橡胶的分类

qust123ldg · 发表于 2007-10-11 15:58:53

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橡胶的分类

橡胶品种很多，分类方法也不统一

1 ）按材料来源可分为天然橡胶(Natural Rubber) 和合成橡胶(Synthetic Rubber) 两大类。

2 ）按其性能和用途可分为通用橡胶 (Universal Rubber) 和特种橡胶 (Specialty Rubber Eastomer) 两大类。

   凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。通用橡胶有：天然橡胶（ NR ）、丁苯橡胶（SBR ）、顺丁橡胶（聚丁二烯橡胶，BR ）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，IR ）

   凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐辐射等特殊性能橡胶制品使用的称为特种橡胶。特种橡胶有：丁腈橡胶（NBR ）、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸酯橡胶（ UR ）、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶（ CPE ）、氯磺化聚乙烯（ CSM ）、丁吡橡胶等。

   实际上，通用橡胶和特种橡胶之间并无严格的界限，如乙丙橡胶兼具上述两方面的特点。通用橡胶与特种橡胶之间的有：氯丁橡胶（CR ）、乙丙橡胶（EPDM ）、丁基橡胶（IIR ）

3) 热塑性橡胶： SBS 热塑性橡胶

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丁苯橡胶 (Styrene-Butadiene Rubber,SBR)


理化性能
   丁苯橡胶（ SBR ）的数均分子量为 1.5 ～ 4*10 5 ，重均分子量为 2 ～ 10*10 5 ，通用丁苯橡胶的玻璃化温度为 -55℃ ，结合苯乙烯量大的丁苯橡胶玻璃化温度高。
SBR 依其结合苯乙烯的多少，性质有所差异。
SBR 具有较好的综合性能，它的机械性能、加工性能和制品使用性能均与天然橡胶相近，其中耐磨、耐老化、永久变形和硫化速度等特性优于天然橡胶。

制备
   生产丁苯橡胶的主要原料为丁二烯和苯乙烯。
SBR 大体上可分为乳液聚合丁苯橡胶（ ESBR ）和溶液聚合丁苯橡胶（ SSBR ）。在乳液聚合丁苯橡胶中，主要单体是丁二烯（约 3/4 ），苯乙烯为辅助单体（约 1/4 ）。大分子链上含有不饱和双键，反式 1,4 结构约占 70% 。丁苯橡胶无结晶性。溶液法聚合的丁苯橡胶具有有规立构性。

用途
SBR 可代替天然橡胶使用，而且可与天然橡胶、顺丁橡胶并用。主要用于充气轮胎，其次用于胶鞋、胶管、胶带、胶布及模型制品。世界上生产的丁苯橡胶有 75% 用于轮胎。丁苯橡胶还可用于制造透明性软质件、医疗器械、食品容器、文化用品和汽车内装饰件等。溶液聚合丁苯橡胶是制造安全节能子午线轮胎和制作胶鞋等的理想原料。



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顺丁橡胶 (Cis-Polybutadienet Rubber,BR)


理化性质

   聚丁二烯橡胶系以丁二烯单体为原料，用苯或己烷等作溶剂，用金属类催化剂、经溶液聚合而成的顺式 1,4 结构的聚合物。顺式 1,4 结构的聚丁二烯橡胶（简称顺丁橡胶）是一种通用合成橡胶，其消耗量仅次于丁苯橡胶和天然橡胶，居第三位。

   顺丁橡胶的线形结构规整度高，分子量高且分布宽，具有优良的物理机械性能和加工性能。在拉伸状态下具有高定向熵和高结晶性，有提高强度的作用。玻璃化温度 (Tg) 为 -100℃ ，能在较低温度下仍保持分子链的运动，具有理想的耐寒。顺丁橡胶耐磨性优异，动弯曲时生热低，有较高的动态模量及较好的耐氧化性能，与天然橡胶和丁苯橡胶相比，弹性高，耐屈挠性和动态性能等综合性能能，但顺丁橡胶抗湿滑性差，撕裂强度和拉伸强度较低，冷流性大，加工性能较差。

