橡胶基础知识培训教材课件

橡胶基础知识橡胶基础知识橡胶基础知识1一、关于橡胶的几个概念一、关于橡胶的几个概念1.橡胶：橡胶：ASTM-D1566 中定中定义如下，橡胶如下，橡胶是一种材料是一种材料，它在大的形，它在大的形变下，能迅速下，能迅速而有力恢复其形而有力恢复其形变，能，能够被改性。（定被改性。（定义中所指的改性中所指的改性实质是指硫化。）是指硫化。）2.硫化：橡胶的硫化：橡胶的线型大分子通型大分子通过化学交化学交联而构成三而构成三维网网络结构的化学构的化学变化化过程。程。3.生胶：尚未被硫化交生胶：尚未被硫化交联的橡胶，由的橡胶，由线型型大分子或者大分子或者带支支链的的线型大分子构成。型大分子构成。一、关于橡胶的几个概念1.橡胶：ASTM-D1566中24.混混炼胶：胶：配合剂混合于块状、粒状配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态和粉末状生胶中的未交联状态,且具且具有流动性的胶料。有流动性的胶料。5.硫化胶：使混硫化胶：使混炼胶在一定的胶在一定的时间、温度、温度、压力下力下发生交生交联反反应后的橡后的橡胶。胶。4.混炼胶：配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态3 橡胶分子橡胶分子链硫化前后网硫化前后网络结构示意构示意图A.生胶生胶B.硫化胶硫化胶橡胶分子链硫化前后网络结构示意图A.生胶B.硫化胶4二、橡胶的分类1.按来源按来源结构和用途分构和用途分类天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用合成橡胶通用合成橡胶特种合成橡胶特种合成橡胶丁苯橡胶（SBR）顺丁橡胶（BR）丁腈橡胶（NBR）丁基橡胶（IIR）乙丙橡胶（EPDM）氟橡胶（FKM）硅橡胶（MVQ）丙烯酸酯橡胶（ACM）氯磺化聚乙烯（CSM)二、橡胶的分类1.按来源结构和用途分类天然橡胶合成橡胶通用合52.按化学按化学结构分构分类碳链橡胶碳链橡胶不饱和非极性橡胶天然橡胶（NR)丁苯橡胶（SBR）顺丁橡胶（BR）异戊橡胶（IR）不饱和极性橡胶丁腈橡胶（NBR）氯丁橡胶（CR）饱和非极性橡胶乙丙橡胶（EPDM）饱和极性橡胶丁基橡胶（IIR）氟橡胶（FKM）丙稀酸酯橡胶（ACM）氯磺化聚乙烯（CSM）杂链橡胶杂链橡胶硅橡胶（MVQ）聚硫橡胶（T）2.按化学结构分类碳链橡胶不饱和非极性橡胶天然橡胶（NR)丁63.按形按形态分分类按形态分类按形态分类固体橡胶固体橡胶液体橡胶液体橡胶粉末橡胶粉末橡胶3.按形态分类按形态分类固体橡胶液体橡胶粉末橡胶74.按交按交联方式分方式分类化学交联的传统橡胶化学交联的传统橡胶热塑性弹性体热塑性弹性体热塑性弹性体热塑性弹性体(TPE)是常温下表现出硫化是常温下表现出硫化橡胶性能橡胶性能,而在高温下可进行塑化而在高温下可进行塑化,且可用且可用塑料加工机械进行成型的高分子材料。塑料加工机械进行成型的高分子材料。4.按交联方式分类化学交联的传统橡胶热塑性弹性体热塑性弹性体8三、橡胶的配合三、橡胶的配合橡胶的配合是指：根据成品的性能橡胶的配合是指：根据成品的性能要求，考要求，考虑加工工加工工艺性能的要求和性能的要求和成本成本诸因素，把生胶和各种配合因素，把生胶和各种配合剂组合在一起的合在一起的过程。程。三、橡胶的配合橡胶的配合是指：根据成品的性能要求，考虑加工工9配合体系配合体系1.生胶生胶2.硫化体系硫化体系3.补强填充体系填充体系4.增塑体系增塑体系5.防防护体系体系配合体系1.生胶101.生胶种生胶种类2.硫化体系硫化体系作用：与橡胶大分子起化学作用作用：与橡胶大分子起化学作用,使橡胶使橡胶线性性大分子交大分子交联,形成空形成空间网网络结构构,提高性能提高性能,稳定定形状形状.