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文檔簡介
1、天然橡膠的性質(zhì)及 煙膠片的生產(chǎn)檢驗(yàn) 介休市委黨校 史海平 一 天然橡膠 二 煙膠片橡膠樹1.橡膠的起源 在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲以前(1492年),中美洲和南美洲的當(dāng)?shù)鼐用窬鸵呀?jīng)開始了應(yīng)用:他們從某些樹木的樹皮割取膠乳,制成實(shí)心膠球、鞋子、瓶子或其他用品,這種樹當(dāng)?shù)胤Q為:ulli或cau-uchu意思是“流淚的樹”, 學(xué)名為巴西橡膠樹.天然橡膠 通常我們所說的天然橡膠,是指從橡膠樹上采集的天然膠乳,經(jīng)過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物,分子式是(C5H8)n,其橡膠烴(聚異戊二烯)含量在90以上,還含有少量的蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖分及灰分等。2
2、 橡膠的定義通俗定義: 橡膠是一種高彈性的高分子化合物(分子量一般在10萬 以上),因而具有其它材料所沒有的高彈性.因而也稱為彈性體.橡膠的工業(yè)研究和應(yīng)用開始于十九世紀(jì)初。橡膠的工業(yè)研究和應(yīng)用開始于十九世紀(jì)初。通過長期不斷的實(shí)踐,通過長期不斷的實(shí)踐,GoodyearGoodyear在在18391839年發(fā)明了年發(fā)明了硫化方法,為橡膠制品的工業(yè)化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。硫化方法,為橡膠制品的工業(yè)化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。使用有機(jī)硫化促進(jìn)劑提高了生產(chǎn)效率后,橡膠制使用有機(jī)硫化促進(jìn)劑提高了生產(chǎn)效率后,橡膠制品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大合成橡膠對開拓橡膠工業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域作出了杰出合成橡膠對開拓橡膠工業(yè)的應(yīng)用
3、領(lǐng)域作出了杰出的貢獻(xiàn)。的貢獻(xiàn)。七十年代以來開始進(jìn)入橡膠的分子設(shè)計(jì)時(shí)期。七十年代以來開始進(jìn)入橡膠的分子設(shè)計(jì)時(shí)期。 美國固特異輪胎橡膠公司始建于1898年,至今已有百余年的歷史。固特異公司是世界上最大的輪胎生產(chǎn)公司,總部位于美國俄亥俄州阿克隆市,公司主要在28個(gè)國家90多個(gè)工廠中生產(chǎn)輪胎、工程橡膠產(chǎn)品和化學(xué)產(chǎn)品。如今固特異在全世界的員工達(dá)到80,000多人6 天然橡膠的生產(chǎn)主產(chǎn)國地理分布天然橡膠的生產(chǎn) (1)、主要品種:SVR3L.SVR10,SVR20. (2)、主要產(chǎn)區(qū):東南部和中部高原地區(qū)。南部是其傳統(tǒng)植膠區(qū)。越南橡膠總公司是越南最大的橡膠生產(chǎn)商,產(chǎn)量占越南橡膠總產(chǎn)量約70%。 (3)停割期
4、:1-3月。其中SVR3L占其出口量的40%左右。 此外還有柬埔寨,老撾等國也隨著天然橡膠的價(jià)格持續(xù)高位運(yùn)行,種植面積不斷擴(kuò)大天然橡膠的生產(chǎn) 1、泰國 (1)主要品種:RSS.STR10,STR20.其中煙片膠的的出口煙片膠的的出口占占47% 47% ,標(biāo)準(zhǔn)膠占,標(biāo)準(zhǔn)膠占36%36%,乳膠約占,乳膠約占17%17%。其中煙片膠中的RSS3占81和RSS4占16,生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)膠以STR20為主占70,STR10占10為主。年產(chǎn)量在330萬噸左右,占世界的三分之一。其中90%的產(chǎn)量出口。 (2)主要的地區(qū):南部,北部,東部南部,北部,東部。其中南部的產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的70%以上?,F(xiàn)在泰國新增加的膠林
