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來源：互聯網

橡膠（rubber），是一種具有良好伸長率、彈性和韌性的有機有機高分子化合物物質。橡膠分天然橡膠和合成橡膠兩大類。天然橡膠的來源是橡膠樹和橡膠草，其主要成分是順式-1.4聚異戊二烯，屬于非極性橡膠。合成橡膠大多由單體經聚合反應合成，原材料易得，可大規模生產，其產量比天然橡膠高許多倍。合成橡膠按極性可分為兩大類：①非極性合成橡膠。②極性合成橡膠。非極性橡膠主要用作電線電纜絕緣；極性橡膠主要用于電纜護套。

橡膠的發現可以追溯到公元前1600年的南美洲，當時的土著人使用橡膠制作球類和其他物品。然而，橡膠的現代應用始于19世紀初，當時查爾斯·古德伊爾發明了硫化橡膠，這一發明極大地改善了橡膠的耐用性和彈性，為橡膠的廣泛應用奠定了基礎。

橡膠的主要應用領域遍及各行各業與日常生活，主要有如下各方面：（1）交通運輸業，如橡膠內外輪胎、汽車與鐵道車輛彈性防震部件等；（2）建筑業，如合成墻面、天花板材料、防水涂層、天然橡膠涂料、粘合劑與防震隔音材料等；（3）工農業，如橡膠軋輥、膠皮帶、軟管、襯里等；（4）氣象航海業，如橡膠氣球，救生衣與救生筏等；（5）醫療衛生業，如人工臟器、衛生勞防用品等；（6）電工器材業，如電線、電纜等；（7）衣帽業，如雨衣、膠鞋、潛水服等；（8）大宗商品與體育用品等。

簡史

早在19世紀即已開始生產橡膠初制品。巴西美洲原住民以木棒蘸取膠乳，用椰殼燒煙烤成薄膜，再蘸再烤，如此反復多次，層層增厚，最后做成西瓜那樣大的膠球供應市場。這種膠球從巴西的帕拉（Para）港出口，故稱為“帕拉球膠”。隨后，美國人C.查爾斯·古德伊爾（固特異）發明橡膠硫化法，解決了生膠發粘變脆問題；英國人J.B.鄧洛普（鄧祿普）發明充氣輪胎以及汽車投入生產，橡膠需要量與日俱增，因而橡膠栽培事業日益發展，加工技術不斷提高，產品品種也逐漸增多。1898年J.帕金（Parkin）開始用醋酸作凝固劑制造煙片（用煙熏干的膠片），其后又出現了皺片（自然風干或熱空氣干燥的表面起皺的膠片）。到1923年，蒸發法、膏化法和離心法濃縮膠乳先后試制成功并投入生產。從此，天然橡膠初制品就有固體和液體兩類了。1965年，馬來西亞在橡膠加工技術方面進行了較大的改革，開始生產以技術性質劃分等級的顆粒橡膠，深受廣大用戶歡迎，發展很快。除馬來西亞外，印度尼西亞、泰國、斯里蘭卡、科特迪瓦、印度等國也大量生產顆粒橡膠。其造粒方法有碎裂法、剪切法、擠壓法、錘磨法和撕碎法。中國生產橡膠初制品始于1915年，但長期處于手工生產狀態，產品僅煙片一種，最高年產量未超過200噸。1952年起大規模種植橡膠樹，1954年開始橡膠初制品的試驗研究，翌年試驗生產半機械化法煙片和膏化法濃縮膠乳。1955～1964年，膏化法、離心法濃縮膠乳，煙片、皺片和風干片先后正式投入生產。1974年試制顆粒膠成功，1980年后大多數固體初制品工廠改建為顆粒膠廠，也建了一批新廠。

