干胶法制备乳剂是开始的比例(橡胶基础知识简介)

Posted 2023-05-25

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干胶法制备乳剂是开始的比例(橡胶基础知识简介)

橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度(T g)低，分子量往往很大，大于几十万。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。

1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。

一、橡胶的来源

橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。

天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；

合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。

天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，最初的橡胶树生长于南美洲，但经过人工移植，东南亚也种有大量的橡胶树。事实上，亚洲已成为最重要的橡胶来源地。当这种橡胶树的表皮被割开时，它在受伤害(如茎部的树皮被割开)时会分泌出乳白色大量含有橡胶乳剂的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。

由银菊胶制成的橡胶能够减少敏感。另外，无花果树和一些大戟科的植物也能提供橡胶。

德国在第二次世界大战时由于橡胶供应被切断，曾尝试从这些植物取得橡胶，但后来改为生产人造橡胶。

合成橡胶是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。1900年-1910年化学家C.D.哈里斯(Harris)测定了天然橡胶的结构是异戊二烯的高聚物，这就为人工合成橡胶开辟了途径。1910年俄国化学家SV列别捷夫(Lebedev，1874-1934)以金属钠为引发剂使1，3-丁二烯聚合成丁钠橡胶，以后又陆续出现了许多新的合成橡胶品种，如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等等。

合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶，其中产量最大的是丁苯橡胶。

橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品

二、橡胶的成份

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%，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。

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，可引起橡胶吸潮发霉、绝缘性下降，蛋白质还有增加生热性的缺点。

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。

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。

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。

合成橡胶的组成：合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子。

三、橡胶的结构

线型结构: 未硫化橡胶的普遍结构。由于分子量很大，无外力作用下，大分子链呈无规卷曲线团状。当外力作用，撤力，线团的纠缠度发生变化，分子链发生反弹，产生强烈的复原倾向，这便是橡胶高弹性的由来。

支链结构: 橡胶大分子链的支链的聚集，形成凝胶。凝胶对橡胶的性能和加工都不利。在炼胶时，各种配合剂往往进不了凝胶区，形成局部空白，形成不了补强和交联，成为产品的薄弱部位。

交联结构: 线型分子通过一些原子或原子团的架桥而彼此连接起来，形成三维网状结构。随着硫化历程的进行，这种结构不断加强。这样，链段的自由活动能力下降，可塑性和伸长率下降，强度，弹性和硬度上升，压缩永久变形和溶胀度下降。

橡胶结构的影响作用

橡胶补强性能影响主要针对拉伸强度和撕裂强度上，其一般规律是：当粒径相同时，高结构炭黑对非结晶橡胶的补强作用大，一般有较高的拉伸强度和撕裂强度。橡胶结构性还是影响导电性能的最重要因素，链枝状结构易于在橡胶中形成交织联结的导电通路，会使导电性能提高。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。

四、橡胶的特性

1. 橡胶制品成型时，经过大压力压制，因其弹性体所具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，造成制品品质下降。

2. 橡胶属热溶热固性弹性体，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。

3. 橡胶产品是由橡胶原料进行密炼机炼胶后制成的混炼胶作原材料，在炼胶时根据所需橡胶制品的特性而设计配方，并且定下所需要的产品硬度。产品制作成型由橡胶平板硫化机进行模压成型。产品成型后最后进行飞边处理，把产品表面处理光滑无毛刺。

4. 橡胶制品老化测试属于老化测试范畴，橡胶老化是指橡胶及制品在加工，储存和使用过程中，由于受到内外因素的综合作用引起性能结构发生改变，进而丧失使用价值的现象。表现为龟裂，发粘，硬化，软化，粉化，变色，长霉等。

五、橡胶的分类

⒈ 按形态：分为块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉胶为橡胶的胶体状水分散体；

液体橡胶为橡胶的低聚物，未硫化前一般为粘稠的液体；

粉末橡胶是将乳胶加工成粉末状，以利配料和加工制作。

20世纪60年代开发的热塑性橡胶，无需化学硫化，而采用热塑性塑料的加工方法成形。

⒉ 橡胶按使用又分为通用型和特种型两类。是绝缘体，不容易导电，但如果沾水或不同的温度的话，有可能变成导体。导电是关于物质内部分子或离子的电子的传导容易情况。

⒊ 按原材料来源与方法: 橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。其中天然橡胶的消耗量占1/3，合成橡胶的消耗量占2/3。

⒋ 按橡胶的外观形态: 橡胶可分为固态橡胶(又称干胶)、乳状橡胶(简称乳胶)、液体橡胶和粉末橡胶四大类。

⒌ 根据橡胶的性能和用途: 除天然橡胶外，合成橡胶可分为通用合成橡胶、半通用合成橡胶、专用合成橡胶和特种合成橡胶。

⒍ 根据橡胶的物理形态: 橡胶可分为硬胶和软胶，生胶和混炼胶等。

⒎ 按性能和用途: 分为通用橡胶和特种橡胶。

六、橡胶的发展情况

橡胶行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。可见，橡胶行业的产品种类繁多，后向产业十分广阔。