5、主要在北部,南部幾乎沒什么地了。所以北部的產(chǎn)量在慢慢上升。 (3)停割期:北部的12月,1月。東部1月,2月。南部3月,4月。天然橡膠的生產(chǎn)泰國橡膠出口天然橡膠的生產(chǎn) 2、馬來西亞 主要品種:SMRSMR占其出口量的占其出口量的80%80%以上,膠乳是以上,膠乳是12%12%。 主要地區(qū):西部,南部。其中主要的地區(qū)是西部,靠近泰國的南部地區(qū)。 (1)停割期:3月,4月。 馬來西亞是僅次于泰國、印尼的全球第三大天然橡膠生產(chǎn)國和出口國,第一大橡膠手套、橡膠導(dǎo)管及乳膠線出口國,是繼中國、美國、日本和印度第五大橡膠消費(fèi)國(5-6% )。 出口國主要是中國中國,德國、美國 和韓國, 近年來馬來西近年來馬
6、來西亞對中國天然橡膠的出口呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢亞對中國天然橡膠的出口呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢,在對美國、韓國、日本、英國等國出口橡膠份額不斷下降的背景下,對中國出口的份額卻在不斷增加,中國是馬最大的天然橡膠進(jìn)口國。 天然橡膠的生產(chǎn)0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 123456789101112馬來西亞橡膠出口萬噸200720082009天然橡膠的生產(chǎn) 中國:SCR5(一級標(biāo)準(zhǔn)膠):高質(zhì)量的工業(yè)制品,如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座、管道密封環(huán)、工業(yè)用輥筒、橋梁支座、橡膠絲等; SCR10(二級標(biāo)準(zhǔn)膠)和SCR20(三級標(biāo)準(zhǔn)膠):輪胎、輸送帶、汽車用模制品和海綿制品;SCR50(四級標(biāo)準(zhǔn)
7、膠):各種廉價(jià)低級制品。 目前我國滿足天然橡膠生產(chǎn)條件的海南、云南、廣東、廣我國滿足天然橡膠生產(chǎn)條件的海南、云南、廣東、廣西和福建等省種植面積僅西和福建等省種植面積僅800800萬畝萬畝。主要的農(nóng)墾有海南,。主要的農(nóng)墾有海南,云南(目前國內(nèi)單產(chǎn)最高的種植區(qū),云南(目前國內(nèi)單產(chǎn)最高的種植區(qū),在國際上也處于前列)廣東(是向海外擴(kuò)張的先行者)三大墾區(qū)。目前國產(chǎn)膠的總量在6060萬噸萬噸左右. 海南割膠季節(jié)從每年3月25日至12月25日,云南從每年的4月至11月25日天然橡膠的消費(fèi) 我國天然橡膠生產(chǎn),進(jìn)口以及消費(fèi)狀況(單位:萬噸)(單位:萬噸)我國汽車產(chǎn)量滬膠和原油走勢圖8 8 天然橡膠的分類與分級天
8、然橡膠的分類與分級三葉橡膠野生橡膠:古塔波膠、馬來樹膠、杜仲膠、巴拉塔膠一般品種:風(fēng)干膠、縐片膠、煙片膠、顆粒膠特制品種:充油橡膠、輪胎橡膠、膠清橡膠、易操作橡膠、粉末橡膠、純化膠、恒粘橡膠、低粘橡膠改性類:氧化膠、環(huán)氧化膠、鹵化膠、氫鹵化膠、液體膠、熱塑性膠NR 1 1 具有橡膠狀彈性。具有橡膠狀彈性。 2 2 具有粘彈性。具有粘彈性。 3 3 有緩沖減震作用。有緩沖減震作用。 5 5 具有電絕緣性。具有電絕緣性。 6 6 有老化現(xiàn)象有老化現(xiàn)象。 7 7 需進(jìn)行硫化需進(jìn)行硫化。 8 8 必須加入配合劑必須加入配合劑。 4 4 對溫度依賴性大對溫度依賴性大 。9 天然橡膠的性質(zhì)CHCHCH2C
9、H2CHCCH2CH2CH23CH3CHCC2CH8.16A天然橡膠(順式)天然橡膠(順式)CHCH3CH2CH2C2CHCCH3CHCH24.8A杜仲膠(反式)杜仲膠(反式)(1 1)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì))鏈烯烴的一般特點(diǎn):鏈烯烴的一般特點(diǎn): NR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)。NR中有甲基(供電基),使雙鍵的電子云密度增加,-H的活性大,使NR更易反應(yīng)(易老化、硫化速度快)。 CH2CH3CHCH2C(a)(b)(c))化學(xué)反應(yīng)性:)化學(xué)反應(yīng)性:(利用此對NR進(jìn)行改性)與硫黃反應(yīng):進(jìn)行硫化交聯(lián)。與Cl2反應(yīng),制備氯化天然橡膠。與HCl反應(yīng),產(chǎn)物為白色粉末,主要用
10、作粘合劑。NR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(dá)10、25、50、75%(摩爾),ENR50的氣密性接近IIR,耐油性接近中等丙烯腈含量的NBR,強(qiáng)度與NR相當(dāng),粘著性也較好。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(diǎn)提高,用來制作鞋底、堅(jiān)硬的模制品、機(jī)械襯里。與MMA接枝:目前有MG49和MG30兩種,接枝MMA的NR定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度都很高定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度都很高,抗沖擊性和耐曲撓龜裂、動(dòng)態(tài)疲勞性、粘著性較好。主要用來制造要求具有良好抗制造要求具有良好抗沖擊性能的堅(jiān)硬制品、無內(nèi)胎輪胎中不透沖擊性能的堅(jiān)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(qiáng)
