橡膠的綜合利用
化學(xué)先生 / 2019-05-16
世界上榮獲“彈性之王”稱號的物質(zhì)是什么?是橡膠。
像膠可以拉伸到原來長度的7-8倍，外力一消失，它又迅速地鐵復(fù)到原來的狀態(tài)。你想想看，其他一切材料，鋼鐵、鋁、銅、塑料…在彈性方面又有哪一種能與之相比呢?橡較不但具有優(yōu)異的彈性，還具有絕綠性、不通氣性、蝕性、抗磨性等寶貴性能，因它成了現(xiàn)代化建設(shè)不可缺少的材料。
翻開橡膠的歷史，可以看到從人類發(fā)現(xiàn)橡膠到制成橡膠制品，從天然像橡膠制品膠到合成橡膠，充滿著人生的艱辛跋涉，傾注著許多化學(xué)工作者的智慧與汗水。
人類最早認(rèn)識橡膠的是美洲最古老的居民一一印第安人。1493年，航海家研倫布第二次航行到美湖的海地島。他看到島上印第安人的兒童，一面哼著歌曲，一面和著節(jié)奏歡樂地把一個黑色的球扔來扔去，這球落到地面后，竟然會彈跳到幾乎與原來一樣的高度。哥倫布大為驚語，仔細(xì)地向印第安人打聽，才知道世界上有一種彈性非常好的物質(zhì)一一橡膠。
相傳大約在500多年前。墨西哥原始大森林的印第安人，發(fā)現(xiàn)一種樹，只要碰破一點樹皮，就會流出像牛奶一樣的淚水。這淚水能形成薄膜，不漏水。有彈性，它就是我們現(xiàn)在所說的膠乳，會流淚的樹就是橡膠樹。膠乳其實是橡膠分散在水里的溶液，化學(xué)上稱這種溶液叫“膠體溶液”。把這種膠體溶液加人少許需酸，或用燃燒椰亮等植物時生成的煙進(jìn)行照烤，膠汁就會凝固成具有彈性的黃色固體物質(zhì)。人們叫它“生橡膠”。生橡膠性能很差，受熱發(fā)黏，遇冷變旋，因此它的使用范圍大大受到限制。又一件偶然事件發(fā)生了，使橡膠的命運(yùn)發(fā)生了很大改變，開辟了橡膠利用的廣天地。
19世紀(jì)中葉的一天。一個叫古德意的美國人在無意中把一塊生橡膠和一小塊硫黃弄進(jìn)了火爐。他慌忙找來火錯將橡膠取出。然而，奇跡出現(xiàn)了，這團(tuán)從火爐取出的橡膠變了!變得更加堅初、更富有彈性，尤其令人興奮的是原來溫度一高就變軟發(fā)的生橡膠。從火爐中經(jīng)高溫后，卻反而不黏了。這是橡膠史中一個劃時代的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了橡膠硫化的新工藝，為橡膠的利用打開了大門，生膠是由聚異成二烯線型大分子組成，它的性質(zhì)因受溫度影響而發(fā)生變化。溫度高時變得十分黏稠，溫度低時則又變硬胞。為了改進(jìn)生膠的性能，獲得需要的橡膠制品，可將生膠進(jìn)行“硫化”，使橡膠分子鏈間發(fā)生交連，生成網(wǎng)狀大分子。同時硫化過程中還加入一些填充劑(如炭黑離土等)和防老劑等。硫化后的熟橡膠，在抗張強(qiáng)度和耐磨等機(jī)械性能上部有很大提高。橡膠在國防上具有持殊的用途，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中也少不了它。它的最大特點是具有出色的高彈性、電絕緣性、防水性和不透氣性，因此它是一種寶貴的材料。一輛坦克需要800千克橡膠，一艘3萬噸級的軍艦就要用68噸橡膠。人類對橡膠的需要量越來越大，而橡膠的生長速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類的需要。在這種形勢下，各國競相發(fā)展合成橡膠。
在第一次世界大戰(zhàn)期間，德國首先由乙炔合成甲基橡膠。以后美、蘇、德等國在戰(zhàn)后又研制了丁鈉橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠等。目前已生產(chǎn)的合成橡膠不下幾十個品種，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了天然橡膠。丁苯橡膠其耐磨性、耐老化及耐熱性都比天然橡膠好，目前主要用于汽車輪胎和各種工業(yè)橡膠制品。人們接習(xí)將它們大體分作通用和特種兩類。通用指在一般民用產(chǎn)品方面及輪胎制造上;特種當(dāng)然就是指在高溫、低溫、酸堿腐蝕、輻射等特殊環(huán)境中使用的橡膠。
