橡胶基础知识2

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,橡胶基础知识,一、关于橡胶的几个概念,1.橡胶：ASTM-D1566 中定义如下，橡胶是一种材料，它在大的形变下，能迅速而有力恢复其形变，能够被改性。（定义中所指的改性实质是指硫化。）,2.硫化：橡胶的线型大分子通过化学交联而构成三维网络结构的化学变化过程。,3.生胶：尚未被硫化交联的橡胶，由线型大分子或者带支链的线型大分子构成。,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,且具有流动性的胶料。,5.硫化胶：使混炼胶在一定的时间、温度、压力下发生交联反应后的橡胶。,橡胶分子链硫化前后网络结构示意图,A.生胶,B.硫化胶,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,通用合成橡胶,特种合成橡胶,丁苯橡胶（SBR）,顺丁橡胶（BR）,丁腈橡（NBR）,丁基橡胶(IIR）,乙丙橡（EPDM）,氟橡胶（FKM）,硅橡胶（MVQ）,丙烯酸酯橡胶（ACM）,氯磺化聚乙烯（CSM),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,硅橡胶（MVQ）,聚硫橡胶（T）,3.按形态分类,按形态分类,固体橡胶,液体橡胶,粉末橡胶,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,(TPE),是常温下表现出硫化橡胶性能,而在高温下可进行塑化,且可用塑料加工机械进行成型的高分子材料。,三、橡胶的配合,橡胶的配合是指：根据成品的性能要求，考虑加工工艺性能的要求和成本诸因素，把生胶和各种配合剂组合在一起的过程。,配合体系,1.生胶,2.硫化体系,3.补强填充体系,4.增塑体系,5.防护体系,1.,生,生胶,种,种类,2.,硫,硫化,体,体系,作用,：,：与,橡,橡胶,大,大分,子,子起,化,化学,作,作用,使,橡,橡胶,线,线性,大,大分,子,子交,联,联,形,形成,空,空间,网,网络,结,结构,提,高,高性,能,能,稳,稳定,形,形状.,(1)硫,化,化剂:橡,胶,胶分,子,子间,的,的交,联,联助,剂,剂,一般,采,采用,硫,硫磺,及,及含,硫,硫化,合,合物,，,，部,分,分合,成,成橡,胶,胶也,采,采用,金,金属,氧,氧化,物,物，,过,过氧,化,化物,，,，合,成,成树,脂,脂，,胺,胺类,皂,皂盐,。,。,(2)硫,化,化促,进,进剂:加,快,快硫,化,化速,度,度,缩,缩短,硫,硫化,时,时间,提,高,高物,理,理机,械,械性,能,能.,按硫,化,化速,度,度快,慢,慢分,为,为：,氨,氨基,甲,甲酸,盐,盐类,、,、秋,兰,兰姆,类,类、,噻,噻唑,类,类、,次,次磺,酰,酰胺,类,类和,胍,胍类,常见,举,举例,如,如下,：,：,氨基,甲,甲酸,盐,盐类:ZDC,ZDMC,秋兰,姆,姆类:TMTD,TMTM,噻唑,类,类:M,DM,次磺,酰,酰胺,类,类:NOBS,CZ,DZ,胍类:D,(3)硫,化,化促,进,进助,剂,剂(,活,活化,剂,剂):,活,活化,胶,胶料,体,体系,主,要,要有,氧,氧化,锌,锌(ZnO),和,和脂,肪,肪酸.,(4)硫,化,化延,迟,迟剂(防,焦,焦剂):,常,常用,的,的防,焦,焦剂,有,有芳,香,香族,有,有机,酸,酸及N-,环,环己,基,基硫,代,代邻,苯,苯二,甲,甲酰,亚,亚胺(CTP),3.,补,补强,填,填充,体,体系,补强,填,填充,体,体系,提,高,高胶,料,料物,理,理机,械,械性,能,能.,(1)炭,黑,黑:,炭黑,的,的主,要,要牌,号,号(ASTM),N110(SAF),俗,俗,称,称:,超,超耐,磨,磨炭,黑,黑;,平,平均,粒,粒径19nm,N220