橡膠概述

1、橡膠概述橡膠概述1.1橡膠的基本結(jié)構(gòu)與性能橡膠是一類具有高彈性的高分子材料，亦被稱為彈性體。橡膠在外力的作用下具有很大的變形能力（伸長(zhǎng)率可達(dá)500～1000％），外力除去后又能很快恢復(fù)到原始尺寸。橡膠按其來源分類可分為：天然橡膠（Natrulrubber簡(jiǎn)稱NR）、合成橡膠(Synthticrubber簡(jiǎn)稱SR)。天然橡膠是指直接從植物（主要是三葉橡膠樹）中獲取的橡膠。合成橡膠是相對(duì)于天然橡膠而言泛指用化學(xué)合成方法制得的橡膠。按使用范圍

2、分類可分為：通用橡膠和特種橡膠；通用橡膠是指天然橡膠及性能和用途都與天然橡膠相似的丁苯橡膠、順丁橡膠、聚異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠；特種橡膠是指具有某些特殊性能的橡膠，包括氟橡膠、硅橡膠、聚硫橡膠、聚丙烯酸脂橡膠、氯醚橡膠和鹵化聚乙烯橡膠等；按照分子的極性強(qiáng)弱可分為：極性橡膠和非極性橡膠；按照拉伸時(shí)的結(jié)晶程度的大小可分為：結(jié)晶橡膠和非結(jié)晶橡膠；按照分子鏈上有無不飽和雙鍵可分為：飽和橡膠和不飽和橡膠；按照主鏈的化

3、學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：碳鏈橡膠和雜鏈橡膠。傳統(tǒng)的橡膠一般都需通過硫化作用，使橡膠分子鏈間經(jīng)化學(xué)交聯(lián)形成網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。隨著嵌段共聚和接枝技術(shù)發(fā)展起來的一類不需要進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)，可以通過加熱反復(fù)加工的彈性體材料，一般被稱為熱塑性彈性體。1.1橡膠的基本結(jié)構(gòu)與性能（1）橡膠的分子特征構(gòu)成橡膠彈性體的分子結(jié)構(gòu)有下列特點(diǎn)：①其分子由重復(fù)單元（鏈節(jié)）構(gòu)成的長(zhǎng)鏈分子。分子鏈柔軟其鏈段有高度的活動(dòng)性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低于室溫；②其分子間的吸引力（范德華力）

4、較小，在常態(tài)（無應(yīng)力）下是非晶態(tài)，分子彼此間易于相對(duì)運(yùn)動(dòng)；③其分子之間有一些部位可以通過化學(xué)交聯(lián)或由物理纏結(jié)相連接，形成三維網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，以限制整個(gè)大分子鏈的大幅度的活動(dòng)性。從微觀上看，組成橡膠的長(zhǎng)鏈分子的原子和鏈段由于熱振動(dòng)而處于不斷運(yùn)動(dòng)中，使整個(gè)分子呈現(xiàn)極不規(guī)則的無規(guī)線團(tuán)形狀，分子兩末端距離大大小于伸直的長(zhǎng)度。一塊未拉伸的橡膠象是一團(tuán)卷曲的線狀分子的纏結(jié)物。橡膠在不受外力作用時(shí)，未變形狀態(tài)熵值最大。當(dāng)橡膠受拉伸時(shí)，其分子在拉伸方向上

5、以不同程度排列成行。為保持此定向排列需對(duì)其作功，因此橡膠是抵制受伸張的。當(dāng)外力除去時(shí)，橡膠將收縮回到熵值最大的狀態(tài)。故橡膠的彈性主要是源于體系中熵的變化的“熵彈性”。（2）橡膠的應(yīng)力－應(yīng)變性質(zhì)圖1中的應(yīng)力－應(yīng)變曲線是一種伸長(zhǎng)結(jié)晶橡膠的典型曲線，其主要組分是由于體系變得有序而引起的熵變(即圖中Tdsdl部分)。隨著分子被漸漸拉直，使得分子鏈上支鏈的隔離作用消失，分子間吸引力變得顯著起來，從而有助于抵抗進(jìn)一步的變形，所以橡膠在被充分拉伸時(shí)會(huì)

6、呈現(xiàn)較的高抗張強(qiáng)度和模量（3）橡膠的變形與溫度、變形速度和時(shí)間的關(guān)系橡膠分子的變形運(yùn)動(dòng)不可能在瞬時(shí)完成，因?yàn)榉肿娱g的吸引力必須由原子的振動(dòng)能來克服，如果溫度降低時(shí)，這些振動(dòng)變得較不活潑，不能使分子間吸引力迅速破壞，因而變形緩慢。在很低溫度下，振動(dòng)能不足以克服吸引力，橡膠則會(huì)變成堅(jiān)硬的固體。如果溫度一定而變形的速度增大，也可產(chǎn)生與降低溫度相同的效果。在變形速度極高的情況下，橡膠分子沒有時(shí)間進(jìn)行重排，則會(huì)表現(xiàn)為堅(jiān)硬的固體。橡膠材料在應(yīng)力作用

7、下分子鏈會(huì)緩慢的被破壞，產(chǎn)生“蠕變”，即變形逐漸增大。當(dāng)變形力除去后，這種蠕變便形成小的不可逆變形、稱為“永久變形”（見圖5）。（4）橡膠的能量吸收和損失橡膠受力時(shí)能貯存大量的能量，而在它回縮時(shí)釋放出其貯存的絕大部分能量。這是它獨(dú)特的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)的結(jié)果。然而，由于蠕變（應(yīng)力松弛）的效應(yīng)，回縮的應(yīng)力應(yīng)變曲線不能夠與上升曲線重合，因而有能量損失（滯后損失）。表1同重量的橡膠與其他各種材料的貯能能力比較材料名稱貯能，（J／Kg）灰鑄鐵1.11

8、軟鋼9.18磷青銅12.2軋制鋁22.6彈簧鋼284胡桃木365硫化橡膠44800圖5橡膠的蠕變曲線和恢復(fù)曲線圖6橡膠的滯后環(huán)（ABC所包圍的面積表示生熱所消耗的能量）（5）橡膠的熱性能①導(dǎo)熱性橡膠是熱的不良導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)在厚度為25毫米時(shí)約為2.2～6.28瓦米20K。是優(yōu)異的隔熱材料，如果將橡膠做成微孔或海綿狀態(tài)，其隔熱效果會(huì)進(jìn)一步提高，使導(dǎo)熱系數(shù)下降至0.4～2.0瓦。任何橡膠制件在使用中，都可能會(huì)因滯后損失產(chǎn)生熱量，因此應(yīng)注意