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天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶\聚丁二烯橡胶(BR)说明及比较
  

   一、天然橡胶(NR) 

    1.来源

    1).野生橡胶:由野生树木植物采制的橡胶。银色橡胶菊,野藤橡胶等也属此类。

    2).栽培橡胶:主要是三叶橡胶树。

    3).橡胶草橡胶:一公顷可收150-200KG。

    4).杜仲胶:由杜仲树的枝叶根茎中提取。常温下无弹性,软化点高,比重大,耐水性好。可做塑料用。

    2.天然橡胶制造和分级标准

    1).烟片胶:消耗量占天然橡胶的80%。
        按照质量分为六个等级:RSSIX;RSS1#;RSS2#;RSS3#;RSS4#;RSS5#。质量按顺序降低。

    2).绉胶片:
        白绉胶==>质量最好;
        褐绉胶==>质量普通;
        毛绉胶==>质量最差。

    3).马来西亚标准胶:品质稳定,杂质少,纯度高,国际标准。

    4).专用天然橡胶:

    1).恒粘(CV):加入0.15-4%的盐酸氢胺,使橡胶门尼值保持在60+-5度。生热低,耐屈挠性和耐磨性好,为制造高速轮胎重要原料。

    2).低粘(LV)橡胶:门尼值为45+-5度,可以不经过素炼直接混炼。

    3).轮胎橡胶

    4).充油天然橡胶:低温防滑性好。

    5).易操作橡胶(SP)和接枝橡胶(MG)

    6).环氧化天然橡胶ENR:
        环氧化天然橡胶ENR是含有环氧结构的天然橡胶。
        具有优良的气密性,当环氧化程度达到70%时,和丁基橡胶具有相同的气密性。
        具有良好的耐油性。
        良好的防滑性能。

    3.天然橡胶主要应用:轮胎,防震,输送皮带,制鞋业,乳胶应用。

    4.天然橡胶的素炼:天然橡胶未经素炼门尼值比较高(70-80),流动性也差(不易卷附于辊筒之上).所 以必须经过素炼,降低胶料MOONEY(45+-5)值,才可使用。

    素炼方法:
        1.密炼机混炼6分钟后于22"开炼机薄通三次,24hr后检验硬度45-50度为合格。
        2.开炼机素炼。最少薄通15次。加入塑解剂M/DM,可缩短一半时间。

    5.天然橡胶的特性:

    优点:
        1.止滑性,撕力,拉力较好;耐刺穿性好。耐低温性好。
        2.门尼值低素炼时易卷附于辊筒之上,说明其抓力较好,利用此特点常用风胶洗车。

    缺点:
        1.因天然橡胶含杂质故品质不稳定,着色性差。
        2.延伸率,磨耗差,300%拉力比较差。
        3.温度高于15度,磨耗差于丁苯橡胶。

   二、丁苯橡胶(SBR) 

    丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯经共聚合制得的橡胶。英文缩写是SBR。是产量最大的通用合成橡胶,有乳聚丁苯橡胶 、溶聚丁苯橡胶。

    世界丁苯橡胶生产能力中约87%使用乳液聚合法,通常所说的丁苯橡胶主要是指乳聚丁苯橡胶。乳聚丁苯橡胶又包括高温乳液聚合的热丁苯与低温乳液聚合的冷丁苯。前者于1942年工业化,目前仍有少量生产,主要用于水泥、粘合剂、口香糖、以及某些织物包覆与模塑制品及机械制品。通常所说的丁苯橡胶主要是指低温乳液聚合法生产的丁苯橡胶,1947年工业化,它有较高的耐磨性和很高的抗张强度,良好的加工性能,以及其它综合性能,是目前产量最大、用途最广的合成橡胶品种。

    溶聚丁苯橡胶(SSBR)是丁二烯与苯乙烯在烃类溶剂中,在丁基锂催化剂存在下聚合制得。80年代后期生产的第二代溶聚丁苯橡胶滚动阻力优于乳聚丁苯橡胶和天然橡胶,抗湿滑性优于顺丁橡胶,耐磨性也好,可以满足轮胎高速、安全、节能、舒适的要求,用其制造轮胎比乳聚丁苯橡胶节油3%~5%。

    丁苯生胶是浅黄褐色弹性固体,密度随苯乙烯含量的增加而变大,耐油性差,但介电性能较好;生胶抗拉强度只有20-35千克力/厘米2,加入炭黑补强后,抗拉强度可达250-280千克力/厘米2;其黏合性﹑弹性和形变发热量均不如天然橡胶,但耐磨性﹑耐自然老化性﹑耐水性﹑气密性等却优于天然橡胶,因此是一种综合性能较好的橡胶。

    丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品,它是合成橡胶第一大品种,综合性能良好,价格低,在多数场合可代替天然橡胶使用,主要用于轮胎工业,汽车部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。

    1.分类:
        高温丁苯橡胶 50度聚合;
        低温丁苯橡胶;
        充油丁苯橡胶 含加工油,易加工,较耐寒,成本低。但是耐磨耗性比不充油丁苯橡胶差50%以上;
        充碳黑丁苯橡胶 加有碳黑,混炼时电能消耗少;
        充树脂丁苯橡胶 加有树脂,物性优于普通丁苯橡胶。

    2.特性:特性与天然橡胶相比
        · 丁苯橡胶具有良好的耐老化性,耐磨性,耐热性,耐臭氧性和耐油性;
        · 弹性,强度,耐屈挠龟裂,耐撕裂,耐寒性差;
        · 制品在多次变形时发热增大;
        · 硫化速度慢,硫化曲线平坦,胶料不容易焦烧和过硫,在硫化体系中需要使用较多的促进剂;
        · 胶料粘着性差,应该使用增粘剂;
        · 丁苯橡胶加工过程中压延,压出变形率大,较难于加工。丁苯橡胶(苯乙烯,丁二烯共聚物)(如:SBR 1502,1205,1430,1904/SBR1006/1008/1009/)外观浅褐色,微具苯乙烯气味,存在顺式-1.4.反式-1.4。纯SBR机械性差,需配合大量昂贵的补强剂.并且促进剂用量需要比天然橡胶高1/3左右。

    3.聚合方法::乳化和溶液聚合两种。

   三、顺丁橡胶\\聚丁二烯橡胶(BR)

    丁二烯在聚合时由于条件不同可产生不同类型的聚合物。高顺式聚丁二烯橡胶1960年在国外正式投入工业生产,我国于1967年工业生产。这种橡胶习惯上称为顺丁橡胶。它是一个大品种的合成橡胶,主要用于轮胎工业。由于顺丁橡胶性能优越,成本较低,所以在橡胶生产中一直占有重要地位。

    1.聚丁二烯橡胶的分类聚丁二烯橡胶主要按制法分类:

    溶聚:
        1.高顺式聚丁二烯橡胶(顺式96%-98%,镍、钴、稀土催化剂);
        2.低顺式聚丁二烯橡胶(顺式35%-40%,锂催化剂);3.超高顺式聚丁二烯橡胶(顺式98%以上);
        4.低乙烯基聚丁二烯橡胶(乙烯基8%,顺式91%);
        5.中乙烯基聚丁二烯橡胶(乙烯基35%-55%);
        6.高乙烯基聚丁二烯橡胶(乙烯基70%以上);
        7.低反式聚丁二烯橡胶(反式9%,顺式90%);
        8.反式聚丁二烯橡胶(反式95%以上,室温为非橡胶态)。

    乳聚:
        乳聚聚丁二烯橡胶。

    本体聚合:
        丁钠橡胶(已淘汰),还有少量进口在应用。

    2.顺丁橡胶的结构顺丁橡胶含顺势1,4-结构为96%~98%,反式1,4-结构1%~2%,1,2-结构1%~2%。顺丁橡胶是结晶性橡胶,但结晶能力不强,所以自补强能力较小。另外,顺丁橡胶的结晶对应变得敏感性低,这也是使顺丁橡胶的自补强性比天然橡胶的低得多的原因之一。

    3.顺丁橡胶的性能由于顺丁橡胶的分子结构主要是顺式1,4-结构,分子排列规整,所以其弹性比天然橡胶还好。顺丁橡胶的玻璃化温度Tg=-105℃,故它的低温物理性能很好,耐寒温度低于-55℃。弹性是通用橡胶中最好的一种。耐热性与天然橡胶相同,都为120℃,但耐热老化性能却优于天然橡胶。拉伸强度比天然橡胶、丁苯橡胶都低,因此必须加入炭黑等补强剂。撕裂强度也比天然橡胶低,抗湿滑性能不好,用于轮胎胎面、鞋底时,在湿路上易打滑。顺丁橡胶的耐磨性优异,滞后损失小,生热低,这对制品在多次变形下的生热和永久变形的降低都十分有利。

    顺丁橡胶在混炼前不需要塑炼。混炼胶的压出性能良好,适于注压成型,但粘着性差。顺丁橡胶对加工温度的变化较敏感,当开炼机辊温在60℃以上时,胶料易脱辊,给加工带来一定的困难。一般需要与天然橡胶或丁苯橡胶并用,以改善工艺加工性能。

