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1、1 橡胶工艺原理课件内容绪论 一、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 二、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。 三、常见概念 1.橡胶 弹性高聚物，是未交联和已交联两种状态的总称。 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。 按形态分固态生胶
2、 (干胶 )和胶乳或乳胶（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。 ） 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。 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。 四、橡胶制品的分类 各类轮胎；胶管胶带类；鞋类；工业制品（杂制品） 五、生胶和配合剂 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2 配方例子：
3、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 概述一、橡胶的分类 1.按来源与用途分 天然橡胶（ NR）和合成橡胶 (SR)（包括通用合成橡胶和特种合成橡胶） 2.按外观形态分 （1）固体（块状及片状）橡胶为目前工业应用的主要品种 （2）液体橡胶 （3）粉末橡胶 3.按交联方式 化学交联的传统橡胶和热塑性弹性体 4.按化学结构分类 （1）碳链橡胶（不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和极性橡胶
4、） （2）杂链橡胶 二、天然橡胶与合成橡胶的比较生胶类型品种产量性能用途宽广天然橡胶较少较低综合性能好较窄合成橡胶较多较高特种性能好较广注：NR 与某一种 SR相比则用途较广，若与整类SR 相比则用途较窄。第一节天然橡胶一、天然橡胶的加工、品种和分级 1、加工 胶乳处理凝固机械处理干燥产品分级包装 2、品种 （1）三叶橡胶树产的橡胶通用类；特种类；改性类 （2）其他植物产的橡胶银菊橡胶；杜仲橡胶 3、分级 1. 按外观质量分级如烟胶片及绉胶片 2. 按理化指标分级 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。 二、天然橡胶的化学成分和分子结构3 1. 化学成
5、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%） 。 2、分子结构3、分子量及其分布 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。 4、特性 NR 的密度为 0.913g/cm3，Tg= - 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
6、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 一、合成橡胶的概念、命名及分类 1.概念 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。 2.命名 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。 3.分类 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
7、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% 3.特性 （1）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。 （2）非极性橡胶，耐油性差。 （3）结晶性橡胶，无自补强作用，强度低。CH2CHC3CH2CHn4 （4）弹性高（最高）；耐低温（ Tg= 105） ；耐磨（ Tg 有关） ；生热小。 （5）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。 （5）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
8、）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。有乳液聚合法和溶液聚 合法。 分子结构：2. 品种类型 3. 特性 （1）不饱和性橡胶，化学活性较NR 低，硫化速度较慢，耐热耐老化性较好。 （2）非极性橡胶，耐油性差（比NR 稍好） 。 （3）非结晶性橡胶，无自补强性，纯胶强度为1.4 3.0 MPa，因此需用炭黑补强。 （4）耐磨性，耐气透性良好。 （5）弹性低，耐寒性（ Tg= 60）较差，自粘性差，生热大，加工收缩性大。 4. 用途 SBR主要用于制造轮胎胎面，也用于制造胶管、胶带、胶鞋大底，与NR ，BR并用，弥 补其性能上不足
9、。 （三）聚异戊二烯橡胶（异戊橡胶，IR） IR 为白色或乳白色半透明弹性体，有“合成天然橡胶”之称。 1. 品种类型及微观结构 根据所用催化剂的不同分为钛型（高顺式）和锂型（中顺式）。 注：我国采用稀土催化剂体系来合成异戊橡胶，称为稀土胶，其顺式1，4 含量约为 94% 。 异戊橡胶与天然橡胶的结构和性质差别： （1）杂质少，凝胶含量低，质地较纯净； （2）分子量分布较窄，生胶门尼粘度较低； （3）IR 结构的规整性低于NR 2. 性能（与 NR相比） （1）硫化速度较慢，硫化胶的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等均较低，而扯断 伸长率较大。弹性较好、生热小、抗龟裂性好。 （2）耐水性、电
