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請問有沒有做合成橡膠的同學？
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| 我剛做合成橡膠不久，想請教有經(jīng)驗的同學/老師一下，合成橡膠領(lǐng)域哪些方面屬于研究領(lǐng)域的熱點？有沒有比較經(jīng)典的文獻或者書籍可以較好地了解該領(lǐng)域的研究概況和最新進展情況。謝謝大家~ |
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氯丁橡膠適用于海水、弱酸、弱堿、鹽溶液，耐氧和臭氧老化性能優(yōu)異，耐油性次于丁腈橡膠而優(yōu)于其他通用橡膠，長期使用溫度低于90℃，最高使用溫度不超過130℃，低溫為-30~-50℃。 從70年代起，國外出現(xiàn)了一種GORE-TEX聚四氟乙烯接口密封帶，它是將聚四氟乙烯擴張成一種強韌、多孔的材料，及GORE-TEX膨體聚四氟乙烯。該材料保持了聚四氟乙烯原有的各種性能，截面為扁平狀，比聚四氟乙烯塑料更為柔軟，壓縮性能好。在一些法蘭表面質(zhì)量不高或玻搪類設(shè)備上使用，比一般的密封材料更為合適。此外，該密封帶以各種寬度的盤形包裝供貨，可根據(jù)設(shè)備的具體情況，現(xiàn)場截取所需長度。安裝時，接口交叉安放并留出一定長度，便可壓緊。據(jù)介紹，GORE-TEX接口密封帶使用范圍如下：壓力至20MPa，溫度-260~315℃。 §1.2 天然 橡 膠 天然橡膠是從天然植物中采集來的一種彈性材料，在自然界中含橡膠成分的植物不下兩千種，如高大的喬木、灌木、草本植物和爬藤植物等，我們常見的橡膠樹、橡膠草、蒲公英等都含有橡膠成分。 一．天然橡膠植物與采集 含天然橡膠的植物很多，但具有采集價值的不多，天然橡膠的主要來源有以下幾種： 1．橡膠植物 （1）巴西橡膠樹 （2）橡膠草 （3）銀色橡膠菊 （4）杜仲樹 2．天然橡膠的采集 膠乳存在于橡膠樹皮的乳管中，每日清晨在離地50cm的樹干上按一定的傾斜角度割破樹皮斷其乳管，乳白色的膠乳就會流到割口下盛膠乳的杯子中。割膠制度為當割線長為樹粗的1/3~1/2時隔日割，而全周則須隔三天再割一次。總之應(yīng)本著這樣的原則：不致使樹木受損害，又要保持高的膠乳產(chǎn)量。 二．天然橡膠的分類與分級 1．分類： 2．NR的分級 目前NR的分級有兩種，一種是按照外觀質(zhì)量分級，如煙片膠、縐片膠。另一種是按照理化指標分級，如顆粒膠，后者比較科學，也是目前國際標準的橡膠分級方法。 1)按外觀質(zhì)量分級： 國產(chǎn)煙片膠標準：將煙片膠分為一級煙片、二級煙片、三級煙片、四級煙片和五級煙片五個等級，質(zhì)量依此遞減。 國產(chǎn)縐片膠標準： 按GB8090—87國產(chǎn)縐片膠分為六個等級，它們是特一級白縐片膠、一級白縐片膠、特一級淺色縐片膠、一級淺色縐片、二級淺色縐片、三級淺色縐片等。 2)根據(jù)理化指標分級： 這是標準膠的分級方法，是指按機械雜質(zhì)、塑性保持率、塑性初值、氮含量、揮發(fā)分含量、灰分含量、顏色指數(shù)等理化性能指標進行分級的橡膠。一般用聚乙烯薄膜包裝。其中： 塑性保持率又稱抗氧指數(shù)（PRI），是指生膠在140℃×30min加熱前后，華萊氏可塑度的比值。 PRI =P/P0×100%，PRI值越高，表明生膠抗熱氧老化性能越好。 ISO2000將標準膠分為五個等級，并有鮮明的標識：SMR5L（綠帶）、SMR5（綠帶）、SMR10（褐帶）、SMR20（紅帶）、SMR50（黃帶），質(zhì)量依此降低。 國產(chǎn)標準膠的規(guī)格按GB8081—87分為CSR5號、CSR10號、CSR20號、CSR50號共四個等級，分別與ISO2000中的SMR5、SMR10、SMR20、SMR50相對應(yīng)。 