   用钠为聚合过程的引发剂制备的丁二烯聚合物是世界上最早工业规模生产的合成橡胶。改进丁二烯橡胶的合成过程，制得了具有优良综合性能的新型聚合物。有规立构丁二烯橡胶是在溶液中采用络合催化剂制得的。随催化剂络合物组成不同，顺丁橡胶的结构和性能可以有很大的差别。用钛催化剂体系制得的，含 87 ～ 95% 顺式 1,4 链节。用钴催化体系（ CoCl 2 +AlR 2 Cl ）存在下制得的，含 93 ～ 98 顺式 1,4 链节。采用烷基锂的催化体系，可以调节聚合物链中 1,2 结构的含量。

用途

   顺丁橡胶主要用于轮胎业，用于制造轮胎、胎面、胎侧等，以其高弹性，尤在汽车中用量最大，与丁苯橡胶并用生产车胎胎面。



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异戊橡胶（ Synthetic Polyisoprene ， IR ）
   在有规立构溶液聚合中采用新型络合催化剂，制得有规立构的顺式 1,4 聚异戊二烯橡胶（简称异戊橡胶， IR ），是一种通用型合成橡胶。由于其分子结构和性能与天然橡胶（ NR ）十分相似，故有 “ 合成天然橡胶 ” 之称。异戊的主要物理机械性能与天然橡胶相近，具有优良的弹性、密封性、耐蠕变性、耐磨性、耐热性和抗撕裂性、抗张强度和伸长率等与天然橡胶接近。异戊橡胶一般可以替代天然橡胶。

   合成聚异戊二烯与天然橡胶的区别在于聚合物结构的规整性较低，非橡胶成分的含量较少，聚合物分子链中没有官能基团。异戊橡胶的物理性能与天然橡胶相似。异戊橡胶于 -25℃ 结晶，但是与天然橡胶相比，结晶速度较低，结晶程度较小，这主要是因为分子链的规整性较低。异戊的主要缺点是其混炼胶的内聚强度低，这是由它的分子结构和分子量分布有关的。

   合成聚异戊二烯橡胶能与所有二烯类橡胶很好共混。

   异戊橡胶广泛用于制造轮胎和其它工业橡胶制品，可用于生产胶管、胶带、胶鞋等众多橡胶加工领域。异戊橡胶是合成橡胶中结合性能最好的一个胶种。产量位于合成橡胶的第三位。



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丁腈橡胶 (Acrylnitrile Butadient Bubber,NBR)


   丁腈橡胶是由丁二烯（ CH 2 =CH-CH=CH 2 ）和丙烯腈（ CH 2 =CH-CN ）以乳液共聚而成的聚合物，其平均分子量在 700000 左右，在 25 ～ 50℃ 下聚合的橡胶称为热丁腈橡胶。在 5 ～ 10℃ 下聚合的橡胶称为冷丁腈橡胶。冷丁腈橡胶的分子链是规则的线型结构，其物理机械性能和工艺性能较好，胶片光滑，压延压出的半成品收缩较小。丁腈橡胶（ NBR ）是受强力机械中耐油性优异的弹性体。由于 NBR 分子结构中含有腈基，因而具有较高的对油如矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂的稳定性。丁腈橡胶的耐油性优于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶，较其它橡胶有更宽的使用温度，能在 120℃ 下长期使用。丁腈橡胶还具有良好的耐低温性，脆点为 -55℃ 。

   丁腈橡胶中存在易被电场极化的腈基，而降低了介电性能，属半导体橡胶。 NBR 作为一种耐油性优异的合成橡胶，广泛用于燃料、油压系统为主的胶管和密封件。



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硅橡胶（ Silicone Rubber ）


   硅橡胶是高分子的硅有机化合物，由二硅醇缩聚制得。硅橡胶是指分子主链为 -Si-O- 无机结构，侧基为有机基团（主要为甲基）的一类弹性体，硅橡胶的基础是由硅和氧原子交替组成的键。每个硅原子上连接两个有机基团。