    顺丁橡胶的冷流性较大,这对生胶的包装、贮存和半成品的存放都提出了较高的要求。

    4.顺丁橡胶的用途主要用于制造轮胎,还可用于制造耐磨制品(如胶鞋、胶辊)、耐寒制品和防震制品,可作为塑料的改性剂。顺丁橡胶可与多种橡胶并用。制造乘用汽车轮时,可与丁苯橡胶并用,并用量为35%~50%。制造载重汽车轮胎胎面时,常与天然橡胶并用,并用量为25%~50%。用于重型越野汽车轮胎胎面时,天然橡胶75份,顺丁橡胶25份较好。用于胶布时,一般与丁苯橡胶并用,并用量为15%~30%。用于制造轮胎胎侧时可与氯丁橡胶并用,以提高耐低温性能。顺丁橡胶也可与氯磺化聚乙烯并用。

各类橡胶的性能表
橡胶材质 说明 优缺点 用途
丁 胶/NBR 由丙烯 与丁二烯共聚合而成,丙烯 含量由18%-50%,丙烯 含量愈高,对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好,但低温性能则变差。一般使用温度范围为 25°C─100°C。丁胶为目前油封及O型圈最常用之橡胶材质之一。

优点:
1、具有良好的抗油、抗水、抗溶剂及抗高压油的特性。
2、具有良好的压缩变形,抗磨及伸长力。

缺点:
1、不适合用于极性溶剂之中,例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK和氯仿。

1、用于制作烯油箱,润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅润滑脂、硅油、二酯系润滑油、甘醇系液压油等流体介质中使用的橡胶零件,特别是密封零件。可说是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。

氢化丁胶/HNBR 氢化丁 胶为丁 胶中经由氢化后去除部分双链,经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁 胶提高很多,耐油性与一般丁 胶相近。一般使用温度范为 25°C─150°C。

优点:
1、较丁 胶拥有较佳的抗磨性。
2、具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩变形的特性。
3、在臭氧、阳光及其化的大氧状况下具良好的抵抗性。
4、一般来说适用用洗耳恭听衣或洗耳恭听碗的清洗剂中。

缺点:
1、不建议使用于醇类、酯类或是芳香族的溶液之中。

1、空调制冷业、广泛用于环保冷媒R134a系统中的密封件。
2、汽车发动机系统密封件。

三元乙丙胶/EPDM 由乙稀及丙烯共聚合而成主链不合双链,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀,但无法硫磺 加硫。为解决此问题,在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可硫黄加硫即成EPDM,一般使用温度范围为 50°C─150°C。对极性溶剂如醇、硐、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。

优点:
1、具良好抗候性及抗臭氧性。
2、具极佳的抗水性及抗化学物。
3、可使用用醇类及硐类。
4、耐高温蒸氧,对气体具良好的不渗透性。

缺点:
1、不建议用于食品和途或是暴露于芳香氢之中。

1、高温水蒸汽环境之密封件。
2、卫浴设备密封件或零件。
3、制动(刹车)系统中的橡胶零件。
4、散热器(汽车水箱)中的密封件。
5、室外的防护套。

硅橡胶/SI 硅胶主链由硅(-si-o-si)结合而成。具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大氧老化。有很好的电绝缘性能。抗拉力强度较一般橡胶差且不具耐油性。

优点:
1、调制配方后抗张强度可达到500PSI及抗斯性可达88LBS。
2、良好及具良好的压缩变形。
3、对中性溶剂具有良好的抵抗性。
4、具极佳的抗热性。
5、具极佳的抗寒性。
6、对于臭氧及氧化物的侵蚀具极佳的抵抗力。

缺点:
1、不建议使用于大部分厚缩的溶剂、油品、厚缩酸及经稀释后的氢氧化纳之中。

1、家用电器行业所使用的密封件或橡胶零件,如电热壶、电熨斗、微流炉内的橡胶零件。
2、电子行业的密封件或橡胶零件,如手机按键、DVD内的减震垫、电缆线接庆内的密封件等。
3、与人体有接触的各式用品中的密封件,如水壶、饮水机等。

氟橡胶/FPM 分子内含氟之橡胶,依氟含量(即单体构造)而有名种类型。目前广用的六氟化系氟橡胶最早由杜邦公司以"Viton"商品名上市。耐高温性优于硅橡胶,有极佳的耐老化学性、耐大部分油及溶剂(酮、酯类除外)、耐候性及耐臭氧性;耐寒性则较不良,一般使用温度范围为 25°C─250°C,特殊配方可耐低温至-40°C。

优点:
1、可抗热至250°C。
2、对于大部分油品及溶剂都具有抵抗的能力,尤其是所有的酸类、脂族烟、芳香烃及动植物油。

缺点:
1、不建议使用于酮类、低分子量的酯类及含硝的混合物。

1 、汽车、摩托车、柴油发动机及燃料系统。
2、化工厂的密封件。

硅氟橡胶/FLS 硅氟橡胶为硅橡胶经氟化处理,其一般性能兼具有氟橡胶及硅橡胶的优点;其耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳,一般使用温度为 25°C─200°C。

