橡胶工艺原理教学全套课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

目录目录橡胶工艺原理橡胶工艺原理级高分子材料与工程专级高分子材料与工程专业业第1页第2页 目目 录录n绪绪 论论n第一章第一章 生生 胶胶 n第二章第二章 硫化体系配合剂硫化体系配合剂 n第三章第三章 补强与填充剂补强与填充剂 n第四章第四章 软化剂与增塑剂软化剂与增塑剂 n第五章第五章 防老剂防老剂 n第六章第六章 配方设计配方设计 n第七章第七章 生胶塑炼生胶塑炼 n第八章第八章 混混 炼炼 n第九章第九章 纺织物涂胶纺织物涂胶 和浸胶和浸胶 n第十章第十章 压压 延延 n第十一章第十一章 挤挤 出出 n第十二章第十二章 硫硫 化化 n教材及参考书教材及参考书第3页教材及参考书教材及参考书n1朱敏庄编著朱敏庄编著.橡胶工艺学橡胶工艺学.广州广州:华南理工大学出版社，华南理工大学出版社，1993n2杨清芝主编杨清芝主编.当代橡胶工艺学当代橡胶工艺学.北京：北京：中国石化出版社，中国石化出版社，1999n3 邓本诚主编邓本诚主编.橡胶工艺原理橡胶工艺原理.北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社，1994n4杜军，袁仲雪主编杜军，袁仲雪主编.材料配合与混炼加工材料配合与混炼加工.北京：北京：化化学工业出版社，学工业出版社，n5橡胶工业手册（第一二三分册）橡胶工业手册（第一二三分册）.北京：北京：化学工业出化学工业出版社，版社，n6王贵恒主编王贵恒主编.高分子材料成型加工原理高分子材料成型加工原理.北京：北京：化学化学 工业出版社，工业出版社，1996第4页 绪绪 论论n一、橡胶发展历史一、橡胶发展历史n二、橡胶工业主要性二、橡胶工业主要性n三、本课程内容三、本课程内容n四、本课程特点四、本课程特点n五、常见概念五、常见概念n六、橡胶制品分类六、橡胶制品分类 n七、生胶和配合剂七、生胶和配合剂n 配方例子配方例子 第5页 绪绪 论论学习要求学习要求学习目标：学习目标：经过学习，初步了解本门课程主要内容，经过学习，初步了解本门课程主要内容，能正确使用相关术语，并对本门课程产生兴趣。能正确使用相关术语，并对本门课程产生兴趣。学习重点：学习重点：橡胶行业中常见几个概念：橡胶（包含生橡胶行业中常见几个概念：橡胶（包含生胶和硫化胶）以及橡胶类似物。胶和硫化胶）以及橡胶类似物。学习难点：学习难点：生胶和硫化胶概念区分。生胶和硫化胶概念区分。第6页一、橡胶发展历史一、橡胶发展历史1.天然橡胶发觉和利用天然橡胶发觉和利用（1）考古发觉人类在考古发觉人类在11世纪就开始使用橡胶。世纪就开始使用橡胶。（2）14931496年哥伦布发觉美洲大陆时看到当地民玩年哥伦布发觉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。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，法国科学家年，法国科学家 Condamine等将当地居民所等将当地居民所制橡胶制品带回欧洲，引发深入研究和利用橡胶兴制橡胶制品带回欧洲，引发深入研究和利用橡胶兴趣。趣。（4）1823年在英国建立第一个橡胶工厂，将橡胶溶于苯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。此为橡胶工业开始。中制成防水布生产雨衣。此为橡胶工业开始。（5）1826年年Hancock发觉了用机械使橡胶取得塑性方法，发觉了用机械使橡胶取得塑性方法，这一发觉奠定了当代橡胶加工方法基础。这一发觉奠定了当代橡胶加工方法基础。第7页n（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艰难工作。n（7）1839年，CGoodyear创造橡胶硫化法：将橡胶和硫磺共热，尤其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物质，不再因温度改变而变硬发粘。