第五章

橡膠5.1橡膠的開展歷史5.1.1橡膠的發(fā)現(xiàn)天然橡膠的開展歷史可以追溯到1496年前，最早發(fā)現(xiàn)橡膠的是印第安人。他們把這種從橡膠樹傷口中流出來的白色的乳液叫做cau-uchu，含義是“流淚的樹〞。法語字典中的橡膠caoutchouc就是從印第安語直接演變而成的。在英語中，橡膠的名字rubber是1770年由英國化學(xué)家普里斯特利給它取的，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)橡皮可以檫去鉛筆的字跡。15世紀(jì)末哥倫布第二次航行到達(dá)美洲：一種能蹦幾米高的球。采集難，應(yīng)用受地區(qū)限制。1820年蘇格蘭化學(xué)家用石腦油融解膠乳。天然橡膠產(chǎn)品價(jià)格高，性能差。遇熱時(shí)會變軟發(fā)粘，遇冷時(shí)又會變硬，彈性也會變差，用途有限。5.1.2橡膠的硫化我國只有西雙版納和海南島等少數(shù)地區(qū)才適于種植橡膠。天然橡膠的性能雖然十分優(yōu)異。橡膠種植的生產(chǎn)周期長、本錢高、產(chǎn)量低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。如果能夠人工合成呢？研究工作得益于對天然橡膠的化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)它的主要成分是C5H8。異戊二烯。5.1.3橡膠合成的開展過去的幾千年間，人們所坐的車使用的一直是木制輪子，或者再在輪子周圍加上金屬輪輞。1845年，英國工程師R．W．湯姆森在車輪周圍套上一個適宜的充氣橡膠管，并獲得了這項(xiàng)設(shè)備的專利，到了1890年，輪胎被正式用在自行車上，到了1895年，被用在各種老式汽車上。5.1.3橡膠合成的開展由于海上封鎖，德國無法從國外進(jìn)口于是開始著手合成橡膠的研究。德國化學(xué)家得到了甲基橡膠。德國大約生產(chǎn)了2500噸甲基橡膠。盡管這種橡膠的耐壓性能不理想，戰(zhàn)后便被淘汰了，但它畢竟是第一種具有實(shí)用價(jià)值的合成橡膠。

1908年開始，列別捷夫1910年用乙醇生產(chǎn)丁二烯，于1913年建成了世界上第一個大規(guī)模生產(chǎn)丁鈉合成橡膠的工廠。

此后科學(xué)家們持續(xù)努力，各種橡膠陸續(xù)問世：1928-1931，美國人紐蘭德和卡羅瑟斯各自合成了氯丁橡膠，于1932年由美國杜邦公司投入工業(yè)生產(chǎn)。1930-1934年，德國又合成了丁腈橡膠和丁苯橡膠。20世紀(jì)60年代還出現(xiàn)了熱塑性彈性體——在常溫下具有橡膠的彈性，而在高溫下又能像塑料一樣塑化成型。在鞋用材料中開展很快。合成橡膠中也增加了丁基橡膠、順丁橡膠、耐油、耐強(qiáng)腐蝕、耐輻射的特種橡膠。

5.1.4橡膠的用途橡膠的彈性、柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性都十分優(yōu)良，用途十分廣泛。橡膠可用于：O型圈和汽車門窗的密封條，傳送帶，馬達(dá)皮帶，自動扶梯把手、印刷用的膠輥、電纜電線的絕緣護(hù)套及勞保用品，防水建材，灌溉用膠管，雨衣、膠鞋、熱水帶、球類、玩具、膠粘劑、醫(yī)用手套和輸血管。橡膠護(hù)弦的耐壓實(shí)驗(yàn)輪胎測試機(jī)人字型橡膠運(yùn)輸帶5.2橡膠的根本知識5.2.1橡膠彈性的由來1〕相對分子質(zhì)量大20～40萬，也就是長度至少是直徑的2～5萬。2〕分子間的相互作用小PS、PVC——鐵絲團(tuán)；順丁二烯橡膠——棉線團(tuán)

3〕分子的對稱小、不易形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)3,4-加成1,2-加成反式1,4-加成順式1,4-加成而異戊二烯那么可形成四種不同的單體單元：異戊二烯:那么如何實(shí)現(xiàn)合成純粹的順聚異戊二烯呢？中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所定向聚合，60年代4〕具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)彈性得以表現(xiàn)。硫與雙鍵反響結(jié)果——硫化

