汽車上的橡膠除了輪胎以外,一般汽車上面可以使用到200-300種橡膠零件或子零件,一些貨車及工業(yè)用車有400-600個橡膠配件,所以橡膠零件或子零件在汽車上面的用處是很廣泛的。常見的橡膠制品,比如車門密封、門框密封條、后尾門密封條、天窗密封條、門檻板密封條材質(zhì)一般多為三元乙丙橡膠(EPDM)。因為三元乙丙橡膠具有耐老化、耐臭氧、使用壽命長的特點。另外例如發(fā)動機(jī)的冷卻液橡膠管、新能源汽車動力蓄電池冷卻液管、空調(diào)低壓管、各種密封墊(圈)、懸置減震套、防塵套等一般采用耐老化三元乙丙橡膠、耐油丁腈橡膠、FKM等材料。
橡膠的工藝操作助劑:包括塑解劑、增溶劑、增塑劑、軟化劑、均勻劑、潤滑劑、分散劑、增粘劑、隔離劑、脫模劑等。
橡膠有多種分類方法:按其來源可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類;按照用途合成橡膠又可分為通用橡膠和特種橡膠。
1、天然橡膠(NR)
天然橡膠(NR)是一種以順-1,4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物,其成分中91%~94%是橡膠烴(順-1,4-聚異戊二烯),其余為蛋白質(zhì)、脂肪酸、灰分、糖類等非橡膠物質(zhì)。天然橡膠是應(yīng)用最廣的通用橡膠。廣泛應(yīng)用于輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、膠布以及日用、醫(yī)用、文體制品等。
2、合成橡膠
合成橡膠,又稱為合成彈性體,是由人工合成的高彈性聚合物,是三大合成材料之一。其產(chǎn)量僅低于合成樹脂(或塑料)、合成纖維。在天然橡膠制品范圍內(nèi)可以使用的通用合成橡膠有丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、乙丙椽膠、異戊橡膠、丁腈橡膠七大膠種。合成橡膠是由人工合成方法而制得的,采用不同的原料(單體)可以合成出不同種類的橡膠。合成橡膠的配方有五大體系,分別是主體材料、補(bǔ)強(qiáng)填充體系(包括補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑)、軟化增塑體系(軟化劑及增塑劑兩種)、硫化體系(硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、防焦劑防護(hù)體系)。
2.1、丁苯合成橡膠
簡稱SBR,是Polymerized Styrene Butadiene Rubber的縮寫。其物理機(jī)構(gòu)性能,加工性能及制品的使用性能接近于天然橡膠,有些性能如耐磨、耐熱、耐老化及硫化速度較天然橡膠更為優(yōu)良,可與天然橡膠及多種合成橡膠并用,廣泛用于輪胎、膠帶、膠管、電線電纜、醫(yī)療器具及各種橡膠制品的生產(chǎn)等領(lǐng)域,是最大的通用合成橡膠品種,也是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的橡膠品種之一。
2.2、順丁合成橡膠(BR)
順丁橡膠是僅次于丁苯橡膠的第二大合成橡膠。與天然橡膠和丁苯橡膠相比,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。順丁橡膠絕大部分用于生產(chǎn)輪胎,少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。順丁橡膠的缺點是抗撕裂性能較差,抗?jié)窕阅懿缓谩?/p>
2.3、丁基合成橡膠( IIR)
簡稱IIR,是Isobutylene Isoprene Rubber的縮寫。丁基橡膠( IIR)為異丁烯和異戊二烯的共聚物。耐天候、臭氧老化,耐磷酸酯液壓油,耐酸、堿、火箭燃料及氧化劑,具有優(yōu)良的介電性能和絕緣性能,透氣性極小,適于制作輪胎內(nèi)胎,門窗密封條,磷酸酯液壓油系統(tǒng)的密封零件、膠管,電線的絕緣層,布和減震阻尼器,制品不耐石油基油類。使用溫度范圍-60~150℃。在建筑防水領(lǐng)域,丁基橡膠以環(huán)保的名號已經(jīng)全面普及代替瀝青。
2.4、氯丁合成橡膠(CR)