n（8）1888年英国医生Dunlop创造了充气轮胎。n（9）19发觉一些金属氧化物有促进硫化作用，但效果不十分显著。19发觉苯胺有促进硫化作用，直到19才开始大量应用噻唑类促进剂。n（10）19炭黑作为橡胶补强剂大量使用。第8页n2.合成橡胶工业化和发展n（1）合成橡胶历史普通认为从1879年布却特发觉异戊二烯聚合试验开始，直到19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。n（2）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，191419第一次世界大战期间德国生产了甲基橡胶，开了合成橡胶生产新纪元。n（3）1932年，前苏联大规模生产丁钠橡胶后相继生产合成胶有氯丁、丁苯及丁腈橡胶。n（4）50年代，Zeigler-Natta发觉定向聚正当，造成了合成橡胶工业新飞跃。n（5）19651973年出现热塑性弹性体，这是第三代橡胶。第9页n3.我国橡胶发展简况n（1）我国从19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广西、云南等地大面积种植橡胶树。n（2）19在广州建立了第一个规模甚小胶鞋工厂。随即，在上海、天津、青岛等地相继营建了一些橡胶厂，早期以生产胶鞋为主。n（3）新中国成立后，橡胶工业已建成为含有强大物质基础完整工业体系。第10页二、橡胶工业主要性二、橡胶工业主要性1.橡胶是主要工业材料，同时又是主要战略物资，橡胶是主要工业材料，同时又是主要战略物资，应用广泛。应用广泛。2.当前世界橡胶制品品种和规格总数约有当前世界橡胶制品品种和规格总数约有10万之万之多。多。第11页三、本科程内容三、本科程内容以生胶为原料以生胶为原料制造橡胶制品制造橡胶制品1.橡胶工艺生产所用橡胶工艺生产所用原材料原材料包含包含生胶及橡胶类似物生胶及橡胶类似物、硫化硫化体系配合剂体系配合剂、补强填充剂补强填充剂、软、软化增塑剂化增塑剂、防老剂防老剂等原材料等原材料2.原材料配方原材料配方3.橡胶加工工艺过程橡胶加工工艺过程包含包含塑炼、混炼、压延挤出、成型塑炼、混炼、压延挤出、成型、硫化硫化等工艺等工艺第12页 四、本科程特点四、本科程特点1.专业性强专业性强2.需记忆东西多：需记忆东西多：各种惯用生胶代号、性能、结构。各种惯用生胶代号、性能、结构。配合剂品种、分类、性能等。配合剂品种、分类、性能等。各工艺过程工艺条件。各工艺过程工艺条件。3.理论性、实践性强。理论性、实践性强。第13页五、常见概念五、常见概念1.橡胶橡胶生胶生胶原料橡胶，即没有原料橡胶，即没有经过加工和配合未交联经过加工和配合未交联状态橡胶状态橡胶。分子呈分子呈线型结构。线型结构。硫化胶硫化胶生胶经过加工和配合生胶经过加工和配合已交联橡胶。即交联结构已交联橡胶。即交联结构橡胶橡胶。按按形形态态分分固态生胶固态生胶(干胶干胶)胶乳或胶乳或乳胶乳胶 指高聚物粒子分散在水指高聚物粒子分散在水介质中所形成含有一定稳定介质中所形成含有一定稳定性胶体分散体系。性胶体分散体系。弹性高聚物，是未交弹性高聚物，是未交联和已交联两种状态联和已交联两种状态总称。总称。第14页六、常见概念六、常见概念2.橡胶类似物橡胶类似物指橡胶代用具，可部分代替指橡胶代用具，可部分代替橡胶来使用。如再生胶、硫化胶粉。橡胶来使用。如再生胶、硫化胶粉。第15页七、橡胶制品分类七、橡胶制品分类分类分类鞋类鞋类各类轮胎各类轮胎胶管胶管胶带类胶带类工业制品工业制品（杂制品）（杂制品）第16页鞋类鞋类第17页工业杂制品工业杂制品第18页五、生胶和配合剂五、生胶和配合剂n配合剂配合剂在生胶中所加入各种化学药品在生胶中所加入各种化学药品。