橡膠在拉伸應(yīng)力消除后所以會恢復(fù)原來的尺寸，主要是由于熵函數(shù)的作用，這種彈性被稱為熵彈性。所謂“熵彈性〞是指分子排列的混亂程度。外力作用下，橡膠卷曲的分子被拉長，分子排列變規(guī)整，混亂度下降……整個過程如同公共汽車突然剎車，乘客的變化。1聚合物的力學(xué)性能聚合物的力學(xué)性能指的是其受力后的響應(yīng)，如形變大小、形變的可逆性及抗破損性能等，這些響應(yīng)可用一些根本的指標(biāo)來表征。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1.1表征力學(xué)性能的根本指標(biāo)〔1〕應(yīng)變與應(yīng)力材料在外力作用下，其幾何形狀和尺寸所發(fā)生的變化稱應(yīng)變或形變，通常以單位長度〔面積、體積〕所發(fā)生的變化來表征。材料在外力作用下發(fā)生形變的同時(shí)，在其內(nèi)部還會產(chǎn)生對抗外力的附加內(nèi)力，以使材料保持原狀，當(dāng)外力消除后，內(nèi)力就會使材料回復(fù)原狀并自行逐步消除。當(dāng)外力與內(nèi)力到達(dá)平衡時(shí)，內(nèi)力與外力大小相等，方向相反。單位面積上的內(nèi)力定義為應(yīng)力。材料受力方式不同，發(fā)生形變的方式亦不同，材料受力方式主要有以下三種根本類型：〔i〕簡單拉伸〔drawing)：材料受到一對垂直于材料截面、大小相等、方向相反并在同一直線上的外力作用。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能拉伸應(yīng)力=F/A0〔A0為材料的起始截面積〕拉伸應(yīng)變〔相對伸長率〕e=〔l-l0〕/l0=Dl/l0簡單拉伸示意圖A0l0lDlAFF材料在拉伸作用下產(chǎn)生的形變稱為拉伸應(yīng)變，也稱相對伸長率〔e〕。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔ii〕簡單剪切(shearing)材料受到與截面平行、大小相等、方向相反，但不在一條直線上的兩個外力作用，使材料發(fā)生偏斜。其偏斜角的正切值定義為剪切應(yīng)變〔〕。A0FF

簡單剪切示意圖剪切應(yīng)變=tg剪切應(yīng)力s=F/A0聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔iii〕均勻壓縮〔pressurizing)材料受到均勻壓力壓縮時(shí)發(fā)生的體積形變稱壓縮應(yīng)變〔V〕。A0材料經(jīng)壓縮以后，體積由V0縮小為V，那么壓縮應(yīng)變：V=〔V0-V〕/V0=DV/V0聚合物的結(jié)構(gòu)與性能材料受力方式除以上三種根本類型外，還有彎曲和扭轉(zhuǎn)?！瞚v〕彎曲〔bending)對材料施加一彎曲力矩，使材料發(fā)生彎曲。主要有兩種形式：F一點(diǎn)彎曲〔1-pointbending〕F三點(diǎn)彎曲〔3-pointbending〕聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔v〕扭轉(zhuǎn)〔torsion〕：對材料施加扭轉(zhuǎn)力矩。FF聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔2〕彈性模量是指在彈性形變范圍內(nèi)單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小。是材料剛性的一種表征。分別對應(yīng)于以上三種材料受力和形變的根本類型的模量如下：拉伸模量〔楊氏模量〕E：E=/剪切模量〔剛性模量〕G：G=s/體積模量〔本體模量〕B：B=p/V〔3〕硬度：是衡量材料外表承受外界壓力能力的一種指標(biāo)?！?〕機(jī)械強(qiáng)度當(dāng)材料所受的外力超過材料的承受能力時(shí)，材料就發(fā)生破壞。機(jī)械強(qiáng)度是衡量材料抵抗外力破壞的能力，是指在一定條件下材料所能承受的最大應(yīng)力。根據(jù)外力作用方式不同，主要有以下三種：聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔i〕抗張強(qiáng)度衡量材料抵抗拉伸破壞的能力，也稱拉伸強(qiáng)度。厚度d寬度b在規(guī)定試驗(yàn)溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸負(fù)荷，直至試樣被拉斷。PP試樣斷裂前所受的最大負(fù)荷P與試樣橫截面積之比為抗張強(qiáng)度