在日常生活中，你到處可以看到用橡膠制成的物品:汽車與飛機(jī)的輪胎機(jī)器傳動帶、雨衣、雨鞋、潛水衣、電線絕緣外套等，真是數(shù)不勝數(shù)。橡膠不但用途廣，而且用量大。造一輛卡車需生膠250千克，造一架噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)需生膠600千克，造一艘輪船需要生膠幾十噸…
人們?yōu)榱双@得橡膠，大力開辟橡膠園，然而，大自然是吝嗇的。一畝地只可種25-33株橡膠樹，種植6年后開始產(chǎn)膠，可連續(xù)產(chǎn)膠25年。每年每畝可獲生膠約50千克?？墒?，這些膠還不夠制造一輛卡車用。橡膠樹還不能四海為家，只生長在熱帶。人們經(jīng)過上百年的努力，使全世界天然橡膠的年產(chǎn)量上升到300萬噸，還是滿足不了實際需要。
介紹幾種身懷絕技的合成橡膠。
在近代，隨著科技水平的提高，特別是航空、航天事業(yè)的迅速發(fā)展，對橡膠新品種的要求也更加迫切了，人們將無機(jī)元素硅引入到有機(jī)世界中，研制出最新穎的特種橡膠一一硅橡膠。它既能耐低溫、又能耐高溫，在-65℃-250℃之間仍能保持彈性。所以它成了飛機(jī)和航天飛機(jī)等理想的密封材料。而且它的絕性能也十分優(yōu)越，因此還廣泛應(yīng)用在高精密儀表元件的制造中人們稱它是飛機(jī)和宇字航工業(yè)中不可缺少的材料。如果在硅橡膠中加人乙炔炭黑作導(dǎo)電填料，便可制成一種叫做斑馬膠的導(dǎo)電橡膠。馬膠是電子手表和其他儀表的專用材料。用斑馬膠連接電子手表的集成電路和液晶指示屏，既可防震，又可傳導(dǎo)電訊信號，而且調(diào)換部件也方便。硅橡膠還常常被做成人造關(guān)節(jié)、人造軟骨甚至人工心臟膜而植入人體，使病人像更換機(jī)器零件一樣將病殘部位得到更換，從而恢復(fù)機(jī)能。同時它還在整容、美容上廣泛用作空腔部位的填補(bǔ)，用它不僅病人痛苦少，而且費用也低，能收到很好的效果。另一種身懷絕技的合成橡膠是丁橡膠。它是用丁二烯和丙烯這兩種有機(jī)材料聚合而成的。
它是橡膠家族中當(dāng)之無愧的“耐油之冠”，對礦物油、植物油等油脂的抵抗能力極強(qiáng)。而且這種耐油能力還可隨著它含丙烯睛這種成分的增加而提高。同時，在這里面再加一點別的材料后，還可使它具有被子彈穿射后射孔能自動封閉的特性，因而用它做油箱被子彈射中后，只能“穿”而不起洞，不會漏油。目前，這種橡膠材料被用來制造飛機(jī)和軍用汽車的防彈油箱。還用它制造油封墊圈、輸油管道、印刷膠輥、耐油膠靴等。橡膠制品現(xiàn)在已進(jìn)入我們?nèi)祟惖母鱾€生活領(lǐng)域，到處都有它的蹤跡，如何使橡膠更好地為人類服務(wù)如何使橡膠“聽人的話”，這是未來橡膠的發(fā)展目的和方向。橡膠在未來的時代里，必將發(fā)揮出更大的魔力!
合成橡膠的原料可以從石油得到源源不斷的供應(yīng)，從此更是突飛猛進(jìn)。合成橡膠的年產(chǎn)量已從無到有，年產(chǎn)量已達(dá)到600多萬噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了天然橡膠的產(chǎn)量。合成橡膠生產(chǎn)發(fā)展快，性能各有千秋，可勝任某些天然橡膠所不能擔(dān)當(dāng)?shù)墓ぷ?。這真是“窺破天機(jī)制橡膠，青出于藍(lán)勝于藍(lán)。
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