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天然橡胶物化特性及配方设计概要

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天然橡胶物化特性及配方设计概要


正文:

天然橡胶具有许多可贵的性能,在合成橡胶大量出现之前,天然橡胶是橡胶工业及其制品的万能原料,有

“褐色黄金”

之称。简单地讲,天然橡胶实际上是天然胶乳浓缩凝固而形成的,其中,橡胶烃的化学结构主要是顺式 1,4-聚异戊二烯(约占 98%),其分子结构如下:

天然橡胶的基本特性

1

、 物理特性

1) 天然橡胶无一定熔点, 加热后慢慢软化, 到 130-140℃时完全软化以至呈熔融状态;到 200℃左右开始分解,到 270℃则急剧分解。

2) 天然橡胶的玻璃化温度为 -74~-69℃,在常温下稍带塑性,温度降低则逐渐变硬, 0℃时弹性大幅度下降, 冷到 -70℃左右则变成脆性物质。受冷冻的生胶若再加热到室温, 则仍可恢复原状。

3) 天然橡胶具有很好的弹性, 弹性模量为 2~4MPa,约为钢铁的 1/30000。弹性伸长率最高可达 1000%,回弹率在 0~100℃范围内可达 70~85%。

4) 天然橡胶是一种结晶性橡胶,自补强性大,具有非常好的机械强度,纯胶硫化胶的拉伸强度为 17~25 MPa,而经炭黑补强的硫化胶则可高达 25~35 MPa。在高温 (93℃)下的强度保持率为 65%左右。

5) 纯胶硫化胶的耐屈挠性较好,屈挠 20 万此以上才出现裂口,这是由于天然橡胶的滞后损失小,在多次变形时生热低的结果。

6) 天然橡胶是良好的电绝缘材料,除去蛋白质后电绝缘性能更好,体积电阻可达 10

17

Ω.cm,且潮湿或浸水条件下也变化不大。

7) 天然橡胶具有较好的气密性。

2

、 化学特性

1) 天然橡胶因有不饱和双键,是一种反应性较强的物质,每一个双键形成一个反应活性点,它们分布在整个橡胶分子的长链中,支配着橡胶的化学变化,其反应可分为加成、取代、环化、裂解等,由此可变成硫化胶和其他多种改性天然橡胶或天然橡胶衍生物。天然橡胶与硫化体系均匀地混合,在一定温度和压力下反应一定时间,就会由线型结构的生胶转变成网状结构的硫化胶。

2) 天然橡胶在空气中容易与氧进行自动催化氧化的连锁反应,分子链断裂或过度交联,橡胶发生粘化和龟裂,使橡胶的物理机械性能下降,这就是橡胶的老化。光、热、屈挠变形和铜、锰、铁等金属都能促使橡胶老化。未加防老剂的天然橡胶在强烈阳光下曝晒 4~7 天后就会出现龟裂现象,若与一定浓度的臭氧接触,甚至在几秒钟内就会发生裂口。不耐老化是天然橡胶的致命弱点。然而通过添加防老剂,可以大大改善天然橡胶的老化性能,使其在阳光下曝晒两个月看不出有多大的变化,在仓库中贮存 3 年后仍可照常使用。橡胶在高温下老化速率加快, 一般按温度每增加 10℃老化速度加快 1 倍的规律变化。如使用温度超过 130℃,则天然橡胶的使用寿命将大大缩短。

3) 在低温下长期贮存时,天然橡胶容易结晶变硬;在 0℃左右,硫化胶结晶达到 50%左右约需 37 天,而生胶仅需 6 天。但是,这种结晶是可逆的,一经升温橡胶又会恢复到原来的弹性状态。

4) 天然橡胶为非极性橡胶,因此,它能耐一些极性溶剂,但却不能耐油和其他非极性溶剂。

另外,天然橡胶具有较好的耐碱性能,但不耐浓度较高的强酸(如 10%的硝酸、 37%的盐酸、 50%的硫酸等)。

3

天然橡胶的配合

天然橡胶生胶一般不能直接用于生产制品,而必须添加各种配合剂制成混炼胶,并经硫化后才能满足各种实际使用条件的性能要求。根....


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