分類

橡膠分天然橡膠和合成橡膠兩大類。

天然橡膠

天然橡膠是從巴西橡膠樹上采集天然膠乳，經凝固、干燥等加工工序制成的彈性固狀物。全球范圍內含天然橡膠的植物約有2000余種，其中具有工業價值的主要包括巴西橡膠樹（三葉橡膠樹）、銀膠菊、蒲公英（如俄羅斯蒲公英）和杜仲。天然橡膠按形態可分為兩大類：固體天然橡膠（膠片與標準膠）和濃縮乳膠（海關稅則號下稱為“天然膠乳”）。固體天然橡膠有傳統制法和標準制法之分：傳統制法生產膠片（煙膠片等），標準制法生產標準膠（見圖1）。標準膠，即技術分級橡膠（Technically Specified Rubber，簡稱TSR），是按雜質、灰分、氮含量、揮發分、塑性初值、塑性保持率及色澤指數等物理化學性能指標進行分級的橡膠，其中以雜質含量為主導性指標。根據國家標準和ISO標準，標準膠按照原料和性能的不同主要分為以下幾類：LoV（低黏恒黏膠，Low Viscosity Constant Viscose）、CV（恒黏膠，Constant Viscose）、L（淺色膠，Lightcolored Rubber）、WF（全天然橡膠，Whole Field Latex Rubber）、5號膠、10號膠、20號膠、10號恒黏膠（10CV）和20號恒黏膠（20CV）。

合成橡膠

由于合成橡膠單體中間物的多樣性，合成橡膠的性能和種類由于使用單體的不同而有所差異，根據性能和用途合成橡膠主要可分為通用橡膠和特種橡膠兩類。通用合成橡膠指可以部分或全部代替天然橡膠使用的橡膠，包括丁苯橡膠（SBR）、順丁橡膠（BR）、異戊橡膠（IR）、苯乙烯系嵌段共聚物橡膠（包含SBS、sis、SEBS、SEPS）等。通用合成橡膠是目前需求量最大的合成橡膠，占合成橡膠產量的80%以上，其上游原料主要是丁二烯、丙烯、乙烯、苯乙烯等烯烴。特種橡膠是指具有特殊性能和特殊用途且能適應苛刻條件下使用的合成橡膠，主要包含丁基橡膠（IIR）、丁腈橡膠（NBR）、乙丙橡膠（EPR）、氯丁橡膠（CR）、硅橡膠（MVQ）和氟橡膠（FKM）等。

丁苯橡膠

丁苯橡膠，學名聚苯乙烯丁二烯共聚物，簡稱SBR，是最大的通用合成橡膠品種，也是最早實現工業化生產的橡膠品種之一。丁苯橡膠是1,3-丁二烯和苯乙烯的無規共聚物，呈淺黃褐色彈性固體，密度隨苯乙烯含量增加而變大。在性能上，丁苯橡膠粘合性、彈性不如天然橡膠，但耐磨性和耐熱性等方面表現良好，整體性能較好。

順丁橡膠

順丁橡膠即順丁烯二酸二丁酯1,4-聚丁二烯橡膠，簡稱BR，是由丁二烯溶液聚合而成的結構規整的合成橡膠，在全球通用合成橡膠產銷量中僅次于丁苯橡膠。相對于天然橡膠和丁苯橡膠，硫化后的順丁橡膠彈性好、耐磨性強、耐低溫性能好、生熱低、滯后損失小，缺點則是強度較低、抗撕裂性差和自粘性差，通常要與天然橡膠、氯丁橡膠以及丁腈橡膠等其他膠種共混。主要用于制造汽車輪胎和耐寒制品，還可以制造緩沖材料及各種膠鞋、膠布、膠帶和海綿膠等。在實際生產中，天然橡膠與順丁橡膠制備輪胎時還可以與適量丁苯橡膠并用。

丁基橡膠

丁基橡膠是2-甲基丙烯和2-甲基-1，3-丁二烯或丁二烯在催化劑作用下進行陽離子聚合反應生成的聚合物，氣密性比天然橡膠好數倍，耐臭氧、耐老化、耐熱性能好。它主要被用于生產汽車輪胎內胎、水胎、氣球、電線電纜絕緣層等；在建筑防水領域，丁基橡膠依靠較高環保性從而普及代替瀝青；食用級用于口香糖生產。

丁腈橡膠

丁腈橡膠由丁二烯和丙烯腈兩種單體聚合而成，主要特點是耐油性非常好，并且具有良好的耐磨性、氣密性、耐水性和耐熱性，可在120℃的空氣中長期使用。丁腈橡膠是目前產銷量最大的特種合成橡膠，主要用于制造耐油橡膠制品，50%左右的BNR被用于生產耐油橡膠制品，比如軟管、墊圈、耐油鞋底、橡膠手套等。其次是密封制品，集中應用于汽車用密封件。