t：

t=P/b?d聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔ii〕抗彎強(qiáng)度也稱撓曲強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度。抗彎強(qiáng)度的測定是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加一靜止彎曲力矩，直至試樣斷裂。設(shè)試驗(yàn)過程中最大的負(fù)荷為P，那么抗彎強(qiáng)度f為：f=1.5Pl0/bd2Pdbl0/2l0/2抗彎強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔iii〕沖擊強(qiáng)度〔impactstength)〔i〕沖擊強(qiáng)度也稱抗沖強(qiáng)度,定義為試樣受沖擊負(fù)荷時(shí)單位截面積所吸收的能量。是衡量材料韌性的一種指標(biāo)。測定時(shí)根本方法與抗彎強(qiáng)度測定相似，但其作用力是運(yùn)動的，不是靜止的。試樣斷裂時(shí)吸收的能量等于斷裂時(shí)沖擊頭所做的功W，因此沖擊強(qiáng)度為：

i=

W/bd沖擊強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖沖擊頭，以一定速度對試樣實(shí)施沖擊Pbl0/2l0/2d聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1.2玻璃態(tài)聚合物的屈服與斷裂玻璃態(tài)聚合物被拉伸時(shí)，典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如右圖：在曲線上有一個應(yīng)力出現(xiàn)極大值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)B，叫屈服點(diǎn)，對應(yīng)的應(yīng)力稱屈服應(yīng)力〔y〕；xB應(yīng)變應(yīng)力eb