类型类型 功效功效n生胶及橡胶类似物生胶及橡胶类似物 基本材料（主体）基本材料（主体）n硫化体系（硫化剂促进剂硫化体系（硫化剂促进剂 起硫化作用起硫化作用 活性剂防焦剂）活性剂防焦剂）n补强填充剂补强填充剂 改进一些性能（提升物机性改进一些性能（提升物机性 能，降低成本）能，降低成本）n软化增塑剂软化增塑剂 改进加工操作性能改进加工操作性能n防老剂防老剂 改进（提升）质量，延长使改进（提升）质量，延长使 用寿命用寿命n专用配合剂专用配合剂 赋予特殊性能赋予特殊性能第19页 配方例子：微孔凉拖鞋配方配方例子：微孔凉拖鞋配方 NR 100 防防D 1 S 3.5 石蜡石蜡 7 促促M 1.1 凡士林凡士林 5 促促DM 1.1 陶土陶土 0.78 ZnO 5 MgCO3 60 硬脂酸硬脂酸 7 发泡剂发泡剂H 6.5 矿油矿油 1.5 钛青蓝钛青蓝 3.5第20页 第一章第一章 生生 胶胶学习要求学习要求概概 述述第一节第一节 天然橡胶天然橡胶第二节第二节 合成橡胶合成橡胶第三节第三节 其它形式橡胶品种其它形式橡胶品种第四节第四节 硫化胶粉和再生胶硫化胶粉和再生胶第21页第一章第一章 生生 胶胶（学习要求）（学习要求）n学习目标：学习目标：生胶和橡胶类似物是橡胶工业最基本原料。经过生胶和橡胶类似物是橡胶工业最基本原料。经过本章学习，了解各种生胶化学组成（结构）和品种类本章学习，了解各种生胶化学组成（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型以及其使用特点。掌握天然胶和主要通用合成橡胶特征。特征。n学习重点：学习重点：重点说明天然橡胶和通用合成胶化学组成与特征重点说明天然橡胶和通用合成胶化学组成与特征之间关系。之间关系。n学习难点：学习难点：生胶化学组成与特征之间关系。生胶化学组成与特征之间关系。第22页 概概 述述 一、橡胶分类一、橡胶分类 1.按起源与用途分按起源与用途分 2.按外观形态分按外观形态分 3.按交联方式按交联方式 4.按化学结构分类按化学结构分类第23页 1.按起源与用途分按起源与用途分 天然橡胶天然橡胶 通用合成橡胶通用合成橡胶 合成橡胶合成橡胶 特种合成橡胶特种合成橡胶第24页 2.按外观形态分按外观形态分 固体（块状及片状）橡胶固体（块状及片状）橡胶为当前工为当前工 业应用主要品种业应用主要品种 液体橡胶液体橡胶 粉末橡胶粉末橡胶第25页3.按交联方式分按交联方式分 化学交联传统橡胶化学交联传统橡胶 热塑性弹性体热塑性弹性体第26页4.按化学结构分按化学结构分碳链橡胶碳链橡胶杂链橡胶杂链橡胶不饱和非极性橡胶：不饱和非极性橡胶：NR、SBR、BR、IR不饱和极性橡胶：不饱和极性橡胶：NBR、CR饱和非极性橡胶：饱和非极性橡胶：EPM、EPDM、IIR饱和极性橡胶：饱和极性橡胶：FPM、CPE、ACM、丁吡橡胶、丁吡橡胶、聚乙烯醇橡胶、聚乙烯醇橡胶、乙烯乙烯-丙烯酸甲酯橡胶丙烯酸甲酯橡胶MVQ、AU、EU、CO、ECO、T第27页二、天然橡胶与合成橡胶比较二、天然橡胶与合成橡胶比较生胶类型生胶类型品种品种产量产量 性能性能用途宽广用途宽广天然橡胶天然橡胶较少较少较低较低综合性能好综合性能好 较窄较窄合成橡胶合成橡胶较多较多较高较高特种性能好特种性能好 较广较广注：天然胶与某一个合成胶相比则用途较广，注：天然胶与某一个合成胶相比则用途较广，若与整类合成胶相比则用途较窄若与整类合成胶相比则用途较窄第28页 第一节第一节 天然橡胶天然橡胶（Natural Rubber）n一、天然橡胶加工、品种和分级一、天然橡胶加工、品种和分级n二、天然橡胶化学成份和分子结构二、天然橡胶化学成份和分子结构n三、天然橡胶特征及用途三、天然橡胶特征及用途第29页一、天然橡胶加工、品种和分级一、天然橡胶加工、品种和分级n天然橡胶天然橡胶是从天然植物中采集并经加工而得到一个高弹性是从天然植物中采集并经加工而得到一个高弹性材料。材料。