橡胶工艺原理
《橡胶工艺原理》讲稿
《橡胶工艺原理》讲稿
绪论
一．橡胶材料的特点
1.高弹性：弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在很宽的温度（-5
0~150℃）范围内保持弹性。
2.粘弹性：橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显
的应力松弛和蠕变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。
3.电绝缘性：橡胶和塑料一样是电绝缘材料。
4．有老化现象：如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象，使性能变坏，寿命下降。
5.必须进行硫化才能使用，热塑性弹性体除外。
6.必须加入配合剂。
其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。
表征橡胶物理机械性能的指标：
１．拉伸强度：又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单位为兆帕（MPa），以往为公斤力／平方厘米（kgf/cm2）。２．定伸应力：旧称定伸强度，指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。计量单位同拉伸强度。常用的有100％、300％和500％定伸应力。它反
映的是橡胶抵抗外力变形能力的高低。
３．撕裂强度：将特殊试片（带有割口或直角形）撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。
４．伸长率：试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率；用百分比表示。５．永久变形：试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。在解除了外力作用并放置一定时间(一般为3分钟)，以%表示。６．回弹性：又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。７．硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范围一般在20~100之间，单位为邵氏A。
二．关于橡胶的几个概念
１．橡胶：世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTM-D1566(Ame rica Society of Test and Material)。定义如下：
橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速而有力地恢复其变形，能够被改性(硫化)。改性的橡胶实质上不溶于（但能溶脹于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇—甲苯混合物等溶剂中。改性的橡胶室温下（18~29℃）被拉伸到原来长度的两倍并保持一分钟后除掉外力，它能在一分钟内恢复到原来长度的1.5倍以下，具有
上述特征的材料称为橡胶。
注：1）橡胶是一种材料，具有特定的使用性能和加工性能，属有机高分子材料。
2）橡胶在室温下具有高弹性。
3）橡胶能够被改性是指它能够硫化。
4）改性的橡胶即硫化胶不溶解但能溶胀。
２．生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶。
一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。
３．混炼胶：生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。
常用的配合剂有硫化剂、促进剂、活性剂、补强填充剂、防老剂等。４．硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。一般不溶于溶剂。
三．橡胶工艺原理的主要内容
橡胶工艺原理是研究和探讨橡胶的性质、加工及应用的一门科学技术，是数学、物理、化学、高分子物理、高分子化学、化学工程等多学科得相互渗透及应用，是把基础理论应用到橡胶得加工及使用得桥梁。橡胶工艺原理讲述了由单纯的原材料变为具有特定的性能和形状的橡胶制品的过程。主要内容包括：
1．橡胶的配合：
根据制品的性能要求，考虑加工工艺性能和成本等因素，把生胶和配合剂组合在一起的过程。一般的配合体系包括生胶、硫化体系、补强体系、防护体系、增塑体系等。有时还包括其它一些特殊的体系如阻燃、着色、发泡、抗静电、导电等
体系。
1）生胶（或与其它高聚物并用）：母体材料或基体材料
2）硫化体系：与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线型大分子变为三维网状
结构，提高橡胶性能、稳定形态的体系。
3）补强填充体系：在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它填充剂，或者提高其力学性能，改善工艺性能，或者降低制品成本。
4）防护体系：加入防老剂，延缓橡胶的老化，提高制品的使用寿命。
5）增塑体系：降低制品硬度和混炼胶的粘度，改善加工工艺性能。
2．橡胶的加工工艺过程：
无论什么橡胶制品，都要经过混炼和硫化这两个过程。对许多橡胶制品，如胶管、胶带、轮胎等，还需经过压延、压出这两个过程，对门尼粘度比较高的生胶，还要塑炼。因此，橡胶加工中最基础、最重要的加工过程包括以下几个阶段：1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高可加工性。
2）混炼：使配方中各个组分混合均匀，制成混炼胶。
3）压延：混炼胶或与纺织物、钢丝等骨架材料通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的过程。
4）压出：混炼胶通过口型压出各种断面的半成品的过程，如内胎、胎面、胎侧、
胶管等。
5）硫化：橡胶加工的最后一道工序，通过一定的温度、压力和时间后，使橡胶
大分子发生化学反应产生交联的过程。
四．橡胶的发展历史
1．天然橡胶的发展历史
考古发现，人类在11世纪就开始使用橡胶—在南美制造橡胶球、橡胶鞋及橡胶瓶。1493年~1496年哥仑布发现新美洲大陆时，发现海地岛上土人玩的球能从地上弹起来，此后，欧洲人才知道橡胶的这种性质。1735年，法国科学家C ondamine参加南美洲科考，带回了最早的橡胶制品。直到1823年，英国人马辛托希创办了世界上第一个橡胶厂，生产防水布，这是橡胶工业的开始。1839年，Goodyear发明了硫化，这两项发明为橡胶工业的发展奠定了基础。
1862年，Honcock发明了双辊机
1876年，英国开始在东南亚殖民地国家种植橡胶树
1888年，Dunlop发明了充气轮胎
1904年，发现硫化活化剂ZnO，炭黑可以补强
1906年，发现促进剂苯胺
1921年，发现促进剂D，从此橡胶工业得到迅速发展。
2．合成橡胶的发展历史
（1）对天然橡胶的剖析和仿制
1820年，法拉第明确了橡胶由C和H组成；1860年，威廉姆斯（Williams）发现橡胶经蒸馏可产生异戊二烯化合物，并认为它是橡胶的基本化学组成；187 5年，鲍查达（Bouchardat）认为异戊二烯能合成出类似橡胶的物质，这是最
早的关于人工合成橡胶的报道。
（2）合成橡胶的诞生、建立与发展
1881年霍夫曼用1，3-戊二烯合成橡胶；
1900年，前苏联孔达科夫用2，3-二甲基-1，3-丁二烯合成出橡胶；1929年，美国齐柯尔（Thiokol）公司生产了聚硫系合成橡胶；1931年，美国Du Pont公司生产CR；1932年前苏联工业生产了丁钠橡胶后，相继生产的合成橡胶有SBR（1935年德国Farbon公司）、NBR（1937年德国Farbon 公司）；50年代，Zeigler—Natta发现了定向聚合，导致了橡胶工业的新飞跃，出现了BR（1960年美国Phillips公司）、EPDM（1960年意大利Montedi son公司）、IR等新胶种，1965~1973年间出现了热塑性弹性体。
3．国内橡胶工业的发展概况
我国从1904年开始在雷州半岛等地种植NR，50年代将橡胶树北移种植成功，并在云南、广西等地大面积种植，现在，我国NR产量占世界第四位。1915年，在广州建立第一个橡胶加工厂—广州兄弟创制树胶公司，生产鞋底
1919年，在上海建立清和橡皮工厂
1927年，在上海建立正泰橡胶厂，生产胶鞋
1928年，建立大中华橡胶厂，生产胶鞋
1937年，日本在青岛建立现在的青岛橡胶二厂
我国从1958年开始合成橡胶，国产第一块合成胶是四川长寿化工厂于1958年生产的CR，1960年兰州化工厂生产SBR，1962年兰化生产NBR。目前国内几家大石化如燕山石化、兰州石化、齐鲁石化等均生产合成橡胶，通用的合成
橡胶除了IIR外，其它均能生产。
我国橡胶工业从50年代后开始飞速发展，逐渐形成了以上海的正泰、大中华，青岛的橡胶二厂，黑龙江的桦林橡胶厂为中心的橡胶工业格局号称橡胶界的四大家族。其中正泰、大中华生产胶鞋、胶带，胶二和桦林生产轮胎。到1990年止，全国县级以上的橡胶企业就有1000多家，产值180亿元，约占全国工业总产值的1.5%,约占化工工业总产值的25%。90年代，我国橡胶工业得到了蓬勃发展，个体、私营橡胶企业如雨后春笋般发展起来，仅山东省大小橡胶企业就有1000多家，青岛市有几百家，96年以后由于受气候等因素的影响，世界NR 的产量锐减，致使NR的价格飞涨，橡胶工业的发展受到一定程度的影响，但在国内工业总产值、化工工业总产值中仍然占有相当比重。橡胶企业主要集中在北
京、上海、山东、沈阳、贵阳、重庆、牡丹江等地。我院为我国橡胶工业的发展作出了突出贡献，为橡胶工业培养了近万名人才，许多毕业生已成为各个橡胶企
业的负责人和骨干技术人员。
五．橡胶的用途
橡胶的用途非常广泛，在交通运输、建筑、电子、石油化工、农业、机械、军事、医疗等各个工业部门以及信息产业都获得了广泛的应用。
橡胶的最大用途是在于作轮胎，包括各种轿车胎、载重胎、力车胎、工程胎、飞机轮胎、炮车胎等，一辆汽车约需要240Kg橡胶，一艘轮船约需要60~70吨橡胶，一架飞机需要600kg橡胶，一门高射炮约需要86Kg橡胶。
橡胶的第二大用途是作胶管、胶带、胶鞋等制品，另外如密封制品、轮船护弦、拦水坝、减震制品、人造器官、粘合剂等，范围非常广泛。有些制品虽然不大，但作用却非常重要，如美国“挑战者”号航天飞机因密封圈失灵而导致航天史上的
重大悲惨事件。
六．橡胶工艺原理的学习方法及主要参考资料
橡胶工艺原理课理论性不是很强，经验总结比较多，不需要死记硬背，它与实际的联系比较紧密，所以学习时一定要与实际相结合，有条件的话多到工厂生产第一线学习参观。重点掌握生胶的性能特点与用途，橡胶的配合，橡胶的加工，对常见的专业术语要能够理解，要学会查阅文献资料。最终目的是要运用所学的理论知识，借助已有的工具和资料，根据产品的性能要求，设计配方，加工制造出合格的产品。另一方面，能运用所学的知识，分析解决生产中遇到的实际问题。
主要参考资料：
1．文摘性
（1）中国化工文摘（季刊）；（2）化学文摘（Chemical Abstract）（CA）；（3）PAPRA Abstract英国塑料橡胶协会文摘；（4）日本科技文献速报；（5）
橡胶文摘；
2．中文刊物
