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1、第五章第五章 橡橡 胶胶 橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。以生胶为原料加入适量配合剂而形成的高分子的材料。以生胶为原料加入适量配合剂而形成的高分子弹性体。弹性体。第一节第一节 概述概述n n1.1.橡胶的分类橡胶的分类n n 通用橡胶通用橡胶 丁苯橡胶丁苯橡胶n n 顺丁橡胶顺丁橡胶n n 氯丁橡胶氯丁橡胶n n合成橡胶合成橡胶 异戊橡胶异戊橡胶n n 丁基橡胶丁基橡胶n n n n 特种橡胶特种橡胶 硅橡胶硅橡胶n n 氯橡胶氯橡胶n n 聚胺酯橡胶聚胺酯橡胶n n 聚硫橡胶聚硫橡胶n n 热塑性弹性体热塑性弹性体n n 合成胶
2、乳合成胶乳n n 粉末橡胶粉末橡胶n n 其他橡胶其他橡胶 液体橡胶液体橡胶橡胶的特征橡胶的特征橡胶的特征橡胶的特征:1 1)大分子链具有足够柔性,玻璃化温度比室温低得)大分子链具有足够柔性,玻璃化温度比室温低得多;多;2 2)在使用条件下不结晶或结晶很小;)在使用条件下不结晶或结晶很小;3 3)无冷流现象。)无冷流现象。n n橡胶的性能橡胶的性能橡胶的性能橡胶的性能:1 1)弹性和强度)弹性和强度理想的橡胶结构在室温下是非结晶态,具有弹性,理想的橡胶结构在室温下是非结晶态,具有弹性,拉伸时,由于取向形成微晶,利于强度的提高。拉伸时,由于取向形成微晶,利于强度的提高。2)耐热性与耐老化性:耐热
3、性主要和分子链上的化学键键能有关 3)耐寒性:降低玻璃化温度与避免结晶4)化学反应性:活性与惰性 q 2.橡胶的组分橡胶的组分 橡胶是以生胶为主要成分,添加各种配合剂和增强橡胶是以生胶为主要成分,添加各种配合剂和增强材料制成的。材料制成的。生生生生 胶胶胶胶 生生胶胶是是指指无无配配合合剂剂、未未经经硫硫化化的的橡橡胶胶。按按原原料料来来源源有天然有天然橡胶橡胶和合成和合成橡胶。橡胶。用用来来改改善善橡橡胶胶的的某某些些性性能能。常常用用配配合合剂剂有有硫硫化化剂剂、硫硫化化促促进进剂剂、活活化化剂剂、填填充充剂剂、增增塑塑剂剂、防防老老化化剂剂、着着色色剂剂等。等。硫硫化化剂剂:用用来来使使
4、生生胶胶的的结结构构由由线线型型转转变变为为交交联联体体型型结结构,从而具有一定强度、韧性、高弹性。构,从而具有一定强度、韧性、高弹性。常常用用硫硫化化剂剂有有硫硫磺磺和和含含硫硫化化合合物物,有有机机过过氧氧化化物物,胺胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。配合剂配合剂配合剂配合剂 活化剂:活化剂:用来提高用来提高促进剂的促进剂的作用。作用。常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。硫硫化化促促进进剂剂:缩缩短短硫硫化化时时间间,降降低低硫硫化化温温度度,改改善善橡橡胶性能。胶性能。常常用用促促进进剂剂有有二二硫硫化化
5、氨氨基基甲甲酸酸盐盐、黄黄原原酸酸盐盐类类、噻噻唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。填填充充剂剂:用用来来提提高高橡橡胶胶的的强强度度、改改善善工工艺艺性性能能和和降降低成本。低成本。用用于于提提高高性性能能的的填填充充剂剂称称为为补补强强剂剂,如如炭炭黑黑、二二氧氧化化硅硅、氧氧化化锌锌、氧氧化化镁镁等等;另另外外还还有有用用于于降降低低成成本本的的填填充充剂剂,如滑石粉、硫酸钡等。如滑石粉、硫酸钡等。增塑剂:增塑剂:用来增加橡胶的塑性和柔韧性。用来增加橡胶的塑性和柔韧性。常常用用增增塑塑剂剂有有石石油油系系列列、煤煤油油系系列列和和松松焦焦油油系