b

y玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在屈服點(diǎn)之前，應(yīng)力與應(yīng)變根本成正比〔虎克彈性〕，經(jīng)過屈服點(diǎn)后，即使應(yīng)力不再增大，但應(yīng)變?nèi)员３忠欢ǖ纳扉L；當(dāng)材料繼續(xù)被拉伸時(shí)，將發(fā)生斷裂，材料發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力稱斷裂應(yīng)力〔b〕，相應(yīng)的應(yīng)變稱為斷裂伸長率〔eb〕。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能材料在屈服點(diǎn)之間發(fā)生的斷裂稱為脆性斷裂；在屈服點(diǎn)后發(fā)生的斷裂稱為韌性斷裂。在屈服點(diǎn)后出現(xiàn)的較大應(yīng)變即使在斷裂前移去外力，也無法復(fù)原。當(dāng)如果將試樣溫度升到其Tg附近，形變又可完全復(fù)原，因此它在本質(zhì)上仍屬高彈形變，并非粘流形變，是由高分子的鏈段運(yùn)動所引起的。－－強(qiáng)迫高彈形變其產(chǎn)生的原因是由于在外力的作用下，玻璃態(tài)聚合物中本來被凍結(jié)的鏈段被強(qiáng)迫運(yùn)動，使高分子鏈發(fā)生伸展，產(chǎn)生大的形變。但由于聚合物仍處于玻璃態(tài)，當(dāng)外力移去后，鏈段不能再運(yùn)動，因此形變不能復(fù)原，只有當(dāng)溫度升至Tg附近，使鏈段運(yùn)動解凍，形變才能復(fù)原。這種大形變與高彈態(tài)的高彈形變在本質(zhì)上是相同的，都是由鏈段運(yùn)動所引起。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔1〕材料硬而脆：在較大應(yīng)力作用下，材料僅發(fā)生較小的應(yīng)變，并在屈服點(diǎn)之前發(fā)生斷裂，具有高的模量和抗張強(qiáng)度，但受力呈脆性斷裂，沖擊強(qiáng)度較差。es（1）（2）es根據(jù)材料的力學(xué)性能及其應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征，可將非晶態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致分為六類：聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔2〕材料硬而強(qiáng)：在較大應(yīng)力作用下，材料發(fā)生較小的應(yīng)變，在屈服點(diǎn)附近斷裂，具高模量和抗張強(qiáng)度es（4）〔4〕材料軟而韌：模量低，屈服強(qiáng)度低，斷裂伸長率大，斷裂強(qiáng)度較高，可用于要求形變較大的材料。es（3）聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔3〕材料強(qiáng)而韌：具高模量和抗張強(qiáng)度，斷裂伸長率較大，材料受力時(shí)，屬韌性斷裂。以上三種聚合物由于強(qiáng)度較大，適于用做工程塑料。es（5）es（6）〔5〕材料軟而弱：模量低，屈服強(qiáng)度低，中等斷裂伸長率。如未硫化的天然橡膠?！?〕材料弱而脆：一般為低聚物，不能直接用做材料。附：強(qiáng)與弱從sb比較；硬與軟從E〔s/e〕比較；脆與韌那么主要從斷裂伸長率比較。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能根據(jù)聚合物應(yīng)力－應(yīng)變曲線判定材料類型聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1.3晶態(tài)聚合物的拉伸晶態(tài)聚合物在單向拉伸時(shí)典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如以下圖：Yes聚合物的結(jié)構(gòu)與性能未經(jīng)拉伸的晶態(tài)聚合物中，其微晶排列是雜亂的，拉伸使得晶軸與外力方向不同的微晶熔化，分子鏈沿外力方向取向再重排結(jié)晶，使得取向在熔點(diǎn)以下不能復(fù)原，因之產(chǎn)生的形變也不能復(fù)原，但加熱到熔點(diǎn)附近形變能復(fù)原，因此晶態(tài)聚合物的大形變本質(zhì)上也屬高彈性。玻璃態(tài)和晶態(tài)聚合物的拉伸過程本質(zhì)上都屬高彈形變，但其產(chǎn)生高彈形變的溫度范圍不同，而且在玻璃態(tài)聚合物中拉伸只使分子鏈發(fā)生取向，而在晶態(tài)聚合物中拉伸伴隨著聚集態(tài)的變化，包含結(jié)晶熔化、取向、再結(jié)晶。聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1.4聚合物強(qiáng)度的影響因素〔1〕有利因素〔i〕聚合物自身的結(jié)構(gòu)：主鏈中引入芳雜環(huán)，可增加鏈的剛性，分子鏈易于取向，強(qiáng)度增加；適度交聯(lián)，有利于強(qiáng)度的提高?！瞚i〕結(jié)晶和取向：結(jié)晶和取向可使分子鏈規(guī)整排列，增加強(qiáng)度，但結(jié)晶度過高，可導(dǎo)致抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長率降低，使材料變脆?！瞚ii〕共聚和共混：共聚和共混都可使聚合物綜合兩種以上均聚物的性能，可有目的地提高聚合物的性能。〔iv〕材料復(fù)合：聚合物的強(qiáng)度可通過在聚合物中添加增強(qiáng)材料得以提高。如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料之一--玻璃鋼。〔2〕不利因素〔i〕應(yīng)力集中：假設(shè)材料中存在某些缺陷，受力時(shí)，缺陷附近局部范圍內(nèi)的應(yīng)力會急劇增加，稱為應(yīng)力集中。$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能應(yīng)力集中首先使其附近的高分子鏈斷裂和相對位移，然后應(yīng)力再向其它部位傳遞。