天然橡胶综述

西北民族大学化工学院期末考试橡胶加工工艺试卷（A卷）专业:高分子材料与工程课程代码:19040016学号: jjjjjjjjjjj姓名:ghhhhhh总分题号-一一 二三四五核分人题分1535301010复查人得分从天然橡胶或通用合成橡胶中任选一种为研究对象，查阅文献，写一篇和本专业相关的综述，要求如下：一、 综述字数不少于2000（15分）二、 要对研究对象的来源、制备、主要用途、优缺点、发展趋势等做全面概括。（35分）三、 要对研究对象现主要使用的加工工艺进行较详细的说明。（30分）四、 要在综述中注明引用文献出处，并在综述后面列出相关文献，基本格式为：作者.题目.期刊名，卷/期（年份）页数.（10分）五、引用文献至少有三篇英文，十篇中文。（10分）天然橡胶综述摘要本文通过天然橡胶的原料获得、优缺点、制备工艺、加工工艺、应用及其发展趋势六个方面对天然橡胶进行了一个综合叙述。关键字天然橡胶;加工工艺天然橡胶天然橡胶(NR)i是由巴西三叶橡胶树分泌的天然胶乳，经凝固、加工而得到的弹性固状体物，其主要成分是聚异戊二烯，含量在90%以上，此外还含有少量的蛋白质、类脂物和有机酸、糖类及灰分等。由于加工方法的不同以及橡胶制品的需要，天然橡胶产品可以分为天然生胶和浓缩天然胶乳2两大类，前者如烟片胶、风干胶片、绉胶片、颗粒橡胶、橡胶粉及其它特种橡胶等，后者有离心浓缩天然胶乳、膏化浓缩天然胶乳、蒸发浓缩天然胶乳及其它特种胶乳等。天然生胶主要用于制造各种轮胎、输送带、工业胶管、胶鞋等，浓缩天然胶乳则主要用于制造浸渍制品、海绵制品、输液胶管、铸模制品、地毯、胶粘剂与涂料等。二原料获得从天然产胶植物制取的橡胶、市售的天然橡胶主要是从巴西三叶橡胶树的胶乳制成得，其基本化学成分为顺－聚异戊二烯。某些野生橡胶如古塔波胶、巴拉塔胶、马来树胶、杜仲胶3等,其化学成分为反－聚异戊二烯,但产量甚少。天然橡胶具有弹性好、强度高、加工性能优良等一系列优异的综合性能，是用途最广的通用橡胶。目前已知两百种以上的植物种类可以作为提供天然橡胶的来源，但是由于产量割浆频率和植物寿命等等考量因此以三叶橡胶树4提供最多的商用橡胶。它在受伤害(如茎部的树皮被割开)时会分泌出大量含有橡胶乳剂的树液。另外，无花果树和一些大戟科的植物也能提供橡胶。分布于中美洲的桑科弹性卡斯桑木亦有橡胶可采，是哥伦布来到新大陆前中美洲蹴球运动5中硬胶球的主要来源。德国在第二次世界大战时由于橡胶供应被切断，曾尝试从这些植物取得橡胶，但后来改为生产人造橡胶。苏联在当时为了取得橡胶来源，则选择从橡胶草的根提炼。最初的橡胶树生长于南美洲，但经过人工移植，现在东南亚也种有大量的橡胶树。南美洲的橡胶树6由于遭受霉菌造成的黄叶病肆虐生产已大幅萎缩，昔日的的橡胶重镇玛瑙斯曾因此于二十世纪中叶萧条。事实上，亚洲已成为最重要的橡胶来源地，2005年时占世界出口量的百分之九十四，而其中又以泰国、印尼和马来西亚为大宗，占生胶生产量共约百分之七十二。目前缅甸也大量栽种三叶橡胶。树体型相较于三叶橡胶树较小的灰白银胶菊这种灌木所产的天然橡胶必须从各个细胞萃取出来，不能经由割胶的方式取得。随着时代的演进，许多可以生产橡胶的植物因为重要性被三叶橡胶树取代而转作其他用途。例如，印度榕今日作为行道树居多，而垂榕则有时作为观赏用的观叶植物、盆栽等用途。但是世界天然橡胶的产量及耗胶量持续增长。1984年世界天然橡胶的生产量达到4235kt，耗胶量为4190kt。天然橡胶主要生产国为马来西亚、印度尼西亚和泰国。中国产胶量7居世界第四位。中国在北纬18°以北直到北纬20°广大地区植胶成功，这一重大成就荣获了1982年中国国家重大科技成果一等奖。此外据估计，约有2000种不同的植物可生产类似天然橡胶的聚合物,已从其中500种中得到了不同种类的橡胶，但真正具有实用价值的主要是三叶橡胶树。