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天然橡胶介绍
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已发现的含胶植物2000多种,有木薯橡胶、美洲橡胶、印度榕、非洲藤胶属和巴西三叶橡胶等。但具有产量高、质量优良、产胶期长、制胶费用低、加工方便等优点的只有巴西三叶橡胶一种。它的产量已占天然橡胶总产量的99%以上。通常所说的天然橡胶就是指巴西三叶橡胶。
/ A& l+ S# m' d7 q天然橡胶由于具高弹性、绝缘性、不透水、比重低等优良性能,且经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐磨等优良性能,因此其用途极为广泛。如日常生活中所用的水鞋、暖水袋、松紧带;医疗卫生上所用的医用手套、输血管、导尿管、安全套;交通运输上所用的各种轮胎;工业上所用的传输带、耐酸和耐碱手套;农业上使用的排灌胶管、氨水袋;天文气象上使用的气象气球;国防上使用的飞机、大炮、坦克,甚至尖端科学技术领域里使用的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都不可缺少天然橡胶。目前,世界上天然橡胶制品已达10万种以上,因此,天然橡胶在国民经济中占有极其重要的地位。
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从巴西三叶橡胶树采集到的鲜胶乳是一种乳白色液体,外观与牛奶相似。它是橡胶树生物合成的,其成分十分复杂,除了含橡胶烃和水之外,还含有少量的其他物质,这些物质统称为非橡胶物质。一部分非橡胶物质溶于水构成乳清;一部份被吸附于橡胶粒子表面构成橡胶粒子的保护层;还有一部分则构成非橡胶粒子而悬浮于胶乳中。
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天然橡胶知识-自然属性
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. ^9 J# ?* g8 u9 E1.天然橡胶植物
3 z& ]+ I' b+ j' S; ]: S5 `% ], l天然橡胶(NR)是指从植物中获得的橡胶,地球上能进行生物合成橡胶的植物约有200多种,但具有采集价值的只有几种,其中主要是巴西橡胶树,这种树也称为三叶橡胶树,其次是银菊、橡胶草、杜仲等。
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巴西橡胶树是一种热带地区生长的高大乔木,树干直径可达几十厘米,高达10~20m,树叶是三个为一支,也称为三叶橡胶树。这种树原产于亚马逊河流域,1876年英国人成功地把它移植在东南亚地区。1904年我国开始引植。建国后在两广、海南、云南等地都有种植。据1992年统计,我国天然橡胶年产量为28万吨,列世界第四位。 8 e( W; x4 }' u: X5 ~1 r
5 _! H9 A i/ `+ q; a3 ?; H银菊是多年生灌木,主要生长在墨西哥的荒漠地区。银菊橡胶是以胶乳形式存在于植株的茎皮及根部,采用磨碎分离的方法提取银菊胶。 4 z, r& Q& _. O+ s- H
& k& C" X0 u2 N3 a" m杜仲橡胶树生产的橡胶为反式聚异戊二烯,这种橡胶称为杜仲橡胶,与国外的古塔波胶、巴拉塔胶均属一类,也都是野生资源。 5 x7 k( O1 l) {+ I* f
4 @7 E2 l# Z% ~- d2.天然橡胶的成分
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天然橡胶是由胶乳制造的,胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的天然橡胶中。一般天然橡胶中含橡胶烃92%~95%,而非橡胶烃占5%~8%。由于制法不同,产地不同乃至采胶季节不同,这些成分的比例可能有差异,但基本上都在范围以内。