三．天然橡膠的制造工藝及特點 原材料：從橡膠樹上割下來的新鮮膠乳，還有雜膠，包括膠杯凝膠、自凝膠塊、膠線、皮屑膠、泥、浮渣膠，此外還有煙片碎膠。 1．煙片膠 35%膠乳→過濾去雜質(zhì)→加水稀釋至15~20%→消泡澄清濾渣→加1%甲酸凝固（或乙酸）→除水→壓3~3.5mm薄片→薰煙干燥（70℃，7~8天，防止霉變）→檢查分級包裝 2．縐片膠 ①白色縐片 35%膠乳→過濾除雜質(zhì)→加水稀釋至18~20%→消泡→加NaHSO3漂白防腐→加酸凝固→軋煉水洗去水溶物→壓成1~2mm片→熱空氣干燥（35℃，10天）→檢查分級包裝 ②褐色縐片 膠線、膠團、膠泥→浸泡洗滌→壓縐→熱空氣干燥→檢查分級包裝 3．顆粒橡膠 機械法：膠乳→過濾→稀釋→澄清濾渣→加酸凝固→脫水→壓片→壓條→機械造�！稍铩鷫壕o包裝 化學法：膠乳→加絮凝劑（Al2(SO4)3）→離心分離→干燥→壓緊打包 四．NR的組成及橡膠烴的結(jié)構(gòu) 1．天然橡膠的組成： 1）NR的組成： 2)非橡膠成分對橡膠性能的影響： 蛋白質(zhì)：NR中的含氮化合物都屬于蛋白質(zhì)。（a）蛋白質(zhì)有防止老化作用；（b）分解放出氨基酸促進橡膠硫化；（c）使橡膠容易吸收水分，易發(fā)霉；（d）蛋白質(zhì)的吸水性使制品的絕緣性降低。 丙酮抽出物：指橡膠中能溶于丙酮的物質(zhì)，主要是一些高級脂肪酸和固醇類物質(zhì)。 高級脂肪酸：軟化劑、硫化活化劑（促進硫化） 甾醇：防老劑 磷脂：分解放出游離的膽堿，促進硫化 少量的胡蘿卜素：物理防老劑（紫外線屏蔽劑） 灰分：是一些無機鹽類物質(zhì)，主要成分是Ca、Mg、K、Na、Cu、Mn等。其中K、Na、Ca、Mg影響橡膠的電性能；Cu、Mn等變價金屬含量多加速橡膠的老化（限度＜3ppm）。 水分：對橡膠的性能影響不大，若含量高，可能會使制品產(chǎn)生氣泡。 3）橡膠烴的結(jié)構(gòu)： 一次結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)單元： 順式含量＞97% NR順式（1，4）結(jié)構(gòu)97%以上，3，4結(jié)構(gòu)約2%，100%頭尾連接。 杜仲膠為反式1，4結(jié)構(gòu)，與NR相比，雖化學組成相同，但性能各異。 二次結(jié)構(gòu)：分子量：3萬~3000萬； 分子量分布指數(shù)：2.8 ~10；平均分子量接近30萬 隨著分子量增大，支化程度增加，分布變寬。低分子量部分對加工有利，高分子量部分對性能有利。 三次結(jié)構(gòu)（結(jié)晶性）：在室溫下為無定形體，10℃以下開始結(jié)晶，無定形與結(jié)晶共存，—25℃結(jié)晶最快。拉伸條件下結(jié)晶、無定形與取向結(jié)構(gòu)共存，屬于自補強橡膠。 自補強性：在不加補強劑的條件下，橡膠能結(jié)晶或在拉伸過程中取向結(jié)晶，晶粒分布于無定形的橡膠中起物理交聯(lián)點的作用，使本身的強度提高的性質(zhì)。如拉伸650%時，結(jié)晶度可以達到35%。 五．天然橡膠的性質(zhì) １．物理性質(zhì)： １）物理常數(shù) 密度d20℃=0.913g/cm3； 折光指數(shù)（折射率）20℃=1.52 2）NR的耐寒性好，耐熱性不是很好： NR的Tg= -73℃，在-50℃仍具有很好的彈性。 NR無一定熔點，加熱后慢慢軟化，生膠在130℃～140℃時開始軟化，200℃開始分解（變色），270℃劇烈分解。其長期使用溫度為90℃，短期最高使用溫度為110℃。粘流溫度Tf =130℃。 3）NR有良好的彈性： NR的彈性和回彈性在通用橡膠中僅次于BR。 彈性（elasticity）：表示橡膠彈性變形能力的大小，受配方、硫化條件的影響，決定于交聯(lián)密度。 