(ISAF)俗,称,称:,中,中超,耐,耐磨,炭,炭黑;平,均,均粒,径,径23nm,N330(HAF),俗,俗,称,称:,高,高耐,磨,磨炭,黑,黑;,平,平均,粒,粒径29nm,N550(FEF),俗,俗称:快,压,压出,炭,炭黑;,平,平均,粒,粒径42nm,N660(GPF),俗,俗称:通,用,用炭,黑,黑;平,均,均粒,径,径60nm,炭黑,粒,粒子,表,表面,模,模型,炭黑,聚,聚集,体,体的,透,透射,电,电子,显,显微,镜,镜照,片,片,补强,性,性填,充,充剂,对,对橡,胶,胶补,强,强性,的,的大,小,小,与橡,胶,胶和,填,填充,剂,剂的,结,结合,力,力,(,相互,作,作用,),、补,强,强剂,在,在橡,胶,胶中,的,的分,散,散状,态,态关,系,系密,切,切。,(2)白,炭,炭黑,超微,细,细粒,子,子的,二,二氧,化,化硅,外,观,观呈,白,白色,其,配,配合,胶,胶料,的,的拉,伸,伸强,度,度,耐,耐磨,性,性不,如,如炭,黑,黑,但,但可,用,用于,白,白色,制,制品,或,或浅,色,色制,品,品.,（3,）,）无,机,机填,料,料：,对,对橡,胶,胶增,容,容，,降,降低,成,成本,，,，但,与,与橡,胶,胶的,结,结合,力,力较,差,差，,降,降低,胶,胶料,的,的物,理,理机,械,械性,能,能。,碳酸,钙,钙、,陶,陶土,、,、硅,藻,藻土,、,、滑,石,石粉,、,、云,母,母粉,等,等。,4.,增,增塑,体,体系,增塑,剂,剂通,常,常是,一,一类,分,分子,量,量较,低,低的,化,化合,物,物，,加,加入,胶,胶料,中,中能,降,降低,橡,橡胶,分,分子,链,链间,作,作用,力,力，,使,使粉,末,末状,配,配合,剂,剂很,好,好的,浸,浸润,，,，从,而,而改,善,善混,炼,炼工,艺,艺，,使,使配,合,合剂,分,分散,均,均匀,，,，混,炼,炼时,间,间缩,短,短，,节,节约,能,能耗,，,，并,能,能降,低,低混,炼,炼过,程,程中,的,的升,热,热现,象,象，,同,同时,它,它能,增,增加,胶,胶料,的,的可,塑,塑性,、,、流,动,动性,、,、黏,着,着性,，,，便,于,于压,延,延，,压,压出,和,和成,型,型。,增塑,剂,剂分,类,类,（1,）,）石,油,油系,增,增塑,剂,剂：,常,常用,的,的有,石,石蜡(油,）,）、,环,环烷,烃,烃、,芳,芳香,烃,烃。,（2,）,）煤,焦,焦油,系,系增,塑,塑剂,：,：常,用,用的,有,有古,马,马隆,树,树脂,，,，煤,焦,焦油,。,。,（3,）,）松,油,油系,增,增塑,剂,剂：,松,松焦,油,油、,松,松香,等,等,（4,）,）脂,肪,肪油,系,系增,塑,塑剂,：,：常,用,用的,有,有硬,脂,脂酸,和,和油,膏,膏。,（5,）,）合,成,成增,塑,塑剂,：,：邻,苯,苯二,甲,甲酸,酯,酯类,，,，环,氧,氧类,、,、含,氯,氯类,和,和磷,酸,酸酯,类,类,（,（后,两,两种,为,为耐,燃,燃性,增,增塑,剂,剂),。,。,常,常见,的,的有DOP,DBP,5.,防,防护,体,体系,老化,的,的概,念,念：,橡,橡胶,在,在加,工,工存,储,储和,使,使用,过,过程,中,中，,由,由于,受,受到,光,光、,热,热、,氧,氧、,金,金属,元,元素,、,、腐,蚀,蚀介,质,质等,外,外界,因,因素,的,的影,响,响，,使,使其,发,发生,物,物理,或,或化,学,学变,化,化，,导,导致,性,性能,逐,逐渐,下,下降,，,，防,护,护剂,能,能起,到,到抑,制,制或,延,延迟,老,老化,的,的作,用,用。,影响,橡,橡胶,老,老化,的,的外,部,部因,素,素:,物理,因,因素:热,光,电,应,力,力,变,变形,化学,因,因素:氧,臭,氧,氧,SO,2,H,2,S,NOx,酸,碱,碱,及,及金,属,属离,子,子等.,生物,因,因素:微,生,生物(霉,菌,菌,细,细菌)等,1.,老,老化,导,导致,的,的最,常,常见,的,的外,观,观变,化,化：,变,变软,、,、发,粘,粘、,变,变硬,、,、变,脆,脆、,龟,龟裂,、,、发,霉,霉、,变,变色,、,、失,光,光、,粉,粉化,等,等。