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0 e+ a, {% C6 F' d1 i6 b" v蛋白质可以促进橡胶的硫化,延缓老化。另一方面,蛋白质有较强的吸水性,可引进橡胶吸潮发霉、绝缘性下降,蛋白质还有增加生热性的缺点。 字串8
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丙酮抽出物是一些高级脂肪酸及固醇类物质,其中有一些起天然防老剂和促进剂作用,还有的能帮助粉状配合剂在混炼过程中分散并对生胶起软化的作用。 ; c1 i! X- A7 O9 a0 [" d
g. W8 f& d) P" v& X0 f6 a灰分中主要含磷酸镁和磷酸钙等盐类,有很少量的铜、锰、铁等金属化合物,因为这些变价金属离子能促进橡胶老化,所以他们的含量应控制。 ; f* ^8 U- @ X) {
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干胶中的水分不超过1%,在加工过程中可以挥发,但水分含量过多时,不但会使生胶储存过程中易发霉,而且还会影响橡胶的加工,如混炼时配合剂易结团;压延、压出过程中易产生气泡,硫化过程中产生气泡或呈海绵状等。
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$ h2 I# h: ~% I/ g橡胶基础知识
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3 i/ Z9 O d: Q4 l1 k4 P- ~! a一、生胶的形成: 5 g$ g$ J7 Y1 r: F' @) g# S
生胶可分别为天然橡胶及合成橡胶两大类: 7 V8 z3 ]4 R& i+ Z- ]
1.天然橡胶:由橡胶树干切割口,收集所流出的胶浆,经过去杂质、凝固、烟熏、干燥等加工程序,而形成的生胶料。
" G, T: K) Y' B e; S' j" r 2.合成橡胶:由石化工业所产生的副产品,依不同需求,合成不同物性的生胶料。常用的如:SBR、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、FKM等。但因合成方式的差异,同类胶料可分出数种不同的生胶,又经由配方的设定,任何类型胶料,均可变化成千百种符合制品需求的生胶料。 字串3
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二、橡胶原料的配制:
+ S5 h/ R) L% L( q7 P4 x @0 y' G 橡胶原料的配制可分三个基本过程:
* u n7 K& _* E0 f" n 1.塑炼:塑练是将生胶剪断,并将生胶可塑化、均匀化,帮助配合剂的混练作业。其效果是改善药品的分散,防止作业中产生摩擦热,而致橡胶发生焦烧现象,进而改变橡胶的加工性。 6 s& T/ G3 W- b p& t
2.混炼:混练是将配合药物均匀混入塑炼完成的生胶中,而混炼的优劣,直接影响制品的良否。药物分散不均,分子结构无法完全交联,橡胶则无法达到理想的物性。
) O0 v) u/ ?, b" ?4 P; g 3.压出:混炼完成的生胶,经过压出作业,将胶料中含有的多余空气压出,并完成所需的厚度,以利于模具内之成型作业。
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; _: ~$ M* }" k' O! W三、橡胶的成型: 9 f. d7 H4 c" T. |$ B& x
生胶分子结构为不饱和长键的弹性体,所以成型的要件中,需有适当的药品添加物及外在环境因素(如时间、温度、压力等) ,将其不饱和键破坏,再重新结合为饱和键,并以真空辅助,将内含的空气完全逼出。如此,才可令成型的橡胶,发挥其应有的特性。若其成型过程有任何缺失(如配方错误、时间不足、温度失当等),则可造成物性流失,多余药物释出,变形,老化加速,种种严重不良现象产生。 字串1