这种橡胶树在东南亚、西非、南美洲及中国海南岛、雷州半岛及云南南部地区广泛种植。三叶橡胶树生长7〜8年后即可开始割胶。橡胶树在表层被割开时，树皮内的乳管被割断，胶乳从树上流出。胶乳中含有35％左右的橡胶成分。从橡胶树采集的胶乳8（又称田园胶乳），经过稀释后加酸凝固、洗涤、压片、干燥、打包而制成市售的天然橡胶。割胶时的落地胶和采胶杯的杯底余胶等自然凝胶，可加工成低质量的天然橡胶。每公顷橡胶园平均年产干胶2500kg左右。三天然橡胶的优缺点市售天然橡胶中约含91％〜94％的橡胶烃，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶成分。橡胶烃9由异戊二烯组成，其中顺-1,4-异戊二烯98％〜100％，顺-3，4-异戊二烯0％〜2％，不饱和度95％〜98.5％，平均分子量的数量级为106。天然橡胶具有较高的门尼粘度，在存放过程中增硬。低温存放时容易结晶，在-70°C左右时变成脆性物质。天然橡胶无一定熔点,加热到130〜140°C完全软化，200°C左右开始分解。天然橡胶的弹性甚佳，其弹性模量约为3〜6MPa、弹性伸长率可达1000%,纯胶硫化胶的拉伸强度可达17〜29MPa,炭黑补强的硫化胶的拉伸强度可高达25〜35MPa。天然橡胶加工性能良好，易于同填料及配合剂混合,而且可以与多数合成橡胶并用。天然橡胶为非极性橡胶，在非极性溶剂中膨胀，其耐油、耐溶剂性差。天然橡胶因含大量不饱和双键,化学活性较高，易于交联和氧化,耐老化性能不佳。天然橡胶的分类10天然橡胶由于制胶方法不同可以制成烟片、风干胶片、绉片、技术分级橡胶及浓缩胶乳。此外,还可制成胶清橡胶（胶乳离心浓缩时，分离的胶清制成低质量的生胶）、易操作橡胶（胶乳中加入部分硫化胶乳制成的生胶）、充油橡胶（橡胶中充入一定量的矿物油）、炭黑共沉橡胶（胶乳与炭黑共沉淀而得的生胶）、粉状橡胶（胶乳在隔离剂保护下喷雾干燥而成）、化学改性橡胶（如接枝橡胶、环化橡胶、氯化橡胶、热塑性橡胶等）。烟片加酸凝固的胶乳凝胶，经多组辊筒压片、压花，然后在烟房式干燥室中熏干而成。这种橡胶是天然橡胶最有代表性的传统产品，适于制备各种橡胶制品11。风干胶片胶乳中加入化学催干剂，然后加酸凝固、压片、风干。其颜色比烟片浅，适宜制备浅色制品12。绉片分为白绉片及褐绉片两类。白绉片系将漂白脱色剂加入胶乳中，然后加酸凝固、压片并在热空气中干燥而得，最宜于制备浅色制品14。褐绉片系将割胶的自然凝胶加以混合、压片、干燥而成，其品质较差，只宜用于对质量要求不高的制品。技术分级胶系将胶乳凝胶及自然凝胶、混合粉碎、造粒，在干燥室中干燥，然后在压力下打包15。自从60年代马来西亚标准胶问世以来，由于这类橡胶制胶工艺比较统一，质量分级标准比较科学，因而其产量增长迅速，目前已接近天然橡胶总产量的40%。天然橡胶的加工工艺橡胶制品以其高弹性、高气密性等特性被广泛应用于国民经济各领域。轮胎是橡胶加工业的主导产品，其耗胶量占橡胶制品总耗胶量的70%以上。子午线轮胎是轮胎工业的更新换代产品，具有行驶安全、滚动阻力小、节油以及耐磨等优点，因而发展迅速。天然橡胶是子午线轮胎生产的重要原料，因此，天然橡胶的加工工艺决定了子午线轮胎的品质。胶料的加工要素18目前，橡胶加工工艺通常是破碎后直接造粒，仅仅经过破碎的胶料粒径依然较大，大部分杂质仍然包裹在胶块里，不利于后续加工，这样加工出的橡胶杂质含量超标、洁净度低，不能满足高品质轮胎生产工艺的要求。而即使通过增加造粒的次数，对降低杂质含量提高洁净度的作用也不明显。而且过多次数的造粒也会使橡胶分子链被机械剪切力打断或破坏，使橡胶单体（聚异戊二烯）聚合度降低，即分子量降低，这样直接影响了成品的塑性初值、门尼粘度和硬度，破坏了橡胶本身特有的高弹性和物理机械性能。同时，目前，天然橡胶原料来源多样性，即来自不同地域、不同胶农、胶商，质量参差不齐、变异性较大。