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Rubber and plastic 橡塑是橡膠和塑料產業的統稱,它們都是石油的附屬產品,它們在來源上都是一樣的,不過,在製成產品的過程里,物性卻不一樣,用途更是不同,橡膠用的廣的就是輪胎,塑料在隨著技術和市場的需求和用途越來越是廣泛,在日常生活裡頭已經離不開了。

1區別分類

橡膠和塑料的區別
簡單的說,塑料與橡膠最本質的區別在於塑料發生形變時塑性變形,而橡膠是彈性變形。換句話說,塑料變形后不容易恢復原狀態,而橡膠相對來說就容易得多。塑料的彈性是很小的,通常小於100%,而橡膠可以達到1000%甚至更多。塑料在成型上絕大多數成型過程完畢產品過程也就完畢;而橡膠成型過程完畢后還得需要硫化過程。
塑料與橡膠同屬於高分子材料,主要由碳和氫兩種原子組成,另有一些含有少量氧,氮,氯,硅,氟,硫等原子,其性能特殊,用途也特別.在常溫下,塑料是固態,很硬,不能拉伸變形.而橡膠硬度不高,有彈性,可拉伸變長,停止拉伸又可回復原狀.這是由於它們的分子結構不同造成的.另一不同點是塑料可以多次回收重複使用,而橡膠則不能直接回收使用,只能經過加工製成再生膠,然後才可用.塑料在100多度至200度時的形態與橡膠在60至100度時的形態相似.塑料不包括橡膠.
複雜的說,廣義地說,橡膠其實是塑料的一種,塑料包括橡膠。現詳細介紹之。
一般工業用雙面膠,可分壓克力膠系及橡膠膠系兩大類。而此兩大類,又都可分有基材及無基材兩種型態(有基材:於膠中加上一層棉質,加強雙面膠本身膠量及強度、無基材:純膠質,確保雙面膠之透明度)。因橡膠膠系的主體為CR,用於橡膠製品,極易與橡膠之硫化系統,產生反應而變紫色。所以較淡顏色的橡膠製品,均採用壓克力膠系中的有基材雙面膠(同種類的雙面膠,無論有基材或無基材,均以其本身膠質厚度做區分。

2生膠形成

生膠可分別為天然橡膠及合成橡膠兩大類。
1.天然橡膠:由橡膠樹榦切割口,收集所流出的膠漿,經過去雜質、凝固、煙熏、乾燥等加工程序,而形成的生膠料。
2.合成橡膠:由石化工業所產生的副產品,依不同需求,合成不同物性的生膠料。常用的如:SBR、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、FKM等。但因合成方式的差異,同類膠料可分出數種不同的生膠,又經由配方的設定,任何類型膠料,均可變化成千百種符合製品需求的生膠料。
天然橡膠來自熱帶和亞熱帶的橡膠樹。由於橡膠在工業、農業、國防領域中有重要作用,因此它是重要的戰略物資,這促使缺乏橡膠資源的國家率先研究開發合成橡膠。

3化學成分

通過對天然橡膠的化學成分進行剖析,發現它的基本組成是異戊二烯。於是啟發人們用異戊二烯作為單體進行聚合反應,得到了合成橡膠,稱為異戊橡膠。異戊橡膠的結構與性能基本上與天然橡膠相同。由於當時異戊二烯只能從松節油中獲得,原料來源受到限制,而丁二烯則來源豐富,因此以丁二烯為基礎開發了一系列合成橡膠。如順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠等。
隨著石油化學工業的發展,從油田氣、煉廠氣經過高溫裂解和分離提純,可以得到乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、丁烷、戊烯、異戊烯等各種氣體,它們是製造合成橡膠的好原料。
世界橡膠產量中,天然橡膠僅佔15%左右,其餘都是合成橡膠。合成橡膠品種很多,性能各異,在許多場合可以代替、甚至超過天然橡膠。合成橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠用量較大,例如丁苯橡膠占合成橡膠產量的60%;其次是順丁橡膠,佔15%;此外還有異戊橡膠、氯丁橡膠、丁鈉橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠等,它們都屬通用橡膠。

4原料配製

橡膠原料的配製可分三個基本過程。
1.塑煉:塑練是將生膠剪斷,並將生膠可塑化、均勻化,幫助配合劑的混練作業。其效果是改善藥品的分散,防止作業中產生摩擦熱,而致橡膠發生焦燒現象,進而改變橡膠的加工性。
2.混煉:混練是將配合藥物均勻混入塑煉完成的生膠中,而混煉的優劣,直接影響製品的良否。藥物分散不均,分子結構無法完全交聯,橡膠則無法達到理想的物性。
3.壓出:混煉完成的生膠,經過壓出作業,將膠料中含有的多餘空氣壓出,並完成所需的厚度,以利於模具內之成型作業。

5產品成型

生膠分子結構為不飽和長鍵的彈性體,所以成型的要件中,需有適當的藥品添加物及外在環境因素(如時間、溫度、壓力等) ,將其不飽和鍵破壞,再重新結合為飽和鍵,並以真空輔助,將內含的空氣完全逼出。如此,才可令成型的橡膠,發揮其應有的特性。若其成型過程有任何缺失(如配方錯誤、時間不足、溫度失當等),則可造成物性流失,多餘藥物釋出,變形,老化加速,種種嚴重不良現象產生。

