《橡胶ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橡胶ppt课件（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 橡 胶,1,2,4.1 概述,高弹性：在外力作用下具有较大的弹性形变，最高可达1000%，除去外力后变形很快恢复； 柔软性好、硬度低； 具有高分子材料的共性：粘弹性、绝缘性、环境老化性、密度小。,橡胶的特征,大分子构象变化带来的熵弹性。,3,（1）天然橡胶的发现和利用,橡胶的发展历史,早在11世纪，南美洲人即已开始利用野生天然橡胶。 1496，哥伦布第二次到美洲，发现橡胶树； 1736年法国人孔达米纳参加法国科学院赴南美考察队，观察到三叶橡胶树流出的胶乳可固化为具有弹性的物质。 1823，英国人麦金托什创办第一个橡胶防水布厂 橡胶工业的开始； 同期，英国人Hancock发现橡胶通过两个
2、转动滚筒的缝隙反复加工，可以降低弹性，提高塑性。这一发现奠定了橡胶加工的基础，他被公认为世界橡胶工业的先驱。 1839，Goodyear发现硫磺可使橡胶硫化奠定橡胶加工业的基础； 1888，Dunlop发明充气轮胎橡胶工业真正起飞； 1904，Mote采用碳黑对橡胶进行增强。,4,（2）合成橡胶的发现和应用,1900，确定了天然橡胶的结构合成橡胶成为可能； 1932，前苏联使丁钠橡胶工业化，之后相继出现了氯丁、丁腈、丁苯橡胶； 19世纪50年代，Zeigler-Natta催化剂的发现，导致合成橡胶的新飞跃，出现了顺丁、乙丙、异戊橡胶； 1965-1973，出现了热塑性弹性体，即第三代橡胶； 茂
3、金属催化剂给橡胶工业带来新的革命，现在已合成了茂金属乙丙橡胶等新型橡胶品种； 环氧化、接枝、共混、动态硫化等技术的采用，橡胶向着高性能化、功能化特种化方向发展。,5,国内发展现状,从2003年起，中国即成为世界第一橡胶消费大国； 但我们又是一个橡胶资源匮乏的国家，“十五”以来，国内消费的天然橡胶65%以上、合成橡胶40%以上靠进口。,6,橡胶的分类,通用合成橡胶,特种合成橡胶,丁苯橡胶（SBR）,顺丁橡胶（BR）,丁腈橡胶（NBR）,乙丙橡胶（EPDM）,氯丁橡胶（CR）,异戊橡胶（IR）,硅橡胶（SiR）,氟橡胶（FPM）,聚氨酯橡胶（PU）,按来源和用途分,合成 橡胶,天然橡胶,按形态分：
4、固体、液体、粉末橡胶,7,橡胶的配合与加工工艺,（1）橡胶的配合根据制品性能要求，进行配方设计,生胶体系： 天然橡胶、合成橡胶、生胶的替代材料（再生胶及热塑性树脂等） 硫化体系： 硫化剂：硫黄、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物等； 硫化促进剂； 硫化活性剂（提高促进剂的活性） 增强体系： 炭黑、白炭黑等（轮胎里含量达到50%，增强、耐磨） 另：增塑剂、防老剂、可赋予橡胶特有功能的配合剂等。,8,橡胶的组分,以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。,生 胶,指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。,9,用来改善橡胶的某些性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进
5、剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。, 硫化剂: 使生胶结构由线型转变为交联体型结构 常用硫化剂有硫磺和含硫化合物，有机过氧化物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。,配合剂,10,活化剂：用来提高促进剂的活性。 常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。,硫化促进剂: 缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。 常用促进剂有二硫化氨基甲酸盐、黄原酸盐类、噻唑类等有机物。,11, 填充剂： 提高橡胶强度、改善工艺性能和降低成本。 补强剂如炭黑、白炭黑、氧化锌、氧化镁等； 用于降低成本的填充剂，如滑石粉、硫酸钡等。, 增塑剂： 增加橡胶的塑性和柔韧性。 常用增塑剂有石油系列、煤油系列
