功能橡膠

功能橡膠是除了具有高彈性外，還具有某種特殊性能的橡膠。例如導(dǎo)電橡膠、磁性橡膠、電磁屏蔽橡膠等 。

稀土功能材料，從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)入了高速發(fā)展階段，其應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的速度愈來(lái)愈快，一般以5年左右的周期出現(xiàn)一個(gè)震動(dòng)世界的新成果，已經(jīng)成為新興產(chǎn)業(yè)與社會(huì)進(jìn)步不可缺少的新材料，并迅速形成新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在橡膠工業(yè)中，稀土功能橡膠也成了新技術(shù)領(lǐng)域，隨著研究的不斷深入，其品種越來(lái)越多，應(yīng)用范圍也由特殊變?yōu)橐话恪?

橡膠材料的功能化就是通過(guò)物理或化學(xué)的手段與新型材料復(fù)合或混合，及采用新型加工方法等使橡膠材料獲得原來(lái)不具備的某些特殊性能。這些特殊性能包括：力學(xué)性能方面的超低硬度、超高強(qiáng)度；熱學(xué)性能方面的導(dǎo)熱、熱敏變色；電學(xué)性能方面的導(dǎo)電、電磁波屏蔽和吸收；光學(xué)性能方面的光刻、光蓄，可光降解；生物學(xué)性能方面的仿生，可生物降解；其他方面有磁性、親水性、形狀記憶和富氧等特性。不同類的稀土功能助劑加到橡膠中，可使橡膠分別具有磁性、熒光、電熱轉(zhuǎn)換、電磁波屏蔽和吸收、可光降解等特性，從而制得功能橡膠制品；若將多類的功能助劑并用，則可得到復(fù)合型功能產(chǎn)品。

第二次世界大戰(zhàn)期間，出現(xiàn)了水下探測(cè)定位器-聲吶。利用聲吶能發(fā)射和接受聲波的特性來(lái)發(fā)現(xiàn)水中軍事目標(biāo)，確定距離和方位，從而使水下目標(biāo)的隱蔽性相應(yīng)失去意義。隨著彈道導(dǎo)彈核潛艇的出現(xiàn)和水下武器的發(fā)展，大型軍艦、超級(jí)艦船和客貨輪的數(shù)量越來(lái)越多，因而對(duì)水下聲系統(tǒng)及水下噪聲控制的要求也越來(lái)越高，水下探測(cè)技術(shù)也起著越來(lái)越重要的作用。聲波是發(fā)聲體的振動(dòng)狀態(tài)在介質(zhì)中傳播的一種物理現(xiàn)象。當(dāng)振動(dòng)經(jīng)空氣介質(zhì)傳入人耳，使人耳的鼓膜振動(dòng)時(shí)，便有聲音的感覺(jué)。傳播振動(dòng)的介質(zhì)可以是空氣，也可以是液體或固體。水是傳播振動(dòng)狀態(tài)的良好介質(zhì)，它能有效地傳遞振動(dòng)信息。在海水中，利用超聲頻聲波可以達(dá)到探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的目的。橡膠具有阻抗小、黏度大及吸收的能量能夠很好地轉(zhuǎn)變成熱能，尤其在沖擊頻率比較高的情況下，其吸聲性能要比金屬好。

各種橡膠的吸聲性能雖然有所不同，但無(wú)論哪種橡膠，由于吸聲作用小，一般單純采用實(shí)心橡膠作為吸聲材料并不理想。尤其是在要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合，為提高其吸聲性能，多數(shù)是做成夾海綿與玻璃或橡膠與金屬粘合起來(lái)組成的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，由于玻璃的傳聲速度快，而橡膠的傳聲速度慢，前者密度大，后者密度小，所以?shī)A層結(jié)構(gòu)的吸聲效果要比實(shí)心橡膠理想。當(dāng)聲波投射到海綿橡膠上時(shí)，聲波在其多孔表面上會(huì)產(chǎn)生一部分散射，而入射到海綿微孔中的聲波，由于橡膠的內(nèi)摩擦、黏滯作用及薄膜的振動(dòng)等，聲波的能量將轉(zhuǎn)變成熱能而被吸收。