n1、加工、加工胶乳处胶乳处理理凝凝 固固机械处机械处理理干干 燥燥产品分级产品分级包装包装净化、混合、净化、混合、稀稀释释用甲酸或乙用甲酸或乙酸凝固酸凝固脱水、压绉、脱水、压绉、造粒造粒采取热风穿透干燥采取热风穿透干燥法法第30页2、品种、品种n 三叶橡胶树产橡胶：三叶橡胶树产橡胶：通用类通用类 特种类特种类 改性类改性类n 其它植物产橡胶：其它植物产橡胶：银菊橡胶银菊橡胶 杜仲橡胶杜仲橡胶 第31页恒粘橡胶恒粘橡胶 它是在制胶时加入了占干胶重它是在制胶时加入了占干胶重量量0.4%0.4%中性盐酸羟胺或中性硫酸羟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，使胺或氨基脲等羟胺类化学药剂，使之与橡胶链上醛基作用，将醛基钝之与橡胶链上醛基作用，将醛基钝化而抑制生胶贮存硬化，保持生胶化而抑制生胶贮存硬化，保持生胶粘度在一个稳定范围。粘度在一个稳定范围。固定粘度橡胶主要特点是生胶固定粘度橡胶主要特点是生胶门尼粘度低而且稳定。门尼粘度低而且稳定。第32页3、分级、分级 1.按外观质量分级按外观质量分级 如烟胶片及绉胶片如烟胶片及绉胶片2.按理化指标分级按理化指标分级理化指标：理化指标：杂质、塑性保持率、塑性初杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、灰分含量值、氮含量、灰分含量 挥挥发分含量、颜色指数等。发分含量、颜色指数等。颗粒胶按此法分级颗粒胶按此法分级两种分级方法两种分级方法第33页二、天然橡胶化学成份和分子结构二、天然橡胶化学成份和分子结构1.化学成份化学成份橡胶烃：橡胶烃：92%95%非橡胶物质：非橡胶物质：蛋白质（蛋白质（2.0%3.0%）丙酮抽出物（丙酮抽出物（1.5%4.5%）水分（水分（0.3%1.0%）水溶物（水溶物（1.0%）灰分（灰分（0.2%0.5%）第34页 三叶橡胶：三叶橡胶：杜仲胶、古塔波胶等：杜仲胶、古塔波胶等：2、分子结构、分子结构第35页n 三叶橡胶绝大多数三叶橡胶绝大多数分子量在分子量在3万万3000万之间，其平均分子万之间，其平均分子量约为量约为70万左右，万左右，分子量分布指数在分子量分布指数在2.810之间。分子之间。分子量分布普通为双峰。量分布普通为双峰。3、分子量及其分布、分子量及其分布第36页n4、特征、特征 NR密度为密度为0.913g/cm3，Tg=72,Tf=130，开始分解温度为开始分解温度为200，激烈分解温度为，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。）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。）为非极性橡胶，不耐烃类溶剂。（3）结晶性橡胶，有自补强作用。）结晶性橡胶，有自补强作用。（4）综合性能好）综合性能好 工艺性能好；物理机械性能好。工艺性能好；物理机械性能好。（5）耐气透性和电绝缘性良好。）耐气透性和电绝缘性良好。n 5、用途、用途：NR通用性最广。通用性最广。第37页 第二节第二节 合成橡胶合成橡胶（Synthetic Rubber）一、合成橡胶发展概况、命名及分类一、合成橡胶发展概况、命名及分类概念概念发展概况发展概况命名命名 合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合反应而制成高弹性聚合物。反应而制成高弹性聚合物。趋于按原料单体组成来命名趋于按原料单体组成来命名 如由丁二烯聚合叫丁二烯如由丁二烯聚合叫丁二烯橡胶；由丁二烯和苯乙烯共橡胶；由丁二烯和苯乙烯共聚则叫丁苯橡胶。聚则叫丁苯橡胶。分类分类早期研究早期研究甲基工业化时期甲基工业化时期 19401954年间进展年间进展工业化时期工业化时期 分类趋于按其性能和用途可分为：分类趋于按其性能和用途可分为：通用合成橡胶：性能与通用合成橡胶：性能与NR 相近，物机相近，物机 性能和加工性能很好。性能和加工性能很好。特种合成橡胶：含有特殊性能特种合成橡胶：含有特殊性能第38页二、通用合成橡胶二、通用合成橡胶（一）聚丁二烯橡胶（顺丁胶，（一）聚丁二烯橡胶（顺丁胶，BR，无色或，无色或浅色，透明）浅色，透明）1、制法及分子结构、制法及分子结构 溶聚法、乳聚法溶聚法、乳聚法 分子结构分子结构：第39页2、品种类型、品种类型高顺式聚丁二烯橡胶高顺式聚丁二烯橡胶:顺式结构含量为顺式结构含量为9799%中顺式聚丁二烯橡胶中顺式聚丁二烯橡胶:顺式结构含量为顺式结构含量为9095%低顺式聚丁二烯橡胶低顺式聚丁二烯橡胶:顺式结构含量为顺式结构含量为3240%应用主要品种应用主要品种第40页3.