橡膠，同塑料、纖維并稱為三大合成材料，是唯一具有高度伸縮性與極好彈性的高分子材料。橡膠的最大特征首先是彈性模量非常小，而伸長率很高。其次是它具有相當(dāng)好的耐透氣性以及耐各種化學(xué)介質(zhì)和電絕緣的性能。某些特種合成橡膠更具備良好的耐油性及耐溫性，能抵抗脂肪油、潤滑油、液壓油、燃料油以及溶劑油的溶脹;耐寒可低到-60℃至-80℃，耐熱可高到+180℃至+350℃。橡膠還耐各種曲撓、彎曲變形，因?yàn)闇髶p失小。橡膠的第三個(gè)特征在于它能與多種材料進(jìn)行并用、共混、復(fù)合，由此進(jìn)行改性，以得到良好的綜合性能。
橡膠的這些基本性能，是它成為工業(yè)上極好的減震、密封、屈撓、耐磨、防腐、絕緣以及粘接等材料。
一、 橡膠的種類、特性和用途
在全世界，橡膠(包括塑料改性的彈性體)的種類已超過100種。如果按牌號(hào)估算，實(shí)際上已超過1000種。
1、橡膠的分類
(一)按原材料來源與方法
橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。其中天然橡膠的消耗量占1/3，合成橡膠的消耗量占2/3。
(二)按橡膠的外觀形態(tài)
橡膠可分為固態(tài)橡膠(又稱干膠)、乳狀橡膠(簡稱乳膠)、液體橡膠和粉末橡膠四大類。
(三)根據(jù)橡膠的性能和用途
除天然橡膠外，合成橡膠可分為通用合成橡膠、半通用合成橡膠、專用合成橡膠和特種合成橡膠。
(四)根據(jù)橡膠的物理形態(tài)
橡膠可分為硬膠和軟膠，生膠和混煉膠等。
根據(jù)橡膠種類及交聯(lián)形式，在工業(yè)使用上，橡膠又可按如下分類。
一類按耐熱及耐油等功能分為：普通橡膠、耐熱橡膠、耐油橡膠以及耐天候老化橡膠、耐特種化學(xué)介質(zhì)橡膠等。
另一類按橡膠的軟硬程度劃分為：一般橡膠、硬橡膠、半硬質(zhì)膠、硬質(zhì)膠、微孔膠、海綿膠、泡沫橡膠等。
二、常用橡膠的品種、特性和用途
常用橡膠的品種、特性和用途
橡膠品種
1.天然橡膠
(NR)以橡膠烴(聚異戊二烯)為主，含少量蛋白質(zhì)、水分、樹脂酸、糖類和無機(jī)鹽等。彈性大，定伸強(qiáng)度高，抗撕裂性和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在綜合性能方面優(yōu)于多數(shù)合成橡膠。缺點(diǎn)是耐氧和耐臭氧性差，容易老化變質(zhì);耐油和耐溶劑性不好，第抗酸堿的腐蝕能力低;耐熱性不高。使用溫度范圍：約-60℃～+80℃。制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線電纜的絕緣層和護(hù)套以及其他通用制品。特別適用于制造扭振消除器、發(fā)動(dòng)機(jī)減震器、機(jī)器支座、橡膠-金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。
2.丁苯橡膠
(SBR)丁二烯和苯乙烯的共聚體。性能接近天然橡膠，是目前產(chǎn)量最大的通用合成橡膠，其特點(diǎn)是耐磨性、耐老化和耐熱性超過天然橡膠，質(zhì)地也較天然橡膠均勻。缺點(diǎn)是：彈性較低，抗屈撓、抗撕裂性能較差;加工性能差，特別是自粘性差、生膠強(qiáng)度低。使用溫度范圍：約-50℃～+100℃。主要用以代替天然橡膠制作輪胎、膠板、膠管、膠鞋及其他通用制品。
3.順丁橡膠