优点:
1、适用于特别用途,如要求能抗含氧的化学物,含芳香氢的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。

缺点:
1、不建议暴露于刹车油,酮类及胼的溶液中。

1、太空机件上。

天然橡胶/NR 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物。耐温: 20°C─100°C。

优点:
1、具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。

缺点:
1、在空氧中易老化,遇热变粘、在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐硷但不耐强酸。

1、是制作胶带、胶管、胶鞋的原料,并适于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢根的液体中使用的制品。
2、垫片及脚垫。

聚氨酯橡胶/PU 聚氨酯橡胶机械物性相当好,高硬度、高弹性、耐磨耗性均是其他橡胶类所难相比;耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好。一般使用温度为 45°C─90°C。

优点:
1、耐磨、耐高压。

缺点:
1、不耐高温。

1、适用于工业上耐高压、耐磨密封件,如液压缸密封件及滚轮和轴。
2、高压商荷电系统。

丁苯胶/SBR 丁二稀与苯乙稀之共聚合物,与天然胶比较,品质均匀,异物少,但机械强度则较弱,可与天然胶搀合使用。耐温: 30°C─100°C。

优点:
1、低成本的非抗油性材质
2、良好的抗水性,硬度70以下具良好弹力。
3、高硬度时具较差的压缩变形。
4、可使用大部分中性的化学物质及干性,滋性的有机酮。

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缺点:
不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和酯及及大部分的碳氢化合物之中。

1、广用于轮胎业。鞋业、胶布类及输送带行业等。

氯丁胶/CR 由氯丁稀单体聚合而成。硫化后的橡胶弹性及耐磨性好,不怕阳光的直接照射,有特别好的耐大气老化性能,不怕激烈的扭曲,不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,但不耐磷酸酯系液压油,在低温时易结晶、硬化,贮存稳定性差,在苯胺点低的矿特特油中膨胀量大。一般使用温度范围为50°C 150°C。

优点:
1、弹性良好及具良好的压缩变形。
2、配方内不含硫磺因此非常容易制作。
3、具抗动物及植物油的特性。
4、不会因中性化学物,酯肪、油脂、多种油品,溶剂而影响药物性。
5、具防燃特性。

缺点:
1、不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。

1、应用于耐R12制冷剂的密封件。
2、 家电用品上的橡胶零件或密封件。
3、适用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。
4、适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶制品。

丁基橡胶/IIR 为异丁稀与少量isoprenes聚合而成,保有少量不饱合基供加硫用,因甲基的立体障碍泥分子的运动比其他聚合物少,帮气体透过性较少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳;对极性溶剂如醇、酮、酯等抵抗大,一般使用温度范围为54°C 110°C。

优点:
1、对大部分一般气体具不渗透性。
2、对阳光及臭氧具良发的抵抗性。
3、可暴露于动物或植物油或是可氧化的化学物中。

缺点:
1、不建议与石油溶剂,胶媒油和芳香氢同时使用。

1、用于制作耐化学药品,真空设备的橡胶零件。

丙烯酸酯橡胶/ACM 由Alky Ester Acrylate为主成份聚合而成之弹性体,耐石化油、耐高温、耐候性均佳,在机械强度、压缩变形及耐水性方面则较弱,比一般耐油胶稍差。一般使用温度范围为25°C 170°C。

优点:
1、适用于汽车传运油中。
2、具良好的抗氧化及抗候性。
3、具抗弯曲变型的功能。
4、对油品有极佳的抵抗性。
5、适用于汽车传动系统及动力方向盘中。

缺点:
1、不适用于热水中。
2、不适用于煞车油之中。
3、不具耐低温的功能。
4、不适用于磷酸酯中。

1、汽车传动系统及动力系统密封件。

氯磺化聚乙烯胶/CSM 氯磺化聚乙稀为杜邦公司专利的合成橡胶。耐热性、耐候性、耐臭氧性均佳;耐酸性也佳,常用于耐氧化药品(硝酸、硫酸)之处,一般使用温度范为 45°C 120°C。

优点:
1、对臭氧、氧化及火焰都有不错的抵抗性。
2、物性和氯丁胶相似且拥有较佳的抗酸性。
3、极佳的抗磨蚀性。
4、拥有和丁腈胶相同的低磨擦表面。
5、建议使用于水中来防渗漏。

缺点:
1、不建议暴露于浓缩的氧化酸、硝基烃、酯类、硐类及芳香氢。

隔弧板,绝缘垫。


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