（1）橡胶工业（月刊）（北京橡胶设计院）；（2）合成橡胶工业（双月刊）（兰化）；（3）特种橡胶制品；（4）橡胶参考资料；（5）橡胶译丛；（6）胶带工业；（7）乳胶工业；（8）炭黑工业；等
3．主要外文刊物
（1）Rubber Chemistry and Technology
（2）ゴム协会志
第一章生胶
§1.1 前言
一．本章内容及要求
通过本章学习，要掌握各种生胶的制造、结构、性能及应用特点。重点是各种生胶的物理性能、化学性能、使用性能及加工性能，以及这些性能与结构的关系。
要求：
1．掌握NR及通用合成橡胶的结构、性能；
2．掌握特种合成橡胶的结构及主要特性；
3．了解新形态橡胶的结构及特性；
4．了解再生橡胶的制造过程；
5．掌握再生橡胶的使用特点。
二．橡胶的分类
1．按来源和用途分：
此主题相关图片如下：
2．按主链结构及极性分类
此主题相关图片如下：
3．按形态分：
固体橡胶（块状橡胶）、液体橡胶、粉末橡胶
4．按交联结构分：
化学交联的传统橡胶、热塑性弹性体
以上各种橡胶，NR的用量最大，其次是SBR、BR、EPDM、IIR、CR、NBR，近年来，NR的用量占全部橡胶用量的30%~40%，SBR占合成橡胶的40%
~50%。
§1.2 天然橡胶
天然橡胶是从天然植物中采集来的一种弹性材料，在自然界中含橡胶成分的植物不下两千种，如高大的乔木、灌木、草本植物和爬藤植物等，我们常见的橡胶树、
橡胶草、蒲公英等都含有橡胶成分。
一．天然橡胶植物与采集
含天然橡胶的植物很多，但具有采集价值的不多，天然橡胶的主要来源有以下几
种：
1．橡胶植物
（1）巴西橡胶树
（2）橡胶草
（3）银色橡胶菊
（4）杜仲树
2．天然橡胶的采集
胶乳存在于橡胶树皮的乳管中，每日清晨在离地50cm的树干上按一定的倾斜角度割破树皮断其乳管，乳白色的胶乳就会流到割口下盛胶乳的杯子中。割胶制度为当割线长为树粗的1/3~1/2时隔日割，而全周则须隔三天再割一次。总之应本着这样的原则：不致使树木受损害，又要保持高的胶乳产量。
二．天然橡胶的分类与分级
1．分类：
此主题相关图片如下：
2．NR的分级
目前NR的分级有两种，一种是按照外观质量分级，如烟片胶、绉片胶。另一种是按照理化指标分级，如颗粒胶，后者比较科学，也是目前国际标准的橡胶分级
方法。
1)按外观质量分级：
国产烟片胶标准：将烟片胶分为一级烟片、二级烟片、三级烟片、四级烟片和五
级烟片五个等级，质量依此递减。
国产绉片胶标准：
按GB8090—87国产绉片胶分为六个等级，它们是特一级白绉片胶、一级白绉片胶、特一级浅色绉片胶、一级浅色绉片、二级浅色绉片、三级浅色绉片等。
2)根据理化指标分级：
这是标准胶的分级方法，是指按机械杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、挥发分含量、灰分含量、颜色指数等理化性能指标进行分级的橡胶。一般用聚乙烯
薄膜包装。其中：
塑性保持率又称抗氧指数（PRI），是指生胶在140℃×30min加热前后，华莱
氏可塑度的比值。
PRI =P/P0×100%，PRI值越高，表明生胶抗热氧老化性能越好。
ISO2000将标准胶分为五个等级，并有鲜明的标识：SMR5L（绿带）、SMR 5（绿带）、SMR10（褐带）、SMR20（红带）、SMR50（黄带），质量依
此降低。
国产标准胶的规格按GB8081—87分为CSR5号、CSR10号、CSR20号、C SR50号共四个等级，分别与ISO2000中的SMR5、SMR10、SMR20、SM
R50相对应。
三．天然橡胶的制造工艺及特点
原材料：从橡胶树上割下来的新鲜胶乳，还有杂胶，包括胶杯凝胶、自凝胶块、胶线、皮屑胶、泥、浮渣胶，此外还有烟片碎胶。
1．烟片胶
35%胶乳→过滤去杂质→加水稀释至15~20%→消泡澄清滤渣→加1%甲酸凝固（或乙酸）→除水→压3~3.5mm薄片→薰烟干燥（70℃，7~8天，防
止霉变）→检查分级包装
2．绉片胶
①白色绉片
35%胶乳→过滤除杂质→加水稀释至18~20%→消泡→加NaHSO3漂白防腐→加酸凝固→轧炼水洗去水溶物→压成1~2mm片→热空气干燥（35℃，10
天）→检查分级包装
②褐色绉片
胶线、胶团、胶泥→浸泡洗涤→压绉→热空气干燥→检查分级包装
3．颗粒橡胶
机械法：胶乳→过滤→稀释→澄清滤渣→加酸凝固→脱水→压片→压条→机械造
粒→干燥→压紧包装
化学法：胶乳→加絮凝剂（Al2(SO4)3）→离心分离→干燥→压紧打包
四．NR的组成及橡胶烃的结构
1．天然橡胶的组成：
1）NR的组成：
此主题相关图片如下：
2)非橡胶成分对橡胶性能的影响：
蛋白质：NR中的含氮化合物都属于蛋白质。（a）蛋白质有防止老化作用；（b）
分解放出氨基酸促进橡胶硫化；（c）使橡胶容易吸收水分，易发霉；（d）蛋
白质的吸水性使制品的绝缘性降低。
丙酮抽出物：指橡胶中能溶于丙酮的物质，主要是一些高级脂肪酸和固醇类物质。
高级脂肪酸：软化剂、硫化活化剂（促进硫化）
甾醇：防老剂
磷脂：分解放出游离的胆碱，促进硫化
少量的胡萝卜素：物理防老剂（紫外线屏蔽剂）
灰分：是一些无机盐类物质，主要成分是Ca、Mg、K、Na、Cu、Mn等。其中K、Na、Ca、Mg影响橡胶的电性能；Cu、Mn等变价金属含量多加速橡胶
的老化（限度＜3ppm）。
水分：对橡胶的性能影响不大，若含量高，可能会使制品产生气泡。
3）橡胶烃的结构：
一次结构：结构单元：
此主题相关图片如下：
顺式含量＞97%
NR顺式（1，4）结构97%以上，3，4结构约2%，100%头尾连接。
杜仲胶为反式1，4结构，与NR相比，虽化学组成相同，但性能各异。
二次结构：分子量：3万~3000万；分子量分布指数：2.8 ~10；平均分子
量接近30万
随着分子量增大，支化程度增加，分布变宽。低分子量部分对加工有利，高分子
量部分对性能有利。
三次结构（结晶性）：在室温下为无定形体，10℃以下开始结晶，无定形与结晶共存，—25℃结晶最快。拉伸条件下结晶、无定形与取向结构共存，属于自
补强橡胶。
自补强性：在不加补强剂的条件下，橡胶能结晶或在拉伸过程中取向结晶，晶粒分布于无定形的橡胶中起物理交联点的作用，使本身的强度提高的性质。如拉伸
650%时，结晶度可以达到35%。
五．天然橡胶的性质
１．物理性质：
１）物理常数
密度d20℃=0.913g/cm3；折光指数（折射率）20℃=1.52
2）NR的耐寒性好，耐热性不是很好：
NR的Tg= -73℃，在-50℃仍具有很好的弹性。
NR无一定熔点，加热后慢慢软化，生胶在130℃～140℃时开始软化，200℃开始分解（变色），270℃剧烈分解。其长期使用温度为90℃，短期最高使用
温度为110℃。粘流温度Tf =130℃。
3）NR有良好的弹性：
NR的弹性和回弹性在通用橡胶中仅次于BR。
弹性（elasticity）：表示橡胶弹性变形能力的大小，受配方、硫化条件的影响，
决定于交联密度。
橡胶的弹性一般用回弹性（resilience）表示，指橡胶受到冲击后，能够从变形状态迅速恢复原状的能力。受橡胶内耗的影响，内耗越大，回弹越小。
NR有良好回弹性的原因：①NR大分子本身有较高的柔性—σ键易旋转。
②NR分子链侧基少且体积小，对σ键的影响小。
③NR为非极性物质，大分子间作用力小。
4）机械性能
机械强度高，属于自补强橡胶：
格林强度：未硫化橡胶的拉伸强度。
格林强度对于橡胶的成型加工是必要的。如轮胎胎面胶在成型时要受到较大的冲
击，如果强度不够，容易拉断。
NR的格林强度： 1.4～2.5MPa
纯胶硫化胶拉伸强度：17～28MPa 撕裂强度：98kN/m
炭黑补强硫化胶拉伸出强度：25～35MPa
各种橡胶的机械强度比较：NR＞IR＞CR＞IIR＞NBR＞SBR＞BR
耐屈挠疲劳性好：一般在20万次以上。
5）耐磨性好：
耐磨性与橡胶的强度有关。由于橡胶的强度高，所以耐磨性好。
6）绝缘性好：
NR是一种绝缘性很好的材料，如电线接头外包的绝缘胶布就是纱布浸NR胶糊
或压延而成的。
NR体积电阻为1014~1015Ω•cm（绝缘体体积电阻1010~1020Ω
•cm）
7）气密性
气密性中下等。
8）自粘性和互粘性好。
9）耐化学介质性
NR具有良好的耐化学药品性及一般溶剂作用，耐稀酸酸、稀碱、不耐浓酸、油、
耐水性差。
NR作为非极性聚合物，溶于苯、汽油、石油系油类，不溶于极性油类。
２．化学性质
１）链烯烃的一般特点：
NR的结构式：
此主题相关图片如下：
NR的分子链中双键旁有三个α位置a、b、c，实验证明，这三个位置上的α—H的解离能不同，活性也不同，与伯氢c相比，a、b是仲氢，脱氢容易，所以反应活性大。而a与b相比，由于脱氢后形成的大分子自由基稳定（与侧甲基的超共扼作用），所以活性更大。反应活性a>b>c。
①NR中有双键，能够与自由基、氧、过氧化物、紫外光及自由基抑制剂反应。
②NR中有甲基（供电基），使双键的电子云密度增加，α-H的活性大，使NR
更易反应（易老化、硫化速度快）。
２）化学反应性：（利用此对NR进行改性）
①与硫黄反应：进行硫化交联。
②与Cl2反应，制备氯化天然橡胶。
③与HCl反应，产物为白色粉末，主要用作粘合剂。
④NR胶乳与过氧乙酸反应，得环氧化天然橡胶。环氧化程度可达10、25、50、75%（摩尔），ENR—50的气密性接近IIR，耐油性接近中等丙烯腈含量的N
BR，强度与NR相当，粘着性也较好。
⑤环化：NR胶乳用硫酸环化后，可以使不饱和度下降，密度增加，软化点提高，
用来制作鞋底、坚硬的模制品、机械衬里。
⑥与MMA接枝：目前有MG—49和MG—30两种，接枝MMA的NR定伸应力和拉伸强度都很高，抗冲击性和耐曲挠龟裂、动态疲劳性、粘着性较好。主要用来制造要求具有良好抗冲击性能的坚硬制品、无内胎轮胎中不透气的内贴层、
纤维与橡胶的强力粘合剂等。
六．NR的配合与加工
1．NR的配合
硫化体系：NR一般用硫黄硫化体系，促进剂用噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类
等，活化剂有氧化锌、硬脂酸。
补强填充体系：最常用的是炭黑，其次是白炭黑及非补强性填充剂碳酸钙、陶土、
滑石粉。
防护体系：对苯二胺类最好，如4010、4020、4010NA等。
增塑体系：以松焦油、三线油最为常用。其次是松香、古马隆及石蜡。
配方举例：（以胎面胶为例）
NR 100 （生胶）
S 2.5 （硫化剂）
CZ 0.5 （促进剂）
NOBS 0.5 （促进剂）
ZnO 6.0 （活化剂）
SA 2.5 （活化剂）
HAF 20 （补强剂）
ISAF 30 （补强剂）
AW 0.5 （防老剂）
4010NA 1.5 （防老剂）
松焦油： 5.0 （增塑剂）
石蜡： 1.0 （增塑剂）
2．NR的加工
塑炼性好：比合成橡胶易塑炼，易过炼。分子量高，1#烟片胶的威氏可塑度不
到0.1，门尼粘度在95~120之间。
混炼性好：比合成橡胶易混炼，易包热辊、易吃粉、易分散。
压出性好：压出速度快、质量好、表面光滑。
压延型好：收缩率低，热塑性大。
成型性好：NR的自粘性高，格林强度高。
硫化特性好：硫化速度快，但要防止过硫。最适宜的温度143℃，不能超过16
0℃。
所以NR是综合加工性能最好的橡胶。
3．NR的应用
NR的应用最广：其中轮胎：68% ；工业制品：13.5%；胶鞋：5.5%；胶乳：
9.5%；粘合剂：1%；其他：2.5%
4．异戊橡胶
又称合成天然橡胶，1954年实现工业化生产，结构单元与天然橡胶一样，适于
作浅色橡胶制品，与NR有以下不同：
1）顺式含量低于NR，结晶能力比NR差，分子量分布较NR窄，不含非橡胶
成分，加工和力学性能较NR差。
2）格林强度低，生胶有冷流倾向，硫化速度慢。
3）IR的耐老化性能较NR差。
4）压延、压出性、粘和性能与NR相当。