   硅橡胶属于半无机的饱和、杂链、非极性弹性体、典型代表为甲基乙烯基硅橡胶。

   主链中极性键 -Si-O- 的高能量决定了硅氧烷聚合物的高度耐热性。有机基团的性质在很大程度上影响硅橡胶的性能，包括影响其耐热性。聚合物在有氧存在下的耐热性随烷基增大相应降低（从甲基开始）。带有苯基取代的聚硅氧烷具有高耐热性。

   硅橡胶主链呈螺旋状，基外围为有机基团屏蔽，链中硅氧键的极性和取代基的体积很大，使聚合物链之间具有极弱的分子间作用力。由于硅氧价键角很大，原子很容易绕 Si-O 键旋转，因此链本身很活动。链与硅原子上取代基的很大活动性决定了聚有机硅氧烷的耐低温性能（二甲基硅橡胶的玻璃化温度为 -130℃ ，这是聚合物中玻璃化温度最低的。）

   一般硅橡胶用有机过氧化物硫化，因为它本身纯胶拉伸强度只有约 0.3MPa ，必须用被强剂。最有效的补强剂是气相法白炭黑，同时需配合结构控制剂及耐热配合剂。

   由于含有相同取代基的聚合物链的高度规整性，这些聚合物易结晶，结晶程度可能很高，这时橡胶失去弹性。抑制结晶的最有效方法是以其它有机基团取代部分甲基。随取代基的不同，硅橡胶对用有机过氧化物的交联的能力也发生变化，含有乙烯基取代基的聚合物具有最快的硫化速度。

   在众多的合成橡胶中，硅橡胶是在其中的佼佼者。它具有无味无毒，不怕高温和严寒的特点，在摄氏三百度和零下九十度时 “ 泰然自若 ” 、 “ 面不改色 ” ，仍不失原有的强度和弹性。硅像橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化学稳定性等。由于具有了这些优异的性能，使得硅橡胶在现代医学中获得了十分广泛又重要的用途。近些年来，由医院、科研单位和工厂共同协作，试制成功了多种硅橡胶医疗用品。

   硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳膜。

   硅橡胶胎头吸引器：操作简便，使用安全，可根据胎儿头部大小变形，吸引时胎儿头皮不会被吸起，可避免头皮血肿和颅内损伤等弊病，能大大减轻难产孕妇分娩时的痛苦。

   硅橡胶人造血管：具有特殊的生理机能，能做到与人体 “ 亲密无间 ” ，人的机体也不排斥它，经过一定时间，就会与人体组织完全事例起来稳定性极为良好。

   硅橡胶鼓膜修补片：其片薄而柔软，光洁度和韧性都良好。是修补耳膜的理想材料，且操作简便，效果颇佳。

硅橡胶制品

   此外还有硅橡胶人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等，功效都十分理想。

   随着现代科学技术的进步和发展，硅橡胶在医学上的用途将有更广阔的前景。



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氯丁橡胶 (Neoprene,Polychloroprene Rubber,CR)
   氯丁橡胶（ CR ）是氯丁二烯 CH 2 =CCl-CH=CH 2 （ 2- 氯 -1 ， 3- 丁二烯）的聚合或它们与其它单体的共聚物。制造氯丁二烯的主要原料是乙炔。用乳液聚合方法可制取各种不同类型的聚氯丁二烯。调节聚合过程，可制得无交联、无支化的聚合物（所谓 α- 聚合物）。

   大量不同形式的氯丁橡胶按其结构和特性可分为两大类：

1 、第一类是组成中不含硫黄的聚合物，合成时主要采用的调节剂是硫醇；

2 、第二类是分子链中含有硫黄的氯丁橡胶，硫黄以多硫桥的形式存在。制造过程中用的调节剂是硫黄或硫黄与硫醇并用。

   氯丁橡胶的分子量分布宽，平均分子量为 10 ～ 20 万。聚氯丁二烯虽然有高的不饱和度，但仍有高的化学稳定性和耐各种形式的老化。这是因为双键碳原子上的电负性的氯原子吸引了 π 键电子层，减少了双键的电子密度，从而降低了双键的反应能力。这时氯原子本身丧失了活动性和反应能力。