乙丙橡膠

乙丙橡膠是以乙烯和丙烯為基礎單體合成的共聚物。依據分子鏈中單體組成的不同，有二元乙丙橡膠（EPM）和三元乙丙橡膠（EPDM）之分，后者則是由乙烯、丙烯與少量非共扼烯烴單體共聚而得到的三元共聚物，兩者統稱為乙丙橡膠。由于三元乙丙橡膠側鏈上含有二烯烴，在保持二元乙丙橡膠的各種特性時，還能使用硫硫化，因此成為乙丙橡膠的主要品種，約占80%。乙丙橡膠由烷烴組成，化學性質穩定，因此耐老化性能優異，同時具有良好的耐電絕緣性能、沖擊彈性、低溫性能等，加之單體價廉易得，在汽車部件、建材用防水卷材、電線電纜護套、耐熱膠管、膠帶、汽車密封件、潤滑油添加劑以及聚烯烴改性等方面具有廣泛的應用。

異戊橡膠

異戊橡膠有異1,4-戊二烯合成，全名為順1,4-聚異戊二烯橡膠，順1,4含量在92%~97%范圍，屬于高順丁烯二酸二丁酯合成橡膠。異戊橡膠綜合性能良好，在未硫化膠料的撕裂強度和拉伸強度上，尤其是在高溫下(100℃)的拉伸強度以及自粘性等方面均優于順丁橡膠和丁苯橡膠，耐水性，電絕緣性超過天然橡膠，主要用于輪胎生產，除航空和重型輪胎外，均可代替天然橡膠，在性能上近似天然橡膠。但相對于天然橡膠，期生膠強度、粘著性、加工性能、耐疲勞性等方面相對較弱。

成分及性質

從膠樹流出的鮮膠乳，由橡膠、水和非橡膠物質三部分組成。非橡膠物質的主要成分是蛋白質、丙酮溶物、水溶物和無機鹽。這些物質對橡膠加工和橡膠制品的質量都有一定的影響。蛋白質對膠乳起著保護膠體的作用，其分解產物可促進橡膠硫化，延緩橡膠老化，延長橡膠制品的使用壽命。但它吸水性較強，能增加生膠及其制品的吸水性和導電性，使之容易長霉，且不利于用作絕緣橡膠制品。某些丙酮溶物對膠乳也起穩定作用，有的還可防止橡膠氧化。水溶物具有較強的吸水性，會導致生膠和橡膠制品吸潮、發霉和降低絕緣性。在無機鹽中，鈣、鎂離子會降低膠乳穩定性；銅、錳、鐵等離子具有促進橡膠老化的作用。組成膠乳的各種物質及其含量，不是固定不變的，往往因杜仲品種、樹齡、氣候、季節、土壤、施肥、割膠制度、化學刺激等因素的變化而不同。這是天然橡膠質量變異性較大的根源。表1是鮮膠乳主要成分的變化范圍。

用500倍的顯微鏡觀察用水稀釋的膠乳，可以看到其中有許多球形（有時還有梨形）的橡膠粒子作不規則的運動。這些粒子很小，直徑小的只有0.03微米，大的也不超過2微米，平均0.25微米。每個膠粒都由內、中、外三層組成，內層是溶膠（溶于乙醚的橡膠），中層是凝膠（不溶于乙醚的橡膠），外層主要為蛋白質和類脂物（大多數是丙酮溶物）組成的保護層。保護層具有兩個特性：一是親水性、能把膠乳的水分子吸引到膠粒周圍，形成一層定向排列的“水化膜”，將膠粒包圍起來。二是帶有負電荷。帶負電荷的膠粒互相碰撞，彼此排斥而分散，加上水化膜的隔離、緩沖作用，因而膠乳能保持穩定狀態，不易凝固。如果膠粒的水化膜受到嚴重破壞，例如在膠乳中加無水酒精使膠粒脫水，或加酸來中和膠粒上的負電荷，均會使膠乳凝固。

橡膠的彈性模量為2～4MPa，是金屬的1/2×104～1/3×104，是塑料和纖維的1/30～1/40，伸長率為100%～1000%，卸去應力后能迅速恢復原狀。橡膠的彈性依賴于分子結構。天然或合成得到的有機高分子化合物聚合物稱生橡膠，為長鏈線型或帶有位阻效應的短支鏈結構，其強度和彈性均不具備使用價值；只有加入填料、防老劑、加工助劑及交聯劑TAIC，經過混煉和硫化后，其線型分子轉變成三維網狀結構，橡膠便具有諸多特有性能。橡膠品種繁多，其性能相差很大，用途和使用條件各不相同。