(1)硫化硫化剂:橡胶分子橡胶分子间的交的交联助助剂一般采用硫磺及含硫化合物，部分合成橡胶一般采用硫磺及含硫化合物，部分合成橡胶也采用金属氧化物，也采用金属氧化物，过氧化物，合成氧化物，合成树脂，脂，胺胺类皂皂盐。橡胶基础知识培训教材课件11(2)硫化促硫化促进剂:加快硫化速度加快硫化速度,缩短硫化短硫化时间,提高物理机械性能提高物理机械性能.按硫化速度快慢分按硫化速度快慢分为：氨基甲酸：氨基甲酸盐类、秋秋兰姆姆类、噻唑类、次磺、次磺酰胺胺类和胍和胍类常常见举例如下：例如下：氨基甲酸氨基甲酸盐类:ZDC,ZDMC秋秋兰姆姆类:TMTD,TMTM噻唑类:M,DM次磺次磺酰胺胺类:NOBS,CZ,DZ胍胍类:D(2)硫化促进剂:加快硫化速度,缩短硫化时间,提高物理机械性12(3)硫化促硫化促进助助剂(活化活化剂):活化胶料活化胶料体系体系,主要有氧化主要有氧化锌(ZnO)和脂肪酸和脂肪酸.(4)硫化延硫化延迟剂(防焦防焦剂):常用的防焦常用的防焦剂有芳香族有机酸及有芳香族有机酸及N-环己基硫代己基硫代邻苯二甲苯二甲酰亚胺胺(CTP)(3)硫化促进助剂(活化剂):活化胶料体系,主要有氧化锌(133.补强填充体系填充体系补强填充体系填充体系,提高胶料物理机械性能提高胶料物理机械性能.(1)炭黑炭黑:炭黑的主要牌号炭黑的主要牌号(ASTM)N110(SAF)俗称俗称:超耐磨炭黑超耐磨炭黑;平均粒径平均粒径19nmN220(ISAF)俗称俗称:中超耐磨炭黑中超耐磨炭黑;平均粒径平均粒径23nmN330(HAF)俗称俗称:高耐磨炭黑高耐磨炭黑;平均粒径平均粒径29nmN550(FEF)俗称俗称:快快压出炭黑出炭黑;平均粒径平均粒径42nmN660(GPF)俗称俗称:通用炭黑通用炭黑;平均粒径平均粒径60nm橡胶基础知识培训教材课件14 炭黑粒子表面模型炭黑粒子表面模型 炭黑聚集体的透射电子显微镜照片炭黑聚集体的透射电子显微镜照片炭黑粒子表面模型炭黑聚集体的透射电子显15 补强性填充性填充剂对橡胶橡胶补强性的大小性的大小,与橡胶和填充与橡胶和填充剂的的结合力合力(相互作用相互作用)、补强剂在橡胶中的分散状在橡胶中的分散状态关系密切。关系密切。补强性填充剂对橡胶补强性的大小,与橡胶和填充剂的16(2)白炭黑白炭黑超微超微细粒子的二氧化硅粒子的二氧化硅,外外观呈白色呈白色,其其配合胶料的拉伸配合胶料的拉伸强度度,耐磨性不如炭黑耐磨性不如炭黑,但可用于白色制品或浅色制品但可用于白色制品或浅色制品.(2)白炭黑17（3）无机填料：）无机填料：对橡胶增容，降低橡胶增容，降低成本，但与橡胶的成本，但与橡胶的结合力合力较差，降低差，降低胶料的物理机械性能。胶料的物理机械性能。碳酸碳酸钙、陶土、硅藻土、滑石粉、云、陶土、硅藻土、滑石粉、云母粉等。母粉等。（3）无机填料：对橡胶增容，降低成本，但与橡胶的结合力较差，184.增塑体系增塑体系增塑增塑剂通常是一通常是一类分子量分子量较低的化合物，低的化合物，加入胶料中能降低橡胶分子加入胶料中能降低橡胶分子链间作用力，作用力，使粉末状配合使粉末状配合剂很好的浸很好的浸润，从而改善，从而改善混混炼工工艺，使配合，使配合剂分散均匀，混分散均匀，混炼时间缩短，短，节约能耗，并能降低混能耗，并能降低混炼过程程中的升中的升热现象，同象，同时它能增加胶料的可它能增加胶料的可塑性、流塑性、流动性、黏着性，便于性、黏着性，便于压延，延，压出和成型。出和成型。4.增塑体系19增塑增塑剂分分类（1）石油系增塑）石油系增塑剂：常用的有石蜡：常用的有石蜡(油）、油）、环烷烃、芳香、芳香烃。（2）煤焦油系增塑）煤焦油系增塑剂：常用的有古：常用的有古马隆隆树脂，煤焦油。