5．反式聚异戊二烯橡胶（TPI）
天然的TPI有杜仲胶、巴拉塔胶、古塔波胶，人工合成高反式TPI也已实现。
国外已经工业化生产，但是催化效率抵，价格昂贵。
TPI与NR不同，为反式1，4—结构，其性能也与NR有明显的不同，表现如
下：
1．60℃以下迅速结晶，具有高硬度和高拉伸强度，常温下象塑料那样硬，结晶度在25%~45%之间。随温度升高，结晶度下降，硬度和拉伸强度急剧下降。2．温度高于60℃，TPI能软化，具有弹性，表现出橡胶的特性，可以硫化。
应用此特性可以用作形状记忆材料。
3．TPI无生理毒性，可作为医用夹板，可以用酒精直接消毒。
4．硫化过程表现出明显的三阶段特征：
①未硫化阶段：结晶，属于典型的热塑性材料，强度、硬度高，冲击韧性极好，软化点低（60℃），可在热水中或热吹风中软化，可以直接在身体上模型固化，也可以捏塑成型，随体性好，轻便、卫生，可以重复使用，可以代替石膏作固定
夹板、绷带、矫形器件、假肢等。
②低中度交联阶段：交联点间链段仍能结晶，表现为结晶型网络结构高分子，
可以作形状记忆功能材料（室温下具有热塑性、受热后具有热弹性）。
③交联度达到临界点：表现为典型的弹性体特性，耐疲劳性能优异，滚动阻力
小，生热低，是发展高速节能轮胎的一种理想材料。
5．塑炼和混炼温度不能低于60℃，半成品挺性好，易喷霜
此主题相关图片如下：
合成橡胶
在8种合成橡胶中全部由我国自行研究开发的胶种有BR、SSBR、SBS和CR；全部引进国外
技术的胶种是EPDM。
§1.3 丁苯橡胶（SBR）
SBR是产量最大的合成橡胶，占合成橡胶总量的55%，70%用于轮胎。按合成方法分为乳聚（1933年由德国的Farben公司生产）和溶聚（60年代投入工业化生产，发展较快）SBR两
大类。
一．合成方法
聚合单体：丁二烯（占2/3以上）、苯乙烯（少于1/3）
1．乳液法：高温乳液聚合：50℃
低温乳液聚合：5℃
2．溶液法：60年代后投入工业化生产，该胶具有滚动阻力低，抗湿滑性好、综合性能高等特
点，在轮胎行业中获得广泛应用。
二．分类（按制法分）
此主题相关图片如下：
三．SBR的结构
此主题相关图片如下：
乳聚SBR：顺1，4—结构含10%，反1，4—结构70%，1，2—结构20%
溶聚SBR：顺1，4—结构比乳聚高，其它比乳聚低
四．SBR的性能
（一）性能
1．物理常数密度（g/cm3）d=0.92~0.94
折光指数 1.53
2．SBR强度比NR差
生胶格林强度约为0.5MPa；纯胶硫化胶的强度为1.4~3.0MPa；但炭黑补强后硫化胶的拉伸强度高达17~28MPa。撕裂强度比NR低，大约为NR的一半。
3．弹性、耐寒性比NR差。
4．耐热、耐老化、耐磨性比NR好（苯环弱吸电、体积大—分子内摩擦大、双键浓度低），硫
化反应速度慢。
5．SBR耐屈挠疲劳性比NR差，但耐初始龟裂性好，耐裂口增长性差。
6．SBR粘着性比NR差。
7．SBR的电性能和耐溶剂性
SBR电绝缘性能良好，耐溶剂性比NR好，但仍不耐非极性油类。
8．抗湿滑性优于NR、BR。
（二）配合与加工
配合：必要成分—硫化剂：硫黄用量比NR中少(双键量少)
促进剂：促进剂用量比NR中多(硫化速度慢)
活化剂
补强剂：主要是炭黑(非自补强性)
增粘剂：本身粘性差，用烷基酚醛树脂，古马隆树脂增粘
一般成分—防老剂，软化剂
加工：塑炼性—一软丁苯（门尼粘度在40~60之间）一般不需要塑炼；
混炼性——SBR对炭黑湿润性差，混炼生热高，开炼机应控温在40~50℃之间且包冷辊。
密炼机混炼时间不宜过长，温度不能太高，排胶温度应低于130℃。
压延、压出性—压延、压出收缩率高，表面不光滑，并用部分NR可以改善。
成型性——格林强度低，自粘性差，可与NR并用或采用增粘剂改善。
硫化性——硫化速度慢，操作安全性好
五．SBR的应用
SBR是一种耗量最大的通用橡胶，应用广泛，除要求耐油、耐热、耐特种介质等特殊情况外的一般场合均可使用。主要用于轮胎工业，另外还用于运输带的覆盖胶，输水胶管，胶鞋大底，胶辊，防水橡胶制品，胶布制品、微孔海绵制品、防震制品等。
1.4 聚丁二烯橡胶（BR）
我国顺丁橡胶的生产能力占合成橡胶总生产能力的45%，目前国内有生产企业7家，
分别是燕化、齐鲁石化、高桥、锦州、大庆、岳阳、独山子，均采用国产技术。
一．聚丁二烯橡胶的分类
按制备方法分类：
此主题相关图片如下：
二．聚丁二烯橡胶的结构
1．结构式：
此主题相关图片如下：
有顺式1,4-结构（97%），反式1,4-结构（1%）和1,2-结构（2%）。工业常用的聚丁二烯弹性体是上述几种结构的无规共聚物。
2．聚丁二烯橡胶的玻璃化温度Tg决定于分子中所含的乙烯基的量。顺式：Tg=-105℃，1，2结构的Tg= -15℃，随1,2-结构含量的增大，分子链柔性下降，Tg升高。Tg=9 1V-106，如V=35%时，实测Tg=70℃，计算值为74℃。
3．聚丁二烯橡胶中顺、反1,4-结构，全同、间同1,2-结构都能结晶，结晶温度低，如顺式的结晶温度为3℃，结晶最快的温度为-40℃；结晶能力比NR差，自补强性比NR 低很多。顺式含量越高，补强性越好；结晶对应变的敏感性比NR低，而对温度的敏感性较高。所以BR需要用炭黑进行补强。
4．溶聚BR分子量分布窄，一般分布系数为2～4，支化和凝胶少，加工性能差。
乳聚BR分子量分布宽，支化和凝胶也较多，加工性能好。
三．聚丁二烯橡胶的性能
1．弹性好，耐寒性好
弹性和耐磨性在通用胶中是最好的，(Tg= -105℃)
滞后损失小、动态生热低，在通用胶中是最好的，大部分用于轮胎行业。
2．滞后损失和生热低
3．耐磨性和耐屈挠性优异
4．拉伸强度和撕裂强度低
纯胶硫化胶的拉伸强度低，只有1~2MPa，补强硫化胶的拉伸强度可达17~25MPa。5．抗湿滑性差、耐刺穿及粘着性差
6．BR的冷流性大（生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象）7．BR的老化性能NR好，主要以交联为主。
四．配合与加工
1．配合：与NR、SBR大体相同，硫化速度介于SBR和NR之间，用硫黄硫化体系，用炭黑补强，加入10份白炭黑可以提高硫化胶的耐磨性和耐刺扎性。
2．加工：
（1）具有冷流性：分子量分布窄，凝胶少。对储存和半成品存放不利。
（2）包辊性差：玻璃化温度低，包辊性差。
（3）难塑炼，混炼时易打滑。
（4）粘着性差。
（5）压延压出时对温度敏感，速度不宜过快，压出时适应温度范围较窄。
（6）硫化时充模容易，不易过硫。
五．应用
轮胎、耐磨制品如胶鞋、胶带、胶辊、耐寒制品。在合成橡胶中产量及耗量仅次于SB R
§1.5 乙丙橡胶（EPDM）
一．乙丙橡胶的制造
目前，世界上已有近20个公司生产的100多个牌号。国内目前仍从日本、荷兰、美国等公司进口EPDM。
二．乙丙胶的分类
根据是否加入第三单体分为：二元乙丙橡胶（EPM）和三元乙丙橡胶（EPDM）EPDM根据第三单体的不同，分为：
此主题相关图片如下：
此主题相关图片如下：
此主题相关图片如下：
三．乙丙胶的结构
1．饱和性及非极性
EPM是完全饱和的橡胶，EPDM主链完全饱和，侧基仅有1%~2%（mol）的不饱和第三单体， EPM具有极高的化学稳定性和较高的热稳定性。另外，乙丙橡胶不易被极化，不产生氢键，是非极性橡胶，耐极性介质作用，而且电绝缘性能极佳。
2．乙烯与丙烯组成比
乙烯、丙烯的组成比影响共聚物的性能，一般丙烯的含量在30~40%（mol）时是较好的弹性体。
3．第三单体的含量
为使第三单体在乙丙胶中分布均匀，聚合时一般采取分批加入的方法。第三单体用量多
时，不饱和度高，硫化速度快，与不饱和橡胶相容性好，可与不饱和橡胶并用，但是耐热性和老化性下降。
四．乙丙胶的性能
1．比重小
比重为0.86，是所有橡胶中比重最小的。
2．耐老化性能优异
①优秀的耐臭氧性能：乙丙橡胶被誉为：“无龟裂橡胶”，在通用橡胶中它的耐臭氧性能是最好的，其次为IIR、再其次是CR。
②优秀的耐热老化性能：乙丙橡胶的耐老化性能在通用橡胶中是最好的，在130℃下可以长期使用，在150℃或再高的温度下可以间断或短期使用。且EPM优于EPDM。
③优秀的耐天候性：乙丙胶的耐天候（光、热、风、雨、臭氧、氧）性在所有的通用橡胶中是最好的，作屋面防水卷材使用寿命可以达到25年以上。
3．优异的电绝缘性能
乙丙橡胶的耐绝缘性能是非常好的，与IIR相当，且EPM优于EPDM，可以作为电缆材料，特别是浸水之后电性能变化很小，特别适用于作电绝缘制品及水中作业的绝缘制品。
4．优秀的耐化学药品性能
由于乙丙橡胶本身的化学稳定性和非极性，它与多数化学药品不发生反应，与极性物质之间或者不相溶或者相溶性极小，如醇、酮、酸（乙酸、甲酸）、强碱、氧化剂（H2O2、HClO）、洗涤剂、磷酸酯类等。
5．卓越的耐水、过热水、水蒸汽性能
水是强极性物质，乙丙橡胶是一种高分子烷烃，具有疏水性，两者之间不易产生物理、化学作用，所以具有杰出的耐水、耐过热水、耐蒸汽性能。（EPM ＞IIR＞SBR＞NR＞CR）
五．配合与加工
1．配合：
①硫化体系：EPDM可以用硫黄硫化体系，硫黄用量1~2份，促进剂宜选用活性较大的品种或不同的促进剂并用，这样既能保证硫化速度，又能防止喷霜现象。以国产EP DM（D）为例： EPDM100 硬脂酸1 氧化锌5 促M0.5 TMTD1.5 S1.5 H AF50
②补强体系：由于乙丙橡胶是非结晶橡胶，所以要加入补强剂。
③增塑体系：乙丙橡胶最常用的增塑剂是石油系增塑剂，包括环烷油、石蜡油及芳香油，其中环烷油与乙丙胶的相容性较好。
④增粘剂：乙丙橡胶的自粘性及与其它材料的粘着性均不好，配合时可以在其中加入增粘剂如烷基酚醛树脂、石油树脂、萜烯树脂、松香等。
⑤防护体系：虽然乙丙橡胶的耐老化性能很好，但在较高温长期使用的情况下仍需加入防老剂，常用的是胺类。
2．加工：
乙丙橡胶的加工具有如下特点：乙丙橡胶不易包辊，不易吃炭黑，采用密炼分散效果较好，装胶容量比正常高15%。为了提高粘合性能，可以采用提高粘合温度、增加粘合压力的方法
六．应用
耐热、耐老化、耐水制品——耐热输送带、蒸汽胶管、防水卷材
耐化学品腐蚀的密封制品、防腐衬里
绝缘的电线、电缆包皮
浅色的轮胎胎侧
§1.6 丁基橡胶（IIR）
IIR为异丁烯与少量异戊二烯（1～5％）的低温共聚物（-95~ -100℃），1943年实现工业化生产，为白色或暗灰色的透明弹性体。1960年实现连续化生产卤化丁基橡胶，1971年开发了溴化丁基橡胶的连续化生产。主要用于轮胎工业作内胎。
国内燕化从意大利引进技术年产3万吨IIR，于1999年投产。
一．丁基橡胶的制造与分类
丁基橡胶以异丁烯与异戊二烯为单体，以一卤甲烷为溶剂，通过阳离子聚合得到。通常按照异戊
二烯的含量即不饱和度及是否卤化来分类：
此主题相关图片如下：
氯化丁基橡胶（提高硫化速度及与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和互粘性）
二．丁基橡胶的结构
此主题相关图片如下：
结构式：分子主链周围有密集的侧甲基，且有不饱和双键位于主链上，对稳定性影响较大。引入的异戊二烯便于交联，其数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键（单个存在），可以近似地看作饱和橡胶。但因双键的位置与EPDM中双键的位置不同，对性能的影响较大。聚集态：丁基橡胶是能结晶的自补强橡胶，低温下不结晶，高拉伸下才结晶，Tm=45℃，Tg= -65℃。未补强橡胶的强度可以达到14~21MPa，为了提高耐磨及抗撕裂性能，仍需补强。
三．丁基橡胶的性能
1．与乙丙胶类似的性能：优良的化学稳定性、耐水性、高绝缘性、耐酸碱、耐腐蚀。