特征特征 不饱和性橡胶，可与硫磺及氧起反应，不饱和性橡胶，可与硫磺及氧起反应，化学活性较化学活性较NR 低，耐热耐老化性较低，耐热耐老化性较NR好。好。非极性橡胶，耐油性差。非极性橡胶，耐油性差。结晶性橡胶，无自补强作用，强度低结晶性橡胶，无自补强作用，强度低。弹性高（最高）；耐低温（弹性高（最高）；耐低温（Tg=105）；）；耐磨（耐磨（Tg相关）；生热小。相关）；生热小。加工性能差（对温度敏感，温度高则易加工性能差（对温度敏感，温度高则易脱辊），脱辊），不耐撕裂，粘着性差，抗湿滑性不佳。不耐撕裂，粘着性差，抗湿滑性不佳。较易冷流较易冷流4.用途用途：制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与NR，SBR并用。并用。第41页 （二）丁苯橡胶（二）丁苯橡胶（SBR）1、制法及分子结构、制法及分子结构 它是它是丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯（70：30）共聚物。为浅黄褐色弹性）共聚物。为浅黄褐色弹性体，体，分子结构：分子结构：第42页2、品种类型、品种类型 1000高温丁苯橡胶高温丁苯橡胶 1100高温丁苯炭黑母胶高温丁苯炭黑母胶 高温乳聚丁苯橡胶高温乳聚丁苯橡胶 1200高温充油丁苯橡胶高温充油丁苯橡胶 1300高温充油丁苯炭黑母胶高温充油丁苯炭黑母胶 高温丁苯胶乳高温丁苯胶乳 普通品种普通品种 1500低温丁苯橡胶低温丁苯橡胶 低温乳聚丁苯橡胶低温乳聚丁苯橡胶 1600低温丁苯炭黑母胶低温丁苯炭黑母胶 1700低温充油丁苯橡胶低温充油丁苯橡胶 1800低温充油丁苯炭黑母胶低温充油丁苯炭黑母胶 乳液聚合乳液聚合 2100低温丁苯胶乳低温丁苯胶乳 丁苯橡胶丁苯橡胶 高苯乙烯丁苯橡胶高苯乙烯丁苯橡胶 特殊品种丁苯橡胶特殊品种丁苯橡胶 液体丁苯橡胶液体丁苯橡胶 羧基丁苯橡胶羧基丁苯橡胶 锂系溶聚丁苯橡胶锂系溶聚丁苯橡胶：无规共聚丁苯橡胶：无规共聚丁苯橡胶 嵌段共聚丁苯（热塑性丁苯橡胶）嵌段共聚丁苯（热塑性丁苯橡胶）溶液聚合溶液聚合 醇烯溶聚丁苯橡胶醇烯溶聚丁苯橡胶 丁苯橡胶丁苯橡胶 锡偶联溶聚丁苯橡胶锡偶联溶聚丁苯橡胶 高反式高反式-1，4-丁苯橡胶丁苯橡胶第43页3.特征特征 不饱和性橡胶，化学活性较不饱和性橡胶，化学活性较NR 低，硫化速度低，硫化速度较慢，耐热耐老化性很好。较慢，耐热耐老化性很好。非极性橡胶，耐油性差（比非极性橡胶，耐油性差（比NR 稍好）稍好）。非结晶性橡胶，无自补强性，纯胶强度为非结晶性橡胶，无自补强性，纯胶强度为1.43.0 MPa，所以需用炭黑补强，所以需用炭黑补强。耐磨性，耐气透性良好耐磨性，耐气透性良好。弹性低，耐寒性，自粘性差，生热大，加弹性低，耐寒性，自粘性差，生热大，加工收缩性大。充油后能降低生热，加工性能好。工收缩性大。充油后能降低生热，加工性能好。另外，另外，SBR不易过炼，可塑度均匀不易过炼，可塑度均匀。4.用途：用途：SBR主要用于制造轮胎胎面，也用于制造胶管、主要用于制造轮胎胎面，也用于制造胶管、胶带、胶鞋大底，与胶带、胶鞋大底，与NR，BR并用，填补其性能上不足并用，填补其性能上不足。第44页 （三）聚异戊二烯橡胶（异戊橡胶，（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，有为白色或乳白色半透明弹性体，有“合整天合整天然橡胶然橡胶”之称。之称。1.品种类型及微观结构品种类型及微观结构 依据所用催化剂不一样分为钛型（高顺式）依据所用催化剂不一样分为钛型（高顺式）和锂型（中顺式）。和锂型（中顺式）。注：我国采取稀土催化剂体系来合成异戊橡胶，称为注：我国采取稀土催化剂体系来合成异戊橡胶，称为稀土胶稀土胶，其顺式其顺式1，4含量约为含量约为94%。