氯丁橡膠(Neoprene),是由氯丁二烯(即2-氯-1,3-丁二烯)為主要原料進(jìn)行α-聚合而生產(chǎn)的合成橡膠。如抗張強(qiáng)度高,耐熱、耐光、耐老化性能優(yōu)良,耐油性能均優(yōu)于天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠。具有較強(qiáng)的耐燃性和優(yōu)異的抗延燃性,其化學(xué)穩(wěn)定性較高,耐水性良好。氯丁橡膠的缺點是電絕緣性能,耐寒性能較差,生膠在貯存時不穩(wěn)定。氯丁橡膠用途廣泛,如用來制作運(yùn)輸皮帶和傳動帶,電線、電纜的包皮材料、抗風(fēng)化產(chǎn)品、粘膠鞋底、涂料和火箭燃料、制造耐油膠管、墊圈以及耐化學(xué)腐蝕的設(shè)備襯里。,被廣泛應(yīng)用于
2.5、乙丙合成橡膠(EPR)
簡稱(EPR),是Ethylene propylene rubber的縮寫。乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原料合成,耐老化、電絕緣性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑,制品價格較低,乙丙橡膠化學(xué)穩(wěn)定性好,耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。乙丙橡膠的用途十分廣泛,可以作為輪胎胎側(cè)、膠條和內(nèi)胎以及汽車密封件、潤滑油添加劑及其它制品。還可以作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。還可制造膠鞋、衛(wèi)生用品等淺色制品。
2.6、異戊合成橡膠(PR)
異戊橡膠一種用于輪胎生產(chǎn)的高性能橡膠,英文Polyisoprene rubber。以其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)被廣泛運(yùn)用于輪胎制造行業(yè)之中。異戊橡膠是聚異戊二烯橡膠的簡稱,采用溶液聚合法生產(chǎn)。異戊橡膠與天然橡膠一樣,具有良好的彈性和耐磨性,優(yōu)良的耐熱性和較好的化學(xué)穩(wěn)定性。異戊橡膠生膠(未加工前)強(qiáng)度顯著低于天然橡膠,但質(zhì)量均一性、加工性能等優(yōu)于天然橡膠。異戊橡膠可以代替天然橡膠制造載重輪胎和越野輪胎還可以用于生產(chǎn)各種橡膠制品。
2.7、丁腈合成橡膠( NBR)
丁腈橡膠(NBR)為丁二烯丙烯腈的共聚物。一般含丙烯腈18%、26%或 40%,含量愈高,耐油、耐熱、耐磨性能愈好,但耐寒性則相反,含羧基的丁腈橡膠,耐磨、耐高溫、耐油性能優(yōu)于丁腈橡膠,丁腈橡膠適于制作各種耐油密封零件、膜片、膠管和軟油箱,制品不耐天候、不耐臭氧老化、不耐磷酸酯液壓油,使用溫度范圍-55~130℃。丁腈橡膠主要用于制造耐油橡膠制品。
3、特種橡膠
3.1、氟橡膠
氟橡膠(fluororubber)是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。由于氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學(xué)藥品的特點,已應(yīng)用于現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等尖端技術(shù)及汽車、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀器、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。
3.2、硅橡膠
硅橡膠是由線性聚硅氧烷混入補(bǔ)強(qiáng)填料以及功能填料和助劑,在加熱、加壓條件下硫化后成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體的一類特殊合成橡膠。既耐熱,又耐寒,使用溫度在-100~300℃之間,它具有優(yōu)異的耐氣候性和耐臭氧性以及良好的絕緣性。缺點是強(qiáng)度低,抗撕裂性能差,耐磨性能也差。硅橡膠主要用于航空工業(yè)、汽車、建筑、電氣工業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)療工業(yè)等方面。
成為航空航天、國防軍工、智能制造等領(lǐng)域不可或缺的先進(jìn)高性能材料。
硅橡膠分熱硫化型(高溫硫化硅膠HTV)、室溫硫化型(RTV),其中室溫硫化型又分縮聚反應(yīng)型和加成反應(yīng)型。高溫硅橡膠主要用于制造各種硅橡膠制品,而室溫硅橡膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。熱硫化型用量最大,熱硫化型又分甲基硅橡膠(MQ)、甲基乙烯基硅橡膠(VMQ,用量及產(chǎn)品牌號最多)、甲基乙烯基苯基硅橡膠PVMQ(耐低溫、耐輻射),其他還有睛硅橡膠、氟硅橡膠等。