脂，煤焦油。（3）松油系增塑）松油系增塑剂：松焦油、松香等：松焦油、松香等（4）脂肪油系增塑）脂肪油系增塑剂：常用的有硬脂酸和：常用的有硬脂酸和油膏。油膏。（5）合成增塑）合成增塑剂：邻苯二甲酸苯二甲酸酯类，环氧氧类、含、含氯类和磷酸和磷酸酯类（后两种（后两种为耐燃性耐燃性增塑增塑剂)。常常见的有的有DOP,DBP增塑剂分类205.防防护体系体系老化的概念：橡胶在加工存老化的概念：橡胶在加工存储和使用和使用过程中，程中，由于受到光、由于受到光、热、氧、金属元素、腐、氧、金属元素、腐蚀介介质等外界因素的影响，使其等外界因素的影响，使其发生物理或化学生物理或化学变化，化，导致性能逐致性能逐渐下降，防下降，防护剂能起到抑制能起到抑制或延或延迟老化的作用。老化的作用。影响橡胶老化的外部因素影响橡胶老化的外部因素:物理因素物理因素:热,光光,电,应力力,变形形化学因素化学因素:氧氧,臭氧臭氧,SO2,H2S,NOx,酸酸,碱碱,及金属离及金属离子等子等.生物因素生物因素:微生物微生物(霉菌霉菌,细菌菌)等等5.防护体系211.老化老化导致的最常致的最常见的外的外观变化：化：变软、发粘、粘、变硬、硬、变脆、脆、龟裂、裂、发霉、霉、变色、失色、失光、粉化等。光、粉化等。2.使用性能逐使用性能逐渐变坏表坏表现为：强度降低、度降低、弹性消失、性消失、电绝缘性下降，耐磨性降低。性下降，耐磨性降低。3.在老化在老化过程中分子程中分子结构构发生以下生以下变化：化：（1）分子）分子链降解降解（2）分子）分子链之之间产生交生交联（3）主）主链或或侧链的改性的改性1.老化导致的最常见的外观变化：变软、发粘、变硬、变脆、龟裂22常常见的几种防老的几种防老剂防老防老剂4010防老防老剂4020防老防老剂RD防老防老剂2246防老防老剂264常见的几种防老剂防老剂401023上述各配合体系中，上述各配合体系中，进一步一步细分分还会会有有许多品种及多品种及类别，且各自的机理不，且各自的机理不同。另外随着橡胶工同。另外随着橡胶工业的的发展，各种展，各种加工助加工助剂及功能材料及功能材料应用越来越广泛，用越来越广泛，诸如塑解如塑解剂、分散、分散剂、增粘、增粘剂、着色、着色剂、发泡泡剂、隔离、隔离剂和阻燃和阻燃剂等。等。上述各配合体系中，进一步细分还会有许多品种及类别，且各自的机24四、橡胶的加工四、橡胶的加工对于一般的橡胶，不于一般的橡胶，不论做什么制品均必做什么制品均必须经过炼胶和硫化两个加工胶和硫化两个加工过程。程。常用的加工方式：常用的加工方式：1.塑塑炼2.混混炼3.压延延4.压出出5.硫化硫化四、橡胶的加工对于一般的橡胶，不论做什么制品均必须经过炼胶和251.塑塑炼目的：降低橡胶的分子量，增加胶料塑性，目的：降低橡胶的分子量，增加胶料塑性，提高加工性能的工提高加工性能的工艺过程。程。常用的加工常用的加工设备有开有开炼机、密机、密炼机和机和挤出机。出机。1.塑炼26 开炼机开炼机 密炼机密炼机开炼机密炼机272.混混炼目的：使配合目的：使配合剂混入到胶料中，并且均匀混入到胶料中，并且均匀分散，制成混分散，制成混炼胶的加工胶的加工过程。程。常用加工常用加工设备开开炼机、密机、密炼机。机。2.混炼28开炼机混炼的模拟开炼机混炼的模拟图图1未混入配合剂和填充剂的包辊胶未混入配合剂和填充剂的包辊胶;2,4混入配合剂和填混入配合剂和填充剂的堆积胶充剂的堆积胶;3浮动的堆积胶浮动的堆积胶;5高速拉伸力和高剪切高速拉伸力和高剪切力的粉碎及混合分散力的粉碎及混合分散开炼机混炼的模拟图1未混入配合剂和填充剂的包辊胶;2,29开炼机炼胶时开炼机炼胶时,影响开炼机炼胶的主要因素影响开炼机炼胶的主要因素:胶温、填胶容量、辊温、辊距、辊速、辊胶温、填胶容量、辊温、辊距、辊速、辊筒速比、配合剂添加顺序及其分别所需的筒速比、配合剂添加顺序及其分别所需的时间和全工序结束时间等。