第45页异戊橡胶与天然橡胶结构和性质差异：异戊橡胶与天然橡胶结构和性质差异：（1）杂质少，凝胶含量低，质地较纯净；）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）分子量分布较窄，生胶门尼粘度较 低；低；（3）因）因IR微观结构中顺式含量低于微观结构中顺式含量低于NR，故结构规整性低于天然橡胶。故结构规整性低于天然橡胶。第46页2.性能性能（与与NR相比相比）硫化速度较慢，硫化胶拉伸强硫化速度较慢，硫化胶拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等度、定伸应力、撕裂强度和硬度等均较低，而扯断伸长率较大。弹性均较低，而扯断伸长率较大。弹性很好、生热小、很好、生热小、抗龟裂性好。抗龟裂性好。耐水性、电绝缘性及耐水性、电绝缘性及耐老化性比耐老化性比NR好好 易于塑炼，流动性优于易于塑炼，流动性优于NR，但对填料分散性及粘着性比但对填料分散性及粘着性比NR差。差。3.用途用途：一切用天然橡胶场所，几乎都能够用一切用天然橡胶场所，几乎都能够用 异戊橡胶代替。异戊橡胶代替。第47页 讨论题：试比较一下天然橡胶，丁苯胶和顺丁胶讨论题：试比较一下天然橡胶，丁苯胶和顺丁胶弹性，耐老化性，耐寒性，与硫磺反应性等有何差弹性，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。异。并从化学结构上加以解释。P302题题10n解：解：nNR：nSBR：nBR：第48页n弹性弹性（与分子链柔顺性相关）与分子链柔顺性相关）BRNRSBRn耐老化性耐老化性（与双键活性相关）（与双键活性相关）SBRBRNRn耐寒性（与耐寒性（与Tg相关）相关）BRNRSBRn与硫磺反应性与硫磺反应性（取决于双键活性）（取决于双键活性）NRBRSBR第49页（四）乙丙橡胶（四）乙丙橡胶(EPM、EPDM)n 乙丙橡胶为白色至浅黄色半透明状无规弹性乙丙橡胶为白色至浅黄色半透明状无规弹性体。体。1.品种及分类品种及分类热塑性乙丙橡热塑性乙丙橡胶胶二元二元共聚物共聚物改性改性乙丙橡胶乙丙橡胶三元共聚物：三元共聚物：D型、型、E型、型、H型型第50页2.二元乙丙橡胶（二元乙丙橡胶（EPM）分子结构式分子结构式：EPM为饱和性橡胶，有优异耐老化性能，不为饱和性橡胶，有优异耐老化性能，不能用硫磺来硫化，必须用能用硫磺来硫化，必须用过氧化物过氧化物来硫化。来硫化。第51页 3.三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶(EPDM)n乙叉型乙叉型(E型型)：n双环型双环型(D型型)：第52页nEPDM(H型型)第53页4.特征特征 饱和性橡胶，耐热、耐老化、耐化学腐蚀性饱和性橡胶，耐热、耐老化、耐化学腐蚀性优异，化学稳定性极高。优异，化学稳定性极高。非极性橡胶，耐油性差。非极性橡胶，耐油性差。非结晶性橡胶，无自补强性，需补强非结晶性橡胶，无自补强性，需补强。弹性好弹性好(仅次于仅次于NR，BR)，耐冲击性能好，耐冲击性能好(分子上为单键分子上为单键)，耐热水。，耐热水。电绝缘性相当好。电绝缘性相当好。可用硫磺来硫化，也可用过氧化物来硫化，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。但二元乙丙橡胶只能用过氧化物来硫化。5.用途用途：主要用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀及电气绝缘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。等领域。如轮胎胎侧、内胎、汽车配件、电线电缆等。硫化速度慢，与其它不饱和橡胶并用难，硫化速度慢，与其它不饱和橡胶并用难，自粘性及互粘性自粘性及互粘性 较差，加工性能不好。较差，加工性能不好。第54页（五）丁基橡胶（五）丁基橡胶(IIR)-异丁烯橡胶异丁烯橡胶n1.