概述天然橡膠的結構、性能及應用
       
       天然橡膠是從天然植物中采集并經加工而得到的一種高彈性材料。自然界中含有橡膠成分的植物不下兩千種。但含膠量多、產量大、質量好、采集容易的要首推巴西橡膠樹。因此,目前全世界天然橡膠總產量的98%以上都來自巴西膠樹。天然膠乳是一種黏稠的乳白色液體,外觀像牛奶,它是橡膠粒子在近中性介質中的乳狀水分散體。在空氣中由于氧和微生物的作用,膠乳酸度增加,2-12h即能自然凝固。為防止自然凝固,需加入一定量的氨溶液作為保存劑。
1.天然橡膠的結構
現代科學研究證明,普通的天然橡膠至少有97%以上是異成二烯的順式1,4加成結構含少量的異戊二烯的3,4加成結構),天然橡膠和其他高分子化合物一樣,具有多分散性,即分子鏈有長有短,分子量有大有小。其平均分子量約為70萬左右,相當于平均聚合度在1萬左右。分子量分布范圍是較寬的,據國外文獻資料報道,分子量絕大多數是在3萬~1000萬,分子量分布指數H在2.8~10。天然橡膠的分子量分布曲線如圖1所示。
2.天然橡膠的性能
(1)化學性質
天然橡膠是不飽和的橡膠,每一個鏈節都含有一個雙鍵,能夠進行加成反應。此外,因雙鍵和甲基取代基的影響,使雙鍵附近的a亞甲基上的氫原子變得活潑,易發生取代反應。由于天然橡膠上述的結構特點,所以容易與硫化劑發生硫化反應(結構化反應),與氧、臭氧發生氧化、裂解反應,與鹵素發生氯化、溴化反應,在催化劑和酸作用下發生環化反應等。但由于天然橡膠是高分子化合物,所以它具有烯類有機化合物的反應特性,如反應速度慢,反應不完全、不均勻,同時具有多種化學反應并存的現象,如氧化裂解反應和結構化反應在天然橡膠的各類化學反應中,最重要的是氧化裂解反應和結構化反應。前者是生膠進行塑煉加工的理論基礎,也是橡膠老化的原因所在;后者則是生膠進行硫化加工制得硫化膠的理論依據。而天然橡膠的氯化、環化、氫化等反應,則可應用于天然橡膠的改性方面。
(2)良好的綜合物理機械性能
天然橡膠在常溫下具有很好的彈性。這是由于天然橡膠分子鏈在常溫下呈無定形狀態、分子鏈柔性好的緣故。密度為0.913g/cm2,其彈性模量為2~4MPa,約為鋼鐵的三萬分之一,而伸長率為鋼鐵的300倍,最大可達1000%。在0100°℃,天然橡膠的回彈率可達到50%~85%以上天然橡膠分子結構規整性好,外力作用下可以發生結晶,為結晶橡膠,具有自補強性。純膠硫化膠的拉伸性能僅次于聚氨酯橡膠,可以達到17~25MPa,經過炭黑補強后可達25~35MPa,300%定伸應力可以達到6~10MPa,500%定伸應力為12MPa以上,撕裂強度可以達到95kN/m,在高溫(93℃)下強度損失為35%左右。
(3)熱性能
天然橡膠常溫為高彈性體,玻璃化溫度為一72℃,受熱后緩慢軟化,在130~140℃開始流動,200℃左右開始分解,270℃劇烈分解。橡膠發泡劑生產廠家東莞歐文新材料為您提供最優質的產品及服務。
(4)耐介質性能
介質是指油類、液態的化學物質等。若橡膠與介質之間沒有化學反應、又不相容,則橡膠就耐這種介質。天然橡膠為非極性物質,易溶于非極性溶劑和非極性油,因此夭然橡膠不耐環己烷、汽油、苯等介質,不溶于極性的丙酮、乙醇等,不溶于水,耐10%的氫氟酸、20%的鹽酸、30%的硫酸、50%的氫氧化鈉等。不耐濃強酸和氧化性強的高錳酸鉀、重鉻酸鉀等。
(5)電性能
天然橡膠是非極性物質,是一種較好的絕緣材料。絕緣體的體積電阻率在1010~1020·cm,天然橡膠生膠一般為1015·cm,而純化天然橡膠為101g·cm。天然橡膠硫化后,因引進極性因素,絕緣性下降。
(6)良好的加工工藝性能
天然橡膠由于分子量高,分子量分布寬,分子中a-甲基活性大,分子鏈易于斷裂,再加上生膠中存在一定數量的凝膠成分,因此很容易進行塑煉、混壓出、成型等,并且硫化時流動性好,容易充模。
(7)其他性能
天然橡膠還具有很好的耐屈撓疲勞性能,純膠硫化膠屈撓20萬次以煉、壓延上才出現裂口。原因是滯后損失小,多次變形生熱低。耐磨性、耐寒性較好,具有良好的氣密性,滲透系數為2.969×10-12H2(s·Pa),同時具有良好的防水性、電絕緣性和絕熱性。
3.天然橡膠的應用
天然橡膠主要應用于輪胎、膠帶、膠管、電線電纜和多數橡膠制品,是應用最廣的橡膠
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