什么是橡膠?
橡膠有許多不同的種類,但它們都分為兩大類:天然橡膠(植物膠乳)和合成橡膠(化學(xué)工廠或?qū)嶒?yàn)室人工制造)。
在商業(yè)上,最重要的合成橡膠是:苯乙烯丁二烯(SBR)、聚丙烯酸類和聚乙酸乙烯酯(PVA);
其他種類包括聚氯乙烯(PVC),聚氯丁二烯(俗稱氯丁橡膠)和各種類型的聚氨酯。
雖然天然橡膠和合成橡膠在某些方面相似,但它們是通過(guò)完全不同的工藝制造的,并且在化學(xué)上完全不同。
天然橡膠
天然橡膠是由一種流動(dòng)的乳白色液體制成的,稱為乳膠,當(dāng)你切入某些植物時(shí),它們會(huì)從中滲出。
例如,常見的蒲公英會(huì)產(chǎn)生乳膠;如果你將它們的莖干折斷,你可以看到乳膠從它們上滴下來(lái)。
理論上,我們沒有理由不能通過(guò)種植蒲公英來(lái)制造橡膠,盡管世界上有200多種植物可以用來(lái)生產(chǎn)乳膠,但世界上99%以上的天然橡膠都是由一種名為橡膠樹(Hevea brasiliensis)的樹種制成的乳膠制成的。
該膠乳約有為三分之一的水,和三分之一的橡膠顆粒,這種形式被稱為膠體懸浮液。
天然橡膠是異戊二烯(也稱為2-甲基-1,3-丁二烯)的聚合物,具有化學(xué)式(C 5 H 8)n。更簡(jiǎn)單地說(shuō),它由數(shù)千個(gè)基本的C 5 H 8 單元(異戊二烯單體)松散地連接而成,形成長(zhǎng)而纏結(jié)的鏈條。
這些分子鏈可以相當(dāng)容易地被拉開,但是如果你釋放它們,它們會(huì)直接彈回 - 這就是橡膠彈性的原因。
合成橡膠
合成橡膠是在化學(xué)工廠中使用石化產(chǎn)品煉制而成。
第一個(gè),也是最著名的的是:氯丁橡膠(聚氯丁二烯的商標(biāo)名),它是通過(guò)乙炔和鹽酸反應(yīng)制成的。
另一種合成橡膠:乳液丁苯橡膠(E-SBR)廣泛用于制造車輛輪胎。
本文主要關(guān)注天然橡膠。
橡膠是如何制成的?
用天然橡膠制造產(chǎn)品需要幾個(gè)不同的步驟。
1、首先,您必須使用稱為橡膠攻絲的傳統(tǒng)工藝從橡膠樹中收集乳膠。
這涉及在樹的樹皮上做出寬V形切口。當(dāng)乳膠滴出時(shí),它被收集在一個(gè)杯子里。
2、然后將來(lái)自許多樹木的膠乳過(guò)濾,洗滌并與酸反應(yīng),以使橡膠顆粒凝結(jié)(粘在一起)。
將這種方式制成的橡膠壓成厚片或薄片然后干燥,為下一階段的生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。
另外,當(dāng)它變冷時(shí),它往往會(huì)變冷,變臭,變粘,變粘。
接下來(lái)更進(jìn)一步的加工,用于將其變成更通用的材料。
3、首先被稱為”咀嚼機(jī)”的一種機(jī)械加工,使用機(jī)械輥和壓力“咀嚼”生橡膠,使其更柔軟,更容易操作,更粘。
在橡膠經(jīng)過(guò)塑煉之后,混入額外的化學(xué)成分 以改善其性能(例如,使其更耐磨)。
4、接下來(lái),通過(guò)輥?zhàn)訉⑾鹉z壓扁(稱為壓延的過(guò)程),或通過(guò)特殊形狀的孔擠壓成形,從而制成空心管(一種稱為擠壓的工藝)。
5、最后,將橡膠硫化(蒸煮):加入硫并在高壓釜(一種工業(yè)壓力鍋)中將橡膠加熱至約140℃(280°F )。
橡膠來(lái)自哪里?
橡膠樹Hevea brasiliensis ,顧名思義,最初來(lái)自巴西,之后被引入遠(yuǎn)東國(guó)家,如馬來(lái)西亞,印度尼西亞,緬甸,柬埔寨,中國(guó)和越南。
在第二次世界大戰(zhàn)期間,當(dāng)軍方需求巨大時(shí),這些國(guó)家的天然橡膠供應(yīng)被切斷,這加速了合成橡膠的開發(fā),特別是在德國(guó)和美國(guó)。
今天,大多數(shù)天然橡膠仍來(lái)自遠(yuǎn)東,而俄羅斯及其前蘇聯(lián)國(guó)家,法國(guó),德國(guó)和美國(guó)是世界領(lǐng)先的合成橡膠生產(chǎn)國(guó)。
世界上最大的乳膠橡膠單一來(lái)源地是利比里亞蒙羅維亞附近的Harbel橡膠種植園,由Firestone輪胎公司于20世紀(jì)20年代和30年代建立。
我們可以用橡膠做什么?