6、系列列增增塑塑剂。剂。防老剂:防老剂:用来防止或延缓橡胶老化。用来防止或延缓橡胶老化。主要有石蜡、胺类和酚类防老剂主要有石蜡、胺类和酚类防老剂n n 3.橡胶的制备及成形橡胶的制备及成形 工序:塑炼、混炼、压延或挤出、成型、硫化工序:塑炼、混炼、压延或挤出、成型、硫化 1)生胶塑炼是为了将各种配合剂加入橡胶中;)生胶塑炼是为了将各种配合剂加入橡胶中;2)混炼是使各种助剂与橡胶混合均均匀;)混炼是使各种助剂与橡胶混合均均匀;3)胶料经过压出或挤出制成一定形状的坯料;)胶料经过压出或挤出制成一定形状的坯料;4)一些制品还要使其与经过压延挂胶或涂胶的纺)一些制品还要使其与经过压延挂胶或涂胶的纺织材料
7、或金属材料组合在一起成型为半成品;织材料或金属材料组合在一起成型为半成品;5)最后经过硫化又将具有塑性的半成品制成高弹)最后经过硫化又将具有塑性的半成品制成高弹性的最终产品性的最终产品(P89)生胶流动温度高、粘度大,它与各种配合剂的混合,生胶流动温度高、粘度大,它与各种配合剂的混合,需要通过塑炼和混炼来实现。需要通过塑炼和混炼来实现。混混混混 合合合合 1)塑塑 炼:炼:强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙,强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙,使之在强剪切力作用下长分子链被切断,相对分子量减小使之在强剪切力作用下长分子链被切断,相对分子量减小,从而流动性增加(即塑性增加)的
8、工艺过程。,从而流动性增加(即塑性增加)的工艺过程。塑炼一般在螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机上进行。塑炼一般在螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机上进行。2)混混 炼:炼:将塑炼后的生胶和配合剂将塑炼后的生胶和配合剂混合均匀混合均匀的过程。的过程。混炼的加料顺序是:塑炼混炼的加料顺序是:塑炼胶、胶、防老剂、填充剂、增塑防老剂、填充剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂剂、硫化剂及硫化促进剂等。等。混炼时要注意严格控制温度混炼时要注意严格控制温度和时间。和时间。常用的混炼机有常用的混炼机有密炼机密炼机和和开炼机开炼机,通常联合使用。,通常联合使用。开炼后的状态开炼后的状态 硫硫硫硫 化化化化 聚聚异异戊戊二二烯烯的的
9、硫硫化化反应反应 2)注射法:)注射法:与热固性塑料注射成形类似。与热固性塑料注射成形类似。成成成成 形形形形 大大多多数数橡橡胶胶制制品品都都是是被被加加热热到到硫硫化化温温度度以以上上,在在模模具中成形。具中成形。1)模压法:)模压法:将预压好或经称重的型坯直接放入模腔,合模加将预压好或经称重的型坯直接放入模腔,合模加热加压,使产品硫化直至定型。热加压,使产品硫化直至定型。q 第二节第二节 通用橡胶通用橡胶 天然橡胶(天然橡胶(天然橡胶(天然橡胶(NRNR)主要由三叶橡胶树的胶乳制得。具有较高的弹性、较主要由三叶橡胶树的胶乳制得。具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要
10、用于制造好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等。轮胎、胶带、胶管等。由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。其耐磨性、耐热性、由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。其耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性均比天然橡胶好,硫化时不容易烧焦或耐油、抗老化性均比天然橡胶好,硫化时不容易烧焦或过硫。缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化过硫。缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢。速度慢。用途:与天然橡胶、顺丁橡胶混用,制作轮胎、胶用途:与天然橡胶、顺丁橡胶混用,制作轮胎、胶带、胶辊、日常橡胶制品等带、胶辊、日常橡胶制品等 丁苯橡胶(丁苯橡胶(丁苯橡胶(丁苯橡胶(SBRSBR)由由顺顺式