6、和松焦油系列增塑剂。,12,防老剂：防止或延缓橡胶老化。,硫 化,胺类,酚类,作用机理,化学防老,物理防老如石蜡,硫化剂,13,（2）橡胶加工工艺包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化等工艺。,a. 塑炼： 使生胶由弹性状态转变为具有可塑性状态的工艺过程，依靠机械力、热和氧的作用，使橡胶大分子断裂，以降低分子量、粘度、弹性，获得可塑性、流动性和可加工性； 设备：开炼机、密炼机,橡胶的配合与加工工艺,14,15,b. 混炼： 将各种配合剂混入生胶中制成均匀的混炼胶 设备：开炼机、密炼机,橡胶的配合与加工工艺,16,利用压延机辊筒之间的挤压力作用，使物料发生塑性流动变形，制成具有一定断面尺寸规格和
7、规定断面几何形状的片状或薄膜状材料；或者将聚合物覆盖并附着于纺织物表面，如胶布。,c. 压延,橡胶的配合与加工工艺,17,压延完成的作业：胶料的压片、压型、贴合、纺织物的贴胶、擦胶 设备：压延机，最普遍为三辊或四辊,18,19,压片：把混炼胶制成具有规定厚度、宽度和光滑表面的胶片。 压型：将胶料制成表面有花纹并具有一定断面形状的带状胶片，主要制造胶鞋大底、轮胎胎面。 贴合：通过压延使两层薄胶片合成一层胶片。 纺织物的贴胶：使胶料和织物挂胶织物的作业。 纺织物的擦胶：利用压延机辊筒转速不同，把胶料擦入织物线缝中。,20,d.压出：,胶料通过压出机或螺杆挤出机制成各种复杂断面形状的半成品的工艺过程
8、 制品：胶条、胶管、门窗密封条,e. 成型：,把构成制品的各部件，通过粘贴、压合等方法组成具有一定形状的整体的制品。,21,f. 硫化：,胶料在一定压力和温度下，橡胶大分子由线性结构变为网状结构的交联过程。,22,天然橡胶（NR）,98%NR来自巴西橡胶树（三叶橡胶树）； 全世界NR的90%以上产自东南亚地区，主要是马来西亚、印尼、斯里兰卡、泰国； 至今NR的消耗量仍约占橡胶总消耗量的40%,4.2 天然橡胶,23,天然橡胶的制备与分类,固体天然橡胶分为通用天然橡胶、特制天然橡胶和改性天然橡胶。,24,（1）通用天然橡胶 ( 8个品种、35个级别）,烟片胶： 经凝固、压片、烟熏等工艺制成的表面
9、带菱形花纹的棕色胶片。烟片胶综合性能好，保存时间长，物理力学性能是NR中最好的，可用于轮胎和一般橡胶制品。,海南民营琼岛牌优级烟片胶 型号RSS3#,天然橡胶分类,25,皱片胶：制备方法与烟片胶相似，只是干燥时用热空气而不是烟熏。 其中白皱片优于褐皱片，褐皱片只适合制作一般橡胶制品。 颗粒胶（标准胶）： 将压皱的胶片经造粒机制成小颗粒，经空气干燥而成。 60年代在马来西亚发展起来的一个新胶种，现成为天然橡胶的大宗产品，其产量已超过烟胶片、皱片胶产量的总和。我国标准胶产量约占天然橡胶总产量的70以上。,26,（2）特制天然橡胶,低粘度橡胶,采用某些特殊的方法将普通的天然橡胶制成具有特殊操作性能或
10、物理化学性能的生胶。,恒粘度橡胶,易操作橡胶,纯化天然橡胶,27,（3）改性天然橡胶,接枝天然橡胶,采用化学处理方法改变原来的化学结构和物理状态。,难结晶天然橡胶,热塑性天然橡胶,液体天然橡胶,28,（1）天然橡胶的组成,主要成分：橡胶烃 非橡胶成分: 58%，如蛋白质、丙酮抽出物、灰分、水分等,天然橡胶的组成与结构,（2）天然橡胶的结构,主要成分橡胶烃是顺式-1,4-聚异戊二烯的线性高聚物,29,天然橡胶的性能和应用,加工性能好，容易进行塑炼、混炼、压延、压出等；,良好的耐屈挠疲劳性能，滞后损失小，良好的气密性、防水性、电绝缘性和隔热性；,缺点：耐油性、耐老化性（臭氧、热氧）差；,具有最好的
11、综合力学性能和加工性能，广泛应用于轮胎、胶管、胶带等各种工业橡胶制品，是用途最广的橡胶品种。,弹性佳，强度较高；,30,1、丁苯橡胶（styrene butadiene rubber, SBR）,丁二烯和苯乙烯的共聚物，是最早工业化的合成橡胶； 2005年，SBR约占合成橡胶总产量的37.4，是产量和消耗量最大的合成橡胶胶种。,聚合方法：乳液聚合（自由基）、溶液聚合（阴离子）,（1）制备和品种,4.3 通用合成橡胶,31,乳液聚合丁苯橡胶,溶液聚合丁苯橡胶,高温丁苯橡胶（1000系列）,低温丁苯橡胶（1500系列）,烷基锂溶聚丁苯橡胶,高苯乙烯丁苯橡胶,低温充油丁苯橡胶（1700系列）,低温丁