2．气密性非常好：所有橡胶中最好的。（用作内胎）
3．弹性低、阻尼性能优越：
弹性在通用橡胶中是最低的，室温冲击弹性只有8~11%。它在很宽的温度和频率范围内可以保持tan≥0.5。良好的减震性能特别适用于缓冲性能要求高的发动机座和减震器。
4．拉伸强度较高
为结晶自补强橡胶，未填充硫化胶的拉伸强度为14~21MPa。
5．耐热性、耐侯性好
6．自粘性和互粘性差
结构中无极性基团或活性基团。
四．丁基橡胶的配合与加工
丁基橡胶与乙丙橡胶一样，具有比不饱和橡胶难以硫化、难以粘接、配合剂溶解度低、包辊性不好等特点。但它又具有不能用过氧化物硫化、一般炭黑对它的补强性差、与一般二烯类橡胶的相
容性差、对设备的清洁度要求高等特点。
1．配合
硫化—可以用较强的硫黄促进剂体系、树脂、醌肟在较高的温度下进行，硫黄用量要少，促进剂选用秋兰姆和二硫代氨基甲酸盐为主促进剂、噻唑类或胍类为第二促进剂。树脂硫化的硫化胶的
耐热性好。用过氧化物硫化会引起断链。
补强—最常用的是炭黑，但效果不如不饱和橡胶好，结合橡胶只有5%~8%。一般使用槽黑。
增塑—不宜用高芳烃油，而宜用石蜡或石蜡油5~10份，或适量环烷油。
2．加工
炼胶—不易塑炼，可以加入塑解剂使其断链。混炼时用密炼效果好。密炼容量比NR、SBR的标准容量多10~20%。混炼起始温度70℃，排胶温度高于125℃，一般155~160℃为宜。
压延压出—比天然橡胶困难得多，做内胎时压出前要滤胶后再加硫黄，防止引起焦烧。
成型硫化—自粘性及与其它橡胶的互粘性差，要在配方中加入增粘剂，工艺上注意粘合面防污，可以采用卤化丁基橡胶作增粘层，提高粘合部位的压力及温度。丁基橡胶需长时间高温硫化方可
达到最佳硫化状态。
五．卤化丁基橡胶
为了提高丁基橡胶的硫化速度，提高与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和与其他材料的互粘性，对丁基橡胶进行了卤化，包括氯化和溴化。一般氯化的含氯量为1.1%~1.3%主要反应在异戊二烯链节双键的α位上。溴化丁基橡胶含溴量约为2%。
卤化丁基橡胶主要利用烯丙基氯及双键活性点进行硫化，卤化丁基橡胶的硫化速度较快。
六．丁基橡胶的应用
丁基橡胶主要用于轮胎工业，特别适用于作内胎、胶囊、气密层及胶管、防水卷材、耐腐蚀制品、
电气制品、耐热输送带（高不饱和度）等。
§1.6 丁基橡胶（IIR）
IIR为异丁烯与少量异戊二烯（1～5％）的低温共聚物（-95~ -100℃），1943年实现工业化生产，为白色或暗灰色的透明弹性体。1960年实现连续化生产卤化丁基橡胶，1971年开发了溴化丁基橡胶的连续化生产。主要用于轮胎工业作内胎。
国内燕化从意大利引进技术年产3万吨IIR，于1999年投产。
一．丁基橡胶的制造与分类
丁基橡胶以异丁烯与异戊二烯为单体，以一卤甲烷为溶剂，通过阳离子聚合得到。通常按照异戊
二烯的含量即不饱和度及是否卤化来分类：
此主题相关图片如下：
氯化丁基橡胶（提高硫化速度及与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和互粘性）
二．丁基橡胶的结构
此主题相关图片如下：
结构式：分子主链周围有密集的侧甲基，且有不饱和双键位于主链上，对稳定性影响较大。引入的异戊二烯便于交联，其数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键（单个存在），可以近似地看作饱和橡胶。但因双键的位置与EPDM中双键的位置不同，对性能的影响较大。聚集态：丁基橡胶是能结晶的自补强橡胶，低温下不结晶，高拉伸下才结晶，Tm=45℃，Tg= -65℃。未补强橡胶的强度可以达到14~21MPa，为了提高耐磨及抗撕裂性能，仍需补强。
三．丁基橡胶的性能
1．与乙丙胶类似的性能：优良的化学稳定性、耐水性、高绝缘性、耐酸碱、耐腐蚀。
2．气密性非常好：所有橡胶中最好的。（用作内胎）
3．弹性低、阻尼性能优越：
弹性在通用橡胶中是最低的，室温冲击弹性只有8~11%。它在很宽的温度和频率范围内可以保持tan≥0.5。良好的减震性能特别适用于缓冲性能要求高的发动机座和减震器。
4．拉伸强度较高
为结晶自补强橡胶，未填充硫化胶的拉伸强度为14~21MPa。
5．耐热性、耐侯性好
6．自粘性和互粘性差
结构中无极性基团或活性基团。
四．丁基橡胶的配合与加工
丁基橡胶与乙丙橡胶一样，具有比不饱和橡胶难以硫化、难以粘接、配合剂溶解度低、包辊性不好等特点。但它又具有不能用过氧化物硫化、一般炭黑对它的补强性差、与一般二烯类橡胶的相
容性差、对设备的清洁度要求高等特点。
1．配合
硫化—可以用较强的硫黄促进剂体系、树脂、醌肟在较高的温度下进行，硫黄用量要少，促进剂选用秋兰姆和二硫代氨基甲酸盐为主促进剂、噻唑类或胍类为第二促进剂。树脂硫化的硫化胶的
耐热性好。用过氧化物硫化会引起断链。
补强—最常用的是炭黑，但效果不如不饱和橡胶好，结合橡胶只有5%~8%。一般使用槽黑。
增塑—不宜用高芳烃油，而宜用石蜡或石蜡油5~10份，或适量环烷油。
2．加工
炼胶—不易塑炼，可以加入塑解剂使其断链。混炼时用密炼效果好。密炼容量比NR、SBR的标准容量多10~20%。混炼起始温度70℃，排胶温度高于125℃，一般155~160℃为宜。
压延压出—比天然橡胶困难得多，做内胎时压出前要滤胶后再加硫黄，防止引起焦烧。
成型硫化—自粘性及与其它橡胶的互粘性差，要在配方中加入增粘剂，工艺上注意粘合面防污，可以采用卤化丁基橡胶作增粘层，提高粘合部位的压力及温度。丁基橡胶需长时间高温硫化方可
达到最佳硫化状态。
五．卤化丁基橡胶
为了提高丁基橡胶的硫化速度，提高与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和与其他材料的互粘性，对丁基橡胶进行了卤化，包括氯化和溴化。一般氯化的含氯量为1.1%~1.3%主要反应在异戊二烯链节双键的α位上。溴化丁基橡胶含溴量约为2%。
卤化丁基橡胶主要利用烯丙基氯及双键活性点进行硫化，卤化丁基橡胶的硫化速度较快。
六．丁基橡胶的应用
丁基橡胶主要用于轮胎工业，特别适用于作内胎、胶囊、气密层及胶管、防水卷材、耐腐蚀制品、
电气制品、耐热输送带（高不饱和度）等。
1.8 氯丁橡胶（CR）
CR为浅黄色或暗褐色弹性体，于1931年由美国杜邦公司实现工业化生产，现在已有10多个
国家生产CR，全世界的年产量约为70万吨。
CR是我国最早工业化的合成橡胶（58年），国内有三个生产厂家：四川长寿化工厂、山西大同化工厂、青岛化工厂（海晶），但因技术问题，每年仍大量进口。
一．CR的制造
由2-氯-1,3-丁二烯采用乳液聚合得到，硫调型聚合温度为40℃，非硫调型为10℃以下。
二．CR的分类
CR主要根据制法和用途分类：
此主题相关图片如下：
根据用途不同可以通过调整聚合条件合成出不同结晶能力的橡胶
国产CR结晶能力分为四个等级：微、低、中、高。
三．CR的结构
[橡胶工艺原理]橡胶材料与配方
《橡胶工艺原理》讲稿 绪论 一．橡胶材料的特点 高弹性弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在很宽的温度（-50~150℃）范围内 保持弹性。 粘弹性橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显的应力松弛和 蠕变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。 电绝缘性橡胶和塑料一样是电绝缘材料。 4．有老化现象如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因为环境条件的变化而产生 老化现象，使性能变坏，寿命下降。
必须进行硫化才能使用，热塑性弹性体除外。 必须加入配合剂。 其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。 表征橡胶物理机械性能的指标 １．拉伸强度又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单 位为兆帕（MPa），以往为公斤力／平方厘米（kgf/cm2）。 ２．定伸应力旧称定伸强度，指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。计量单位 同拉伸强度。常用的有100％、300％和500％定伸应力。它反映的是橡胶抵抗 外力变形能力的高低。
３．撕裂强度将特殊试片（带有割口或直角形）撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的 抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。 ４．伸长率试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率；用百分比表示。 ５．永久变形试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。在解除 了外力作用并放置一定时间(一般为3分钟)，以%表示。 ６．回弹性又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。 ７．硬度表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范围一般在20~100 之间，单位为邵氏A。 二．关于橡胶的几个概念
橡胶硫化原理
橡胶硫化原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
橡胶硫化原理 橡胶受热变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，分子内具有双键，易起 加成反应，容易老化。 为改善橡胶制品的性能，生产上要对生橡胶进行一系列加工过程，在一定条件下，使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，使从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能。这个过程称为橡胶硫化。 一般将硫化过程分为四个阶段，诱导－预硫－正硫化－过硫。为实现这一反应，必须外加能量使之达到一定的硫化温度，然后让橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。 橡胶硫化的来历 硫化是胶料通过生胶分子间交联，形成三维网络结构，制备硫化胶的基本过程。不同的硫化体系适用于不同的生胶。以橡胶（生胶）为主体，加以多种辅助材料而成的合成体、（辅助材料有几大体系、填充补强、硫化、防护、增塑、特殊物质加入剂、)而硫化是包覆绝缘层或护套层以后的一种处理方法、其目的就是让辅助体系里的硫化体系发生作用，使橡胶永久交联、增加弹性、减少塑性。硫化的名词是因最早时 间是用硫磺使橡胶交联的故称硫化，沿用至今. 橡胶硫化体系 不饱和橡胶通常使用如下几类硫化体系： 以硫黄，有机二硫化物及多硫化物、噻唑类、二苯胍类，氧化锌及硬脂酸为主的硫化剂。这是最通用的硫 化体系。但所制得的硫化胶的耐热氧老化性能不高。 烷基酚醛树脂。 多卤化物(如用于聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶及丁腈橡胶的六氯乙烷)、六氯-对二甲苯。 双官能试剂[如醌类、二胺类、偶氮及苯基偶氮衍生物(用于丁基橡胶及乙丙橡胶)等]。 双马来酰亚胺，双丙烯酸酯。两价金属的丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)、预聚醚丙烯酸酯。 用于硫化饱和橡胶的有机过氧化物。 饱和橡胶硫化不同种类的饱和橡胶时，可使用不同的硫化体系。 硫化三元乙丙橡胶时，使用有机过氧化物与不饱和交联试剂，如三烯丙基异氰脲酸酯(硫化剂TAIC)。硫化硅橡胶时也可使用有机过氧化物。乙烯基硅橡胶硫化时可在催化剂(Pt)参与条件下进行。 上一篇： 橡胶硫化工艺方法一、传统橡胶硫化工艺