(BR)是由丁二烯聚合而成的順式結(jié)構(gòu)橡膠。優(yōu)點(diǎn)是：彈性與耐磨性優(yōu)良，耐老化性好，耐低溫性優(yōu)異，在動(dòng)態(tài)負(fù)荷下發(fā)熱量小，易于金屬粘合。缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低，抗撕裂性差，加工性能與自粘性差。使用溫度范圍：約-60℃～+100℃。一般多和天然橡膠或丁苯橡膠并用，主要制作輪胎胎面、運(yùn)輸帶和特殊耐寒制品。
4.異戊橡膠
(IR)是由異戊二烯單體聚合而成的一種順式結(jié)構(gòu)橡膠。化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)與天然橡膠相似，性能也非常接近天然橡膠，故有合成天然橡膠之稱。它具有天然橡膠的大部分優(yōu)點(diǎn)，耐老化由于天然橡膠，彈性和強(qiáng)力比天然橡膠稍低，加工性能差，成本較高。使用溫度范圍：約-50℃～+100℃可代替天然橡膠制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶以及其他通用制品。
5.氯丁橡膠
(CR)是由氯丁二烯做單體乳液聚合而成的聚合體。這種橡膠分子中含有氯原子，所以與其他通用橡膠相比：它具有優(yōu)良的抗氧、抗臭氧性，不易燃，著火后能自熄，耐油、耐溶劑、耐酸堿以及耐老化、氣密性好等優(yōu)點(diǎn);其物理機(jī)械性能也比天然橡膠好，故可用作通用橡膠，也可用作特種橡膠。主要缺點(diǎn)是耐寒性較差，比重較大、相對成本高，電絕緣性不好，加工時(shí)易粘滾、易焦燒及易粘模。此外，生膠穩(wěn)定性差，不易保存。使用溫度范圍：約-45℃～+100℃。主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的電纜護(hù)套及各種防護(hù)套、保護(hù)罩;耐油、耐化學(xué)腐蝕的膠管、膠帶和化工襯里;耐燃的地下采礦用橡膠制品，以及各種模壓制品、密封圈、墊、粘結(jié)劑等。
6.丁基橡膠
(IIR)是異丁烯和少量異戊二烯或丁二烯的共聚體。最大特點(diǎn)是氣密性好，耐臭氧、耐老化性能好，耐熱性較高，長期工作溫度可在130℃以下;能耐無機(jī)強(qiáng)酸(如硫酸、硝酸等)和一般有機(jī)溶劑，吸振和阻尼特性良好，電絕緣性也非常好。缺點(diǎn)是彈性差，加工性能差，硫化速度慢，粘著性和耐油性差。使用溫度范圍：約-40℃～+120℃。主要用作內(nèi)胎、水胎、氣球、電線電纜絕緣層、化工設(shè)備襯里及防震制品、耐熱運(yùn)輸帶、耐熱老化的膠布制品。
7.丁晴橡膠
(NBR)丁二烯和丙烯晴的共聚體。特點(diǎn)是耐汽油和脂肪烴油類的性能特別好，僅次于聚硫橡膠、丙烯酸酯和氟橡膠，而優(yōu)于其他通用橡膠。耐熱性好，氣密性、耐磨及耐水性等均較好，粘結(jié)力強(qiáng)。缺點(diǎn)是耐寒及耐臭氧性較差，強(qiáng)力及彈性較低，耐酸性差，電絕緣性不好，耐極性溶劑性能也較差。使用溫度范圍：約-30℃～+100℃。主要用于制造各種耐油制品，如膠管、密封制品等。
8.氫化丁晴橡膠
(HNBR)丁二烯和丙烯晴的共聚體。它是通過全部或部分氫化NBR的丁二烯中的雙鍵而得到的。其特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性高，用過氧化物交聯(lián)時(shí)耐熱性比NBR好，其他性能與丁晴橡膠一樣。缺點(diǎn)是價(jià)格較高。使用溫度范圍：約-30℃～+150℃。主要用于耐油、耐高溫的密封制品。
9.乙丙橡膠