6老化現象

依橡膠成品所處的環境條件,隨時間的經過,引起龜裂或硬化,橡膠物性退化等現象,稱之為老化現象。引起老化的原因,內部因素。
內部因素:內部因素有橡膠的種類、成型方式、鍵結程度、配合藥物的種類、加工工程中的因子等。
老化現象的防止,著重於正確的膠種選擇及配方設計,外加嚴謹的生產理念。如此才可增加橡膠製成品的壽命,併發揮應有的特殊功能。

7製品特性

1.橡膠製品成型時,經過大壓力壓制,其因彈性體所俱備之內聚力無法消除,在成型離模時,往往產生極不穩定的收縮(橡膠的收縮率,因膠種不同而有差異) ,必需經過一段時間后,才能和緩穩定。所以,當一橡膠製品設計之初,不論配方或模具,都需謹慎計算配合,若否,則容易產生製品尺寸不穩定,造成製品品質低落。
2.橡膠屬熱溶熱固性之彈性體,塑料則屬於熱溶冷固性。橡膠因硫化物種類主體不同,其成型固化的溫度範圍,亦有相當的差距,甚至可因氣候改變,室內溫濕度所影響。因此橡膠製成品的生產條件,需隨時做適度的調整,若無,則可能產生製品品質的差異。

8產品危害

長期接觸橡塑產品對人體的健康十分有害,許多小孩子喜歡將這種香氣重、色彩艷的橡皮擦放在嘴裡嚼,小孩的抵抗能力相對較弱,因此危害很大。

9污染成本

塑料製作污染成本非常高,尤其對於空氣污染、排放污染造成了非常大的影響,而排放出的氣體及污水都帶有非常刺鼻的化學物質成分,生產過程中產生黑煙帶有劇毒。
橡塑也分為兩種:天然橡塑和合成橡塑,合成橡塑也具有污染排放帶有劇毒;而現在國家提倡使用天然橡塑來加工,天然橡塑製作為零污染零排放,正好符合現在低碳生活的國際議題,但天然橡塑對於以上兩種也具有性能上的區別。

10阻燃性能

橡塑材料因其化學結構的獨特性,屬於易燃產品,在燃燒過程中產生融滴。為了滿足使用中阻燃的要求,目前國際上普遍採用以下的辦法:
1、提高氧指數。材料的氧指數是指維持該材料持續燃燒的最低氧氣濃度,氧指數越高表明材料阻燃性能越好,反之則差。氧指數>26,在空氣中會離火自熄,氧指數>32,在空氣中很難燃燒。對易燃材料的氧指數提高一般採用的方法有:共聚法――即在分子鏈上通過共聚反應引入X、P、N等原子,在材料燃燒分解時產生的HX、NH3等能稀釋斷鏈產生的小分子烯烴、烷烴的密度,抑制燃燒反應的進行;接枝法――即將阻燃性好的單體通過接枝反應在易燃的分子鏈上,以提高其阻燃性;交聯法――即將線性分子鏈通過交聯反應在分子鏈間形成網狀結構來達到提高氧指數的目的。橡塑材料提高氧指數的辦法則是交聯法。
2、加入阻燃添加劑,使其燃燒的產物隔絕空氣與可燃氣體,提高產品的阻燃性能。阻燃添加劑分成兩種:鹵系添加劑和金屬氫氧化物阻燃劑。
鹵系添加劑是指含鹵素的阻燃劑,如氯系、溴系等阻燃劑,它們在火焰作用下,釋放出惰性氣體,隔絕氧氣,從而達到阻燃的目的。但是另一方面,在高溫作用下,鹵系阻燃劑會因為凝聚相熱分解產物不能充分燃燒,產生大量有毒腐蝕性氣體,形成二次污染,雖然阻止了燃燒,但生成的煙氣濃度較大,煙密度較高,產生的有毒氣體再一次傷害了人們的身體健康。
金屬氫氧化物阻燃劑是指含有AL(OH)3、Mg(OH)2等氫氧化物的阻燃劑,此類添加劑在200℃以上的溫度下吸熱脫水,帶走產生的燃燒熱,其脫水生產的氧化物在材料表面形成一道堅固緻密的阻燃屏障,起到絕熱防護作用,從而降低燃燒速度、防止火焰蔓延,達到抑制燃燒的目的,且不產生融滴,燃燒產煙濃度小,是一種比較理想的阻燃添加劑。
NBR-PVC丁氰橡膠是極性材料,加入氫氧化物阻燃劑,會大大降低材料的理化性能,廢品率增高,不能連續生產。另外,國內的橡塑材料生產廠由於受到生產成本的影響,只能採用含鹵素的阻燃劑,這就是那些低價橡塑材料燃燒時產生大量黑色、嗆人的有毒氣體的根本原因。
EPDM三元乙丙橡膠是非極性材料,加入氫氧化物阻燃劑后,反而會極大地提高其物理性能,雖然成本高,但廢品率低,燃燒時煙密度低。

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