橡胶——定义、类型、加工、用途
聚合物是由许多重复亚基组成的物质或材料,这些亚基构成非常大的分子或大分子。由于其广泛的特性,人造和天然聚合物在日常生活中发挥着至关重要和普遍的作用。聚合物包括从聚苯乙烯等普通合成塑料到 DNA 和蛋白质等生物聚合物,它们对生物结构和函数至关重要。
聚合物,无论是天然的还是人造的,都是通过聚合大量称为单体的微小分子制成的。与小分子化合物相比,它们巨大的分子量导致不寻常的物理特性,例如韧性、高弹性、粘弹性,以及形成无定形和半结晶结构而不是晶体的趋势。
橡皮
Rubber is a type of polymer that can stretch and shrink. It’s an elastomer that, after being deformed, may revert to its previous shape. Isoprene polymerisation is used to create it (2 methyl-1,3-butadiene). The bark of a rubber tree is used to make natural rubber.
橡胶被人工加班生产以满足其巨大的需求,这引发了聚合物领域的一场革命。
Chemical Name and Chemical Formula of Rubber
Isoprene (2-methyl, 13-butadiene) is the monomer of natural rubber. Natural rubber is the polymer of this isoprene, and its chemical name is ‘cis – 1,4 – polyisoprene.’
橡胶种类
橡胶根据其来源分为两类:天然橡胶和合成橡胶。
- 天然橡胶:它是一种从橡胶树的乳胶汁中提取的天然聚合物。橡胶的弹性使其成为一种流行的材料。硫化天然橡胶用于制造各种物品。聚异戊二烯是天然橡胶的化学名称。天然橡胶的最大特点是可生物降解和可再生,因为它是从树木中提取的。数以千计的物品,包括手术手套、医疗器械、飞机和汽车轮胎、床垫、鞋底、橡胶靴、玩具等,都依赖它作为基本材料。
- 合成橡胶:任何人造弹性体都称为合成橡胶。合成橡胶通常由多烯单体的附加聚合物组成,包括这种层的层压材料将被归类为附加聚合物,除非合成橡胶被公开为多硫化物橡胶。弹性体是一种具有机械性能的材料,它能够在应力下比大多数材料更具弹性地弯曲,同时仍能恢复到其原始尺寸而不会发生永久变形。在许多情况下,可以使用合成橡胶代替天然橡胶,特别是在需要更好的材料质量的情况下。
橡胶制造
天然橡胶制造
橡胶树的乳胶汁用于制造天然橡胶。通过将容器固定在橡胶树上来收获乳胶,这被称为敲击。
之后,用甲酸凝结胶乳。由于这个过程,它们变成了一个硬块。这些橡胶现在已经完全干燥,要么使用一系列滚筒,要么让它们风干几天。这些天然橡胶现已准备好进行加工,并将用于制造各种产品。
合成橡胶制造
各种合成橡胶均采用聚合工艺制成,如氯丁橡胶加聚、丁腈橡胶和丁腈橡胶共聚。
- Neoprene: Neoprene, commonly known as polychloroprene, is a homopolymer made from chloroprene polymerized by free radicals. It has a strong oil resistance and is used to make conveyor belts, hoses, and gaskets, among other things.
- Buna-S: Buna – S is formed by the copolymerization of 1,3-butadiene and styrene. It has a high tensile strength and can be used as a natural rubber alternative. It’s utilised to create car tyres, footwear components, cable insulators, and other things.
- Buna-N: Buna – N is a copolymer made by polymerizing 1,3-butadiene with acrylonitrile in the presence of a peroxide catalyst. Oils, petrol, and some organic solvents won’t harm it. They’re typically utilised to make tank linings, oil seals, and other such things.