(1)透聲橡膠制品。理想的透聲材料是聲波入射到透聲層上時(shí)能夠無(wú)反射、無(wú)損耗地通過(guò)，所以要求材料的特性阻抗與水匹配，材料的衰減常數(shù)要盡可能小。透聲材料常用作水聽器的包覆層，例如氯丁橡膠、丁基橡膠和近年來(lái)采用的澆注型聚氨酯橡膠。在水聲工程中，聲吶、魚雷的導(dǎo)流罩或透聲窗都需要具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的透聲材料。例如利用鋼絲增強(qiáng)透聲橡膠，用以制作大型球鼻艏導(dǎo)流罩，或用玻璃增強(qiáng)塑料及其復(fù)合材料結(jié)合，用以制作各種潛艇聲吶罩等等。

(2)反聲橡膠制品。為了避免水下各種噪聲(包括一切不需要的信號(hào))的干擾，在水聲設(shè)備上應(yīng)采用反聲橡膠材料。理想的反聲材料應(yīng)當(dāng)使入射聲波100%地被反射回去。首先，應(yīng)當(dāng)使材料的特性阻抗與水的特性阻抗嚴(yán)重失配；其次，要求材料的衰減常數(shù)小，使入射聲波絕大部分被反射。這種材料在水聲工程中多用作聲吶反射罩，以及換能器基陣的反聲后擋等。

在水聲技術(shù)中，人們對(duì)吸聲體很重視，對(duì)反聲體則較少注意。在淺水中(即常壓或低壓下)這些問(wèn)題很容易解決，海綿橡膠、泡沫塑料便能滿足要求。在高壓下，空氣很容易滿足這個(gè)要求，空氣與水的阻抗比為143，在深水中可用含空氣的海綿橡膠作反聲材料，但必須避免使反聲材料中的空氣溢出和水對(duì)反聲材料的滲透，所以大多數(shù)場(chǎng)合下利用閉孔海綿橡膠，它具有最好的反聲特性，反射系數(shù)一般可達(dá)80%以上 。

感光性橡膠作為成像材料，可用于印刷領(lǐng)域、集成電路(IC)、印制電路板等電子產(chǎn)品的制造。感光性橡膠而言，具有靈敏性、解像清晰、耐久性、耐腐蝕性等特點(diǎn)。感光性橡膠可以分為兩類：一種是在橡膠中添加感光劑，另一種在橡膠結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入感光性基團(tuán)。感光劑可用芳香族重氮化合物、芳香族迭氮化合物、有機(jī)鹵化物等。感光性橡膠的兩大用途是制造感光苯胺印制板和集成電路用的光致抗蝕膜。

(1)感光性苯胺印制板。感光性橡膠從底片直接曝光而制得橡膠凸板，因?yàn)槠浣庀窳?qiáng)、印刷精度高、具有彈性，適用于高級(jí)印刷，在粗糙表面也能獲得清晰的印刷效果。

(2)光致抗蝕膜。橡膠類光致抗蝕膜的缺點(diǎn)是顯像時(shí)產(chǎn)生膨脹而使解像度降低。但是因?yàn)橥磕?qiáng)韌適于密著曝光，所以被廣泛地應(yīng)用。陰性型光致抗蝕膜可用在NR、IR、BR的環(huán)化物中添加感光劑的材料，但因NR存在凝膠、灰塵等問(wèn)題而幾乎不能使用。IR的環(huán)化可用氯化錫等路易斯酸進(jìn)行；BR的環(huán)化可用有機(jī)鹵化鋁進(jìn)行。當(dāng)環(huán)化率較高時(shí)T_g值也增高，而靈敏度將會(huì)下降，故應(yīng)有一個(gè)最佳環(huán)化率。BR最佳環(huán)化率在60%左右，在IR的場(chǎng)合，環(huán)化率在80%以下為佳。BR為典型的商品橡膠類光致抗蝕膜，感光劑可用的雙疊氮型感光劑，橡膠類陽(yáng)性型光致抗蝕膜很少見(jiàn)。一般使用在甲階酚醛樹脂中添加疊氮化合物的材料，并利用UV輻射可形成堿可溶性的方法制造。這種材料的解像度高，但缺點(diǎn)是皮膜較脆。為獲得皮膜強(qiáng)韌的陽(yáng)性光致抗蝕膜，賦予橡膠彈性將是手段之一，例如：光分解性的聚異丁烯類橡膠對(duì)UV的敏感度較低。