(EPM\EPDM)乙烯和丙烯的共聚體，一般分為二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠。特點(diǎn)是抗臭氧、耐紫外線、耐天候性和耐老化性優(yōu)異，居通用橡膠之首。電絕緣性、耐化學(xué)性、沖擊彈性很好，耐酸堿，比重小，可進(jìn)行高填充配合。耐熱可達(dá)150℃，耐極性溶劑-酮、酯等，但不耐脂肪烴和芳香烴，其他物理機(jī)械性能略次于天然橡膠而優(yōu)于丁苯橡膠。缺點(diǎn)是自粘性和互粘性很差，不易粘合。使用溫度范圍：約-50℃～+150℃。主要用作化工設(shè)備襯里、電線電纜包皮、蒸汽膠管、耐熱運(yùn)輸帶、汽車用橡膠制品及其他工業(yè)制品。
10.硅橡膠
(Q)為主鏈含有硅、氧原子的特種橡膠，其中起主要作用的是硅元素。其主要特點(diǎn)是既耐高溫(最高300℃)又耐低溫(最低-100℃)，是目前最好扥艾寒、耐高溫橡膠;同時(shí)電絕緣性優(yōu)良，對熱氧化和臭氧的穩(wěn)定性很高，化學(xué)惰性大。缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低，耐油、耐溶劑和耐酸堿性差，較難硫化，價(jià)格較貴。使用溫度：-60℃～+200℃。主要用于制作耐高低溫制品(膠管、密封件等)、耐高溫電線電纜絕緣層，由于其無毒無味，還用于食品及醫(yī)療工業(yè)。
11.氟橡膠
(FPM)是由含氟單體共聚而成的有機(jī)彈性體。其特點(diǎn)耐溫高可達(dá)300℃，耐酸堿，耐油性是耐油橡膠中最好的，抗輻射、耐高真空性能好;電絕緣性、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐臭氧、耐大氣老化性均優(yōu)良。缺點(diǎn)是加工性差，價(jià)格昂貴耐寒性差，彈性透氣性較低。使用溫度范圍：-20℃～+200℃。主要用于國防工業(yè)制造飛機(jī)、火箭上的耐真空、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕的密封材料、膠管或其他零件及汽車工業(yè)。
12.聚氨酯橡膠
(AU\EU)有聚酯(或聚醚)與二異氰酸酯類化合物聚合而成的彈性體。其特點(diǎn)是耐磨性好，在各種橡膠中是最好的;強(qiáng)度高、彈性好、耐油性優(yōu)良。耐臭氧、耐老化、氣密性等也優(yōu)異。缺點(diǎn)是耐溫性能較差，耐水和耐堿性差，耐芳香烴、氯化烴及酮、酯、醇類等溶劑性較差。使用溫度范圍：約-30℃～+80℃。制作輪胎緊挨由零件、墊圈、防震制品，以及耐磨、高強(qiáng)度和耐油的橡膠制品。
13.丙烯酸酯橡膠
(ACM\AEM)它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。其特點(diǎn)是兼有良好的耐熱、耐油性能，在含有硫、磷、氯添加劑的潤滑油中性能穩(wěn)定。同時(shí)耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外線、氣密性優(yōu)良。缺點(diǎn)是耐寒性差，不耐水，不耐蒸汽及有機(jī)和無機(jī)酸、堿。在甲醇、乙二醇、酮酯等水溶性溶液內(nèi)膨脹嚴(yán)重。同時(shí)彈性和耐磨性差，電絕緣性差，加工性能較差。使用溫度范圍：約-25℃～+150℃?？捎糜谥圃炷陀汀⒛蜔帷⒛屠匣闹破?，如密封件、膠管、化工襯里等。
14.氯磺化聚乙烯橡膠