近几年来，橡胶行业得到不少发展，已有细分行业稳中有升，新生橡胶细分行业飞速发展，但同时，橡胶行业也还存在环境、资源、灾害、创新等问题。

中国橡胶行业的发展前景广阔。橡胶工业的产品结构将有较大变化，新型产品、更新换代产品增多、新材料、新工艺应用扩大，生产技术有明显进步。

橡胶行业的特征决定了当一国的橡胶行业成熟后，该行业的景气状况与整个经济的运行状况将保持很强的相关性：其发展周期的长度与该国经济周期的长度相当，走势同向；但由于橡胶行业属于基础工业，它的周期变化要略提前于经济周期的变化。另外，同样由于橡胶行业处于国民经济生产链的前端，其周期波动的波幅要小于产业链末端行业的波幅，也小于整个经济的波幅。因此，从产业投资的角度看，成熟的橡胶行业比较接近收益型投资行业。中国的橡胶加工业正值蓬勃发展时期，各地的橡胶业不仅加快了中国工业的进程，也带动了各地的经济建设发展的良好局面。我国橡胶工业比较发达的地区有:云南、广东、山东莒县、河北等地。

七、橡胶的加工

本过程包括塑炼、混炼、压延或挤出、成型和硫化等基本工序，每个工序针对制品有不同的要求，分别配合以若干辅助操作。

为了能将各种所需的配合剂加入橡胶中，生胶首先需经过塑炼提高其塑性；然后通过混炼将炭黑及各种橡胶助剂与橡胶均匀混合成胶料；胶料经过压出制成一定形状坯料；再使其与经过压延挂胶或涂胶的纺织材料(或与金属材料)组合在一起成型为半成品；最后经过硫化又将具有塑性的半成品制成高弹性的最终产品。

对精度要求比较高的制品，油封、O型圈、密封件等橡胶制品，还需要进行修边、去毛边加工，可选用的方式有人工修边、机械修边和冷冻修边。

人工修边: 劳动强度大、效率低、合格率低。

机械修边: 主要有冲切、砂轮磨边和圆刀修边，适用于对精度要求不高的特定制品。

冷冻修边: 专用的冷冻修边机设备，其原理是采用液氮(LN2)使成品的毛边在低温下变脆，使用特定的冷冻粒子(弹丸)去击打毛边，以迅速去除毛边。冷冻修边的效率高，成本低廉，适用制品广泛，已成为主流的工艺标准。

八、橡胶的质量检测

在橡胶材料及制品都有严格的质量要求，如拉伸强度、弹性模量、延伸率、耐老化等。橡胶制品用于精密度高的领域，这些参数往往要求很苛刻。

我国橡胶发展初期就成立了橡胶制品委员会，负责对橡胶研发、学术、质量监督等工作。

1 耐介质增重实验

可以从成品上取样，浸泡在选定的一种或几种介质中，一定温度时间后取称重，根据重量变化率硬度变化率推断材料的种类。

比如在100℃机油中浸泡24小时，丁腈橡胶NBR，氟胶，氯丁橡胶CR质量及硬度变化率很小，而天然橡胶NR，乙丙橡胶EPDM，丁苯橡胶SBR增重一倍以上且硬度变化很大，体积膨胀很明显。

2 热空气老化实验

从成品中取样，放在老化箱里老化一天，观察老化后的现象。可以分级老化逐步升温。比如150℃下氯丁橡胶CR，天然橡胶NR，丁苯橡胶SBR都会脆断，丁腈橡胶NBR，乙丙橡胶EPDM还有弹性。升到180℃下普通丁腈橡胶NBR就会脆断；而230℃下氢化丁腈胶HNBR也会脆断，氟胶和硅胶仍然有很好的弹性。

3 燃烧法

取少许样品，在空气中烧。观察现象。

一般来说氟胶，氯丁橡胶CR离火自息，即使烧着火苗也比一般天然橡胶NR、乙丙橡胶乙丙橡胶EPDM的要小的多。当然，如果仔细观察，燃烧状态、颜色、气味也会提供为我们很多信息。比如NBR/PVC并用胶，有火源时火劈啪的乱溅，似乎有水似的，离火自熄，烟浓且有酸味。需要注意的是有时添加了阻燃剂但不含卤素的胶也会离火自熄，这要借助别的办法进一步推断。

4测比重

用电子称或分析天平，精确到0.01克的即可，外加一杯水，一根头发丝即可。

一般来说氟胶比重最大，1.8以上，氯丁橡胶CR 的也多在1.3以上比重明显偏大的可以考虑是这些胶。

5 低温法

从成品上取样，用干冰和酒精制造一个合适的低温环境。把样品泡在低温环境下2-5分钟，在选定温度下感觉软硬程度。比如零下40℃以下，同样耐高温耐油很好的硅胶和氟胶对比，硅胶则比较软。