最新橡胶工艺原理14
最新橡胶工艺原理(十四) 王作龄 编译 中图分类号:TQ330.1 文献标识码:E 文章编号:167128232(2004)0520047208 第7章 填充剂 7.1 引言 填充剂是混入橡胶中以赋与橡胶补强、增容和特殊功能为目的使用的配合剂。作为填充剂代表的炭黑不仅可以提高橡胶的定伸应力和拉伸强度等力学性能,而且还可赋与橡胶导电等性能,是橡胶材料不可缺少的配合剂 。 一般,填充剂按不同材质、有无补强性和功能性进行分类。按材质分类,有白炭黑、陶土、碳酸钙等无机填充剂和树脂、木粉、软木粉等有机填充剂。按有无补强性分类有炭黑、白炭黑等补强性填充剂和陶土、滑石粉、碳酸钙等非补强性填充剂。 通常将用于提高橡胶物理机械强度的配合剂称为补强剂。补强剂除了上述的补强填充剂外,还有高苯乙烯树脂等补强性树脂和补强性短纤维。 本章节以补强性高的炭黑、白炭黑和短纤维的基本性能、基本性能与橡胶复合体物理性能之间的关系及这些补强剂的补强机理为主进行叙述。 7.2 补强性填充剂 补强性填充剂和非补强性填充剂的区别可用填充剂粒子的大小(粒子表面积)加以说明。此外,粒子的形态和表面特性对橡胶的补强效果也有很大影响。 SBR中配入不同填充剂时的各比表面积与拉伸强的关系如图7-1所示。若仅在白色填充剂范围内考虑,那么拉伸强度与比表面之间有相关性。相同比表面积的炭黑的拉伸强度比白色填充剂的大,这是因为炭黑和橡胶分子的相互作用强。为提高白炭黑等填充剂的补强性,大多还同时使用偶联剂。 图7-1 不同填充剂的比表面积与拉伸 强度的关系(SBR1500) 1—碳酸钙(55vo l%);2—硅酸盐(25vo l%); 3—湿法白炭黑(25vo l%);4—炭黑(27vo l%); 5—陶土(30vo l%) 7.2.1 炭黑 炭黑是由约95%以上无定形的炭组成的毫微米级的微粒,是在燃烧木材和煤时产生的所谓“煤烟子”(含有以多量灰分和焦油为主要成分的溶剂抽出分,炭含量在50%以下)的不同物质。 自1910年发现炭黑对橡胶具有显著的补强效果以来,炭黑成为支持橡胶工业发展的重要材料。炭黑的用途除了用作以汽车轮胎为主的橡胶制品的补强剂外,还可用作印刷油墨、涂料、塑料等的黑色颜料,以及赋与电池活性物质以导电性的填充剂等。但是,从数量上看,炭黑在像胶工业中的需求量占绝对多数,1996年日本橡胶工业的炭黑需求量占日本总需求量约95%,其中约75%用于汽车轮胎。 a.炭黑的种类 炭黑按制造方法的分类如表7-1所示。表7-2为A STM D1765-98的炭黑分类表。现在,橡胶和染料工业使用的炭黑几乎都是用油炉法生产的。
橡胶工艺原理_复习思考题_ 答案
《橡胶工艺原理》复习思考题 0.1 名词解释 碳链橡胶、硬质橡胶、杂链橡胶、混炼胶、硫化胶、冷冻结晶、拉伸结晶、极性橡胶 杂链橡胶:碳－杂链橡胶: 主链由碳原子和其它原子组成 全杂链橡胶:主链中完全排除了碳原子的存在，又称为“无机橡胶”，硅橡胶的主链由硅、氧原子交替构成。混炼胶:所谓混炼胶是指将配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态，且具有流动性的胶料 硫化胶 : 配合胶料在一定条件下(如加硫化剂、一定温度和压力、辐射线照射等)经硫化所得网状结构橡胶谓硫化胶，硫化胶是具有弹性而不再具有可塑性的橡胶，这种橡胶具有一系列宝贵使用性能。 硬质橡胶：玻璃化温度在室温以上、简直不能拉伸的橡胶称为硬质橡胶 0.2 一般来说，塑料、橡胶、纤维的分子结构各有什么特点? 0.3 影响橡胶材料性能的主要因素有哪些？ 橡胶性能主要取决于它的结构，此外还受到添加剂的种类和用量、外界条件的影响。 (1) 化学组成：单体，具有何种官能团 (2) 分子量及分子量分布 (3) 大分子聚集状况：空间结构和结晶 (4) 添加剂的种类和用量 (5) 外部条件：力学条件、温度条件、介质 0.4简述橡胶分子的组成和分子链结构对橡胶的物理机械性能和加工性能的影响。 答: 各种生胶的MWD曲线的特征不同，如NR一般宽峰所对应的分子量值为30~40万，有较多的低分子部分。低分子部分可以起内润滑的作用，提供较好的流动性、可塑性及加工性，具体表现为混炼速率快、收缩率小、挤出膨胀率小。分子量高部分则有利于机械强度、耐磨、弹性等性能。 0.5 简述橡胶的分类方法。 答:按照来源用途分为天然胶和合成胶，合成胶又分为通用橡胶和特种橡胶； 按照化学结构分为碳链橡胶、杂链橡胶和元素有机橡胶； 按照交联方式分为传统热硫化橡胶和热塑性弹性体。 0.6 简述橡胶的分子量和分子量分布对其物理机械性能和加工性能的影响。 答: 分子量与橡胶的性能(如强度、加工性能、流变性等)密切相关。随着分子量上升，橡胶粘度逐步增大，流动性变小，在溶剂中的溶解度降低，力学性能逐步提高。 橡胶的大部分物理机械性能随着分子量而上升，但是分子量上升达到一定值(一般是600000)后，这种关系不复存在；分子量超过一定值后，由于分子链过长，纠缠明显，对加工性能不利，具体反映为门尼粘度增加，混炼加工困难，功率消耗增大等。 0.7 简述橡胶配方中各种配合体系的作用。
橡胶制品生产工艺
橡胶制品生产工艺公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
橡胶制品生产工艺简要介绍 一、基本工艺流程 橡胶制品种类繁多，但生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的橡胶制品的基本工艺过程包括：塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。当然，原材料准备、成品整理、检验包装等基本工序也少不了。 橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性性能这个矛盾的过程，通过各种工艺手段，使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，再加入各种配合剂制成半成品，然后通过硫化使具有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。 二、原材料准备： 1.橡胶制品的主要原料是以生胶为基本材料，而生胶就是生长在热带，亚热带的橡胶树上通过人工割开树皮收集而来。 2.各种配合剂：是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料。 3.纤维材料有（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对材料进行加工： 生胶要在60--70℃烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块； 配合剂有：块状的，如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎； 粉状的若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去；
液态的，如（松焦油、古马隆）需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质； 配合剂要进行干燥，不然容易结块、混炼时若不能分散均匀，硫化时产生气泡，会影响产品质量； 三、塑炼 生胶富有弹性，缺乏加工时必需的可塑性性能，因此不便于加工。为了提高其可塑性，所以要对生胶进行塑炼；这样，在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中；同时，在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性（渗入纤维织品内）和成型流动性。 将生胶的长链分子降解，形成可塑性的过程叫做塑炼。 生胶塑炼的方法有机械塑炼和热塑炼两种。机械塑炼是在不太高的温度下，通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用，使长链橡胶分子降解变短，由高弹性状态转变为可塑状态。热塑炼是向生胶中通入灼热的压缩空气，在热和氧的作用下，使长链分子降解变短，从而获得可塑性。 四、混炼 为了适应各种不同的使用条件、获得各种不同的性能，也为了提高橡胶制品的性能和降低成本，必须在生胶中加入不同的配合剂。 混炼就是将塑炼后的生胶与配合剂混合、放在炼胶机中，通过机械拌合作用，使配合剂完全、均匀地分散在生胶中的一种过程。 混炼是橡胶制品生产过程中的一道重要工序，如果混合不均匀，就不能充分发挥橡胶和配合剂的作用，影响产品的使用性能。混炼后得到的胶料，人们称为混炼胶，它是制造各种橡胶制品的半成品材料，俗称胶料，通常均作为商品出
青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿
青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿（5） 青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理 §3-6炭黑对橡胶的补强机理 炭黑补强作用使橡胶的力学性能提高，同时也使橡胶在粘弹变形中由粘性作用而产生的损耗因素提高。例如tanδ、生热、损耗模量、应力软化效应提高。因应力软化效应能够比较形象地说明大分子滑动补强机理，因此将两者结合一起讨论。 一．应力软化效应 （一）应力软化效应的含义 硫化胶试片在一定的试验条件下拉伸至给定的伸长比λ1时，去掉应力，恢复。第二次拉伸至同样的λ1时所需应力比第一次低，如图3-18所示，第二次拉伸的应力-应变曲线在第一次的下面。若将第二次拉伸比增大超过第一次拉伸比λ1时，则第二次拉伸曲线在λ1 处急骤上撇与第一次曲线衔接。若将第二次拉伸应力去掉，恢复。第三次拉伸，则第三次的应力应变曲线又会在第二次曲线下面。随次数增加，下降减少，大约4~5次后达到平衡。上述现象叫应力软化效应，也称为Mullins效应。 应力软化效应用拉伸至给定应变所造成的应变能下降百分率ΔW表示。 （3-10） 式中 W1 —第一次拉伸至给定应变时所需要的应变能； W2 —第一次拉伸恢复后，第二次（或更多次数）再拉伸至同样应变时所需的应变能。 （二）应力软化效应的影响因素 应力软化效应代表一种粘性的损耗因素，所以凡是影响粘弹行为的因素对它均有影响。填料及其性质对应力软化效应有决定性作用。1．填充的影响 2．填料品种对应力软化效应的影响 3．炭黑品种对应力软化效应的影响 总的趋势是补强性高的炭黑应力软化效应比较高，反之亦然。 （三）应力软化的恢复 应力软化有恢复性，但在室温下停放几天，损失的应力恢复很少，而在100℃×24h真空中能恢复大部分损失的应力。因为炭黑的吸附是动态的，在恢复条件下，橡胶大分子会在炭黑表面重新分布，断的分子链可被新链代替。剩下的不能恢复的部分称为永久性应力软化作用。 二．炭黑的补强机理 近半个世纪以来，人们对炭黑补强机理曾进行了广泛的探讨。各个作者提出的机理虽然能说明一定的问题，但有局限性。随着时间进展，橡胶补强机理也在不断地深化和完善。橡胶大分子滑动学说的炭黑补强机理是一个比较完善的理论。现将各种论点简述如下。 （一）容积效应 （二）弱键和强键学说 （三）Bueche的炭黑粒子与橡胶链的有限伸长学说 （四）壳层模型理论 核磁共振研究已证实，在炭黑表面有一层由两种运动状态橡胶大分子构成的吸附层。在紧邻着炭黑表面的大约0.5nm（相当于大分子直径）的内层，呈玻璃态；离开炭黑表面大约0.5~5.0nm范围内的橡胶有点运动性，呈亚玻璃态，这层叫外层。这两层构成了炭黑表面上的双壳层。关于双壳层的厚度Δγc，报道不一，不过基本上是上述范围。这个双壳的界面层内中的结合能必定从里向外连续下降，即炭黑表
