《橡胶工艺原理-教学课件-(全套).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橡胶工艺原理-教学课件-(全套).ppt（481页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录,橡胶工艺原理,2005级高分子材料与工程专业,目 录,绪 论 第一章 生 胶 第二章 硫化体系配合剂 第三章 补强与填充剂 第四章 软化剂与增塑剂 第五章 防老剂 第六章 配方设计,第七章 生胶的塑炼 第八章 混 炼 第九章 纺织物的涂胶 和浸胶 第十章 压 延 第十一章 挤 出 第十二章 硫 化 教材及参考书,教材及参考书,1朱敏庄编著.橡胶工艺学.广州:华南理工大学出版社， 1993 2杨清芝主编.现代橡胶工艺学.北京：中国石化出版社，1999 3 邓本诚主编 . 橡胶工艺原理. 北京：化学工业出版社 ，1994 4杜军，袁仲雪主编. 材料配合与混炼加工.北京： 化学工业出版社，20
2、03 5橡胶工业手册（第一二三分册）.北京：化学工业出版社，2001 6王贵恒主编. 高分子材料成型加工原理.北京：化学 工业出版社，1996,绪 论,一、橡胶的发展历史 二、橡胶工业的重要性 三、本课程的内容 四、本课程的特点 五、常见概念 六、橡胶制品的分类 七、生胶和配合剂 配方例子,绪 论学习要求,学习目的： 通过学习，初步了解本门课程的主要内容， 能正确使用相关术语，并对本门课程产生兴趣。 学习重点： 橡胶行业中常见的几个概念：橡胶（包括生 胶和硫化胶）以及橡胶类似物。 学习难点： 生胶和硫化胶概念的区别。,一、橡胶的发展历史,1.天然橡胶的发现和利用 （1）考古发现人类在11世纪就
3、开始使用橡胶。 （2）14931496年哥伦布发现美洲大陆时看到当地民玩 耍橡胶球并将其带回欧洲，欧洲人开始认识天然橡胶。 （3） 1735年，法国科学家 Condamine等将当地居民所 制橡胶制品带回欧洲，引起进一步研究和利用橡胶的兴 趣。 （4）1823年在英国建立第一个橡胶工厂，将橡胶溶于苯中制成防水布生产雨衣。此为橡胶工业的开始。 （5）1826年Hancock发现了用机械使橡胶获得塑性的方法，这一发现奠定了现代橡胶加工方法的基础。,（6）1830年至1876年英国人把橡胶树种和幼苗从伦敦皇家植物园移植到印尼、新加坡、马来西亚等地，完成了野生天然橡胶变成人工栽培种植的艰难工作。 （7
4、）1839年，CGoodyear发明橡胶硫化法：将橡胶和硫磺共热，特别是在铅化合物存在下与硫磺共热之后，橡胶就会变成坚实而富有弹性的物质，不再因温度的改变而变硬发粘。 （8） 1888年英国医生Dunlop发明了充气轮胎。 （9） 1904年发现某些金属氧化物有促进硫化作用，但效果不十分明显。1906年发现苯胺有促进硫化作用，直到1919年才开始大量应用噻唑类促进剂。 （10） 1920年炭黑作为橡胶的补强剂大量使用。,2.合成橡胶的工业化和发展 （1）合成橡胶的历史一般认为从1879年布却特发现异戊二烯聚合试验开始，直到1900年人们了解了天然橡胶分子结构后，合成橡胶才真正成为可能。 （2）
5、在高分子链状结构学说和橡胶弹性分子动力学理论指导下， 19141918年第一次世界大战期间德国生产了甲基橡胶，开了合成橡胶生产的新纪元。 （3） 1932年，前苏联大规模生产丁钠橡胶后相继生产的合成胶有氯丁、丁苯及丁腈橡胶。 （4）50年代，Zeigler-Natta发现定向聚合法，导致了合成橡胶工业的新飞跃。 （5）19651973年出现热塑性弹性体，这是第三代橡胶。,3.我国橡胶发展简况 （1）我国从1904年开始种植天然橡胶，并于20世纪50年代初将橡胶树北移试种成功。在北纬1824的广西、云南等地大面积种植橡胶树。 （2）1917年在广州建立了第一个规模甚小的胶鞋工厂。随后，在上海、天