缺陷的產(chǎn)生原因多種，如聚合物中的小氣泡、生產(chǎn)過程中混入的雜質(zhì)、聚合物收縮不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等。〔ii〕惰性填料：有時(shí)為了降低本錢，在聚合物中參加一些只起稀釋作用的惰性填料，如在聚合物中參加粉狀碳酸鈣。惰性填料往往使聚合物材料的強(qiáng)度降低?！瞚ii〕增塑：增塑劑的參加可使材料強(qiáng)度降低，只適于對彈性、韌性的要求遠(yuǎn)甚于強(qiáng)度的軟塑料制品?！瞚v〕老化$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1.5高彈態(tài)聚合物的力學(xué)性能高彈態(tài)聚合物最重要的力學(xué)性能是其高彈性?！?〕高彈性的特點(diǎn)：〔i〕彈性模量小，形變量很大；〔ii〕形變需要時(shí)間：形變隨時(shí)間而開展直至最大形變；〔iii〕橡膠受拉伸會發(fā)熱。〔2〕高彈性的本質(zhì)高彈性是由熵變引起的，在外力作用下，橡膠分子鏈由卷曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)，熵減小，當(dāng)外力移去后，由于熱運(yùn)動，分子鏈自發(fā)地趨向熵增大的狀態(tài)，分子鏈由伸展再回復(fù)卷曲狀態(tài)，因而形變可逆。$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1.6聚合物的力學(xué)松弛--粘彈性理想彈性體〔如彈簧〕在外力作用下平衡形變瞬間到達(dá)，與時(shí)間無關(guān)；理想粘性流體〔如水〕在外力作用下形變隨時(shí)間線性開展。聚合物的形變與時(shí)間有關(guān)，但不成線性關(guān)系，兩者的關(guān)系介乎理想彈性體和理想粘性體之間，聚合物的這種性能稱為粘彈性。聚合物的力學(xué)性能隨時(shí)間的變化統(tǒng)稱為力學(xué)松弛。最根本的力學(xué)松弛現(xiàn)象包括蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和力學(xué)損耗等。這里主要介紹蠕變和應(yīng)力松弛。$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔1〕蠕變在恒溫下施加較小的恒定外力時(shí)，材料的形變隨時(shí)間而逐漸增大的力學(xué)松弛現(xiàn)象。如掛東西的塑料繩慢慢變長。蠕變過程包括三種形變：e1t1t2t普彈形變示意圖〔i〕普彈形變〔e1〕：聚合物受力時(shí)，瞬時(shí)發(fā)生的高分子鏈的鍵長、鍵角變化引起的形變，形變量較小，服從虎克定律，當(dāng)外力除去時(shí)，普彈形變立刻完全回復(fù)。如右圖：$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔ii〕高彈形變〔e2〕：聚合物受力時(shí)，高分子鏈通過鏈段運(yùn)動產(chǎn)生的形變，形變量比普彈形變大得多，但不是瞬間完成，形變與時(shí)間相關(guān)。當(dāng)外力除去后，高彈形變逐漸回復(fù)。如以下圖：$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能e2t1t2t高彈形變示意圖〔iii〕粘性流動〔e3〕：受力時(shí)發(fā)生分子鏈的相對位移，外力除去后粘性流動不能回復(fù)，是不可逆形變。如以下圖：e3t1t2t粘性流動示意圖$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能當(dāng)聚合物受力時(shí)，以上三種形變是同時(shí)發(fā)生的，其綜合結(jié)果如以下圖：e1e2+e3e1e2e3t2t1te$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔2〕應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛是指在恒定溫度和形變保持不變的情況下，聚合物內(nèi)部的應(yīng)力歲時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。如用塑料繩綁捆東西，時(shí)間久了會變松。這是由于當(dāng)聚合物被拉長時(shí)，高分子構(gòu)象處于不平衡狀態(tài)，它會通過鏈段沿外力方向的運(yùn)動來減少或消除內(nèi)部應(yīng)力，以逐漸過度到平衡態(tài)構(gòu)象。$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔3〕滯后$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能當(dāng)外力不是靜力，而是交變力〔即應(yīng)力大小呈周期性變化〕時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系就會呈現(xiàn)出滯后現(xiàn)象。所謂滯后現(xiàn)象，是指應(yīng)變隨時(shí)間的變化一直跟不上應(yīng)力隨時(shí)間的變化的現(xiàn)象?！?〕滯后$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能例如，自行車行駛時(shí)橡膠輪胎的某一局部一會兒著地，一會兒離地，因而受到的是一個交變力〔圖7-58〕。在這個交變力作用下，輪胎的形變也是一會兒大一會兒小的變化。形變總是落后于應(yīng)力的變化，這種滯后現(xiàn)象的發(fā)生是由于鏈段在運(yùn)動時(shí)要受到內(nèi)摩擦力的作用。當(dāng)外力變化時(shí)，鏈段的運(yùn)動跟不上外力的變化，所以落后于應(yīng)力，有一個相位差δ。相位差越大，說明鏈段運(yùn)動越困難。$聚合物的結(jié)構(gòu)與性能〔4〕應(yīng)力松弛力學(xué)損耗當(dāng)應(yīng)力與應(yīng)變有相位差時(shí)，每一次循環(huán)變化過程中要消耗功，稱為力學(xué)損耗或內(nèi)耗。相位差δ又稱為力學(xué)損耗角，人們常用力學(xué)損耗角的正切tanδ來表示內(nèi)耗的大小。

