位同拉伸强度。常用的有100％、300％和500％定伸应力。它反

映的是橡胶抵抗外力变形能力的高低。

（３）．撕裂强度：将特殊试片（带有割口或直角形）撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。

（４）．伸长率：试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率；用百分比表示。

（５）．永久变形：试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。在解除了外力作用并放置一定时间(一般为3分钟)，以%表示。

（６）．回弹性：又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。

（７）．硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范围一般在20~100之间，单位为邵氏A。

2．橡胶的工艺原理

（1）橡胶的配合：

根据制品的性能要求，考虑加工工艺性能和成本等因素，把生胶和配合剂组合在一起的过程。一般的配合体系包括生胶、硫化体系、补强体系、防护体系、增塑体系等。有时还包括其它一些特殊的体系如阻燃、着色、发泡、抗静电、导电等体系。

生胶（或与其它高聚物并用）：母体材料或基体材料

硫化体系：与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线型大分子变为三维网状结构，提

高橡胶性能、稳定形态的体系。

EPDM根据第三单体的不同，分为：

D型——双环戊二烯