6、津、青岛等地相继营建了一些橡胶厂，早期以生产胶鞋为主。 （3）新中国成立后，橡胶工业已建成为具有强大物质基础的完整工业体系。,二、橡胶工业的重要性,1.橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资，应用广泛。 2.目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多。,三、本科程的内容,以生胶为原料 制造橡胶制品,1.橡胶工艺生产所用的 原材料 包括生胶及橡胶类似物、硫化体系配合剂、补强填充剂、软化增塑剂、防老剂等原材料,2.原材料的配方,3.橡胶加工工艺的过程 包括塑炼、混炼、压延挤出、成型、硫化等工艺,四、本科程的特点,1.专业性强 2. 需记忆的东西多： 各种常用生胶的代号、性能、结构。 配
7、合剂的品种、分类、性能等。 各工艺过程的工艺条件。 3.理论性、实践性强。,五、常见概念,1.橡胶,生胶 原料橡胶，即没有 经过加工和配合的未交联 状态的橡胶。分子呈 线型结构。,硫化胶 生胶经过加工和配合 已交联的橡胶。即交联结构 的橡胶。,按 形 态 分,固态生胶 (干胶),胶乳或 乳胶,指高聚物的粒子分散在水介质中所形成的具有一定稳定性的胶体分散体系。,弹性高聚物，是未交联和已交联两种状态的总称。,六、常见概念,2.橡胶类似物 指橡胶代用品，可部分代替 橡胶来使用。如再生胶、硫化胶粉。,七、橡胶制品的分类,分类,鞋类,各类轮胎,胶管 胶带类,工业制品 （杂制品）,鞋类,工业杂制品,五、生
8、胶和配合剂,配合剂在生胶中所加入的各种化学药品。 类型 功能 生胶及橡胶类似物 基本材料（主体） 硫化体系（硫化剂促进剂 起硫化作用 活性剂防焦剂） 补强填充剂 改善某些性能（提高物机性 能，降低成本） 软化增塑剂 改善加工操作性能 防老剂 改善（提高）质量，延长使 用寿命 专用配合剂 赋予特殊性能,配方例子：微孔凉拖鞋配方,NR 100 防D 1 S 3.5 石蜡 7 促M 1.1 凡士林 5 促DM 1.1 陶土 0.78 ZnO 5 MgCO3 60 硬脂酸 7 发泡剂H 6.5 矿油 1.5 钛青蓝 3.5,第一章 生 胶,学习要求 概 述 第一节 天然橡胶 第二节 合成橡胶 第三节
9、其它形式橡胶品种 第四节 硫化胶粉和再生胶,第一章 生 胶（学习要求）,学习目的： 生胶和橡胶类似物是橡胶工业最基本的原料。通过本章的学习，了解各种生胶的化学组成（结构）和品种类型以及其使用特点。掌握天然胶和主要通用合成橡胶的特性。 学习重点： 重点阐明天然橡胶和通用合成胶的化学组成与特性之间的关系。 学习难点： 生胶的化学组成与特性之间的关系。,概 述,一、橡胶的分类,1.按来源与用途分 2.按外观形态分 3.按交联方式 4.按化学结构分类,1.按来源与用途分,天然橡胶 通用合成橡胶 合成橡胶 特种合成橡胶,2.按外观形态分,固体（块状及片状）橡胶为目前工 业应用的主要品种 液体橡胶 粉末橡
10、胶,3.按交联方式分,化学交联的传统橡胶 热塑性弹性体,4.按化学结构分,碳链橡胶,杂链橡胶,不饱和非极性橡胶：NR、SBR、BR、IR,不饱和极性橡胶：NBR、CR,饱和非极性橡胶：EPM、EPDM、IIR,饱和极性橡胶：FPM、CPE、 ACM、 丁吡橡胶、 聚乙烯醇橡胶、 乙烯-丙烯酸甲酯橡胶,MVQ、AU、EU、CO、ECO、T,二、天然橡胶与合成橡胶的比较,注：天然胶与某一种合成胶相比则用途较广， 若与整类合成胶相比则用途较窄,第一节 天然橡胶（Natural Rubber）,一、天然橡胶的加工、品种和分级 二、天然橡胶的化学成分和分子结构 三、天然橡胶的特性及用途,一、天然橡胶的加