若得不到较好的混合则可能导致成品的杂质含量、灰分含量、氮含量、塑性初值、抗氧指数、门尼粘度等理化指标波动不均一、不稳定，这样势必给轮胎生产企业带来工艺的经常改变，甚至导致废品的产生。而破碎后直接绉片、造粒往往导致胶料的混合不充分，杂质、灰分去除效果差。所以，需要改进现有橡胶加工工艺来提高橡胶的一致性、稳定性和洁净度。开发和生产子午线轮胎橡胶的必要性虽然世界天然橡胶流通市场上的整体发展趋势是供需缺口将会长期存在，但是同时也存在一些不利因素。比如近年来，国内兄弟垦区的天然橡胶种植和加工能力都在有计划地持续增长；随着泰国、印尼、马来西亚三国成立国际天然橡胶合作联盟,（以后计划吸收越南和印度加入），今后在国际市场上形成天然橡胶产品价格垄断的地位将日益增强；在某些特定的条件下，合成橡胶消费量会提高，相应的天然橡胶的消费量会下降；加入WTO后，今后天然橡胶进口关税还逐渐下调等等。基于外部竞争环境越来越严峻的态势，以及市场需求情况来看，研究和生产子午线轮胎标准橡胶产品，是构建企业核心能力，提高市场竞争优势的有力措施之一。新型子午线轮胎橡胶的生产加工技术195.3.1TSR—9710子午线轮胎标准橡胶TSR—9710标准橡胶的生产加工工艺简单，能有效地解决胶料的去除杂质、灰分等问题，提高胶料的一致性能，并使胶料的软硬均匀易于干燥，提高了橡胶的品质。其生产加工总过程：①f②f③f④。先将生胶片经过破碎、浮洗，除去胶料中的杂质再经双螺杆挤出切粒、浮洗，二次除杂质；经过九级压绉三级造粒后加入隔离剂，并对胶料进行调粘度和抗氧化处理；将湿胶粒进行干燥，干燥后的胶粒经过标准称重、打包；检查胶包是否含夹生胶、白胶、非胶物质等，再经过金属探测仪检测就可以进行包装压箱。TSR—9710标准橡胶的生产加工工艺TSR—9710标准橡胶的生产加工工艺其特征在于：包括原料除杂程序、造粒处理程序所述原料除杂程序是将生胶片放入设置有捞胶网的大水池浸泡，然后用破碎机对生胶片进行破碎造小，较小的胶片进入一级浮洗圆池进行浮洗，第一次洗涤的胶块被提升滴水后输送到双辊机进行破碎造小再次破碎进入二级浮洗圆池进行浮洗，在二级浮洗圆池洗涤后的胶粒再提升滴水送到三级浮洗圆池进行浮洗；所述造粒处理程序是在胶料经过三级浮洗后，将胶料再次提升滴水；接着让胶在辊距依次减小的绉片机上压绉成片，经过一号、二号、三号三次连续的压绉以后进入一号造粒机进行第一次剪切造粒分散，所得胶粒漂洗后经过提升机筛将胶粒和携胶用水分离后依次进入四号、五号、六号绉片机压绉成片到达二号撕粒机进一步造粒，出来的胶粒在漂洗池经过漂洗后由提升机筛抽提分离进入七号、八号、九号绉片机进一步压绉成片输送到三号撕粒机造成较小的胶粒。将三号撕粒机胶料收集池粒子经抽胶泵输送至振荡筛后装入干燥车，然后加入隔离剂，与此同时用调粘剂对胶粒门尼粘度进行调节及抗氧化处理，接着将湿胶粒进行干燥，干燥后的胶粒经过称胶、压包，并检查胶包是否含夹生胶、白胶非胶物质等，再经过金属探测仪检测就可以进行包装压箱。产品性能和特点该产品具有一致好、强度高、易于塑炼、密炼、成品率高等特点。除了标准的六项化学指标外，同时增加物理指标，更好配合优质轮胎的生产。该产品可以直接用于半钢/全钢子午线轮胎的生产。该产品可以替代进口TSR10/20和SMR9710/9720,个别性能优于进口橡胶。产品包装采用国际紧缩木托盘包装（1.26吨/托），运输方便、快捷、易理货等特点。SCR—RT20子午线轮胎专用橡胶SCR-RT20标准橡胶的生产加工工艺简单，具有产品一致性好、相溶性好、稳定性高等特点。其生产加工总过程：①一②一③一④一⑤。原材料各项指标的化验：依据ISO09001：2008质量管理体系的要求，我们对进场原材料进行抽样检测，确定每批材料的质量情况，做好记录，为下一步生产配方做准备。