分子结构分子结构 IIR由异丁烯与少许异戊二烯单体在低温下（约由异丁烯与少许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。共聚而成。呈白色或灰白色半透明状。2.分类分类 普通品种（按不饱和度分）普通品种（按不饱和度分）：0.61.0%（mol），1.11.5%（mol）、1.62.0%（mol）、丁基橡胶丁基橡胶 2.12.5%（mol）、2.63.3%（mol）卤化品种卤化品种：氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶第55页3.特征特征 饱和性橡胶，耐热、耐臭氧、耐化学饱和性橡胶，耐热、耐臭氧、耐化学腐蚀性能优良。腐蚀性能优良。非极性橡胶，耐油性差。非极性橡胶，耐油性差。结构较规整，伸长时能结晶（结构较规整，伸长时能结晶（Tg=-65）强度较高。强度较高。含有优异气密性含有优异气密性良好绝缘性能（体积电阻大），减震消音良好绝缘性能（体积电阻大），减震消音 硫化速度慢（双键少），并用性能差，硫化速度慢（双键少），并用性能差，粘着性差，易生热粘着性差，易生热，弹性较小。，弹性较小。气密性取决于气体气密性取决于气体在橡胶中扩散率。在橡胶中扩散率。第56页 4.卤化丁基橡胶卤化丁基橡胶 5.用途用途 为了提升为了提升IIR硫化速度，硫化速度，提升与不饱和橡胶相容性，改进自粘性提升与不饱和橡胶相容性，改进自粘性和与其它材料互粘性，对和与其它材料互粘性，对IIR进行了卤化，进行了卤化，包含氯化和溴化。卤化物为包含氯化和溴化。卤化物为CIIR和和BIIR。内胎、无内胎轮胎气密层、内胎、无内胎轮胎气密层、医用瓶医用瓶塞、塞、耐化学腐蚀制品、减震制品等。耐化学腐蚀制品、减震制品等。第57页（六）氯丁橡胶（六）氯丁橡胶（CR）1.分子结构分子结构 CR是由氯丁二烯为单体，采取乳液聚合而成一个是由氯丁二烯为单体，采取乳液聚合而成一个高分子弹性体。呈浅黄色至褐色。高分子弹性体。呈浅黄色至褐色。第58页2品种类型品种类型 G型（硫调整型），即以硫作调整剂，型（硫调整型），即以硫作调整剂，秋兰姆作稳定剂。可单独用金属氧秋兰姆作稳定剂。可单独用金属氧 通用型通用型 化物来硫化。化物来硫化。W型（非硫调整型），仅以型（非硫调整型），仅以TETD稳定，稳定，不含硫黄，需用金属氧化物、硫黄不含硫黄，需用金属氧化物、硫黄氯丁橡胶氯丁橡胶 和促进剂进行硫化。和促进剂进行硫化。粘接型：作粘接剂粘接型：作粘接剂 专用型专用型 特殊用途型特殊用途型 第59页3.特征特征n不饱和性橡胶，化学性质稳定，耐老化性能优良。不饱和性橡胶，化学性质稳定，耐老化性能优良。n极性橡胶，耐油耐溶剂性能优良，气密性、粘着性极性橡胶，耐油耐溶剂性能优良，气密性、粘着性 好，有导电性。好，有导电性。n易结晶性（易结晶性（Tg=-43），有自补强作用，有自熄性，有自补强作用，有自熄性，阻燃，贮存稳定性差，对温度敏感，需用金属氧化物阻燃，贮存稳定性差，对温度敏感，需用金属氧化物（ZnO、MgO）来硫化。）来硫化。n弹性较低，耐寒性较差，低温使用不理想。（极性弹性较低，耐寒性较差，低温使用不理想。（极性橡胶共同点）橡胶共同点）4.用途用途nCR主要用于制造胶管、胶带、化工设备衬里、主要用于制造胶管、胶带、化工设备衬里、胶粘剂胶粘剂等。等。第60页（七）丁腈橡胶（七）丁腈橡胶（NBR）1.分子结构分子结构 通用型通用型NBR由丁二烯和丙烯腈（由丁二烯和丙烯腈（ACN）经过乳）经过乳液聚正当共聚而成。呈浅黄色至棕褐色。液聚正当共聚而成。呈浅黄色至棕褐色。第61页2品种类型品种类型 极高极高ACN含量含量 43%以上；以上；高高ACN含量含量 36%42%；普通品种普通品种 中高中高ACN含量含量 31%35%；中等中等ACN含含25%30%；低低ACN含量含量 18%24%。丁腈橡胶丁腈橡胶 国产有高、中、低三种。国产有高、中、低三种。氢化丁腈橡胶；羧基丁腈橡胶氢化丁腈橡胶；羧基丁腈橡胶 特殊品种特殊品种 液体丁腈橡胶；粉末丁腈橡胶液体丁腈橡胶；粉末丁腈橡胶第62页3.