   密度： 1200 ～ 1240kg /m 3 。玻璃化温度： -40℃ 。结晶相熔融温度： 40 ～ 65℃ 。

   聚氯丁二烯中氯的存在，使它具有不燃烧性，而聚合物的极性使它耐脂肪烃溶胀和对金属有高的粘合力。

   发明之初，被发展成取代生胶的抗油性人造橡胶，由于此，至今 NEOPRENE 仍被广泛使用，无论如何， NEOPRENE 独特的物性组合已经使用于整个工业界千余种应用，这其中，被广为人知。

CR 的性质取决于聚合物的微观结构，其加工性能取决于聚合体的分子量及其分布及支链和交联的数目与分布，其化学性质取决于碳原子相边的氯原子的影响。 CR 的基本品种是氯丁二烯的均聚体。在常温下具有规整的分子排布和结晶倾向，其结晶度随聚合物的老化而下降。实际应用的胶粘型 CR 由于是在 20℃ 以下聚合的，其结晶性高。

主要性能

抵抗度极限，热－ NEOPRENE 具有一实用高温，连续使用范围 80 ～ 95℃ ，在这个范围内，它显示出良好的物理特性，间竭使用的话，特殊配方则可达到 120℃ ，超过这个极限并不会使 NEOPRENE 软化或熔化，但是可能会造成硬化或弹性丧失。冷－在 -20℃ 到零下 25℃ 使用，性能只有轻微改变，低于这个温度则在脆化温度，（ -40℃ ）之前逐渐硬化，特殊配方则允许使用温度低达零下 55℃ 。

显着的抗腊、脂肪、油类、润滑油及多种石油品性能。

良好的抗硷、稀释矿物酸和无机盐溶液等性能。

适当配方下具良好臭氧，天候性能。

可明显地长期浸于水中或埋于士壤下。

抗弯曲性，扭曲性显着，抗压缩歪良好。

主要用途

   使用 NEOPRENE 制造的产品包括：电线电缆外被层、工业用垫片、胶管、皮带、胶布、建筑工程用填缝剂、结构承轴、发泡制品、多种接着剂、涂料、工业用 / 农业用 / 汽车用、压出 / 压模制品，还有多种鞋业、纸业、包装业、建筑业等消费性制品。



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乙丙橡胶 (Ethylene Propylene Rubber, EPR)
   乙丙橡胶（ EPR ）是采用 Ziegler-Natta 引发剂合成的乙烯和丙烯的新型橡胶类共聚物。由于大分子主链上大量甲基的存在破坏了聚乙烯的高度结构对称性，从而大大降低共聚物的结晶能力，所以使乙丙橡胶具有弹性。乙丙橡胶与其他天然及合成橡胶相比，最大的特点是分子链上不含有供硫化的双键，所以只能采用过氧化物进行自由基型的链转移硫化。正是由于不含双键，所以它是所有合成橡胶中耐臭氧、耐化学品、耐老化、耐候性最佳的品种。同时乙丙橡胶的密度又是弹性体中最小的，其优异的电性能耐油性能使它在电线电缆、汽车部件、耐热密封件、传送带和日用生活品等方面都得到广泛应用。乙丙橡胶的缺点是硫化速率较慢、粘接性能较差。

   合成乙丙橡胶的单体乙烯和丙烯是石油化学工业的廉价副产物，来源丰富，所以乙丙橡胶是合成橡胶中价格相对较低的。

   二元乙丙橡胶是一种饱和的弹性体，即分子链中不含双键，不能用硫黄硫化，但可用过氧化物（如 DCP ）硫化。为了改善乙丙橡胶的硫化性能，可以采用加入少量非共轭双烯（台双环戊二烯、 1,4 己二烯等）作为第三单体进行三元共聚，这样使第三单体的一个双键参加共聚，剩下一个双键可供硫化，这就是三元乙丙橡胶。三元乙丙橡胶（丙烯含量约为 40 ～ 60% ）虽然引入了少量的不饱和第三单体（含量约 2 ～ 5% ），但双键都在侧链上，因此基本性能与二元乙丙橡胶无多大差异。二元乙丙橡胶的化学结构式分别表示如下：