橡膠的彈性一般用回彈性（resilience）表示，指橡膠受到?jīng)_擊后，能夠從變形狀態(tài)迅速恢復(fù)原狀的能力。受橡膠內(nèi)耗的影響，內(nèi)耗越大，回彈越小。 NR有良好回彈性的原因：①NR大分子本身有較高的柔性—σ鍵易旋轉(zhuǎn)。 ②NR分子鏈側(cè)基少且體積小，對σ鍵的影響小。 % J4 j: p X* ^! l! D2 a; \# t! Z) s ③NR為非極性物質(zhì)，大分子間作用力小。 4）機械性能 機械強度高，屬于自補強橡膠： 格林強度：未硫化橡膠的拉伸強度。 格林強度對于橡膠的成型加工是必要的。如輪胎胎面膠在成型時要受到較大的沖擊，如果強度不夠，容易拉斷。 NR的格林強度： 1.4～2.5MPa 純膠硫化膠拉伸強度：17～28MPa 撕裂強度：98kN/m 炭黑補強硫化膠拉伸出強度：25～35MPa 各種橡膠的機械強度比較：NR＞IR＞CR＞IIR＞NBR＞SBR＞BR 耐屈撓疲勞性好：一般在20萬次以上。 5）耐磨性好： 耐磨性與橡膠的強度有關(guān)。由于橡膠的強度高，所以耐磨性好。 6）絕緣性好： NR是一種絕緣性很好的材料，如電線接頭外包的絕緣膠布就是紗布浸NR膠糊或壓延而成的。 NR體積電阻為1014~1015Ω•cm（絕緣體體積電阻1010~1020Ω•cm） 7）氣密性 氣密性中下等。 8）自粘性和互粘性好。 9）耐化學介質(zhì)性 NR具有良好的耐化學藥品性及一般溶劑作用，耐稀酸酸、稀堿、不耐濃酸、油、耐水性差。 NR作為非極性聚合物，溶于苯、汽油、石油系油類，不溶于極性油類。 ２．化學性質(zhì) １）鏈烯烴的一般特點： NR的結(jié)構(gòu)式： NR的分子鏈中雙鍵旁有三個α位置a、b、c，實驗證明，這三個位置上的α—H的解離能不同，活性也不同，與伯氫c相比，a、b是仲氫，脫氫容易，所以反應(yīng)活性大。而a與b相比，由于脫氫后形成的大分子自由基穩(wěn)定（與側(cè)甲基的超共扼作用），所以活性更大。反應(yīng)活性a>b>c。 ①NR中有雙鍵，能夠與自由基、氧、過氧化物、紫外光及自由基抑制劑反應(yīng)。 ②NR中有甲基（供電基），使雙鍵的電子云密度增加，α-H的活性大，使NR更易反應(yīng)（易老化、硫化速度快）。 ２）化學反應(yīng)性：（利用此對NR進行改性） ①與硫黃反應(yīng)：進行硫化交聯(lián)。 ②與Cl2反應(yīng)，制備氯化天然橡膠。 ③與HCl反應(yīng)，產(chǎn)物為白色粉末，主要用作粘合劑。 ④NR膠乳與過氧乙酸反應(yīng)，得環(huán)氧化天然橡膠。環(huán)氧化程度可達10、25、50、75%（摩爾），ENR—50的氣密性接近IIR，耐油性接近中等丙烯腈含量的NBR，強度與NR相當，粘著性也較好。 ⑤環(huán)化：NR膠乳用硫酸環(huán)化后，可以使不飽和度下降，密度增加，軟化點提高，用來制作鞋底、堅硬的模制品、機械襯里。 ⑥與MMA接枝：目前有MG—49和MG—30兩種，接枝MMA的NR定伸應(yīng)力和拉伸強度都很高，抗沖擊性和耐曲撓龜裂、動態(tài)疲勞性、粘著性較好。主要用來制造要求具有良好抗沖擊性能的堅硬制品、無內(nèi)胎輪胎中不透氣的內(nèi)貼層、纖維與橡膠的強力粘合劑等。 六．NR的配合與加工 1．NR的配合 硫化體系：NR一般用硫黃硫化體系，促進劑用噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類等，活化劑有氧化鋅、硬脂酸。 補強填充體系：最常用的是炭黑，其次是白炭黑及非補強性填充劑碳酸鈣、陶土、滑石粉。 防護體系：對苯二胺類最好，如4010、4020、4010NA等。 增塑體系：以松焦油、三線油最為常用。其次是松香、古馬隆及石蠟。 |
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