根據(jù)側(cè)基基團(tuán)和膠料配方的不同,可以得到各種不同用途的硅橡膠。下面介紹幾種重要類型的硅橡膠。
3.2.1、二甲基硅橡膠
二甲基硅橡膠是投入商業(yè)化生產(chǎn)最早的一種硅橡膠,可在-60~200℃范圍內(nèi)保持良好的彈性,耐老化性能好,有優(yōu)異的電絕緣性能以及防潮、防震和生理惰性等特性。
二甲基硅橡膠主要用于織物涂覆,也可制成各種擠出及壓延制品用于機(jī)電、航空、汽車及醫(yī)療等行業(yè)。但由于二甲基硅橡膠硫化活性低,用于制造厚制品時,硫化困難,內(nèi)層易起泡且高溫壓縮永久變形大,故目前已被甲基乙烯基硅橡膠所取代。
3.2.2、甲基乙烯基硅橡膠
由于硅橡膠大分子結(jié)構(gòu)中引入少量乙烯基可大大改善硅橡膠的硫化加工性能,因此在目前應(yīng)用的硅橡膠中,大多含有乙烯基。甲基乙烯基硅橡膠是最通用的一種硅橡膠,目前在國內(nèi)外硅橡膠的生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位。由于它在側(cè)鏈上引入部份不飽和的乙烯基,使它的加工性能和物理機(jī)械性能均優(yōu)于二個基硅橡膠。它除具有二甲基硅橡膠一般特性外,還具有較寬的使用溫度范圍,可在一60~260℃范圍內(nèi)保持良好彈性,它比二甲基硅橡膠容易硫化,具有較小的壓縮永久變形,較好的耐溶劑的膨脹性和耐高壓蒸汽的穩(wěn)定性以及優(yōu)良的耐寒性等,而且又因為采用活性較低的過氧化物進(jìn)
行硫化,從而減少了硫化時產(chǎn)生氣泡及橡膠穩(wěn)定性差的弱點。故一般用甲基乙烯基硅橡膠可制做厚度較大的制品。
甲基乙烯基硅橡膠是硅橡膠中應(yīng)用最廣泛的品種,近年來不斷涌現(xiàn)的各種高性能和特殊用途的硅橡膠,大都是以乙烯基硅橡膠為基礎(chǔ)膠,例如高強(qiáng)度硅橡膠、低壓縮永久變形硅橡膠、不需后硫化硅橡膠、耐熱導(dǎo)電硅橡膠和醫(yī)用硅橡膠等。甲基乙烯基硅橡膠在航空工業(yè)上,廣泛用作墊圈、密封材料及易碎、防震部件的保護(hù)層;在電氣工業(yè)中可作電子元件等高級絕緣材料,耐高溫電位器的動態(tài)密封圈,地下長途通信裝備的密封圈;在醫(yī)學(xué)上,由于甲基乙烯基硅橡膠對人體的生理反應(yīng)小、無毒,故用作外科整形、人造心臟瓣膜、血管等。
3.2.3、甲基苯基乙烯基硅橡膠
甲基苯基乙烯基硅橡膠是在甲基乙烯基硅橡膠的分子鏈中引入甲基苯基硅氧鏈節(jié)或二苯基硅氧鏈節(jié)而得的產(chǎn)品。
在聚硅氧烷的側(cè)基上引入苯基,由于破壞了二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)的規(guī)整性,大大降低了聚合物的結(jié)晶溫度,擴(kuò)大了該聚合物材料的低溫應(yīng)用范圍。因此,甲基苯基乙烯基硅橡膠除了具有甲基乙烯基硅橡膠所有的壓縮永久變形小、使用溫度范圍寬、抗氧化、耐候、防震、防潮和良好的電氣絕緣性能外,還具有卓越的耐低溫、耐燒蝕和耐輻照等性能.這些性能隨分子鏈中苯基含量的不同而有所變化, 一般來說,苯基含量(苯基與硅原子之比)在5~10%時稱低苯基硅橡膠,它具有獨特的耐寒性能, 在-70~-100℃仍能保持橡膠的彈性,是所有橡膠中低溫性能最好的一種,加之它兼有甲基乙烯基硅橡膠的優(yōu)點且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡膠趨勢。苯基含量20~40%時稱中苯基硅橡膠,它具有卓越的耐燃特性,一旦著火可以自熄。苯基含量在40~50%時稱高苯基硅橡膠,它具有優(yōu)異的耐輻射性能,耐γ- 射線為1xI08 倫琴。一般說來,隨著苯基含量的增加,硅橡膠分子鏈的剛性逐漸增大,硅橡膠的耐低溫性能逐漸下降,但隨著苯基含量的增加,提高了硫化膠的耐燃性和耐輻照性。
甲基苯基乙烯基硅橡膠是宇航工業(yè)、尖端技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)其它部門的重要材料之一,可供制做各種模壓和擠出制品用作航空工業(yè)的耐寒橡膠和用于耐燒蝕、耐熱老化或耐輻射部位的密封圈、墊、管材和棒材等。
3.2.4、氟硅橡膠