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$ U0 y) N j( |0 A四、橡胶的老化现象:
6 V; q' a* u" Y! B 依橡胶成品所处的环境条件,随时间的经过,引起龟裂或硬化,橡胶物性退化等现象,称之为老化现象。引起老化的原因,有外部因素及内部因素: / B8 j1 k7 h2 q) r& ]0 f
1.外部因素:外部因素有氧、氧化物、臭氧、热、光、放射线、机械性疲劳、加工过程的缺失等。
6 V' {$ I% q* l6 B7 ` 2.内部因素:内部因素有橡胶的种类、成型方式、键结程度、配合药物的种类、加工工程中的因子等。
) D3 E1 S% s4 f! |7 l; m8 y! f% Q# a* S老化现象的防止,着重于正确的胶种选择及配方设计,外加严谨的生产理念。如此才可增加橡胶制成品的寿命,并发挥应有的特殊功能。
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五、橡胶制品的基本特性: ; l1 g3 \0 e3 e: U/ I+ E2 t* U
1.橡胶制品成型时,经过大压力压制,其因弹性体所俱备之内聚力无法消除,在成型离模时,往往产生极不稳定的收缩(橡胶的收缩率,因胶种不同而有差异) ,必需经过一段时间后,才能和缓稳定。所以,当一橡胶制品设计之初,不论配方或模具,都需谨慎计算配合,若否,则容易产生制品尺寸不稳定,造成制品品质低落。
8 [/ u. K9 M9 r4 o7 L3 r( P 2.橡胶属热溶热固性之弹性体,塑料则属于热溶冷固性。橡胶因硫化物种类主体不同,其成型固化的温度范围,亦有相当的差距,甚至可因气候改变,室内温湿度所影响。因此橡胶制成品的生产条件,需随时做适度的调整,若无,则可能产生制品品质的差异。 / m7 d5 ?# e6 J ]
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W+ l1 `2 s/ I% J9 O六、橡胶贴合用双面胶区分: 7 L6 n+ }+ o# d$ ^
一般工业用双面胶,可分压克力胶系及橡胶胶系两大类。而此两大类,又都可分有基材及无基材两种型态(有基材:于胶中加上一层棉质,加强双面胶本身胶量及强度、无基材:纯胶质,确保双面胶之透明度)。因橡胶胶系的主体为CR,用于橡胶制品,极易与橡胶之硫化系统,产生反应而变黄。所以较淡颜色的橡胶制品,均采用压克力胶系中的有基材双面胶(同种类的双面胶,无论有基材或无基材,均以其本身胶质厚度做区分。
* O2 ]0 F* Z9 e. |1 U天然橡胶(NR)的品种和分级标准 ; C. `; \: s. z8 q
; D2 O8 O: H! ?9 R9 N7 Z" C1 x天然橡胶主要根据制法分类,在每类中,又按质量水平或原料的不同而分级. 天然橡胶的分类如下: 三叶橡胶树产的橡胶: 1.通用类 (1)颗粒胶 (2)烟片胶 (3)风干片胶 (4)绉片胶 2.特种类 (1)恒粘橡胶,充油橡胶 (2)低粘橡胶,胶清橡胶 (3)易操作橡胶,炭黑共沉胶 (4)纯化橡胶,粘土共沉胶 (5)轮胎橡胶,散粒橡胶 3.改性类 (1)难结晶橡胶,环氧化橡胶,氯化橡胶 (2)接枝橡胶,液体橡胶,氢氯化橡胶 (3)环化橡胶,热塑性橡胶其他植物产的橡胶:1.银菊橡胶 2.杜仲橡胶通用天然橡胶有两种分级方法:一种是按外观质量分级,如烟片胶及绉片胶就是按这种方法分级的;另一种按理化指标分级,这种方法比较科学,一般颗粒胶是按这种方法分级的. 烟片胶有80余年生产历史,以外观质量分级,我国国家标准分有一级,二级,三级,四级,五级.一级质量最高,以后质量逐级下降.例如要求以及胶片无霉,无氧化斑点,无熏不透,无熏过度,无不透明等.