原材料的分级、除杂：加工前对所有原材料出去外包装，检查每个胶包的质量情况，将有污染、杂物的进行隔离处理。根据原材料的化验指标及产品的各项要求确定生产配方。切割、混合。装入冷却车、冷却、标准称量、压包、抽样、外观检查、金属探测。标识、压箱、托盘包装。SCR－RT20标准橡胶的生产加工工艺，其特征在于混合：混合过程是由橡胶干搅机来完成的。天然橡胶干搅机是由电动机的动力通过联轴器传给减速器，减速后又通过联轴器传给主轴，主轴上螺旋分布着6〜18把动刀，机壳把主轴及动刀包含住，机壳内分布有25〜30把定刀，机壳前端上部有喂料口，筛板和切刀位于机壳的末端。出料口也在机壳的末端；工作时，胶料从喂料口进入机壳内腔，通过搅拌混合并再次熟化后从筛板孔挤出并被切刀切碎，从出料口出来。用低等级橡胶原料生产子午线轮胎胶高等级橡胶，提高经济效益；改善干燥效果。配合调粘剂、软化剂使用，并通过原料配比调整杂质。该产品选用优质胶片、标一和标二等经过橡胶机械深加工挤压而成，具有产品一致性好、相溶性好、稳定性高等特点，原材料来源丰富，大批量的产品在一定程度上缓解了子午线轮胎橡胶供应不足的局面。广泛应用于汽车轮胎和摩托车胎等受力车胎生产，可以与进口20#子午线轮胎橡胶相媲美。该产品易于与其他轮胎原料混合，从而容易获得均一品质的轮胎产品。六天然橡胶的应用天然橡胶的应用十分广泛，无论是民生用品和工业产品都有应用，在生产线的流程中和最终产品都可见其踪迹。由于天然橡胶具有上述一系列物理化学特性，尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，并且，经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐磨等宝贵性质，所以，具有广泛用途。例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松紧带；医疗卫生行业所用的外科医生手套、输血管、避孕套；交通运输上使用的各种轮胎；工业上使用的传送带、运输带、耐酸和耐碱手套；农业上使用的排灌胶管、氨水袋；气象测量用的探空气球；科学试验用16的密封、防震设备；国防上使用的飞机、坦克、大炮、防毒面具；甚至连火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开天然橡胶。目前，世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上。七天然橡胶的发展趋势当今世界由于天然橡胶的供需矛盾，使得天然橡胶产业处于较为有利的地位，但是市场情况变化无常随着标准胶分级结构的改变，预计今后生胶生产部门会更多转向生产订制橡胶，即按照橡胶制品厂的某种需要而生产专用胶，生产这种橡胶需要专门的加工方法。所谓未雨绸缪，我们不但要做好标准橡胶产品，还要做好橡胶产品质量和生产加工技术的升级工作，只有不断地巩固和提高企业的产品市场竞争力，才能在市场经济的大潮中乘风破浪昂首前行。此外，随着中国经济的迅猛发展，我国对天然橡胶的需求量逐年增加，据相关行业网站统计，由于我国可供植胶的土地资源有限，我国天然橡胶的自给率17低于27%，也低于国际公认的30%自给率的安全保障线。降低橡胶工业对国际天然橡胶市场的过分依赖，大力发展天然橡胶的代用胶，例如开发和采用合适的特种合成橡胶来代替天然橡胶的使用，是缓解市场供需矛盾的重要措施之一。

参考文献《固、特、异的软物质》，第5页；TheRubberIndustry，第20页“Healsosuggestedthatrubberisapolymer"；《橡胶大全》，第151页“Bouchardat于1879年证实异戊二烯可以聚合成天然橡胶”；TheRubberIndustry，第12页；JohnOlmstedIII、GregoryM.Williams著，Chemistry，第5