11、式1 1,3 3丁丁二二烯烯聚聚合合而而成成。其其弹弹性性、耐耐磨磨性性、耐耐热热性性、耐耐寒寒性性均均优优于于天天然然橡橡胶胶,是是制制造造轮轮胎胎的的优优良良材材料料。缺点是强度较低,加工性能差、抗撕性差。缺点是强度较低,加工性能差、抗撕性差。用途:主要制造各种轮胎、及胶管运输管、文体用品用途:主要制造各种轮胎、及胶管运输管、文体用品 顺丁橡胶(顺丁橡胶(顺丁橡胶(顺丁橡胶(BRBR)由由乙乙烯烯和和丙丙烯烯,在在齐齐格格勒勒纳纳塔塔催催化化剂剂下下,采采用用溶溶液液聚聚合合而而得得的的共共聚聚物物。由由于于主主链链不不含含双双键键,分分子子链链十十分分柔柔软软。它它具具有有优优异异的的耐
12、耐老老化化和和耐耐高高、低低温温特特性性。但但硫硫化化速速度度慢慢、不不易易与与不不饱饱和和橡橡胶胶并并用用,自自粘粘性性和和互互粘粘性性差差,耐燃性、耐油性、气密性差。耐燃性、耐油性、气密性差。用于制作一般橡胶制品及内外轮胎等。用于制作一般橡胶制品及内外轮胎等。乙丙橡胶(乙丙橡胶(乙丙橡胶(乙丙橡胶(EPREPR)由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好,耐热、耐由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好,耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差,其脆燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差,其脆化温度为化温度为-10-10-20-20。用途:主要制作耐油、耐溶剂的橡胶制品用途:主要制
13、作耐油、耐溶剂的橡胶制品 丁腈橡胶(丁腈橡胶(丁腈橡胶(丁腈橡胶(NBRNBR)由由2 2氯氯1 1,3 3丁丁二二烯烯聚聚合合而而成成。具具有有天天然然橡橡胶胶和和一一般般通通用用橡橡胶胶所所没没有有的的优优良良性性能能。故故有有“万万能能橡橡胶胶”之之称。缺点是耐寒性差,密度大,生胶稳定性差。称。缺点是耐寒性差,密度大,生胶稳定性差。用用途途:用用于于制制造造矿矿井井的的运运输输管管、胶胶管管、电电缆缆护护套套、高速带、垫圈、鞋类胶粘剂等。高速带、垫圈、鞋类胶粘剂等。氯丁橡胶(氯丁橡胶(氯丁橡胶(氯丁橡胶(CRCR)含氟烯烃类聚合或与其他单体聚合而成。以碳原子为含氟烯烃类聚合或与其他单体聚
14、合而成。以碳原子为主链,含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性能主链,含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首,耐蚀性好,最高使用温度为居各类橡胶之首,耐蚀性好,最高使用温度为300300。其其突出特点是耐热,耐油,耐腐蚀。突出特点是耐热,耐油,耐腐蚀。用途:主要用于国防和高技术中的密封件,用途:主要用于国防和高技术中的密封件,长期以来长期以来其一直是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技其一直是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技术部门不可缺少的材料。术部门不可缺少的材料。第三节第三节 特种合成橡胶特种合成橡胶氟橡胶(氟橡胶(氟橡胶(氟橡胶(FPMFPM)n