时间和全工序结束时间等。开炼机炼胶时,影响开炼机炼胶的主要因素:30密密炼机混机混炼密密炼机混机混炼与开与开炼机混机混炼的不同点的不同点密密炼机混机混炼基本上基本上继承了开承了开炼机的混机的混炼方法方法,但两者之但两者之间仍存在以下不同点仍存在以下不同点,即即:密密炼机混机混炼是在密是在密闭的混的混炼室中室中进行的行的,所所以看不以看不见混混炼状状态(变化化););密密炼机混机混炼是在密是在密闭状状态下下进行的行的,所以可所以可防止橡胶的氧化老化防止橡胶的氧化老化;密炼机混炼31 密炼机转子 混炼示意图密炼机转子混炼示意图32并用胶料在开炼机里混炼花费的时间很并用胶料在开炼机里混炼花费的时间很长长,而用密炼机则可在短时间内完成而用密炼机则可在短时间内完成;密炼机混炼因混炼时间短密炼机混炼因混炼时间短,而橡胶温度而橡胶温度上升幅度大上升幅度大,所以多半采用两段混炼所以多半采用两段混炼,即即:(a)在生胶中加入除硫化剂、促进剂等硫化在生胶中加入除硫化剂、促进剂等硫化体系以外的配合剂进行混炼。这种工艺称体系以外的配合剂进行混炼。这种工艺称为一段混炼。为一段混炼。(b)对一段混炼胶料和硫化体系进行混炼对一段混炼胶料和硫化体系进行混炼,用密炼机混炼时宜采用低速进行用密炼机混炼时宜采用低速进行,以免胶温以免胶温上升上升,也可用开炼机边冷却边添加硫化体系也可用开炼机边冷却边添加硫化体系进行混炼。该混炼工艺称为二段混炼。进行混炼。该混炼工艺称为二段混炼。并用胶料在开炼机里混炼花费的时间很333.3.压延压延压延加工是采用辊筒压延加工是采用辊筒(二辊以上二辊以上)不同排列不同排列的压延机制造胶片的压延机制造胶片(压片压片)和对织物进行和对织物进行挂胶、压型等的操作。挂胶、压型等的操作。3.压延34 胶料在压延机辊筒间隙中的行为和作用于辊筒的分离力胶料在压延机辊筒间隙中的行为和作用于辊筒的分离力胶料在压延机辊筒间隙中的行为和作用于辊筒的分离力35压延加工种类压延加工种类1.1.压片：胶料通过速比较小的辊筒之间压片：胶料通过速比较小的辊筒之间,压制成压制成有一定厚度、宽度和长度的未硫化胶片。有一定厚度、宽度和长度的未硫化胶片。2.2.贴合：通过压延机等速辊的同时贴合：通过压延机等速辊的同时,将两层薄胶将两层薄胶片贴合成一层胶片。片贴合成一层胶片。3.3.贴胶：用压延机两个等速辊筒的压力将一定厚贴胶：用压延机两个等速辊筒的压力将一定厚度的胶片贴合于织物上。度的胶片贴合于织物上。4.4.擦胶：以粘合为目的擦胶：以粘合为目的,用速比较大的压延机辊用速比较大的压延机辊筒将胶料擦入织物的纤维中。筒将胶料擦入织物的纤维中。5.5.压型：将胶料压制成带一定花纹的胶片压型：将胶料压制成带一定花纹的胶片(用作用作轮胎胎面胶、门窗密封条和压型制品等轮胎胎面胶、门窗密封条和压型制品等)。压延加工种类1.压片：胶料通过速比较小的辊筒之间,压制364.压出（出（挤出）成型出）成型一般所说的挤出一般所说的挤出,多指螺杆式挤出。挤出多指螺杆式挤出。挤出机由输送胶料的螺杆和控制半成品规格尺机由输送胶料的螺杆和控制半成品规格尺寸及几何形状的口型组成。根据口型的形寸及几何形状的口型组成。根据口型的形状可挤出管状、棒状、片状和断面形状复状可挤出管状、棒状、片状和断面形状复杂的异形橡胶制品杂的异形橡胶制品,而有时还可用于电线而有时还可用于电线等橡胶包覆金属挤出和异种胶料复合挤出等橡胶包覆金属挤出和异种胶料复合挤出等。等。4.压出（挤出）成型371.螺杆螺杆;2.胶料胶料;3.供料辊供料辊;4.