天然橡胶综述

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1、天然橡胶概述摘要：本文介绍了天然橡胶的物理和化学性能、配合体系、改性和产品实例等关键词：天然橡胶配合 改性产品橡胶按其来源，分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶取之于橡胶树，起源较早。合成橡胶系人工合成，发展较晚，随着石油化工的兴起，获得了大量 廉价原料之后，才迅速发展起来。本文主要介绍天然橡胶的一些性质、配方、改 性、产品等。【1】1天然橡胶的来源自然界合橡胶成分的植物有400 种之多，大部分生长在热带地方。目前产胶量 最多、质量最好的为人工种植的三叶橡胶树。一般所说的天然橡胶，就是指这种 橡胶树所产的胶。除此之外还有：硬性天然橡胶、马来树胶及杜仲。硬性天然橡 胶和三叶橡胶树所产的胶为同分

2、异构体（前者为反式聚异戊二烯橡脱后者为顺式 聚异戊二烯橡胶）。它的热塑性、电绝线性、耐水性较添适用于海底电缆包层、 耐酸制品及电工材料等方面。杜仲的经济价值表现在：播种两年后即可开始割脱 以后每年均可采集叶子和果实提取，随树龄增长，还可以从树皮、根皮提耿生胶 产量增加。因此，杜仲在我国的种植和发展也是有前途的。其他合橡胶植物如木薯橡胶树、印度榕橡胶树、丝橡胶树、银叶橡胶菊和橡胶草等，由于其本身经济技术指标较低，加工困难逐渐趋向淘汰。2. 天然橡胶的品种和制法天然胶乳除直接用于胶乳工业外，绝大部分还是经凝固、压片制造天然生胶（或 称干胶），以便于运输，提供工厂使用。天然橡胶按贫制造方法不同，可分

3、为若干种，将其列为下表：烟片一一是胶孔经凝固、压片.于燥、熏烟专工艺制成的。歧片干，强力好,白 叫福橡，他 胶片是新鲜胶乳经亚硫saw处理.凝圜、于燥制 咸的#棊质少片是捋劃胶和加工过:程中自於凝固的胶块、胶线等收集 在一起，经破洗，压皱后制成的I纯活烟皱片是烟片和烟片的碎块，莖洗胶机號挣，面后压皱制成 的，质量与烟片相当风干胶片-胶乳中加化学肪腐剂，用乙二酸凝固左不熏烟，用热 凤于燥，取茜在胶乳中加化学催干费u以加建凤干， 而百补充拱干的胶片胶淸綠胶由制灌缩胶乳时分离出来的胶淸，经瓏固制得，含非橡胶成分20%左右易操作搁胶一幽硫化胶乳利新昨胶乳混合凝固制腿工艺性 喷雾法楝胶胶乳先经嚇霉干燥就

4、橡胶细粒.然g压片制成。弹性大，耐老化，但塑性潼纯化橡胶胶乳昼反镇离心分离，再用截晩除蛋白就而得 电绝躲性好，透胆度天I吸水性小 将少量陸麻油辔于湿胶电*通过蠅秆腿損遗粒而Jffia质量均勻，运输方便，加工客易在天然胶乳中加入一宜童的油面制成的胶片工 艺性能好，斷膚和防滑性优越持顆粒橡胶种性，充油檬腔橡!恒粘度樣胶在胶乳中加入少量盐醸鏗胺而制成的胶片，在底胶丨期贮存中粘厘不变，可大大降低炼胶成本按枝橡胶在天擀胶乳中加入谭当单体，通过按扶共聚而制 I成的胶片I盥化樓胶i一将灭然生胶榕解，并通菽代进行氣化，卷后瞬除 塔剂，经洗涤、干燥而得时粉末橡髓耐老化. 耐延燃、耐化学腐蚀,粘结性疆；魂体橡胶一

5、天然生胶在触媒作用下，加热解癡战液体橡胧 離性天語棵胶天叫古塔波標胶，由马来期胶I杜1K卫矛荐植物 中得来的，橡腔分子结构沟反武聚异戊二烯天構胶為 ta MSKft.肪翻K乳 蚀有某科肺除物Jft的勝乳.上述的各种橡胶常用者主要为烟片和皱片（白皱片、褐皱片）。3. 天然橡胶的组成天然橡胶由橡胶烃和非橡胶物质组成。以烟片胶为例，其化学组成如下表所示。表2寻 烟片胶的化学组(%)蛋白航类丙丽抽出物水溶物水分916656.512,073.841.254,10009儿41.0.060.239.30Q.74通过对橡胶烃的热分解研究，确定橡胶烃是以异戊二烯为单体的高聚物。这种 聚合物具有直链状的分子结构。