顺丁橡胶工艺流程
一、产品及原材料简介 1.1产品简介 产品为丁二烯橡胶(BR)9000,规格BR9O00. 丁二烯橡胶(BR)9000全名顺式-1,4-聚丁二烯橡胶（Cis 1,4Polybutadiene Rubber）. 丁二烯橡胶(BR)9000为白色或浅黄色弹性体,性能和天然橡胶相近,是一种优良的通用橡胶,其结构式为： 顺式-1,4结构在聚合链中含量在90％以上的聚丁二烯才具有良好的弹性. 丁二烯橡胶(BR)9000与天然橡胶和丁苯橡胶相比,具有弹性高,耐磨性好,耐寒性好,生热低,耐屈挠性和动态性能好等特性,它与油类、补强剂、填充剂、天然橡胶以及丁苯橡胶等均有良好的相容性.丁二烯橡胶(BR)9000的主要缺点是抗湿滑性，撕裂强度和拉伸强度较低,冷流性大,加工性能较差。 表1-1 丁二烯橡胶(BR)9000产品质量指标（GB/T8659-2001)
1.2 原材料规格及性能 1.2.1 原料 1.2.1.1 丁二烯 纯度≥ 99.2% 水值≤ 25mg/kg 乙腈≤ 3mg/kg TBC ≤ 20mg/kg 二聚物≤ 300mg/kg 总炔烃≤ 20mg/kg(其中乙烯基乙炔< =5mg/kg) 含氧化合物≤ 10mg/kg 1.2.1.1 粗溶剂油 沸程： 60~90℃ 碘指： <0.1G/100g 水值：无游离水 硫化物：无 水溶物酸碱性：中性 1.2.1.3 环烷酸镍 含镍量：≥6%(m/m) 含水量： <0.5%(m/m) 机械杂质： < 0.2%(m/m) 苯不溶物：微量 不皂化物：无 外观：绿色透明粘稠物 1.2.1.4 三氟化硼乙醚络合物
BF含量： 46.8~47.8%（m/m）3 比重： 1.120~1.127 沸点： 124.5~126℃ 油溶性：在250倍油中全溶，三小时后无沉淀含水量： <=0.5%(m/m) 外观；无色透明，无沉淀物 1.2.1.5 三异丁基铝 溶度： 2.0 ± 0.2g/l 悬浮铝；无 外观；无色透明液体 活性铝含量： >= 80%(m/m) 二异丁基氢化铝：≤15%（m/m） 1.2.1.6 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（防老剂）溶点； 68.5~70.0℃ 游离甲酚：≤0.03% 灰分：≤0.03% 外观：白色或浅黄色晶体 1.2.1.7 5A分子筛 吸水量: ≥200mg/ml 堆积密度： >0.6~0.7t/m3 1.2.1.8 活性氧化铝 粒径： 4~6mm 吸水率：≥100% 强度：≥13kg/个球 堆积密度： 0.63~0.78t/m3 外观：白色或微红色粒状固体 1.2.1.9 液碱 氢氧化钠含量：≥30% 水不溶物含量： <0.1% 1.2.1.10 聚乙烯薄膜 规格：宽700cm ，厚0.04~0.06mm 熔点： <100℃ 1.2.1.11 牛皮纸袋质量标准： 规格： 900×370×160mm
橡胶工艺原理讲稿 第五章 橡胶的增塑体系
第五章橡胶的增塑体系1 §5.1 橡胶增塑剂及分类1 一．橡胶增塑剂的概念1 二．增塑剂的作用1 三．增塑剂的分类1 四．对增塑剂的要求1 §5.2 橡胶增塑原理及增塑效果表征2 一．橡胶增塑的方法2 二．增塑剂与橡胶的相容性2 三．增塑剂作用机理2 四．增塑剂增塑效果的表征3 §5.3 橡胶增塑剂3 一．石油系增塑剂3 二．煤焦油增塑剂5 三．松焦油系增塑剂5 四．脂肪油系增塑剂5 五．合成增塑剂5 §5.4 新型增塑剂7
第五章橡胶的增塑体系 §5.1 橡胶增塑剂及分类 一．橡胶增塑剂的概念 增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。 过去习惯上根据应用X围不同分为软化剂和增塑剂。软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合成产品，多用于极性合成橡胶和塑料中。目前由于所起的作用相同，统称为增塑剂。 二．增塑剂的作用 1．改善橡胶的加工工艺性能：通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；通过增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压出、成型工艺。 2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。 3．降低成本：价格低、耗能省。 三．增塑剂的分类 1．根据作用机理分： 物理增塑剂：增塑分子进入橡胶分子内，增大分子间距、减弱分子间作用力，分子链易滑动。 化学增塑剂：又称塑解剂，通过力化学作用，使橡胶大分子断链，增加可塑性。 大部分为芳香族硫酚的衍生物如2-萘硫酚、二甲苯基硫酚、五氯硫酚等。 2．按来源分： ①石油系增塑剂 ②煤焦油系增塑剂 ③松油系增塑剂 ④脂肪油系增塑剂 ⑤合成增塑剂 四．对增塑剂的要求 增塑效果好，用量少，吸收速度快； 与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移、耐寒性好，耐水、耐油、溶剂； 电绝缘性好，耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。
【精品】橡胶工艺原理(五)
第五章橡胶的增塑体系 §5。1橡胶增塑剂及分类 一．橡胶增塑剂的概念 增塑剂又称为软化剂,是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。 过去习惯上根据应用范围不同分为软化剂和增塑剂。软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合成产品，多用于极性合成橡胶和塑料中。目前由于所起的作用相同,统称为增塑剂. 二．增塑剂的作用 1．改善橡胶的加工工艺性能:通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；通过增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压出、成型工艺。 2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。 3．降低成本：价格低、耗能省。
三．增塑剂的分类 1．根据作用机理分： 物理增塑剂:增塑分子进入橡胶分子内，增大分子间距、减弱分子间作用力，分子链易滑动. 化学增塑剂：又称塑解剂，通过力化学作用,使橡胶大分子断链,增加可塑性。 大部分为芳香族硫酚的衍生物如2-萘硫酚、二甲苯基硫酚、五氯硫酚等. 2．按来源分： ①石油系增塑剂 ②煤焦油系增塑剂 ③松油系增塑剂 ④脂肪油系增塑剂 ⑤合成增塑剂 四．对增塑剂的要求
增塑效果好,用量少，吸收速度快;
与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移、耐寒性好，耐水、耐油、溶剂; 电绝缘性好,耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。 §5。2橡胶增塑原理及增塑效果表征 一．橡胶增塑的方法 提高橡胶可塑性的方法主要有以下三种: 1．物理增塑法:加入物理增塑剂 2．化学增塑法：化学塑解剂 3．机械增塑法:通过机械剪切作用，提高可塑性. 可单独应用，与前两种方法一起使用时，效果更好。 二．增塑剂与橡胶的相容性 1．增塑剂与橡胶的相容性 相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。相容性好，两种物质形成均相体系的能力强。橡胶与增塑剂的相容性很重要,若相容性差,增塑剂则会从橡胶中喷出，甚至难于混合、加工。橡胶与增塑剂的相容性的预测方法是采
最新橡胶生产工艺流程
1.基本工艺流程 伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→修整→检验 2.原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工： 1.基本工艺流程 伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验
2.原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工： 生胶要在60--70℃烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块； 块状配合剂如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎； 粉状配合剂若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去； 液态配合剂（松焦油、古马隆）需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质； 配合剂要进行干燥，不然容易结块、混炼时旧不能分散均匀，硫化时产生气泡，从而影响产品质量； 3.塑炼 生胶富有弹性，缺乏加工时的必需性能（可塑性），因此不便于加工。为了提高其可塑性，所以要对生胶进行塑炼；这样，在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中；同时，在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性（渗入纤维织品内）和成型流动性。将生胶的长链分子降解，形成可塑性的过程叫做塑炼。生胶塑炼的方法有机械塑炼和热塑炼两种。机械塑炼是在不太高的温度下，通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用，使长链橡胶分子降解变短，由高弹性状态转变
【精品】橡胶工艺原理讲稿_第三章_补强与填充体系
第三章补强与填充体系 §3-1绪论 填料是橡胶工业的主要原料之一,它能赋予橡胶许多优异的性能。例如，大幅度提高橡胶的力学性能,使橡胶具有磁性、导电性、阻燃性、彩色等特殊的性能，赋予橡胶良好的加工性能，降低成本等。 一．何谓补强与填充？ 补强:在橡胶中加入一种物质后,使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为。凡具有这种作用的物质称为补强剂。 填充：在橡胶中加入一种物质后，能够提高橡胶的体积，降低橡胶制品的成本，改善加工工艺性能，而又不明显影响橡胶制品性能的行为。凡具有这种能力的物质称之为填充剂。 二．填料的分类 填料的品种繁多，分类方法不一.填料按不同方法分类如下： (1）按作用分 补强剂:炭黑、白炭黑、某些超细无机填料等。