11、力粘合劑氣的內(nèi)貼層、纖維與橡膠的強(qiáng)力粘合劑等。 1 1 硫化系統(tǒng)硫化系統(tǒng) 2 補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑 3 軟化劑和增塑劑軟化劑和增塑劑 4 防老劑防老劑 (2)天然橡膠的物理性能 天然橡膠具有優(yōu)良的彈性和機(jī)械強(qiáng)度,優(yōu)良的彈性和機(jī)械強(qiáng)度,并且具有較好的抗曲撓性、氣密性、絕緣并且具有較好的抗曲撓性、氣密性、絕緣性及耐寒性。性及耐寒性。橡膠對聲音及振動(dòng)和傳播有聲音及振動(dòng)和傳播有緩和作用緩和作用,可用來防除噪聲和振動(dòng)。橡膠密度低,屬于輕質(zhì)材料,硬度低,柔性好;透氣性較差透氣性較差,可作氣密性材料,還是較好的防水性材料防水性材料。 NR的加工性能 NR具有良好的工藝加工性能具有良好的工藝加工性能,
12、容易進(jìn)行塑煉、混煉、壓延、壓出等??梢詥斡弥瞥筛鞣N橡膠制品,也可以與其它橡膠并用,以改進(jìn)其它橡膠的性能如黏著性、拉伸強(qiáng)度等。NR的其他性質(zhì) 溶解性溶解性:橡膠不溶于水、酒精和丙酮,但溶于汽油、乙醚、苯、三氯甲烷、二氧化硫、松節(jié)油等溶劑 易燃性易燃性:橡膠易于燃燒,以為橡膠是聚合物,受強(qiáng)熱會(huì)分解為異戊二烯單體10 橡膠的老化橡膠的老化 指橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用過指橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用過程中,由于受到各種外界因素的作用,而程中,由于受到各種外界因素的作用,而逐步失去原有的優(yōu)良性能,以致最后喪失逐步失去原有的優(yōu)良性能,以致最后喪失了使用價(jià)值。了使用價(jià)值。 老化過程是一種不可逆的
13、老化過程是一種不可逆的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng),伴隨,伴隨著著外觀、結(jié)構(gòu)和性能外觀、結(jié)構(gòu)和性能的變化。的變化。 橡膠在老化過程中所發(fā)生的變化 (1)外觀變化外觀變化 橡膠品種不同,使用條件不同,發(fā)生的變化也不同。 變軟發(fā)粘變軟發(fā)粘:天然橡膠的熱氧化、氯醇橡膠的老化。 變硬變脆變硬變脆:順丁橡膠的熱氧老化,丁腈橡膠、丁苯橡膠的老化。 龜裂龜裂:不飽和橡膠的臭氧老化、大部分橡膠的光氧老化、但龜裂形狀不一樣。 發(fā)霉發(fā)霉:橡膠的生物微生物老化。 另外還有:出現(xiàn)斑點(diǎn)、裂紋、噴霜、粉化泛白斑點(diǎn)、裂紋、噴霜、粉化泛白等等現(xiàn)象。 (2).性能變化性能變化(最關(guān)鍵的變化最關(guān)鍵的變化) 物理化學(xué)性能的變化物理化學(xué)性能的變
14、化:比重、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化:比重、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化溫度、熔點(diǎn)、折光率、溶解性、熔脹性、流變性、溫度、熔點(diǎn)、折光率、溶解性、熔脹性、流變性、分子量、分子量分布;耐熱、耐寒、透氣、透水、分子量、分子量分布;耐熱、耐寒、透氣、透水、透光等性能的變化。透光等性能的變化。 物理機(jī)械性能的變化物理機(jī)械性能的變化:拉伸強(qiáng)度、伸長率、沖擊:拉伸強(qiáng)度、伸長率、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、彈性、強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、彈性、耐磨性都下降。耐磨性都下降。 電性能的變化電性能的變化:絕緣電阻、介電常數(shù)、介電損耗、:絕緣電阻、介電常數(shù)、介電損耗、擊穿電壓等電性能的變化、電絕緣性下降。擊穿電壓等電
