橡胶技术基础知识问答(5)

2019-04-02 19:34

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。 Gotop↑

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。 Gotop↑

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。


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