填充剂:陶土、碳酸钙、胶粉、木粉等。 （2）按来源分 有机填充剂:炭黑、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、树脂等。 无机填充剂:陶土、碳酸钙、硅铝炭黑等. （3）按形状分 粒状：炭黑及绝大多数无机填料。 纤维状：石棉、短纤维、碳纤维、金属晶须等. 三．橡胶补强与填充的历史与发展 橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉，当时可能是为了防止光老化。后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。 在Hancock发明混炼机后，常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。 1904年,S.C.Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa,但当时并未引起足够的重视。在炭黑尚未成为有效补强剂前，人们用氧化锌作补强剂。一段时间后，人们才重视
炭黑的补强作用。 我国是世界上生产炭黑最早的国家。1864年美国开始研制炭黑。1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。炭黑的补强性不仅使它得到广泛的应用，而且也促进了汽车工业的发展。二战前槽黑占统治地位，50年代后用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑，炉黑生产满足了轮胎工业发展的要求。70年代在炉黑生产工艺基础上进行改进，又出现了新工艺炭黑.这种炭黑的特点是在比表面积和传统炭黑相同的条件下，耐磨性提高了5％~20％，进一步满足了子午线轮胎的要求。 美国大陆碳公司在八十年代末开发生产出低滚动阻力炭黑，即LH10、LH20、LH30等,其拉伸和耐磨性能相当于N110、N220、N330的水平，但生热低、弹性高。 德国德固萨公司也开发出新一代低滚动阻力炭黑,称之为“转化炭黑”
橡胶的工艺流程
橡胶的工艺流程（精品） 2014-10-22橡胶技术网 橡胶工艺流程开始 1 综述 橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的纤维和金属材料，橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。 橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性矛盾的过程，通过各种加工手段，使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，在加入各种配合剂制成半成品，然后通过硫化是具有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。 2 橡胶加工工艺 2.1塑炼工艺 生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法，使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、便于加工的塑性状态的过程。 生胶塑炼的目的是降低它的弹性，增加可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。
掌握好适当的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和成品质量是至关重要的。在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降低可塑度。随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现，有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行混炼。 在橡胶工业中，最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼效果的方法。 开炼机塑炼时温度一般在80℃以下，属于低温机械混炼方法。密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120℃以上，甚至高达160-180℃，属于高温机械混炼。 生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。 几种胶的塑炼特性： 天然橡胶用开炼机塑炼时，辊筒温度为30-40℃，时间约为 15-20min；采用密炼机塑炼当温度达到120℃以上时，时间约为 3-5min。 丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间，因此，丁苯橡胶也可不用塑炼，但是经过塑炼后可以提高配合机的分散性顺丁橡胶具有冷流性，缺乏塑炼效果。顺丁胶的门尼粘度较低，可不用塑炼。 氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通3-5次，薄通温度在30-40℃。 乙丙橡胶的分子主链是饱和结构，塑炼难以引起分子的裂解，因此要选择门尼粘度低的品种而不用塑炼。
橡胶工艺原理).
《〈橡胶工艺原理〉》 《橡胶工艺原理》讲稿 《橡胶工艺原理》讲稿 绪论 一．橡胶材料的特点 1.高弹性：弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在很宽的温度（-50~150℃）范围内保持弹性。 2.粘弹性：橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显的应力松弛和蠕变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。 3.电绝缘性：橡胶和塑料一样是电绝缘材料。 4．有老化现象：如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象，使性能变坏，寿命下降。 5.必须进行硫化才能使用，热塑性弹性体除外。 6.必须加入配合剂。 其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。 表征橡胶物理机械性能的指标： １．拉伸强度：又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单位为兆帕（MPa），以往为公斤力／平方厘米（kgf/cm2）。 ２．定伸应力：旧称定伸强度，指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。计量单位同拉伸强度。常用的有100％、300％和500％定伸应力。它反映的是橡胶抵抗外力变形能力的高低。 ３．撕裂强度：将特殊试片（带有割口或直角形）撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。 ４．伸长率：试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率；用百分比表示。 ５．永久变形：试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。在解除了外力作用并放置一定时间(一般为3分钟)，以%表示。 ６．回弹性：又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。 ７．硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范围一般在2 0~100之间，单位为邵氏A。 二．关于橡胶的几个概念 １．橡胶：世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTM-D1566(America Society of Test and Material)。定义如下： 橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速而有力地恢复其变形，能够被改性(硫化)。改性的橡胶实质上不溶于（但能溶脹于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇—甲苯混合物等溶剂中。改性的橡胶室温下（18~29℃）被拉伸到原来长度的两倍并保持一分钟后除掉外力，它能在一分钟内恢复到原来长度的1.5倍以下，具有上述特征的材料称为橡胶。 注：1）橡胶是一种材料，具有特定的使用性能和加工性能，属有机高分子材料。 2）橡胶在室温下具有高弹性。 3）橡胶能够被改性是指它能够硫化。 4）改性的橡胶即硫化胶不溶解但能溶胀。 ２．生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶。 一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。 ３．混炼胶：生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。
橡胶工艺原理讲稿 第五章 橡胶的增塑体系
第五章橡胶的增塑体系 (1) §5.1 橡胶增塑剂及分类 (1) 一．橡胶增塑剂的概念 (1) 二．增塑剂的作用 (1) 三．增塑剂的分类 (1) 四．对增塑剂的要求 (1) §5.2 橡胶增塑原理及增塑效果表征 (2) 一．橡胶增塑的方法 (2) 二．增塑剂与橡胶的相容性 (2) 三．增塑剂作用机理 (2) 四．增塑剂增塑效果的表征 (3) §5.3 橡胶增塑剂 (3) 一．石油系增塑剂 (3) 二．煤焦油增塑剂 (5) 三．松焦油系增塑剂 (5) 四．脂肪油系增塑剂 (5) 五．合成增塑剂 (5) §5.4 新型增塑剂 (7)
第五章橡胶的增塑体系 §5.1 橡胶增塑剂及分类 一．橡胶增塑剂的概念 增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。 过去习惯上根据应用范围不同分为软化剂和增塑剂。软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合成产品，多用于极性合成橡胶和塑料中。目前由于所起的作用相同，统称为增塑剂。 二．增塑剂的作用 1．改善橡胶的加工工艺性能：通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；通过增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压出、成型工艺。 2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。 3．降低成本：价格低、耗能省。 三．增塑剂的分类 1．根据作用机理分： 物理增塑剂：增塑分子进入橡胶分子内，增大分子间距、减弱分子间作用力，分子链易滑动。 化学增塑剂：又称塑解剂，通过力化学作用，使橡胶大分子断链，增加可塑性。 大部分为芳香族硫酚的衍生物如2-萘硫酚、二甲苯基硫酚、五氯硫酚等。 2．按来源分： ①石油系增塑剂 ②煤焦油系增塑剂 ③松油系增塑剂 ④脂肪油系增塑剂 ⑤合成增塑剂 四．对增塑剂的要求 增塑效果好，用量少，吸收速度快； 与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移、耐寒性好，耐水、耐油、溶剂； 电绝缘性好，耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。
橡胶工艺原理_复习思考题_答案..