15、n 是由环状的有机硅氧烷开环聚合或以不同的硅氧烷是由环状的有机硅氧烷开环聚合或以不同的硅氧烷进行共聚制得的弹性共聚物。进行共聚制得的弹性共聚物。具有高耐热性和耐寒性,具有高耐热性和耐寒性,抗老化能力强、绝缘性好。缺点是强度低、耐磨性、耐抗老化能力强、绝缘性好。缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差,价格较贵。酸性差,价格较贵。用用途途:可可以以制制造造耐耐高高温温耐耐低低温温的的封封件件、薄薄膜膜、胶胶管管、缓缓冲冲防防震震层层等等宇宇航航工工业业中中的的部部件件。在在电电气气工工业业中中制制作作高高绝绝缘缘性性、耐耐高高温温的的电电线线电电缆缆的的外外层层绝绝缘缘材材料料,也也可可用用于于食品工业和
16、医疗卫生方面的某些橡胶部件,如人造器官。食品工业和医疗卫生方面的某些橡胶部件,如人造器官。硅橡胶(硅橡胶(硅橡胶(硅橡胶(MQMQ)聚丙烯酸酯橡胶(聚丙烯酸酯橡胶(聚丙烯酸酯橡胶(聚丙烯酸酯橡胶(ACMACM)n n 是丙烯酸酯的均聚物,或由丙烯酸烷基酯单体与其是丙烯酸酯的均聚物,或由丙烯酸烷基酯单体与其他不饱和单体共聚而得的一种弹性体。它具有优异的耐他不饱和单体共聚而得的一种弹性体。它具有优异的耐热和耐油性热和耐油性.用途:用途:主要用于汽车的各种密封件。含氟的聚丙烯主要用于汽车的各种密封件。含氟的聚丙烯酸酯橡胶可用于航空军工及火箭上的部件酸酯橡胶可用于航空军工及火箭上的部件 聚硫橡胶聚硫橡
17、胶n n 是指分子主链中含有硫原子的一种橡胶。它具有是指分子主链中含有硫原子的一种橡胶。它具有突出的耐油耐烃类溶剂的性能;另外还有具有良好的耐突出的耐油耐烃类溶剂的性能;另外还有具有良好的耐大气、老化、耐水和低温屈饶性、以及对各种材质的良大气、老化、耐水和低温屈饶性、以及对各种材质的良好黏接性。好黏接性。n n用途:可用于船舶工业上用的零部件覆盖层,耐臭氧制用途:可用于船舶工业上用的零部件覆盖层,耐臭氧制品等。品等。聚氨酯橡胶(聚氨酯橡胶(UR)n n聚胺酯橡胶(聚胺酯橡胶(URUR)是由聚酯或聚醚与异氰酸酯反应而得。)是由聚酯或聚醚与异氰酸酯反应而得。最大的优点是耐磨性、弹性好。最大的优点是
18、耐磨性、弹性好。n n用途:广泛用于机械、采矿、石油开采、电器仪表、皮革用途:广泛用于机械、采矿、石油开采、电器仪表、皮革制造、建筑、医疗、体育用品、汽车工业等。制造、建筑、医疗、体育用品、汽车工业等。氯醚橡胶(氯醚橡胶(CO)n n氯醚橡胶(氯醚橡胶(COCO)是环氧氯丙烷均聚或环氧氯丙烷与环氧)是环氧氯丙烷均聚或环氧氯丙烷与环氧乙烷共聚而制得的弹性体。具有耐热、耐寒、耐油、耐臭乙烷共聚而制得的弹性体。具有耐热、耐寒、耐油、耐臭氧等优点。氧等优点。n n用途:主要用于汽车、飞机、和各种机械的配件。用途:主要用于汽车、飞机、和各种机械的配件。是是一一类类分分子子结结构构同同时时串串联联或或接接
19、枝枝某某些些化化学学组组分分不不同同的的树树脂脂段段(硬硬段段)和和橡橡胶胶段段(软软段段)的的高高分分子子化化合合物物,由由于于具具有有橡橡胶胶和和塑塑料料的的加加工工使使用用性性,也也称称为为TPRTPR热热塑塑性性橡胶。橡胶。第四节第四节 热塑性弹性体(热塑性弹性体(TPE)n共同特点共同特点:1)可以用热塑性塑料的加工设备和工艺加工成型;可以用热塑性塑料的加工设备和工艺加工成型;2)设备投资少、能耗低,工艺简单,加工周期短;)设备投资少、能耗低,工艺简单,加工周期短;3)可回收利用边角料、废料;)可回收利用边角料、废料;4)形变温度比硫化橡胶低。)形变温度比硫化橡胶低。n nSBSSBS 苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。分子链的两端是柔性较小的聚苯乙烯段,中间是柔性很好的聚丁二烯。兼有硫化橡胶和热塑性橡胶的优点。强度高,弹性好,可反复回收利用 第五节第五节 粉末橡胶和液体橡胶粉末橡胶和液体橡胶粉末橡胶粉末橡胶 生胶经干燥法、粉碎法和共凝沉淀法制成粒径在0.8 nm以下的粉末。加工过程不需塑炼,配方混合方便,设备简单,工艺简化,可连续加工。液体橡胶液体橡胶 常温下呈液态,而加工成型时通过交联或其他方法形成固体制品。
限制150内