材料的物理和化學(xué)特性決定了它的用途。即使你對(duì)橡膠的真實(shí)用途一無(wú)所知,你也可以做出一些對(duì)的猜測(cè)。
例如,每個(gè)人都知道橡膠是堅(jiān)固的,有彈性的,耐用的和防水的,因此可以想到它可以用在防水服上。
不過(guò)橡膠最重要的用途是用于汽車輪胎;
世界上大約一半的橡膠最終都纏繞在汽車,自行車和卡車的車輪上!
由于其對(duì)氣體是高度不可滲透的,因此輪胎可以長(zhǎng)時(shí)間保持充氣的狀態(tài)。
橡膠不僅可以變得柔軟,也可以變得堅(jiān)硬,正是由于這些特質(zhì),大大增加了使用它的范圍。
柔軟而有彈性的乳膠用于各種日常用品,從橡皮擦、氣球、防護(hù)手套、粘合劑再到涂料。
堅(jiān)硬的橡膠可以用來(lái)做減震用的緩沖墊、和充氣艇。
由于橡膠堅(jiān)固、柔韌,而且導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能很差,因此通常也用作電纜。
除此之外,它的應(yīng)用范圍非常廣泛:從人工心臟到洗衣機(jī)門的防水墊圈,你會(huì)發(fā)現(xiàn)到處都有它的身影!
氯丁橡膠是各種橡膠中較為出名的,但它有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大多數(shù)人所知道的應(yīng)用,不僅在醫(yī)療中經(jīng)常使用它,而且由于它的柔韌性和防水性,它也被廣泛用作建筑材料,例如屋頂和地板密封劑。
雖然世界對(duì)新橡膠有著巨大的需求,但我們也生產(chǎn)了大量的橡膠廢料,特別是廢棄的汽車輪胎 -。據(jù)橡膠制造商協(xié)會(huì)稱,僅2011年美國(guó)就生產(chǎn)了近2.7億個(gè)廢橡膠汽車輪胎,約占全球輪胎使用量的三分之一。
雖然其中一些被用來(lái)制作兒童游樂(lè)場(chǎng)等地板,但其中一半以上被浪費(fèi)(無(wú)論是作為燃料燃燒還是埋在垃圾填埋場(chǎng))。
在這里小編提醒大家,橡膠雖好,但要注意環(huán)境保護(hù)。
橡膠的簡(jiǎn)史
- 1492:遠(yuǎn)在哥侖布發(fā)現(xiàn)美洲大陸以前,居住在中美洲和南美洲的印度人已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何使用橡膠樹的乳膠制作防水衣服和鞋子。他們稱之為橡膠樹“cahuchu”(哭木),這就是為什么法國(guó)橡膠還是叫天然橡膠今日(發(fā)音為“cow-chew”)。
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- 1731年:在南美洲探險(xiǎn)期間,法國(guó)探險(xiǎn)家 查爾斯·瑪麗·德·拉康達(dá)明將橡膠樣品送回歐洲,引起了強(qiáng)烈的科學(xué)興趣。
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- 1770年:氧氣的發(fā)現(xiàn)者,英國(guó)科學(xué)家 約瑟夫普里斯特利發(fā)現(xiàn)他可以使用橡膠片擦除鉛筆在紙上的痕跡。
- 在英格蘭,橡皮擦今天仍被廣泛稱為“橡膠”。
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- 1791年:英國(guó)人Samuel Peal開發(fā)了一種用橡膠溶液制作防水布料的方法。
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- 1818年:蘇格蘭醫(yī)學(xué)院學(xué)生James Syme使用橡膠涂層布制作雨衣。
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- 1839年:美國(guó)發(fā)明家查爾斯·古德伊爾將一塊材料(用硫磺處理過(guò)的)扔到熱爐上后,意外地發(fā)現(xiàn)了如何硫化橡膠
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- 1876年:英國(guó)探險(xiǎn)家亨利威克姆爵士從巴西的橡膠樹巴西(Hevea brasiliensis)走私成千上萬(wàn)的種子,然后回到英格蘭。英國(guó)人在倫敦郊外的Kew Gardens種下種子,并將它們出口到亞洲各個(gè)國(guó)家,建立了現(xiàn)在供應(yīng)世界上大部分橡膠的巨型種植園。
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- 1877年:美國(guó)橡膠制造商Chapman Mitchell 開發(fā)出第一個(gè)回收橡膠的工藝。
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- 1882年:John Boyd Dunlop發(fā)明了氣動(dòng)(充氣)橡膠輪胎,此后橡膠需求的開始巨增。
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- 1930年:由華萊士卡羅瑟斯領(lǐng)導(dǎo)的杜邦公司美國(guó)化學(xué)家團(tuán)隊(duì) 開發(fā)了一種名為聚氯丁二烯的革命性合成橡膠,并以氯丁橡膠的形式出售。(不久之后,同一小組開發(fā)出了更具革命性的材料:尼龍)
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