   合成乙丙橡胶的引发剂多采用钒化物 — 卤化烷基铝类的可溶性引发剂体系，如双乙酰丙酮基钒 —— AlEt 2 Cl 。工业上多采用以苯或庚烷作溶剂的溶液聚合工艺，聚合温度为 0 ～ 25℃ ，可采用加入氢气的方法控制相对分子质量。

EPR 属聚亚甲基结构。 EPR 由于分子主链上的乙烯与丙烯单体单元呈无规排列，从而失去了聚乙烯或聚丙烯分子结构的规整性，成为无定型结构和非结晶性的弹性橡胶， EPR 分子主链上不含双键，呈现出高度的化学稳定性

   乙丙橡胶的合成是由乙烯（ CH 2 =CH 2 ）和丙烯（ CH 2 =CH-CH 3 ）的配位阴离子催化作用下由二元或三元共聚而成，主要分为溶液聚合法和悬浮聚合法。溶液聚合法是典型的 Zigler-Natta 型催化体系，主要包括聚合和后处理两部分。

   乙丙橡胶主要应用于制造橡胶制品，塑料改性和油品添加剂等。乙丙橡胶中由于主链不含双键，具有优异的耐候、耐臭氧、耐热、耐酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。



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SBS 热塑性橡胶 (SBS Thermoplastic Rubber)
ABA 型三段聚合物：端链段 A 是热塑性塑料，中链段 B 是弹性聚合物。当组分比例一定时，在低于链段 A 聚合物的玻璃化温度下，这类聚合物类似于硫化橡胶，具有足够的强度、弹性和较低的永久变形，在高于链段 A 的玻璃化温度下，嵌段共聚物转为粘流状态，能用塑料工业的各种方法成型

   在低于链段 A 的玻璃化温度或熔融温度下，聚合物具有高强度性能，而且无流动性，这是因为聚合物 A 的微区起着物理网络结点的作用，弹性聚合物被固定在两个结点中间，阻碍了弹性聚合物的流动。

ABA 型嵌段共聚物在高于链段 A 的玻璃化温度或熔融度下有较高的流动性，容易成型；未发生化学结构化的共聚物在常温下有较高的强度，从熔体到制品是可逆的过程，这些都是热塑性材料的共有特性。它具有高弹性，有负荷作用下有较高的可逆变形能力，这些性能又与硫化橡胶的相似，因而可作为传统的橡胶使用，由于 ABA 型三嵌段共聚物具有上述综合性能，所以叫热塑性橡胶。

   苯乙烯 (S)- 丁二烯 (B)- 苯乙烯 (S) 三嵌段共聚物是研究得最多和应用最广的热塑性橡胶。含 20 ～ 60 （最好是 30 ～ 40% ）苯乙烯的热塑性橡胶具有足够高的强度，并能形成弹性聚合物的连续相。若苯乙烯含量高时，也会生成连续相，此时的嵌段共聚物具有塑料的性质。苯乙烯含量高于 40% 的共聚物的永久变形明显增高。

   热塑性橡胶一般是用锂有机化合物作催化剂由溶液聚合而得。聚合物的特点是纯度高，实际上不含杂质。在从溶液中分离出聚合物时，一般要加入不污染的防老剂。

   热塑性橡胶在 100 ～ 200℃ 温度下进行加工，在低于 100℃ 温度下长期加工时，聚合物会发生机械断裂，降低了材料的强度。可以用压出、压延、模压成型、注压成型等方法制造热塑性橡胶零件。

   在常温下，热塑性橡胶有高的强度、伸长率、硬度、弹性和耐磨性。

   热塑性橡胶的主要缺点是耐热性低。当温度升至 50 ～ 70℃ 时，其强度明显下降，在恒定负荷作用下开始流动。将聚合物交联，例如用辐射交联，可提高其耐热性。采用一般硫化体系会失去热塑性橡胶对普通橡胶的优点。

   热塑性橡胶便于加工，没有有毒杂质和配合剂，在常温和低温下的

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