高彈性的高分子化合物。又稱彈性體。英國化學傢J.普裏斯特利發現橡皮能擦去鉛筆寫下的痕跡而命名為rubber(原意為擦子)。橡膠的印第安語caoutchouc,意為“樹流的淚”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經凝固及乾燥而制得的。橡膠按原料分天然橡膠和合成橡膠兩類。按性能又可分為通用型及特種型。通用橡膠指綜合性能較好、應用面廣的品種,包括天然橡膠膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等。橡膠在受外力發生變形時,具有迅速復原的能力,並具有良好的物理機械性能及化學穩定性,是橡膠工業的基礎原料,廣泛用於制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品(見表)。
常用橡膠的特性與用途橡膠名稱 | 特性 | 主要用途 |
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天然橡膠 | 彈性、強度高,綜合性能、加工性能好 | 輪胎、膠帶、膠管等各種橡膠制品 |
異戊橡膠(合成天然橡膠) | 綜合性能、加工性能好 | 輪胎、膠鞋、膠帶、膠管、膠黏劑等 |
丁苯橡膠 | 綜合性能尚好,化學穩定性較好 | 輪胎、膠帶、膠管、模型制品、膠鞋等 |
順丁橡膠 | 高彈性、高耐磨性及高耐寒性 | 輪胎、膠帶、膠管、膠鞋等 |
丁基橡膠 | 透氣性小、耐臭氧老化、耐化學腐蝕、電絕緣性好 | 內胎、無內胎輪胎的氣密層、硫化水胎、硫化膠囊、建築用材等 |
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耐老化性能優異,耐熱性、耐化學腐蝕性好 | 輪胎胎側、內胎、硫化膠囊、耐熱耐老化制品、建築用材等 |
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耐老化性、耐燃性好,黏著性好 | 模型制品、耐燃制品、電線電纜、膠黏劑等 |
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耐油性優良,耐熱耐水性好 | 各種耐油墊圈、襯裡和油箱等 |
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耐高、低溫性極佳,耐候性、電絕緣性好、無毒 | 各種耐高、低溫制品和醫療衛生用品等 |
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耐高溫、耐腐蝕、耐老化,耐燃燒性及耐真空性能優良 | 特種模型制品、防護用品、密封劑(膩子)等 |
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耐磨性優異,強度和彈性較高,耐油性、耐老化性好 | 澆註輪胎、膠輥、膠帶、膠管、鞋底、油封等 |
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耐候性、耐臭氧性、耐熱性良好 | 膠帶、膠板、印刷膠輥、模型制品、壓出制品等 |
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耐溶劑、耐臭氧性優良 | 膩子、耐油制品、容器防腐襯裡及塗層等 |
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耐油性、耐高溫氧化性良好,氣密性較好 | 耐油制品、化工設備襯裡、密封制品等 |
以橡膠為基本原料制造各種橡膠制品的橡膠工業是高分子化工和國民經濟中的一個重要的工業部門。橡膠加工過程就是先將彈性體塑煉成塑性高的材料,然後與各種必需的配合劑混煉成膠料,並通過壓延、壓出(擠出)、貼合、成型、定型等工序制成所需形狀的半成品,最後通過硫化交聯,轉變為彈性高、性能好,能滿足不同使用性能的橡膠制品。橡膠工業使用的原材料有天然橡膠和各種合成橡膠。此外,還有硫化劑及硫化促進劑、防老劑、補強劑、軟化劑、增塑劑、填充劑等各種橡膠助劑以及各種纖維織物和金屬材料等。
1823年C.麥金托什在英國建立第一傢防水膠佈工廠。同一時期,T.漢考克發明塑煉機。1839年C.固特異發明橡膠硫化法。1888年J.B.鄧洛普制造出第一條充氣自行車車胎。1895年第一條充氣汽車輪胎問世。1900年簾佈開始在汽車輪胎上應用。1910年C.B.列別捷夫制成丁鈉橡膠。1912年S.C.莫特發現炭黑的補強效果。1916年F.H.班伯裡申請瞭橡膠密煉機專利。20世紀20~30年代,人工栽培的天然橡膠樹成為橡膠的主要來源。30年代開始瞭合成橡膠商品化的生產。1943年鋼絲簾佈輪胎問世。1948年法國米什林公司制成子午線輪胎。1965年熱塑性橡膠應用於膠鞋及膠黏劑。1970年首批澆註輪胎(用聚氨酯橡膠)誕生。1972年芳綸簾子線開始投產。輪胎是橡膠工業的主體,世界總耗量約有一半用於輪胎生產。近期的發展主要圍繞節約能耗、開發新產品、改進工藝裝備、提高勞動生產率、推廣應用新型材料、發展橡膠與其他材料並用和復合技術。輪胎的發展仍以子午線結構的節約輪胎為主要方向;膠帶重點發展合成纖維及鋼絲繩運輸帶;自行車車胎內胎將普遍采用氣密性好的丁基橡膠;低壓膠管和膠鞋的材料將向橡膠並用及復合材料的方向發展;預硫化輪胎仍然是輪胎的主要發展方向。除傳統的橡膠制品外,橡膠工業正在不斷開拓新的應用領域。如地下鐵道已試用橡膠輪胎;橡膠氣墊船、氣墊車已逐步推廣使用;橡膠柔桿鉆機已開始用於海洋石油鉆探;橡膠攔油柵已成為防治海洋浮油污染的重要手段;橡膠防震技術已在建築工程中使用;橡膠人工心臟以及其他精密醫療衛生制品為人類與疾病鬥爭提供瞭新的手段。
中國的橡膠工業起步較晚,1904年引種三葉橡膠樹到海南島栽培。1915年在廣州開設第一個橡膠公司,生產橡膠制品。1949年全國耗膠量僅1.3萬噸,而國內生產的天然橡膠僅200噸。後來橡膠工業發展雖然十分迅速,但無論數量和品種,還不能滿足國內的需要。
推薦書目
王基銘, 袁晴棠. 石油化工技術進展. 北京: 中國石油化工出版社, 2002.
PUSKAS J E, et al. Polyisobutylene-Based Thermoplastic Elastomers. Rubber Chemistry and Technology, 1996, 69(3): 462-475.