6、而非橡胶成分包括水分、灰分、蛋白质类及丙酮 抽出物等，含量很少且不固定，随树种、环境、树龄、采胶季节和加工条件而变 化。但其对橡胶的加共及制品质量都有一定影响。天然橡胶的化学式(1) 水分 生胶含水量，因制造时干燥的程度、贮存时的温度与湿度、非橡胶 成分的吸水性，而有所不同。含水过多易使生胶发霉。1%以下的少量水可在加工 过程中除去，对橡胶性能影响不大。(2) 水溶物 生胶水溶物的含量完全取决于制造方法。水溶物多半是一些胶液 物质(白质树皮醇和葡萄糖贰等)和酸分，其对胶料的可塑性及吸水性影响较大。 因此，了解水溶物质含量，在选择生胶制造耐水及绝缘橡胶制品时具有特别重要 的意义。(3) 灰分 多

7、是无机盐类，有钾、钙、镁、钠的磷酸盐，还有权微量的铜及锰 盐。这些盐类有加速橡胶老化的作用。(4) 蛋白质类 生胶中的蛋白质类有促进硫化的作用，也有耐老化的作用。但 因其具有吸水他不利于橡胶的电绝缘性能。(5) 丙酮抽出物 丙酮抽出物的主要成分是脂肪酸和固醇类，还有些还原性强 的物质。脂肪酸有促进硫化的作用，固醇类及还原性物质有防止老化的作用。4. 天然橡胶的性质(1) 天然生胶的物理常数：比重0.910.93比热0.480.5导热系数(在45100C时)0.00036热膨胀系数(在20 一 80C时每上升1C)0.00062燃烧位1054710700卡每克生胶折光率(20C)15195击穿电

8、压(交流电压)17 5 千伏毫米介电常数235256体积电阻3*1014欧姆厘米脆性温度一 70- -72C(2) 生胶没有一定的熔点。天然橡胶在130140C时软化，150 160C时 呈显著粘软，200C时开始降解，270C时迅速分解。(3) 生胶在20摄氏度及拉伸速度为每秒14%，抗张强度约为25公斤厘料 2，伸长率约为 1200%。(4) 生胶在常温时的弹性很大，低于10C时逐渐结晶化变硬。拉伸70%以上时也发生结晶化。(5) 生胶拉伸时放热，收缩时吸热。因此，受拉伸的橡胶，加热时收缩， 冷却时则伸长。但受小负荷拉伸时，加热反而仰长。(6) 在光及氧的作用下，生胶的老化速度比硫化胶快得

9、多，所以生胶贮存 时必须避兔阳光的直接照射(防紫外光)，并要求通风良好。(7) 橡胶在摩擦、拉伸、压缩时，表面产生静电荷，所以在塑练、压延、 涂胶等工艺过程中，在橡胶表面产生静电，例如有吸引力及发生火花，可以引起 溶剂起火。因此橡胶加工设备上必须装有接地导线或消除静电的装置。(8) 生胶易溶于汽油、苯、二硫化欧及卤烃等溶剂中，而不溶于乙酸乙酯、 酒精及丙酮。生胶的分于量大，溶解后的粘度也较大，塑炼后分子量变小，配成 的溶液粘度也较小。因此，常用经过塑炼的生胶配制涂胶的胶料，共粘度小，便 于渗透。(9) 生胶的可塑性随温度增高而增大，机械捏炼也能增大可塑性。因此， 可采用塑炼的方法，获得预定的可

10、塑性以利于工艺操作。(10) 天然滚胶系非极性物质，电绝线性良好，和一般橡胶或塑料的混溶性 好。因此，可以实行并用以改进天然橡胶的性能。【1】5. 天然橡胶的配合51 天然橡胶配合体系51.1 硫化体系 天然橡胶适用的硫化剂有硫、硒、蹄；硫黄给予体；合机过氧化物；酯类； 醌类等。使用时应根据制品的不同性能要求而分别采用不同类型的硫化体系。硫 黄硫化体系按促进刑的用量与硫黄用量的比例变化可以组成三种不同特点的硫 化体系：普通硫黄硫化体系、半有效硫黄硫化体系、有效硫黄硫化体系。普通硫 货硫化体系（常规硫化体系，又称高硫低促体系）是采用高量的硫黄和低量的促进 剂配合的硫化体系，其交联健以多硫键为主，