氟硅橡膠是指γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。氟硅橡膠具有優(yōu)良的耐化學(xué)物質(zhì)、耐溶劑和耐潤滑油性能,此種硅橡膠在非極性溶劑中的膨脹率小, 耐寒性及熱穩(wěn)定性好,抗著火性也好,故在飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛行、石油化工中用作與燃料油和潤滑油接觸膠管、墊片、密封圈、燃料箱村里等,也可用于制造耐腐蝕的衣服、手套以及涂料、粘合劑等。
3.2.5、腈硅橡膠
由于聚合物分子側(cè)鏈中含有β-腈乙基或γ- 腈丙基強(qiáng)極性基團(tuán),大大增加了分子鏈間作用力,提高了耐油、耐溶劑性能。同時,由于引入一定量的腈烷基,破壞了聚合物結(jié)構(gòu)的規(guī)整性,也大大改善了耐寒性。腈烷基的類型及其含量,對性能影響很大,如含有7.5克分子%γ-腈丙基的硅橡膠,低溫性能與低苯基硅橡膠相似(其玻璃化溫度為-114.5℃),耐油性比苯基硅橡膠好。隨γ-腈丙基含量增加至33~50克分子%,耐寒性降低,耐油性改善。用β-腈乙基代替γ-腈丙基能提高腈硅橡膠的耐熱性,可耐250℃熱空氣老化。
腈硅橡膠的主要優(yōu)點是耐油和耐浴劑的性能優(yōu)異,可在-60~180℃的范圍內(nèi)保持彈性,因此,可做成耐油橡膠制品用于航空工業(yè)、汽車工業(yè)和石油工業(yè)上;也可作為高性能飛行器的環(huán)境密封劑及油箱密封劑,在-54℃至200℃以上能保持密封。腈硅橡膠可用普通設(shè)備進(jìn)行加工。
3.2.6、苯撐硅橡膠
苯撐硅橡膠的主要特點是具有優(yōu)良的耐輻射性能,其耐輻射性能為通用的甲基乙烯基硅橡膠的10~15倍,為高苯基硅橡膠的5~10倍,因此,可用于宇航工業(yè)、原子能工業(yè)和核反應(yīng)堆等作為耐高能輻射的電纜、護(hù)套、墊圈以及熱收縮管等。
3.2.7、乙基硅橡膠
在聚硅氧烷側(cè)鏈上引入乙基制得的二乙基硅橡膠,其突出的性能是耐寒性特別好,耐寒性優(yōu)于二甲基硅橡膠和一般的甲基乙烯基硅橡膠。乙基含量越高,耐寒性越好。但乙基的反應(yīng)活性比甲基大,因此,隨乙基含量越大,耐熱性隨之下降。作為低溫使用的乙基硅橡膠,以在聚合物中含有二乙基硅氧鏈節(jié)為8克分子%為宜。乙基硅橡膠的使用溫度一般為-70~200℃。
3.2.8、硅氮橡膠
硅氮橡膠的主要優(yōu)點是具有卓越的熱穩(wěn)定性, 在430~480℃不分解,有的甚至能耐500℃以上的高溫。硅氮橡膠的突出弱點是水解穩(wěn)定性差,曾一度被認(rèn)為沒有發(fā)展前途。后來發(fā)現(xiàn)主鏈中引入環(huán)二硅氮烷的聚合物具有很好的熱穩(wěn)定性。用硅芳撐改性的含環(huán)二硅氮烷的彈性體,在空氣中加熱到425℃不失重,570℃時失重僅為10%,且具有較好的水解穩(wěn)定性。
3.3、丙烯酸酯橡膠(ACM),是以丙烯酸酯為主單體經(jīng)共聚而得的彈性體,其主鏈為飽和碳鏈,側(cè)基為極性酯基。由于特殊結(jié)構(gòu)賦予其許多優(yōu)異的特點,如耐熱、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外線等,力學(xué)性能和加工性能優(yōu)于氟橡膠和硅橡膠,其耐熱、耐老化性和耐油性優(yōu)于丁腈橡膠。ACM被廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中,成為近年來汽車工業(yè)著重開發(fā)推廣的一種密封材料,特別是用于汽車的耐高溫油封、曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等。
3.4、聚氨酯橡膠
聚氨脂橡膠制品,指的是用聚氨脂橡膠材質(zhì)加工而成的制品。產(chǎn)品有聚氨脂橡膠O型圈、聚氨脂橡膠密封圈、聚氨脂橡膠墊片、聚氨脂橡膠矩形圈、聚氨脂橡膠密封件、聚氨脂橡膠Y型圈、聚氨脂橡膠V型圈、聚氨脂橡膠U型圈等. 聚氨酯是由聚酯(或聚醚)與二異睛酸酯類化合物聚合而成的,耐磨性能好、其次是彈性好、硬度高、耐油、耐溶劑。
3.5、其他還有聚醚橡膠、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、環(huán)氧丙烷橡膠、聚硫橡膠等,它們亦各具優(yōu)異的獨特性能,可以滿足一般通用橡膠所不能勝任的特定要求,在國防、工業(yè)、尖端科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著重要作用。
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作者:綠色合規(guī)專家