結構

線型結構：未硫化橡膠的普遍結構。由于分子量很大，無外力作用下，呈細團狀。當外力作用，撤除外力，細團的糾纏度發生變化，分子鏈發生反彈，產生強烈的復原傾向，這便是橡膠高彈性的由來。支鏈結構：橡膠大分子鏈的支鏈的聚集，形成凝膠。凝膠對橡膠的性能和加工都不利。在煉膠時，各種配合劑往往進步了凝膠區，形成局部空白，形成不了補強和交聯，成為產品的薄弱部位。交聯結構：線型分子通過一些原子或原子團的架橋而彼此連接起來，形成三維網狀結構。隨著硫化歷程的進行，這種結構不斷加強。這樣，鏈段的自由活動能力下降，可塑性和伸長率下降，強度，彈性和硬度上升，壓縮永久變形和溶脹度下降。

生產來源及工藝

天然橡膠

橡膠種植

天然橡膠是指從橡膠樹上采集的天然膠乳，經過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。巴西橡膠樹原產于巴西亞馬孫河流域馬拉岳西部地區，喜高溫、高濕、靜風、沃土，現已布及亞洲、非洲、大洋洲、拉丁美洲40多個國家和地區，主要種植在東南亞。

主產國種植面積統計全球種植概況目前全球總種植面積約1280萬公頃，其中東南亞約1200萬公頃；近10年種植面積東南亞平均自然增長率為3.1%，其中泰國+4.3%；馬來-2.1%；印度尼西亞+0.6%；越南7.6%泰國東北、北部開始較大面積開發種植，大加工廠開始轉向種植園投資；5-7年后產量會有較大提升。非洲、緬、柬、老增長迅速，增幅超10%，大規模種植陸續開割。除中國兩中國農墾集團50%國有外，其他國家80-90%為小園主私有。全球橡膠種植從業幾千萬人，其中泰國600萬，馬來西亞40萬，中國約300萬人。各國經濟的發展和勞動力成本的大幅增長，產區割膠工人開始出現不足，分配逐漸發生轉變，單位割膠成本大幅增加。各國膠林分布及季節特征泰國膠林傳統主要分布在南部和中部，伴隨著東北部和北部植膠面積的擴大，其面積占比已超過25%。印度尼西亞天然橡膠種植區域主要分布在蘇門答臘島和加里曼丹島。如果以赤道為界，赤道以南的地區占總面積的60%。馬來西亞大型種植園主要集中在吉達州Kedah、玻璃市Perils、森美蘭州NegeriSembilan、霹靂州Perak和檳城Penang。越南種植區主要集中在東南部和中部高原地區。中國天然橡膠產區位于海南省、云南省、廣東省、廣西壯族自治區以及福建省等地。

天然橡膠塑煉方式

使用天然橡膠生產各類制品時，充分塑煉有利于配合劑的混入與均勻分散，為混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作創造更好的條件。天然橡膠的塑煉工藝可以在開煉機中進行，也可以在密煉機中進行。開煉機塑煉天然橡膠時一般采用低溫、薄通塑煉法和分段塑煉法。

天然橡膠塑煉條件

天然橡膠在開煉機中采用低溫、薄通塑煉法塑煉時，塑煉溫度控制在40-50℃之間，輥距控制在0.5-1mm之間。密煉機塑煉天然橡膠時，天然橡膠通常在155℃以下的溫度中塑煉10-13min，具體塑煉時間與塑煉溫度根據可塑性確定，避免可塑度過大導致天然膠硫化膠物理機械性能下降的問題出現。

為提高天然橡膠塑煉效果，橡膠制品廠家可以在配方中添加少量塑解劑，開煉機與密煉機塑煉天然橡膠都可以選擇促進劑M作為塑解劑。塑煉后的天然橡膠需要停放4-8h以便于橡膠分子鏈得到松弛、可塑性均一；充分停放后的天然橡膠才能夠用于下一道工序。在實際生產中，很多天然橡膠制品廠家都使用了再生膠降低成本，此時千萬要保證天然橡膠塑煉充分。