而二级烟片胶可允许胶片有少量干霉,轻微胶锈,无氧化斑点和熏不透胶等.各级烟片胶均有标准胶样,以便参照.烟片胶包装比较大,使用不方便,国际上规定包重为102~114kg,体积为0.14立方米,胶包上要注明烟片胶,级别,厂名,生产日期等标志. 绉片胶由于原料及制法不同,绉片可以分为胶乳绉片,杂绉片两种.每种中视质量的不同还分为不同等级. 标准橡胶或颗粒胶,是20世纪60年代发展起来的天然橡胶新品种.以前,通用的烟片,绉片,风干片这几种传统产品不论在分级方法,制造方法上都是束缚着天然橡胶的发展.因此,马来西亚于1965年开始实行标准橡胶计划,在使用生胶理化性能分级的基础上发展了颗粒橡胶的生产.标准橡胶是指按机械杂质,塑性保持率,塑性初值,氮含量,灰法分含量,灰分含量,颜色指数等理化性能指标进行分级的橡胶.标准橡胶包装也比较先进,一般用聚乙烯薄膜包装,并有鲜明的标识,包的重量较小,易于搬动.马来西亚包装重为33.3kg,我国规定为40kg. 标准胶的分级较为科学,所以这种分级方法很快为各主要天然橡胶生产国以及国际标准化机构所接受,并先后制定了标准胶的分级标准.这些标准大体相同,但又不完全一致.例如ISO2000规定分五个等级,我国的标准GB8081—87,规定有四个等级. 以上所述的是通过品种的天然橡胶,他们用量大,应用面宽.在标准胶未出现之前,烟片胶用量最大,目前则是标准胶用量最大. 其它的特种橡胶及改性天然橡胶,如恒粘橡胶,低粘橡胶,易操作橡胶,纯化橡胶,轮胎橡胶,胶清橡胶,难结晶橡胶,炭黑共沉橡胶,粘土共沉橡胶,接枝天然橡胶,环氧化天然橡胶,环化天然橡胶等,它们各有特殊的性能及用途,但用量少. 天然橡胶生胶的玻璃化温度为-72℃,胶流温度130℃,开始分解温度200℃,激烈分解温度270℃.当天然橡胶硫化后,其Tg上升,也再不会发生粘流. 天然橡胶的弹性 其生胶及交联密度不太高的硫化胶的弹性是高的.例如在0-100℃范围内,回弹性在50-85℃之间,其弹性模量仅为钢的1/3000,伸长率可达1000%,拉伸到350%,后,缩回永久变形仅为15%,天然橡胶的弹性较高,在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶. 天然橡胶的强度 在弹性材料中,天然橡胶的生胶,混炼胶,硫化胶的强度都比较高.未硫化橡胶的拉伸强度称为格林强度,天然橡胶的格林强度可达1.4~2.5Mpa,适当的格林强度对于橡胶加工成型是必要的.天然橡胶撕裂强度也较高,可达98kN/m,其耐磨性也较好.天然橡胶机械强度高的原因在于它是自补强橡胶,当拉伸时会使大分子链沿应力方向取向形成结晶.(胶工在割胶) 天然橡胶的电性能 天然橡胶是非极性物质,是一种较好的绝缘材料.当天然橡胶硫化后,因引入极性因素,如硫黄,促进剂等,从而使绝缘性能下降. (几种橡胶制品) 天然橡胶的耐介质性能 天然橡胶是一种非极性物质,它溶于非极性溶剂和非极性油中.天然橡胶不耐环己烷,汽油,苯等介质,未硫化胶能在上述介质中溶解,硫化橡胶则溶胀.天然橡胶不溶于极性的丙酮,乙醇中,更不溶于水中,耐10%的氢氟酸,20%的盐酸,30%的硫酸,50%的氢氧化钠等. 天然橡胶主要用途 天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性,可塑性,隔水隔气,抗拉和耐磨等特点,广泛地运用于工业,农业,国防,交通,运输,机械制造,医药卫生领域和日常生活等方面,如交通运输上用的轮胎;工业上用的运输带,传动带,各种密封圈;医用的手套,输血管;日常生活中所用的胶鞋,雨衣,暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的,国防上使用的飞机,大炮,坦克,甚至尖端科技领域里的火箭,人造卫星,宇宙飞船,航天飞机等都需要大量的橡胶零部件. o0 \( G; e3 P$ Y8 a
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