《橡胶工艺原理》复习思考题 0.1名词解释 碳链橡胶、硬质橡胶、杂链橡胶、混炼胶、硫化胶、冷冻结晶、拉伸结晶、极性橡胶 杂链橡胶：碳-杂链橡胶：主链由碳原子和其它原子组成 全杂链橡胶：主链中完全排除了碳原子的存在，又称为“无机橡胶”，硅橡胶的主链由硅、氧原子交替构成。 混炼胶：所谓混炼胶是指将配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态，且具有流动性的胶料 硫化胶：配合胶料在一定条件下(如加硫化剂、一定温度和压力、辐射线照射等)经硫化所得网状结构橡胶谓硫化胶，硫化胶是具有弹性而不再具有可塑性的橡胶，这种橡胶具有一系列宝贵使用性能。 硬质橡胶：玻璃化温度在室温以上、简直不能拉伸的橡胶称为硬质橡胶 0.2 一般来说，塑料、橡胶、纤维的分子结构各有什么特点？ 0.3影响橡胶材料性能的主要因素有哪些？ 橡胶性能主要取决于它的结构，此外还受到添加剂的种类和用量、外界条件的影响。 (1)化学组成：单体，具有何种官能团 (2)分子量及分子量分布 (3)大分子聚集状况：空间结构和结晶 (4)添加剂的种类和用量 (5)外部条件：力学条件、温度条件、介质 0.4简述橡胶分子的组成和分子链结构对橡胶的物理机械性能和加工性能的影响。 答： 各种生胶的MW曲线的特征不同，如NR—般宽峰所对应的分子量值为30~40万，有较多的低分子部分。低分子部分可 以起内润滑的作用，提供较好的流动性、可塑性及加工性，具体表现为混炼速率快、收缩率小、挤出膨胀率小。分 子量高部分则有利于机械强度、耐磨、弹性等性能。 0.5简述橡胶的分类方法。 答:按照来源用途分为天然胶和合成胶，合成胶又分为通用橡胶和特种橡胶；按照化学结构分为碳链橡胶、杂链橡胶和元素有机橡胶； 按照交联方式分为传统热硫化橡胶和热塑性弹性体。 0.6简述橡胶的分子量和分子量分布对其物理机械性能和加工性能的影响。 答：分子量与橡胶的性能(如强度、加工性能、流变性等)密切相关。随着分子量上升，橡胶粘度逐步增大，流动性变小,在溶剂中的溶解度降低，力学性能逐步提高。 橡胶的大部分物理机械性能随着分子量而上升，但是分子量上升达到一定值(一般是600000)后，这种关系不复存在; 分子量超过一定值后，由于分子链过长，纠缠明显，对加工性能不利，具体反映为门尼粘度增加，混炼加工困难，功率消耗增大等。 0.7简述橡胶配方中各种配合体系的作用。 生胶*母体材料 硫化体系；使橡胶由线型大分子変成立体网状大分子 补强填充体至；提髙力学性能.使菲自补强性橡胶获得应用.改善工艺性能科I降低成本*还有的有功能桎.如阻燃、导电、磁性等 防老体系’延氏橡胶制品使用寿命*主要存防热颈"臭敏、光瓠右害金届 :离子、疲劳、霉歯等引起的老化 增塑及操作体系：降低胶料黏度*改善加工性能?降低威本.主姜有増朗制r分散剋、均匀剂，增黏剂*塑解剂、防焦剤*脱模刑尊 特种配合体系：赋予標胶持殊的性能.如黏合、看色*发泡、阻燃、偶联、捕静审..导电.存味，増碑.佃滑，陆唏等斷1件滋理0.8列出一般橡胶加工工艺过程。 '炼胶：分塑炼和混炼.塑炼定义为降低分子址，增加塑性、改善加工性能，制成可整性符合要求的鲍炼胶°混炼定义为经过配合*将橡胶与配合剂均匀她混合和分敌，制成混炼胶，使用设备为开炼机、密炼机和挤出机
橡胶生产工艺
橡胶生产工艺 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
橡胶制品的基本生产工艺过程 基本工艺流程 伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验 原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工： 生胶要在60--70℃烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块； 块状配合剂如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎； 粉状配合剂若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去； 液态配合剂（松焦油、古马隆）需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质； 配合剂要进行干燥，不然容易结块、混炼时旧不能分散均匀，硫化时产生气泡，从而影响产品质量； 塑炼 生胶富有弹性，缺乏加工时的必需性能（可塑性），因此不便于加工。为了提高其可塑性，所以要对生胶进行塑炼；这样，在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中；同时，在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性（渗入纤维织品内）和成型流动性。将生胶的长链分子降解，形成可塑性的过程叫做塑炼。生胶塑炼的方法有机械塑炼和热塑炼两种。机械塑炼是在不太高的温度下，通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用，使长链橡胶分子降解变短，由高弹性状态转变为可塑状态。热塑炼是向生胶中通入灼热的压缩空气，在热和氧的作用下，使长链分子降解变短，从而获得可塑性。
橡胶制品基本工艺流程
基本工艺流程 伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备7塑炼7混炼7成型7硫化7休整7检验 2.原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工： 内容来白橡胶园 生胶要在60--70C烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块； 块状配合剂如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎； 粉状配合剂若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去； 液态配合剂（松焦油、古马隆）需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质；配合剂要进行干燥，不然容易结块、混炼时旧不能分散均匀，硫化时产生气泡，从而影响产品质量； 3.塑炼 生胶富有弹性，缺乏加工时的必需性能（可塑性），因此不便于加工。为了提高其可塑性，所以要对生胶进行塑炼；这样，在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中；同时，在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性（渗入纤维织品内）和成型流动性。将生胶的长链分子降解，形成可塑性的过程叫做塑炼。生胶塑炼的方法有机械塑炼和热塑炼两种。 机械塑炼是在不太高的温度下，通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用，使长链
橡胶分子降解变短，由高弹性状态转变为可塑状态。热塑炼是向生胶中通入灼热的压缩空气，在热和氧的作用下，使长链分子降解变短，从而获得可塑性。 内容来白橡胶园 4.混炼 为了适应各种不同的使用条件、获得各种不同的性能，也为了提高橡胶制品的性能和降低成本，必须在生胶中加入不同的配合剂。混炼就是将塑炼后的生胶与配合剂混合、放在炼胶机中，通过机械拌合作用，使配合剂完全、均匀地分散在生胶中的一种过程。混炼是橡胶制品生产过程中的一道重要工序，如果混合不均匀，就不能充分发挥橡胶和配合剂的作用，影响产品的使用性能。混炼后得到的胶料，人们称为混炼胶，它是制造各种橡胶制品的半成品材料，俗称胶料，通常均作为商品出售，购买者可利用胶料直接加工成型、硫化制成所需要的橡胶制品。根据配方的不同，混炼胶有一系列性能各异的不同牌号和品种，提供选择。 5.成型 在橡胶制品的生产过程中，利用压延机或压出机预先制成形状各式各样、尺寸各不相同的工艺过程，称之为成型。成型的方法有： 请记住我们的网址： 橡胶园 压延成型适用于制造简单的片状、板状制品。它是将混炼胶通过压延机压制成一定形状、一定尺寸的胶片的方法叫压延成型。有些橡胶制品（如轮胎、胶布、胶管等）所用纺织纤维材料，必须涂上一层薄胶（在纤维上涂胶也叫贴胶或擦胶），涂胶工序一般也在压延机上完成。纤维材料在压延前需要进行烘干和浸胶，烘干的目的是为了减少纤维材料的含水量（以免水分蒸发起泡）和提高纤维材料的温度，以保证压延工艺的质量。浸胶是挂胶前的必要工序，目的是为了提高纤维材料与胶料的结合性能。 压出成型用于较为复杂的橡胶制品，象轮胎胎面、胶管、金属丝表面覆胶需要用压出成型的方法制造。它是把具有一定塑性的混炼胶，放入到挤压机的料斗内，在螺杆的挤压下，通过各种各样的口型（也叫样板）进行连续造型的一种方法。。压出之前，胶料必须进行预热，使胶料柔软、易于挤出，从而得到表面光滑、尺寸准确的橡胶制品。
《橡胶工艺原理》
第一部分生胶及其配合体系 第一章生胶 本章内容与基本要求∶ 1．掌握天然橡胶及通用合成橡胶的结构、性能； 2．掌握特种合成橡胶的结构及主要特性； 3．了解新形态橡胶的结构及特性； 4．了解再生橡胶的制造特性； 5．掌握再生胶的使用特点。 本章主要参考资料∶ 1．橡胶工业手册，第一分册 2．橡胶化学，王梦蛟译 3．橡胶工业原材料国内外技术条件 4．特种合成橡胶 5．橡胶原材料选择指南 6．橡胶工艺 7．Rubber Technology and Manufacture
一．名词解释∶ 1．橡胶 2．格林强度 3．充油丁苯橡胶 4．冷流性 5．抗氧指数 6．自补强性 7．抗湿滑性 8．弹性 9．回弹性 10．滞后损失 11．液体橡胶 12．动态生热性 二．填空∶ 1．碳链橡胶中，饱和橡胶有________、________、________、 ________， 不饱和橡胶有________、________、________、________、 ________； 杂链橡胶有_________、__________；元素有机橡胶包括_________和 _______等。 2．通用合成橡胶包括_________、_________、_________、 _________、 ________、________和________。 3．天然橡胶中包括的非橡胶成分有________、_________、 _________、________和_______。 4．目前所有弹性体中，弹性最好的橡胶是________，比重最小的橡胶是_______，耐磷酸酯油类的橡胶是_______，气密性最好的橡胶是_______，气透性最好的橡胶是_______，耐压减振性好的橡胶是_______，广泛用作胶粘剂的橡胶是_______，具有生理惰性的橡胶是_______，滞后损失、生热大的橡胶是________，抗湿滑性差的橡胶是_______，耐高低温性最好的橡胶是________，耐磨性最好的橡胶是______。 5．为改进乙丙橡胶的硫化交联性能，引入的第三单体有_______、________和__________。 6．根据废橡胶的来源，再生胶可分为__________、___________和__________。 7．热塑性橡胶根据其化学组成，大致可分为________、________、________、_________、_________、和_________。 8．根据用途，CR可分为一般品种、_________和_________，其中一般