15、性能的變化、電絕緣性下降。 外觀變化、性能變化產(chǎn)生的原因是外觀變化、性能變化產(chǎn)生的原因是結(jié)構(gòu)變化結(jié)構(gòu)變化。 (3)橡膠老化的原因:橡膠老化的原因: 內(nèi)因:內(nèi)因: 橡膠的分子結(jié)構(gòu)橡膠的分子結(jié)構(gòu) 化學(xué)結(jié)構(gòu)(或鏈節(jié)結(jié)構(gòu)):橡膠的基本結(jié)構(gòu)如天然橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)(或鏈節(jié)結(jié)構(gòu)):橡膠的基本結(jié)構(gòu)如天然橡膠的單元異戊二烯,存在雙鍵及活潑氫原子,所以易參與反應(yīng)。單元異戊二烯,存在雙鍵及活潑氫原子,所以易參與反應(yīng)。 分子鏈結(jié)構(gòu):橡膠大分子鏈的弱鍵,薄弱環(huán)節(jié)越多越易老分子鏈結(jié)構(gòu):橡膠大分子鏈的弱鍵,薄弱環(huán)節(jié)越多越易老化?;?。 不飽和碳鏈橡膠容易發(fā)生老化,飽和碳鏈橡膠的氧化反不飽和碳鏈橡膠容易發(fā)生老化,飽和碳鏈橡膠的氧
16、化反應(yīng)能力與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),如支化的大分子比線型的大分應(yīng)能力與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),如支化的大分子比線型的大分子更容易氧化。就氧化穩(wěn)定性來說,各種取代基團(tuán)按下列子更容易氧化。就氧化穩(wěn)定性來說,各種取代基團(tuán)按下列順序排列:順序排列: CHCH2CH3。 硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu):交聯(lián)鍵有硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu):交聯(lián)鍵有S、S2、Sx、CC,交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)不同,硫化膠耐老化性不同,交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)不同,硫化膠耐老化性不同,Sx最差。最差。 橡膠配合組分及雜質(zhì):橡膠配合組分及雜質(zhì):橡膠中常存在變價(jià)金屬,如橡膠中常存在變價(jià)金屬,如Ca、Fe、Co、Ni等,若超過等,若超過3ppm就會(huì)大大加快橡膠的老化。就會(huì)大大加快橡膠的老化。 外因:
17、外因: 物理因素:熱電光機(jī)械力高能輻射等。物理因素:熱電光機(jī)械力高能輻射等。 化學(xué)因素:氧臭氧,空氣中的水汽酸堿鹽等?;瘜W(xué)因素:氧臭氧,空氣中的水汽酸堿鹽等。 生物因素:微生物:細(xì)菌真菌生物因素:微生物:細(xì)菌真菌 昆蟲:白蟻蟑螂會(huì)蛀食高分子材料。昆蟲:白蟻蟑螂會(huì)蛀食高分子材料。 海生物:牡蠣石灰蟲海藻海草等海生物:牡蠣石灰蟲海藻海草等 最常見的、影響最大、破壞性最強(qiáng)的因素是:最常見的、影響最大、破壞性最強(qiáng)的因素是:熱、熱、氧、光氧、機(jī)械力、臭氧氧、光氧、機(jī)械力、臭氧. (4)橡膠老化的防護(hù) (1)選用耐老化性能好的生膠品種)選用耐老化性能好的生膠品種 (2)選用耐老化性能好的硫化體系)選用耐老
18、化性能好的硫化體系 (3)加入防護(hù)助劑()加入防護(hù)助劑(防老劑防老劑) 物理防護(hù)法物理防護(hù)法:盡量避免橡膠與老化因素相互作用的方法。如:在橡膠中加入石蠟,橡塑共混,電鍍,涂上涂料等。 化學(xué)防護(hù)法化學(xué)防護(hù)法:通過化學(xué)反應(yīng)延緩橡膠老化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。如:加入化學(xué)防老劑。 二 煙膠片的生產(chǎn)工藝 煙膠片又稱煙片膠,簡稱RSS,屬于天然橡膠商品。它由橡膠樹取得的膠乳經(jīng)凝聚膠乳經(jīng)凝聚和滾壓后和滾壓后用樹煙熏干樹煙熏干而成的生橡膠片,呈琥珀色,微透明,略有煙熏氣味,是天然橡膠最主要、產(chǎn)量最大最主要、產(chǎn)量最大的品種鮮膠乳的處理鮮膠乳混合鮮膠乳的稀釋:往膠乳中加水1) 按外觀質(zhì)量分級: 國產(chǎn)煙片膠標(biāo)準(zhǔn): 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(gè)等級,質(zhì)量依此遞減。 國產(chǎn)縐片膠標(biāo)準(zhǔn): 按 GB809087 國產(chǎn)縐片膠分為六個(gè)等級。2) 根據(jù)理化指標(biāo)分級: 這是標(biāo)準(zhǔn)膠的分級方法,是指按機(jī)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、
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