12、苯橡胶炭黑母炼胶（1600系列）,醇烯溶聚橡胶,锡偶联溶聚丁苯橡胶,高反式丁苯橡胶,丁苯橡胶,羧基丁苯橡胶,32,不饱和度比NR低，双键的反应活性也略低于NRSBR的耐热性、耐老化性、耐磨性均优于NR； SBR加工性能不如NR，不容易塑炼，对炭黑浸润性差 抗湿滑性能好，对路面的抓着力大，且具有一定的耐磨性，是轮胎胎面胶的好材料。,（2）丁苯橡胶的性能,33,主要应用于轮胎工业，也适合于胶管、胶带、胶鞋以及其他橡胶制品。 高St的SBR适合制造高硬度质轻的制品，如鞋底、滑冰轮、铺地材料、硬质胶管等。,（3）丁苯橡胶的应用,34,2005年产量占到合成橡胶产量的23,聚合方法：乳液聚合、溶液聚合(
13、 1,2-加成、顺式1,4-加成、反式1,4-加成）,（1）制备和品种,2、聚丁二烯橡胶（butadiene rubber, BR）,乳液聚合BR,溶液聚合,超高顺式BR（98%）,反式BR（反式 95%、 室温为非橡胶态）,低顺式BR（顺式3540%，Li催化剂）,高顺式BR（顺式9698%，Ni、Co催化剂）,聚丁二烯 橡胶,高、中乙烯基BR（ 70%、 3555%）,本体聚合：丁钠橡胶（已淘汰）,35,优异的弹性和耐低温性能：顺丁橡胶是通用橡胶中弹性和耐寒性最好的 优异的耐磨性能：与路面的摩擦系数小，耐磨性能优于NR和SBR，特别适于轮胎、鞋底、鞋后跟的制备 填充性好，对炭黑的浸润能力强
14、，使其较好的分散，有利于降低成本。 吸水性低于NR和SBR，可用于制造绝缘电线 模腔内流动性好，制造中缺胶现象少,（2）与NR、SBR相比，顺丁橡胶优点：,36,拉伸强度和撕裂强度低，不耐刺扎和切割； 抗湿滑性能差，在车速高、路面平滑、湿路面上使用时，轮胎易打滑； 加工性能和粘合性能较差，易脱辊。,（3）顺丁橡胶的缺点：,顺丁橡胶一般很少单独使用，都是与其他橡胶并用。,37,异丁烯和少量异戊二烯（0.53%）的共聚物； 1943年，实现通用丁基橡胶的工业化（阳离子聚合）； 1960、1971年先后实现氯化IIR和溴化IIR的工业化,3、丁基橡胶（isobutylene and isoprene
15、 rubber, IIR）,（1）制备和品种,38,气密性非常好，透气性是SBR的1/8，NR的1/20，BR的1/30，适合制作气密性产品，如内胎、球胆、瓶塞等； 与乙丙橡胶同属非极性饱和橡胶，具有很好的耐热性、耐老化性、化学稳定性和绝缘性； 水渗透率极低，耐水性优良，在常温下的吸水速率比其他橡胶低1015倍； 丁基橡胶硫化速度慢，需要高温或长时间硫化； 与其他橡胶的相容性较差，仅能与乙丙橡胶、聚乙烯并用。,（2）丁基橡胶的性能与应用,39,以乙烯、丙烯为原料，采用钒或钛的氯化物与烷基铝催化剂共聚而成； 乙丙橡胶的增长速度是合成橡胶里最快的； 主要生产方法为悬浮法和溶液法。,4、乙丙橡胶,（
16、1）制备和品种,40,优异耐热性、耐老化性，120可长期使用； 耐化学腐蚀性能好，对各种极性药品、酸、碱均有较强的抗耐性； 良好的弹性和低温性能，在通用橡胶中仅次于天然橡胶和顺丁橡胶； 耐水性优异，在通用合成橡胶中是最好的； 在所有橡胶中，密度最低，具有高填充性； 缺点:采用硫黄体系硫化速度慢，难与不饱和橡胶并用，耐燃性、耐油性、气密性、粘结性较差。,（2）乙丙橡胶的性能与应用,应用：主要是车窗密封条、散热器软管等,41,以2-氯-1,3-丁二烯为原料，采用自由基乳液聚合而成 硫化和氧化反应活性均比NR、SBR、丁腈和顺丁橡胶低，耐老化性能比一般不饱和橡胶好得多。,5、氯丁橡胶（chloroprene rubber，CR）,（1）结构特点：,42,所有合成橡胶中密度最大的（1.231.25）； 氯原子存在极性橡胶； 良好结晶能力良好的力学性能，自增强橡胶； 优异耐燃性能和粘结性能； 耐氧化性能仅次于乙丙和丁基橡胶，耐油性仅次于丁腈橡胶；,应用领域：,阻燃制品、耐油制品、粘合剂等,（2）性