调温夹套调温夹套;5.机筒机筒;6.凹槽凹槽;7.驱动部驱动部,稳定转速稳定转速;8.供料段供料段,与壁面、螺杆摩擦吃入胶与壁面、螺杆摩擦吃入胶料料;9.压缩段压缩段,减少流道断面减少流道断面,以增大内压和生热塑化以增大内压和生热塑化;10.混合段混合段,由于流道分开产生了紊流由于流道分开产生了紊流,促进混合促进混合,以便均匀以便均匀塑化塑化;11.计量段计量段,使胶料层流化使胶料层流化,以便稳定挤出量以便稳定挤出量;12.挤挤出机头出机头,控制流道形状控制流道形状,以便于胶料流变化和整流以便于胶料流变化和整流;13.口口型型,控制松驰控制松驰;决定挤出形状决定挤出形状1.螺杆;2.胶料;3.供料辊;4.调温夹套;5.机385.硫化硫化硫化是橡胶加工的最后一道工序，在一定的硫化是橡胶加工的最后一道工序，在一定的温度温度压力和力和时间的作用下，橡胶大分子的作用下，橡胶大分子发生生化学反化学反应形成交形成交联的工的工艺过程。程。5.硫化39硫化三要素：硫化三要素：时间、温度、温度、压力力.（1 1）硫化温度和）硫化温度和时间温度是硫化反温度是硫化反应的最基本条件，的最基本条件，对于某一种胶于某一种胶料，当硫化温度被料，当硫化温度被选定后，就存在一可使硫化定后，就存在一可使硫化胶具有最佳性能的胶具有最佳性能的时间，称，称为工程正硫化工程正硫化时间。硫化温度高，硫化速度快，生硫化温度高，硫化速度快，生产效率高；反之效率高；反之生生产效率低。硫化温度的高低，决定于胶料的效率低。硫化温度的高低，决定于胶料的配方，主要决定于胶种和硫化体系。高温，易配方，主要决定于胶种和硫化体系。高温，易引起橡胶分子引起橡胶分子链的裂解，最的裂解，最终导致橡胶性能下致橡胶性能下降。降。硫化三要素：时间、温度、压力.40（2）施加）施加压力的目的：力的目的：a.防止胶料气泡的防止胶料气泡的产生，提高胶料的致生，提高胶料的致密性。密性。b.使胶料流使胶料流动，充，充满模腔模腔c.改善硫化胶的物理机械性能。改善硫化胶的物理机械性能。（2）施加压力的目的：41硫化硫化历程程1.焦焦烧阶段段相当于硫化反相当于硫化反应的的诱导期，它的期，它的长短关系到生短关系到生产加工安全性，决加工安全性，决定于胶料配方成定于胶料配方成分，主要受促分，主要受促进剂的影响。的影响。2.热硫化硫化阶段段逐逐渐形成网形成网络结构，使橡胶构，使橡胶弹性性和拉伸和拉伸强度急度急剧上升。上升。硫化历程图硫化历程硫化历程图423.平坦硫化平坦硫化阶段段交交联反反应基本完成，基本完成，继而而发生交生交联键的重排、的重排、裂解等反裂解等反应4.过硫化硫化阶段段硫化反硫化反应中网中网络结构形成的后期，存在着交构形成的后期，存在着交联重排，但主要是交重排，但主要是交联键及及链段的裂解反段的裂解反应。3.平坦硫化阶段43较为理想的橡胶理想的橡胶硫化曲硫化曲线满足下足下列条件列条件（1）硫化）硫化诱导期期（焦（焦烧时间）要）要足足够长，充分保，充分保证生生产加工的安加工的安全性。全性。（2）硫化速度要）硫化速度要快，提高生快，提高生产效效率，降低能耗。率，降低能耗。（3）硫化平坦期）硫化平坦期要要长。硫化曲线较为理想的橡胶硫化曲线满足下列条件44谢谢！谢谢！45激励学生学习的名言格言激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努香港著名推销商）222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。229、以诚感人者，人亦诚而应。230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。激励学生学习的名言格言46