合成橡膠

通用橡膠是指部分或全部代替天然橡膠使用的膠種，如丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠等，主要用于制造輪胎和一般工業橡膠制品。通用橡膠的需求量大，是合成橡膠的主要品種。

1、丁苯橡膠：丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的，是產量最大的通用合成橡膠，有乳聚丁苯橡膠、溶聚丁苯橡膠和熱塑性橡膠（SBS）。2、順丁橡膠：順丁橡膠是丁二烯經溶液聚合制得的。3、異戊橡膠：異戊橡膠是聚異戊二烯橡膠的簡稱，由異戊二烯合成，采用溶液聚合法生產。4、乙丙橡膠：乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原料合成。5、氯丁橡膠：它是以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。

特點

天然橡膠

優點

1、較高的機械強度，在外力作用下拉伸時可結晶，結晶度較小，且受溫度影響較大，產生自補強作用。辛烯基琥珀酸淀粉鈉硫化膠的抗張強度為17~25MPa,碳黑補強硫化膠可達25~35MPa。2、很好的耐撓曲疲勞性能，滯后損失小，多次變形時生熱低；良好的耐寒性、優良的氣密性、防水性、電絕緣性和絕熱性能。3、良好的彈性，彈性模量約為鋼鐵的1/30000,伸長率為鋼鐵的300倍。伸長率最大可達1000%。回彈率在0~100℃范圍內可達50%~80%以上。

缺點

天然橡膠的缺點是耐油性差，耐臭氧老化性和耐熱氧老化性差。天然橡膠為非極性橡膠，因此，易溶于汽油和苯等非極性有機溶劑。天然橡膠含有不飽和雙鍵，因此化學性質活潑。在空氣中易與氧進行自動催化氧化的連鎖反應，使分子斷鏈或過度交聯，橡膠發生粘連或皸裂，即發生老化現象。未加防老劑的橡膠曝曬4~7d即出現皸裂；與臭氧接觸幾秒鐘內即發生裂口。加入防老劑可以改善其耐老化性能。

合成橡膠

順丁橡膠

相對于天然橡膠和丁苯橡膠，硫化后的順丁橡膠彈性好、耐磨性強、耐低溫性能好、生熱低、滯后損失小，缺點則是強度較低、抗撕裂性差和自粘性差，通常要與天然橡膠、氯丁橡膠以及丁腈橡膠等其他膠種共混。

丁基橡膠

丁基橡膠氣密性比天然橡膠好數倍，耐臭氧、耐老化、耐熱性能好。丁基橡膠自身的局限性限制了使用范圍和普及，比如硫化速度慢、互粘性差、與其他橡膠共混性差、與補強劑相互作用弱等。

丁腈橡膠

主要特點是耐油性非常好，并且具有良好的耐磨性、氣密性、耐水性和耐熱性，可在120℃的空氣中長期使用。

乙丙橡膠

乙丙橡膠由烷烴組成，化學性質穩定，因此耐老化性能優異，同時具有良好的耐電絕緣性能、沖擊彈性、低溫性能等，單體價廉易得。

異戊橡膠

異戊橡膠綜合性能良好，在未硫化膠料的撕裂強度和拉伸強度上，尤其是在高溫下(100℃)的拉伸強度以及自粘性等方面均優于順丁橡膠和丁苯橡膠，耐水性，電絕緣性超過天然橡膠。

應用領域

用型橡膠

用型橡膠的綜合性能較好，應用廣泛。主要有：①天然橡膠。從橡膠樹的乳膠制得，基本化學成分為順-聚異戊二烯。彈性好，強度高，綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1，4-聚2-甲基-1，3-丁二烯橡膠，由異戊二烯制得的高順丁烯二酸二丁酯合成橡膠，因其結構和性能與天然橡膠近似，故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR，由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學穩定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1，4-聚丁二烯橡膠，簡稱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異，動負荷下發熱少，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

　　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。簡稱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，常溫下易結晶變硬，貯存性不好，耐寒性差。②丁腈橡膠。簡稱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℃的油中長期使用。此外，還具有耐水性、氣密性及優良的粘結性能。③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成，在硅原子上帶有有機基團。耐高低溫，耐臭氧，電絕緣性好。④氟橡膠。分子結構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目來表示，如氟橡膠23，是偏二乙烯基氟同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。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。有優異的耐油和耐溶劑性，但強度不高，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。