橡胶加工
天然橡胶或合成橡胶制成后,被运送到加工厂加工成最终产品,然后可用于制造各种商品。混炼、混炼、成型、硫化是橡胶加工过程中的四个过程。
- 复合:橡胶用添加剂和化学品强化,以提高其拉伸强度和特性。例如,炭黑填料被添加到橡胶中以提高其拉伸强度并保护其免受紫外线辐射降解。
- 混合:橡胶在使用前必须与添加剂充分混合。为此目的升高温度,并彻底混合添加剂。
- 成型:挤出、压延、模压或涂布、浇铸是橡胶制品成型的四种常用方法。挤出机通过一系列螺杆挤出机迫使高塑性橡胶生产橡胶。在此阶段之后进行压延,这涉及使橡胶通过辊之间的一系列较小间隙。这种辊模方法将挤压和压延相结合,创造出卓越的效果。涂层是橡胶涂层的应用或将橡胶推入布或其他材料中。橡胶涂料用于制造轮胎、防水纺织帐篷、雨衣、传送带和其他物品。模具用于制造橡胶制品,例如鞋底和鞋跟、密封件、吸盘和瓶塞。
- 硫化:橡胶加工过程以硫化完成。橡胶聚合物之间的硫交联是在硫化过程中形成的。聚合物之间的交叉连接较少的橡胶更柔软。橡胶的弹性随着交叉连接数量的增加而降低,从而产生更硬的橡胶。橡胶如果不硫化,热的时候会发粘,冷的时候会变脆。
橡胶的用途
- 橡胶的最大消费者之一是轮胎和内胎行业。为了使天然橡胶更耐用,它会随着时间的推移与合成橡胶结合使用。
- 橡胶也用于汽车工业的其他领域。各种汽车零件的密封件和各种类型的缓冲材料均由天然橡胶制成。例如,它用于制造汽车的刹车片以及车窗和挡风玻璃密封件。
- 橡胶用于生产汽车安全气囊,保护乘客免受事故造成的伤害。
- 服装:由于天然橡胶的纤维形式具有弹性,因此可用于制作紧身和可伸缩的服装,例如泳装和骑行短裤。
- 橡胶用于制造各种商业场所、厨房甚至游乐场的地板。它创造了一个缓冲的表面,也是防滑和防水的。它很容易跟上并持续很长时间。
- 垫片:垫片用于防止泄漏或填充两个或多个机械部件之间的不均匀空间。
- 橡皮擦:这种橡胶装置可以“擦”掉纸上的铅笔痕迹,因此得名“橡皮擦”。
- 古代中美洲文明使用天然橡胶来制造防水鞋和瓶子。不仅如此,它还被用来制作一种叫做足球的运动用球,这种运动可以与现代篮球相媲美。
- 橡胶在其乳胶状态下被用作各种表面的粘合剂和保护层。
- 橡胶手套是一种众所周知的橡胶产品,因为它们经常用于保持我们的双手安全和清洁。
- 橡胶用于制作隔音材料和各种儿童橡胶玩具。
示例问题
问题一:橡胶有哪些元素?
回答:
Carbon and hydrogen are the two most frequent components found in rubber. Isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), a conjugated diene hydrocarbon, is the monomer of natural rubber.
问题2:橡胶的种类有哪些?
回答:
There are two types of rubber: natural and synthetic. Synthetic rubbers are artificial elastomers that are synthesised from petroleum products. Natural rubber is extracted from the latex of the rubber plant, while synthetic rubbers are artificial elastomers that are manufactured from petroleum products. They are twice as strong as natural rubber in terms of tensile strength. They are predominantly 1,3-butadiene derivatives.
问题三:橡胶为什么叫弹性体?
回答:
An elastomer is a type of polymer that exhibits elasticity. Natural rubber is an elastomer manufactured from latex, the milky sap of the rubber tree. Petroleum is used to make synthetic elastomers. Rubber is frequently referred to as elastomers because of this feature.
问题 4:什么是氯丁橡胶?
回答:
Neoprene, also known as polychloroprene, is a homopolymer formed by the polymerization of chloroprene by free radicals. It is used to create conveyor belts, hoses, and gaskets, among other things, and has a high oil resistance.
问题 5:什么是 Buna-S?
回答:
Buna – S is made up of 1,3-butadiene and styrene copolymerized together. It has a high tensile strength and can be used as a replacement for natural rubber. It’s used to make products like vehicle tyres, footwear components, cable insulators, and more.