,2.,使,使用,性,性能,逐,逐渐,变,变坏,表,表现,为,为：,强,强度,降,降低,、,、弹,性,性消,失,失、,电,电绝,缘,缘性,下,下降,，,，耐,磨,磨性,降,降低,。,。,3.,在,在老,化,化过,程,程中,分,分子,结,结构,发,发生,以,以下,变,变化,：,：,（1,）,）分,子,子链,降,降解,（2,）,）分,子,子链,之,之间,产,产生,交,交联,（3,）,）主,链,链或,侧,侧链,的,的改,性,性,常见,的,的几,种,种防,老,老剂,防老,剂,剂4010,防老,剂,剂4020,防老,剂,剂RD,防老,剂,剂2246,防老,剂,剂264,上述,各,各配,合,合体,系,系中,，,，进,一,一步,细,细分,还,还会,有,有许,多,多品,种,种及,类,类别,，,，且,各,各自,的,的机,理,理不,同,同。,另,另外,随,随着,橡,橡胶,工,工业,的,的发,展,展，,各,各种,加,加工,助,助剂,及,及功,能,能材,料,料应,用,用越,来,来越,广,广泛,，,，诸,如,如塑,解,解剂,、,、分,散,散剂,、,、增,粘,粘剂,、,、着,色,色剂,、,、发,泡,泡剂,、,、隔,离,离剂,和,和阻,燃,燃剂,等,等。,四、,橡,橡胶,的,的加,工,工,对于,一,一般,的,的橡,胶,胶，,不,不论,做,做什,么,么制,品,品均,必,必须,经,经过,炼,炼胶,和,和硫,化,化两,个,个加,工,工过,程,程。,常用的,加,加工方,式,式：,1.塑,炼,炼,2.混,炼,炼,3.压,延,延,4.压,出,出,5.硫,化,化,1.塑,炼,炼,目的：,降,降低橡,胶,胶的分,子,子量，,增,增加胶,料,料塑性,，,，提高,加,加工性,能,能的工,艺,艺过程,。,。,常用的,加,加工设,备,备有开,炼,炼机、,密,密炼机,和,和挤出,机,机。,开炼机,密炼机,2.混,炼,炼,目的：,使,使配合,剂,剂混入,到,到胶料,中,中，并,且,且均匀,分,分散，,制,制成混,炼,炼胶的,加,加工过,程,程。,常用加,工,工设备,开,开炼机,、,、密炼,机,机。,开炼机,混,混炼的,模,模拟图,1,未混,入,入配合,剂,剂和填,充,充剂的,包,包辊胶,;2,4,混入,配,配合剂,和,和填充,剂,剂的堆,积,积胶,;3,浮动,的,的堆积,胶,胶,;5,高速,拉,拉伸力,和,和高剪,切,切力的,粉,粉碎及,混,混合分,散,散,开炼机,炼,炼胶时,影响开,炼,炼机炼,胶,胶的主,要,要因素:,胶温、,填,填胶容,量,量、辊,温,温、辊,距,距、辊,速,速、辊,筒,筒速比,、,、配合,剂,剂添加,顺,顺序及,其,其分别,所,所需的,时,时间和,全,全工序,结,结束时,间,间等。,密炼机,混,混炼,密炼机,混,混炼与,开,开炼机,混,混炼的,不,不同点,密炼机,混,混炼基,本,本上继,承,承了开,炼,炼机的,混,混炼方,法,法,但,两,两者之,间,间仍存,在,在以下,不,不同点,即:,密炼机混,炼,炼是在密闭,的,的混炼室中,进,进行的,所,以,以看不见混,炼,炼状态(变,化,化);,密炼机混,炼,炼是在密闭,状,状态下进行,的,的,所以可,防,防止橡胶的,氧,氧化老化;,密炼机转子,混炼示意图,并用胶料在,开,开炼机里混,炼,炼花费的时,间,间很,长,而用密炼机,则,则可在短时,间,间内完成,;,密炼机混,炼,炼因混炼时,间,间短,而橡胶温度,上升幅度大,所以多半采,用,用两段混炼,即,:,(a),在生胶中加,入,入除硫化剂,、,、促进剂等,硫,硫化体系以,外,外的配合剂,进,进行混炼。,这,这种工艺称,为,为一段混炼,。,。,(b),对一段混炼,胶,胶料和