11、老化前胶料的通用物理机械性能较 好，表现为强度高、弹性好、耐磨性向，其成本低，但耐热性、耐老化性差，硫 化时返原性大。出于天然橡胶不饱和度大硫黄用量可比合成橡胶多，在软质橡 胶制品中硫共用量大约23 份，常用1752。75 份。促进剂用量在1 份以下， 硫黄用量在25 份以上时，物期机械性能如拉伸强度、伸长率变化不大，而永 久变形、硬度和定伸应力增加。有效硫化体系有两种配合形式。一是高促低硫配合：促进剂用量在23 份之间，硫黄用量在0.5份以下；二是无硫配合：用给硫体（如TMTD用量或DTDM用 量）进形硫化。这种体系生成的交联镀以单硫键为主，硫化胶耐热老化性能优良， 过硫后不山现硫化返原现象

12、，但单用TMTD硫化，操作不安全，易焦烧，且喷霜 严重。当要求在高温硫化条件下不发生硫化返原现象以及具有良好的耐高温、耐 老化性能时，宜采用有效硫黄硫化体系。半有效硫化体系介于普通硫黄硫化体系和有效硫黄硫化体系之间。半有效 硫化体系是由由中等硫黄用量（1 一17 份）和促进剂组成。交联键中既有多硫键 也有单、双硫键。其硫化胶兼有耐热、耐疲劳利抗硫化返原等多种综合功能，因 此获得广泛应用。大然橡胶常用的有机促进剂有M、DM、TMTD、等，它们可以单用或并用。 硫黄用量对天然橡胶硫化胶性能的影响见下表1. 0L石 i, 0乩51- c&. 3u, 3Ca 5n- nJ- a(J-：i- “一 i.

13、a 50. &6 505).50. 5&47380LOO11512S细Uf & 323. 531-53K 131+ 13fH 6扯嘶伸七:46TD67266Q660CTO670咖ZK优吓小/ H28293)34424246薮.席：部尔A）576C.S36469G8G：.酯类硫化体系是指氨基甲酸酯交联体系，它是二异氰酸酯(TDI、MD1)和对 亚硝基苯酚的加成物，能赋予天然橡胶良好的抗返原件、耐热性和耐老化性。可 改善天然橡胶与帘线、织物、钢丝和共他材料的黏合性能。马来酰亚胺硫化体系属于高温硫化体系，硫化胶的抗返原性和热稳定性好 并真压缩永久变形小，均玻璃纤维的黏合性好，可作为硫化剂的马来酰亚胺

14、主要 有N，N间化苯基双马来酰亚胺、4, 4亚甲基双马来酞亚肤、2, 6二叔 丁基4(马来酰亚胺甲基)苯酚以及4， 4二硫代双苯基马来酰亚胺等。其 巾以二硫代双苯基马来酰亚胺和间亚苯基双马来酰亚胺效果最好。5.1.2 补强填充体系依据配方耍求，加入炭黑可以提高胶料的耐磨和抗撕裂等性能，在天然橡 胶配合中要求耐磨时可加入超耐磨炭黑(N110)、中超耐磨炭黑(N220)和高耐磨炭 黑(N330)等。要求提高耐撕裂性时，以槽法炭黑效从最好。要求强度不高、弹性 外、加工性能好则可用快压出炉黑(N550)、通用炉黑(N660)、半补强炉黑(N770) 等。选用炭黑时，要注意炭黑的粒径、结构、表面活例：和

15、pH值，pH值影响硫 化速度，因此要根据炭黑的碱性，相应调整硫化体系的品种利用量。对炉法炭黑 应选用后效性促进剂，且用量不宜太大。对于浅色、艳色制品，天然橡胶可加沉淀白炭黑、活性白炭黑、超细活性 碳酸钙等作补强剂，加沉淀白炭黑时应配有机活性剂二甘醇、甘油乙醇胺等调节 硫化速度。补强剂用量可根据制品性能要求和含胶率指标确定，一般来说，要获 得最高强度，用量40一45份为宜，用量过大，强度反而降低。若要求低强度、 低成本，则可添加陶土、碳酸钙等填充剂，以降低含胶率。5.1.3 防护体系天然橡胶因不饱和性的关系，容易和氧、奥氧结合发生老化现象。而热、光、 屈挠变形以及锰、铜金属等，也是促进老化的因素因此天然橡胶胶必须根据实 际用途和使用