從分子機(jī)理看，橡膠在受拉伸階段外力對體系做的功，一方面改變鏈段構(gòu)象，另一方面克服鏈段間的摩擦力。在回縮階段體系對外做功，一方面使構(gòu)象改變重新卷曲，另一方面仍需克服鏈段間的摩擦力。這樣在橡膠的一次拉伸－回縮的循環(huán)中，鏈構(gòu)象完全恢復(fù)，不損耗功，所損耗的功全用于克服內(nèi)摩擦力，轉(zhuǎn)化為熱。內(nèi)摩擦力越大，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重，消耗的功〔內(nèi)耗〕也越大。所以橡膠輪胎行駛一段時(shí)間后會燙手。對于制作輪胎的橡膠來說，希望它具有最小的內(nèi)耗。但用作吸音或消震材料來說，希望有較大的內(nèi)耗，從而能吸收較多的沖擊能量。5.3

橡膠的主要品種

5.3.1天然橡膠和聚異戊二烯天然橡膠存在于橡膠樹流出的中性乳白色液體中，其主要成分是：順－1，4－聚異戊二烯。結(jié)構(gòu)見黑板生膠必須要經(jīng)過硫化才能有較好的性能。硫化：生膠＋硫磺＋硫化促進(jìn)劑＋高溫＝橡膠分子間形成硫鍵硫化后——彈性和機(jī)械性能很好。天然橡膠主要缺點(diǎn)：價(jià)格較高、耐老化性能差。因此，除了輪胎工業(yè)以外的市場幾乎完全被合成橡膠取代。高速公路開展和交通事業(yè)的要求合成橡膠暫時(shí)無法取代天然橡膠成為輪胎的替代品。5.3

橡膠的主要品種

5.3.1天然橡膠和聚異戊二烯5.3.2合成橡膠按性能和用途可分為通用橡膠和特種橡膠兩類。通用橡膠：能代替天然橡膠制造輪胎與其他橡膠制品的合成橡膠。特種橡膠：具有耐寒、耐熱、耐油等特殊用途的合成橡膠。合成橡膠有大多數(shù)由兩種單體共聚而成。1〕產(chǎn)量最大的合成橡膠——丁苯橡膠丁苯橡膠簡介

丁二烯與苯乙烯經(jīng)共聚合得到的彈性體。英文縮寫SBR。

按聚合方法分為乳液丁苯和溶液丁苯膠，填充改性后又分為充油、充炭黑、充樹脂丁苯膠等。丁苯膠中苯乙烯含量增加，密度與硬度增大，介電性改善，但耐油性、彈性、塑性和耐寒性降低。通用膠中苯乙烯含量20%～30%(重量)。生膠抗拉強(qiáng)度20～35千克力/厘米2，炭黑補(bǔ)強(qiáng)后達(dá)250～280千克力/厘米2。耐磨性、耐老化性、耐水性和氣密性優(yōu)于天然橡膠，粘合性、彈性和形變發(fā)熱量低于天然橡膠。丁苯橡膠綜合性能優(yōu)良，是合成橡膠的第一大品種，產(chǎn)量占合成橡膠的60%。

一，通用橡膠1〕產(chǎn)量最大的合成橡膠——丁苯橡膠1937——80％優(yōu)點(diǎn):一，通用橡膠St含量Bu含量性能特點(diǎn)用途10％90％耐寒性好耐寒橡膠制品25％75％通用性好汽車輪胎等50％50％硬質(zhì)制品橡膠板等1〕產(chǎn)量最大的合成橡膠——丁苯橡膠市場前景分析及預(yù)測

2003年我國丁苯橡膠表觀消費(fèi)量為55.93萬噸，與2002年根本持平，這并不意味著國內(nèi)丁苯橡膠市場己經(jīng)飽和，而是在多種條件下形成的一種外表現(xiàn)象。

