橡胶产品应为天然或合成的?
橡胶制品在生活中随处可见,例如汽车轮胎、手套、密封件等。这些产品分为天然橡胶和合成橡胶。虽然仅有两个词的差别,但性能却大相径庭。让我们详细分析一下。
从“起源”来看结构
天然橡胶就像是大自然精心设计的作品。它来自橡胶树的树汁。主要成分是一种叫做顺式-1,4-聚异戊二烯的物质。该成分的分子结构非常规则,就像整齐排列的小链条,彼此之间的连接既不松也不紧,这也是其众多优良性能的基础。
合成橡胶是人类智慧的结晶。它的原材料是石油和其他化学产品。科学家通过调整分子的排列制造出不同类型的合成橡胶。例如,有些在链条上添加了像苯环一样的“小凸起”,还有些改变了链条的顺式和反式方向,就像搭积木一样,构建不同的结构,赋予它们不同的能力。
弹性好不好
说到弹性,天然橡胶在室温下表现非常出色。在25-80℃的温度范围内,它的回弹率可以达到80%以上,就像我们玩的球,投出去后能迅速弹回。但它有点“怕冷怕热”。当温度降到-60℃以下时,它会变硬并失去弹性;当温度过高时,它会变软并失去强度。
合成橡胶在弹性方面有其自身的优势。例如,硅橡胶是一种“高低温专家”。即使在-100℃的超低温下,它也能保持弹性,并在超过200℃的高温环境中工作,这是天然橡胶无法做到的。丁二烯橡胶的弹性优于天然橡胶,使用它制作的轮胎行驶更轻便。
它耐磨且耐用吗?天然橡胶相当强韧,能够承受120,000次的重复弯曲。它还具有良好的抗撕裂性,不易被撕裂。但如果频繁摩擦,它的磨损速度会比某些合成橡胶更快。
在耐磨性方面,合成橡胶有许多“专家”。丁二烯橡胶的耐磨性非常好,比天然橡胶高出30%。将其用作轮胎胎面可以延长轮胎的使用寿命。苯乙烯-丁二烯橡胶能承受重复弯曲,能够承受超过200,000次的弯曲。它比天然橡胶耐用得多,因此经常用于制作需要反复移动的橡胶部件。
它耐用且怕腐蚀吗?天然橡胶有点“娇嫩”。它怕臭氧和阳光。随着时间的推移,它会老化,变硬变脆,容易开裂。如果接触到汽油和机油等有机溶剂,它会像浸泡在水中的海绵一样膨胀,膨胀率可以达到300%,这使得它无法正常使用。
合成橡胶在耐腐蚀性方面更加强大。氮化橡胶是一种“耐油专家”。即使浸泡在机油中,体积变化也非常小,膨胀率可以控制在5%以内。它特别适合用于与油接触的密封圈。氯丁橡胶不怕臭氧和阳光,且在户外的风吹日晒下不易老化。它可以作为电缆护套使用多年。
它容易加工吗?
天然橡胶易于加工。它具有适中的粘度。就像揉面团一样,容易与碳黑和硫等添加剂混合,并且在加工过程中消耗的能量较少。这也是许多与人体接触的产品(如医用手套)使用天然橡胶的原因之一,因为加工过程简单,成品更柔软、更舒适。
合成橡胶加工起来困难也容易。例如,丁基橡胶更“顽固”,需要高温高压条件才能加工得好;但一些合成橡胶通过特殊工艺可以变得更好,比如氰丁橡胶。经过动态硫化处理,拉伸强度可以达到20MPa,几乎赶上天然橡胶。
如何在现实生活中使用它?
在实际应用中,天然橡胶和合成橡胶常常“合作”。例如,汽车轮胎通常将天然橡胶与其他合成橡胶混合。天然橡胶可以使轮胎更耐撕裂,确保行驶安全。
合成橡胶在不同场景中发挥着独特作用。丁二烯橡胶可以减少轮胎滚动时的阻力,使汽车更省油;硅橡胶常用于汽车发动机的密封圈,因为它耐高低温并且能够在高温环境中牢固密封;丁基橡胶内胎具有特别好的密封性能。如果将其用作自行车内胎,可以在不充气的情况下使用半年。