10、绝缘性及耐老化性比NR好。 （3）易于塑炼，流动性优于NR ，但对填料的分散性及粘着性比NR差 3. 用途：一切用天然橡胶的场合，几乎都可以用异戊橡胶代替。讨论题：试比较一下天然橡胶，丁苯胶和顺丁胶的弹性，耐老化性，耐寒性，与硫磺反应 性等有何差异。并从化学结构上加以解释。P302题 10 解：NR ：CH2CH2CHCH（）x（CH2CH）nyCH2CHC3CH2CHn5 SBR ：BR ：弹性： BRNRSBR 耐老化性： SBRBRNR 耐寒性： BRNRSBR 与硫磺的反应性： NRBRSBR （四）乙丙橡胶 (EPM、EPDM) 乙丙橡胶为白色至浅黄色半透明状的无规弹性体。 1. 品
11、种及分类 (1) 二元共聚物 (2) 三元共聚物： D 型、E 型、H 型 (3) 改性乙丙橡胶 (4) 热塑性乙丙橡胶 2. 二元乙丙橡胶（ EPM） 分子结构式：EPM 为饱和性橡胶，有优异的耐老化性能，不能用硫磺来硫化，必须用过氧化物来硫 化。 000 3. 三元乙丙橡胶 ( EPDM) 乙叉型 (E 型) ：双环型 (D 型) ：4. 特性 (1) 饱和性橡胶，耐热、耐老化、耐化学腐蚀性优秀，化学稳定性极高。 (2) 非极性橡胶，耐油性差。 (3) 非结晶性橡胶，无自补强性，需补强。 (4) 弹性好 ( 仅次于 NR ，BR)，耐冲击性能好 (分子上为单键 ) ，耐热水。 (5) 电绝
12、缘性相当好。 (6) 可用硫磺来硫化，也可用过氧化物来硫化，但二元乙丙橡胶只能用过氧化物来硫化。 (7) 硫化速度慢，与其他不饱和橡胶并用难，自粘性及互粘性较差，加工性能不好。 5. 用途 主要用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀及电气绝缘等领域。如轮胎胎侧、内胎、汽车配 件、电线电缆等。 （五）丁基橡胶 (IIR)-异丁烯橡胶 1. 分子结构IIR由异丁烯与少量异戊二烯单体在低温下（约-100 ）共聚而成。呈白色或灰白 色半透明状。CH2CH2CHCH（）x（CH2CH）nyCH2CH2CHCHn2CH2CH（）x（CH2CH）ny3CHx2CH（2CH）3CHCH2CH（）yCHCHn.CH3CH
13、 x2CH（2CH）3CHCH2CH（）yCHCH n.（）2CHxC3CH3CH3CH2CH2CHCHC）2CHC3CH3CH（y6 2. 分类 一般品种和卤化品种（氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶） 3. 特性 （1）饱和性橡胶，耐热、耐臭氧、耐化学腐蚀性能优良。 （2）非极性橡胶，耐油性差。 （3）结构较规整，伸长时能结晶（Tg=- 65 ）强度较高，弹性较大。 （4）具有优异的气密性 气密性取决于气体在橡胶中的扩散率。 （5）良好的绝缘性能（体积电阻大） ，减震消音 （5）硫化速度慢（双键少） ，并用性能差，粘着性差，易生热。 4. 卤化丁基橡胶 为了提高 IIR 的硫化速度，提高与不饱和橡
14、胶的相容性，改善自粘性 和与其它材料的互粘性，对IIR 进行了卤化，包括氯化和溴化。卤化物为CIIR 和 BIIR 。5. 用途 内胎、无内胎轮胎的气密层、医用瓶塞、耐化学腐蚀制品、减震制品等。（六）氯丁橡胶（ CR） 1.分子结构 CR 是由氯丁二烯为单体，采用乳液聚合而成的一种高分子弹性体。呈浅黄色至褐色。2品种类型通用型G 型（硫调节型），即以硫作调节剂，秋兰姆作稳定剂。W 型（非硫硫调节型），仅以 TETD 稳定，不含硫磺，需用金属氧化物，S 和促进剂进行硫化。特种型：用作粘合剂及其它特殊用途的CR，如耐油制品。3. 特性不饱和性橡胶，化学性质稳定，耐老化性能优良。极性橡胶，耐油耐溶剂
15、性能优良，气密性，粘着性好，有导电性。易结晶性，有自补强作用，有自熄性，贮存稳定性差，对温度敏感，需用金属氧化物来硫化。弹性较低，耐寒性较差（极性橡胶共同点）4. 用途主要用于制胶管，胶带，化工设备衬里，胶粘剂等。（七）丁腈橡胶（ NBR ）1. 品种类型及分子结构NBR 分为通用型和特种型两大类2CH2CHCH（）nClC7 通用型 NBR 由丁二烯和丙烯腈共聚而成，其分子结构式：通用型 NBR按聚合方法分为热法和冷法；按门尼粘度分为硬和软NBR；按丙烯腈含量分为极高丙烯腈含量（43-46%） ；高丙烯腈含量（ 36-42% ） ；中高丙烯腈含量（ 31-35% ） ；中等丙烯腈含量（ 25
16、-30% ） ；低丙烯腈含量（ 18-24% ） 。国产有高中低三种。2. 特性非结晶，不饱和的极性橡胶，强度低，需补强。优异的耐油耐溶剂性。且丙烯腈含量越高，耐油性越好。耐热，耐老化，耐磨性较好。耐气透性良好（有极性的缘故） ，电绝缘性不好，属于半导体。弹性耐寒性较差。且随丙烯腈含量的增加，耐寒性降低，脆性温度高。3. 特种 NBR 羧基 NBR ；氢化 NBR 4. 用途：耐油制品、化工衬里、胶辊、导电橡胶等。三、特种合成橡胶 （一）硅橡胶（ Q） 1.概念及分类硅橡胶是指分子主链为SiO无机结构，侧基为有机基团（主要为甲基）的一类弹性体。按硅橡胶的硫化机理不同，可把硅橡胶分为三大类：有机过氧化物引发自由基交联型；缩聚反应型（室温硫化型） ；加成反应型。 2. 主要品种及特性1. 二甲基硅橡胶（ MQ）2. 甲基乙烯基硅橡胶（ MVQ ）3. 氟硅橡胶（ MFQ 或 FVMQ ）4. 腈硅橡