乳聚丁苯橡膠經(jīng)過十幾年來與溶聚丁苯橡膠的抗衡，證明仍具有較強(qiáng)的生命力。尤其是近年來國外有些企業(yè)在提高乳聚丁苯橡膠的綜合性能研究方面取得了突破性進(jìn)展，如美國固特異公司2002~2003年在美國、歐洲、日本及我國公司公開的專利中提出，采用新的乳聚丁苯橡膠工藝制得的乳聚丁苯橡膠用于制備高性能輪胎優(yōu)于溶聚丁苯橡膠。一，通用橡膠2〕用途廣泛的氯丁橡膠什么時(shí)間開始生產(chǎn)的？生產(chǎn)本錢低，是一種物美價(jià)廉的通用膠。3〕耐油性好的丁腈橡膠耐油性好，可用于制造印刷機(jī)的輥筒、油箱的密封墊圈、飛機(jī)油箱的里襯、膠管、勞保手套。耐熱性良好，可以用于制造工作溫度140℃以下的傳送帶。4〕比重最輕的橡膠——乙丙橡膠乙丙橡膠〔EPR〕是20世紀(jì)80年代以來合成橡膠品種中開展最快的一種，其產(chǎn)量、生產(chǎn)能力和消費(fèi)量僅次于丁苯橡膠和聚丁二烯橡膠，位居世界7大合成橡膠品種中的第3位。4〕比重最輕的橡膠——乙丙橡膠我國是目前世界上乙丙橡膠需求增長最快的國家之一，近年來，隨著我國汽車工業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)的迅猛開展，對乙丙橡膠的需求量大幅度增加。2003年需求量為6.5萬噸，2004年到達(dá)8.5萬噸，比2003年增長約30.4%；2005年表觀消費(fèi)量為8.7萬噸，比2004年增長約2.2%，2000年~2005年表觀消費(fèi)量的年均增長率約為24.4%。目前，我國僅中國石油吉林石化有一套產(chǎn)能為2萬噸/年乙丙橡膠裝置，2004年產(chǎn)量為21756噸，2005年產(chǎn)量為19237噸。由于目前我國乙丙橡膠的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)實(shí)際需求，因而每年都得從美國、韓國以及日本等國家進(jìn)口，且進(jìn)口量呈不斷增加之趨勢。4〕比重最輕的橡膠——乙丙橡膠在防水卷材方面，乙丙橡膠是目前使用性能最優(yōu)異的卷材之一，與傳統(tǒng)的瀝青相比，具有壽命長、強(qiáng)度大、彈性好、防水可靠、施工方便、危險(xiǎn)性小等特點(diǎn)，廣泛進(jìn)入到防水應(yīng)用領(lǐng)域，用于房屋、橋梁、隧道、水庫、堤壩等的防水工程。5〕彈性最好的順丁橡膠丁二烯經(jīng)溶液聚合制得的，順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性、耐磨性和彈性，還具有較好的耐老化性能。

耐低溫性能比天然橡膠還好，Tg為-110℃，比天然橡膠低40℃。90％以上用于制造輪胎。缺點(diǎn):抗撕裂性能交差，抗?jié)窕阅懿缓?

6〕氣密性好最好的丁基橡膠丁基橡膠是由異丁烯和少量異戊二烯共聚而成的，主要采用淤漿法生產(chǎn)。透氣率低，氣密性優(yōu)異，耐熱、耐臭氧、耐老化性能良好，其化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性也很好。丁基橡膠的缺點(diǎn)是硫化速度慢，彈性、強(qiáng)度、粘著性較差。丁基橡膠的主要用途是制造各種車輛內(nèi)胎，用于制造電線和電纜包皮、耐熱傳送帶、蒸汽膠管等。

2005年國內(nèi)輪胎銷售排行榜單位銷售收入名次佳通輪胎1杭州中策2三角集團(tuán)3山東玲瓏4山東成山5上海輪胎6風(fēng)神輪胎7青島雙星8貴州輪胎9青島黃海102005年度全球輪胎十大排行榜（以2004年銷售額計(jì)）

億美元2004年排名2003年排名公司/總部所在國家2004年2003年2004年銷售銷售額占公司銷售額,%銷售額

占公司銷售額,%增長率，%11米其林/法國178.8891.7161.59310.822普利司通/日本167.5751487513.233固特異/美國151.582.51368611.444大陸/德國613956438.955倍耐力/意大利40.4449.532.5543.224.266住友橡膠/日本31.575.729.2275.27.877橫濱橡膠/日本28.6473.325.5271.812.288庫珀輪胎橡膠/美國20.8210018.7353.311.299韓國輪胎/韓國19.0393.415.9595.319.31010東洋輪胎橡膠/日本16.1864.414.463.612.4根