(CSM)它是聚乙烯經(jīng)氯化和磺化處理后，所得到具有彈性的聚合物。耐臭氧緊挨老化優(yōu)良，耐候性優(yōu)于其它橡膠。阻燃、耐熱、耐溶劑性及耐大多數(shù)化學(xué)藥品和耐酸堿性能較好。電絕緣性尚可，耐磨性與丁苯橡膠相似。缺點(diǎn)是抗撕裂性能差，加工性能不好。使用溫度范圍：約-20℃～+120℃?？捎米鞒粞醢l(fā)生器上的密封材料，制造耐油密封件、電線電纜包皮以及耐油橡膠制品和化工襯里。
15.氯醚橡膠
(CO\ECO)由環(huán)氧氯丙烷均聚或由環(huán)氧氯丙烷與環(huán)氧乙烷共聚而成的聚合物。特點(diǎn)是耐脂肪烴及氯化烴溶劑、耐堿、耐水、耐老化性能極好，耐臭氧性、耐候性緊挨熱性、氣密性高。缺點(diǎn)是強(qiáng)力較低、彈性較差、電絕緣性不良。使用溫度范圍：約-40℃～+140℃?？捎米髂z管、密封件、薄膜和容器襯里、油箱、膠輥，制造油封、水封等。
16.氯化聚乙烯橡膠
(CM或CPE)是聚乙烯通過氯取代反應(yīng)制成的具有彈性的聚合物。性能與氯磺化聚乙烯橡膠接近，其特點(diǎn)是流動(dòng)性好，容易加工;有優(yōu)良的耐天候性、耐臭氧性和耐電暈性，耐熱、耐酸堿、耐油性良好。缺點(diǎn)是彈性差、壓縮變形較大，電絕緣性較低。使用溫度范圍：約-20℃～+120℃。電線電纜護(hù)套、膠管、膠帶、膠輥化工襯里等。
三、橡膠工業(yè)制品的種類
橡膠工業(yè)制品是除輪胎、膠管、膠帶等之外的其他橡膠制品。主要包括以下幾類。
1、橡膠密封制品
橡膠密封制品包括O型橡膠密封圈、旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件(油封)、復(fù)合密封、異形斷面橡膠密封件、制動(dòng)皮碗皮圈、汽車制動(dòng)氣室橡膠隔膜、橡膠密封條、橡膠防塵套(罩)、皮膜、水封制品、吸水膨脹橡膠、橋面橡膠伸縮縫等。
2、橡膠減震制品
橡膠減震制品包括橡膠減震器、橡膠氣彈簧、橡膠彈性聯(lián)軸節(jié)、可屈撓橡膠接頭、橡膠護(hù)舷、汽車用橡膠減震器、火車機(jī)車用橡膠減震器、橡膠軌枕墊、橋梁橡膠支座等。
3、硬質(zhì)橡膠
4、橡膠海綿制品
5、膠板與防水卷材
6、膠輥
7、紡織用橡膠制品
8、印刷工業(yè)用橡膠制品
9、橡膠襯里
10、橡膠電絕緣制品
12、軟木橡膠
四、橡膠的性能及測定
硫化橡膠的性能主要指機(jī)械性能、耐熱性能、耐寒性能、耐介質(zhì)性能、耐磨耗性、耐天候老化性、阻燃性能和電絕緣性能等，它們對橡膠制品的使用性能和產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性的影響。
硫化橡膠的性能與其配方組成密切相關(guān)，選擇不同的配方組成，可以使硫化橡膠的性能在較寬的范圍內(nèi)變化。因此，研究性能與配方組分之間的關(guān)系，是配方設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。
橡膠的性能可分為兩大類，及結(jié)構(gòu)性能和功能特性，結(jié)構(gòu)性能是指高彈性和強(qiáng)度等力學(xué)性能;功能特性指橡膠的物理特性和化學(xué)特性，如耐介質(zhì)、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性等。在橡膠制品中，有的以利用前一類性能為主，如減震制品、密封制品等;有的利用后一類性能為主，如水封(耐水性)和電纜護(hù)套(電絕緣性)等。但在所有性能中，結(jié)構(gòu)性能既機(jī)械力學(xué)性能最為重要。因?yàn)樗且磺行阅艿幕A(chǔ)。
