高分子材料概论-橡胶 - 图文 (2)

复。

(3) 使用过程中无分子链间的相对滑动，即无冷流现象。

冷流的结果是在室温条件下橡胶在负荷下发生永久变形，去载荷后，变形不能恢复。

二、橡胶材料的主要应用

橡胶的品种多、门类全、性能优异、应用领域十分广泛，已成为我国工业、农业、国防军工和高科技行业发展中不可缺少的重要材料之一。合成橡胶的用途比较广。传统的用途制造各种轮胎(包括汽车、飞机、力车、摩托车等)，它所需用的橡胶量大，在我国占橡胶总消费量的一半多。其它用途是制作胶带、胶管胶鞋，电线电缆、密封制品、织物涂层、防水建材、医用橡胶制品、胶粘剂、乳胶制品(手套、气球、防水衣等)以及儿童玩具、日用杂品和多种机械仪器零部件用的配套制品。

2.4.3 重要的通用橡胶

重要的通用橡胶有天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶等。除了天然橡胶外，其他的都是合成橡胶。 2.4.3.1 天然橡胶

高分子，主要由三叶橡胶树的乳胶制得。天然橡胶是应用最广泛的通用橡胶，其利用始于15世纪。中国的天然橡胶产量占世界第四位。

天然橡胶的分子量范围在3-3000万之间，其多分散性指数为2.8-10，且具有双峰分布规律，如右上图。橡胶因橡胶树种类不同，性能差别较大，主要是由于大分子的立体结构决定。巴西橡胶树的橡胶为顺式-1,4结构，在室温下具有优异的弹性和柔软性，是名副其实的弹性体材料；而古塔布胶是反式-1,4结构，室温下呈硬固状。

1）天然橡胶的主要特点如下：

(1)较高的机械强度。纯胶硫化胶的拉伸强度为17—25MPa，而炭黑补强硫化胶可达25—35MPa。这是因为天然橡胶是一种结晶性橡胶，在外力的作用下拉伸时可形成结晶，产生自补强作用。

天然橡胶具有良好的弹性。其体积弹性模量比较

小，大约为钢铁的三万分之一；而伸长率较大，为钢铁的300倍，最大可达1000％。

(3) 具有良好的耐疲劳性能。其滞后损失小、多次变形生热少。

(4)天然橡胶加工性能好，易于同填料及配合剂混合，而且可与多数合成橡胶并用。

(5)天然橡胶在存放过程中增硬，低温存放时容易结晶，在-70oC左右变成脆性物质。

(6)天然橡胶为非极性橡胶，在非极性溶剂中膨胀，故耐油、耐溶剂性差。

(7)天然橡胶因含大量不饱和双键，化学活性高，易于交联和氧化，耐老化性差。

2）天然橡胶用途

天然橡胶是用途最广泛的一种通用橡胶，被大量用于制造各类轮胎、各种工业橡胶制品(如胶管、胶带、工业橡胶杂品等)、日常用品(如胶鞋、雨衣、医疗卫生用品)。

2.4.3.2丁苯橡胶

丁苯橡胶(SBR)是以丁二烯和苯乙烯为单体共聚反应得到的弹性体共聚物。它的结构式为：

是

生产量最大的一类。一般按照聚合工艺方法分为乳聚丁苯橡胶(E—SBR)和溶聚丁苯橡胶(S—SBR)。

乳聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体，通过乳液聚合反应制得的共聚橡胶。工业生产方法有高温聚合(又称热法)和低温聚合(冷法)。高温聚合得到的产品分子量低，支化度大，分子量分布宽，质量不如低温法聚合产品，生产量只占20％；低温法聚合的产品，是一种新法聚合的产物，物性要比高温共聚的橡胶好。溶聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体，通过溶液聚合反应制得的共聚橡胶。此外还可按照充油改性又分为充油、充炭黑、充树脂丁苯胶等。

1）丁苯橡胶的性能特点

（1）丁苯橡胶在耐磨性、耐热性、耐油性、耐老化性等方面均比天然橡胶好，硫化时不容易烧焦和过硫，与天然橡胶、顺丁橡胶的混容性好。（2）缺点是弹性、耐寒性、耐撕裂性和粘着性比天然橡胶差，但是可以通过与天然橡胶的并用或调整配方得到改善。因此丁苯橡胶至今还是应用量最大的通用合成橡胶，可以部分或全部取代天然橡胶。由于其双键比天然橡胶少，硫化速度慢。

2）丁苯橡胶用途

制作各种轮胎、胶管、胶带、胶鞋、胶辊、电线电缆和橡胶制品。溶聚丁苯橡胶特别适用于轮胎、耐热运辅带、皮带、刮水板、窗框密封和散热器软管、日常用橡胶制品等。

2.4.3.3顺丁橡胶

顺丁橡胶(BR)是聚丁二烯橡胶中的一种，是以1，3—丁二烯为单体聚合而成的一类通用合成橡胶，结构中含有相当量的顺式结构。聚丁二烯橡胶的分类很多：按照聚合方式分为溶聚丁二烯橡胶、乳聚丁二烯橡胶和本体聚合丁钠橡胶；按照分子结构分为高顺式、低顺式和中乙烯基聚丁二烯；按照催化剂体系分为镍系、钻系、钛系和稀土系。我国生产的聚丁二烯橡胶，溶液法镍系高顺式1，4—聚丁二烯橡胶，国际通用代号为BR，简称顺丁橡胶。

1）顺丁橡胶的性能

顺丁橡胶同天然橡胶及了苯橡胶相比，主要优点是弹性高，是橡胶中弹性最高的；耐低温性能好，其玻璃化温度-105oC，是通用橡胶中最好的；此外是耐磨性优异，动负荷下生热低，耐屈挠龟裂性能好，适用于制造汽车轮胎及耐寒橡胶制品。其主要缺点是生胶的冷流倾向大，加工性能差，撕裂强度和拉伸强度较低，抗湿滑性不好，但可通过与其它橡胶并用等方法来弥补。

2）顺丁橡胶的用途

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