11、工、品种和分级,天然橡胶是从天然植物中采集并经加工而得到的一种高弹性材料。 1、加工,胶乳处理,凝 固,机械处理,干 燥,产品分级包装,净化、混合、稀释,用甲酸或乙酸凝固,脱水、压绉、造粒,采用热风穿透干燥法,2、品种,三叶橡胶树产的橡胶： 通用类 特种类 改性类 其他植物产的橡胶： 银菊橡胶 杜仲橡胶,恒粘橡胶,它是在制胶时加入了占干胶重量0.4%的中性盐酸羟胺或中性硫酸羟胺或氨基脲等羟胺类化学药剂，使之与橡胶链上的醛基作用，将醛基钝化而抑制生胶贮存硬化，保持生胶的粘度在一个稳定的范围。 固定粘度橡胶的主要特点是生胶门尼粘度低而且稳定。,3、分级,1.按外观质量分级 如烟胶片及绉胶片,2.按
12、理化指标分级 理化指标： 杂质、塑性保持率、塑性初 值、氮含量、灰分含量 挥 发分含量、颜色指数等。,颗粒胶按此法分级,两种分级方法,二、天然橡胶的化学成分和分子结构,1.化学成分,橡胶烃： 92%95%,非橡胶物质： 蛋白质（2.0%3.0%） 丙酮抽出物（1.5%4.5%） 水分（0.3%1.0%） 水溶物（1.0%） 灰分（0.2%0.5%）,三叶橡胶： 杜仲胶、古塔波胶等：,2、分子结构,三叶橡胶绝大多数分子量在3万3000万之间，其平均分子量约为70万左右，分子量分布指数在2.810之间。分子量分布一般为双峰。,3、分子量及其分布,4、特性 NR的密度为0.913g/cm3，Tg=
13、72,Tf=130， 开始分解温度为200，激烈分解温度为270。 （1）为不饱和性橡胶，化学性质活泼，不耐老化。 （2）为非极性橡胶，不耐烃类溶剂。 （3）结晶性橡胶，有自补强作用。 （4）综合性能好 工艺性能好；物理机械性能好。 （5）耐气透性和电绝缘性良好。 5、用途：NR的通用性最广。,第二节 合成橡胶（Synthetic Rubber）,一、合成橡胶的发展概况、命名及分类,概念,发展概况,命名,合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合反应而制成的高弹性聚合物。,趋于按原料单体组成来命名 如由丁二烯聚合的叫丁二烯橡胶；由丁二烯和苯乙烯共聚的则叫丁苯橡胶。,分类,初期研究甲基工业化时期 19
14、401954年间的进展工业化时期,分类趋于按其性能和用途可分为： 通用合成橡胶：性能与NR 相近，物机 性能和加工性能较好。 特种合成橡胶：具有特殊性能,二、通用合成橡胶,（一）聚丁二烯橡胶（顺丁胶，BR，无色或浅色，透明） 1、制法及分子结构 溶聚法、乳聚法 分子结构：,2、品种类型,高顺式聚丁二烯橡胶: 顺式结构含量为9799%,中顺式聚丁二烯橡胶: 顺式结构含量为9095%,低顺式聚丁二烯橡胶: 顺式结构含量为3240%,应用的主要品种,3.特性,不饱和性橡胶，可与硫磺及氧起反应， 化学活性较NR 低，耐热耐老化性较NR好。,非极性橡胶，耐油性差。,结晶性橡胶，无自补强作用，强度低 。,
15、弹性高（最高）；耐低温（Tg= 105）； 耐磨（Tg有关）；生热小。,加工性能差（对温度敏感，温度高则易 脱辊）， 不耐撕裂，粘着性差，抗湿滑性不佳。,较易冷流,4.用途：制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与NR，SBR并用。,（二）丁苯橡胶（SBR）,1、制法及分子结构 它是丁二烯和苯乙烯（70：30）的共聚物。为浅黄褐色弹性体，分子结构：,2、品种类型,1000高温丁苯橡胶 1100高温丁苯炭黑母胶 高温乳聚丁苯橡胶 1200高温充油丁苯橡胶 1300高温充油丁苯炭黑母胶 2000高温丁苯胶乳 一般品种 1500低温丁苯橡胶 低温乳聚丁苯橡胶 1600低温丁苯炭黑母胶 1700低温充油丁苯橡胶 1800低温充油丁苯炭黑母胶 乳液聚合 2100低温丁苯胶乳 丁苯橡胶 高苯乙烯丁苯橡胶 特殊品种丁苯橡胶 液体丁苯橡胶