特征特征非结晶、不饱和极性橡胶，强度低。非结晶、不饱和极性橡胶，强度低。优异耐油、耐溶剂性。优异耐油、耐溶剂性。耐热，耐老化，耐磨性很好。耐热，耐老化，耐磨性很好。耐气透性良好（有极性缘故），耐气透性良好（有极性缘故），但电绝缘性不好，属于半导体。但电绝缘性不好，属于半导体。弹性、耐寒性、耐屈挠性、抗撕裂性较差弹性、耐寒性、耐屈挠性、抗撕裂性较差4.用途用途：耐油制品、化工衬里、胶辊及导电橡胶等；与耐油制品、化工衬里、胶辊及导电橡胶等；与PVC并用以深入提升它耐油、耐臭氧老化性能。并用以深入提升它耐油、耐臭氧老化性能。第63页 三、特种合成橡胶三、特种合成橡胶（一）硅橡胶（一）硅橡胶（Q）1.概念及分类概念及分类 硅橡胶是指分子主链为硅橡胶是指分子主链为SiO无机结构，无机结构，侧基为有机基团（主要为甲基）一类弹性体。侧基为有机基团（主要为甲基）一类弹性体。按硅橡胶硫化机理不一样，可把硅橡胶分为三按硅橡胶硫化机理不一样，可把硅橡胶分为三大类大类:有机过氧化物引发自由基交联型有机过氧化物引发自由基交联型 （热硫化型）（热硫化型）硅橡胶硅橡胶 缩聚反应型（室温硫化型）缩聚反应型（室温硫化型）加成反应型。加成反应型。第64页2.主要品种及特征主要品种及特征（1）二甲基硅橡胶）二甲基硅橡胶（MQ）n（2）甲基乙烯基橡胶）甲基乙烯基橡胶（MVQ）n（3 3）甲基苯基乙烯基甲基苯基乙烯基硅橡胶（硅橡胶（MPVQ）第65页n（4）氟硅橡胶（）氟硅橡胶（MFQ或或FVMQ）n（5）腈硅橡胶（）腈硅橡胶（MNQ）第66页3.性能性能（1）非碳链饱和性橡胶，能结晶，弹性、耐寒性、）非碳链饱和性橡胶，能结晶，弹性、耐寒性、耐热性、耐老化性及耐腐蚀性好。耐热性、耐老化性及耐腐蚀性好。硅橡胶是全部橡胶中使用温度范围最宽。硅橡胶是全部橡胶中使用温度范围最宽。（2）无毒无味，含有生理惰性，有相当好稳定性。）无毒无味，含有生理惰性，有相当好稳定性。（3）强力低，耐酸碱性不好，需用白炭黑补强，）强力低，耐酸碱性不好，需用白炭黑补强，不能用硫黄硫化，而是用过氧化物进行交联。不能用硫黄硫化，而是用过氧化物进行交联。4.用途用途航空航天工业、医疗卫生（如人造器官等）领域；航空航天工业、医疗卫生（如人造器官等）领域；在汽车、造船、仪表、电器及电子等方面也有应用。在汽车、造船、仪表、电器及电子等方面也有应用。例：一些硅橡胶制品例：一些硅橡胶制品第67页硅橡胶制品硅橡胶制品第68页（二）氟橡胶（二）氟橡胶（FPM）n氟橡胶是由含氟单体经过聚合或缩合而得到分子主氟橡胶是由含氟单体经过聚合或缩合而得到分子主链或侧链碳原子上连有氟原子弹性聚合物。链或侧链碳原子上连有氟原子弹性聚合物。1.惯用氟橡胶惯用氟橡胶（1）凯尔型氟橡胶（）凯尔型氟橡胶（23型）型）（2）维通型氟橡胶（）维通型氟橡胶（26型）型）第69页2.特征特征 为结晶性、饱和、极性橡胶，耐热性（为结晶性、饱和、极性橡胶，耐热性（300），耐），耐化学腐蚀性，耐油性很好，是化学腐蚀性，耐油性很好，是唯一能耐发烟唯一能耐发烟 H2SO4橡胶。橡胶。需用过氧化物、有机胺及其衍生物来硫化。硫化需分两需用过氧化物、有机胺及其衍生物来硫化。硫化需分两段进行。段进行。26型氟橡胶经典配合：氟橡胶型氟橡胶经典配合：氟橡胶 100，3#硫化剂硫化剂 3，MgO 4，MT 20 气密性与气密性与IIR相近。相近。弹性、耐寒性较差，机械强度不高。弹性、耐寒性较差，机械强度不高。3.用途用途 制耐高温，耐腐蚀，耐油制品。制耐高温，耐腐蚀，耐油制品。第70页（三）聚氨酯橡胶（三）聚氨酯橡胶（U）1.分子结构式分子结构式 聚氨酯橡胶（聚氨酯橡胶（U）是聚氨基甲酸酯橡胶总称，它由聚酯）是聚氨基甲酸酯橡胶总称，它由聚酯（或聚醚）与二异氰酸酯类化合物缩聚而成。结构式：（或聚醚）与二异氰酸酯类化合物缩聚而成。结构式：其中：其中：R1聚酯或聚醚链段，为柔性链段聚酯或聚醚链段，为柔性链段 R2苯核、萘核、联苯核，为刚性链段苯核、萘核、联苯核，为刚性链段 （氨基甲酸酯）内聚能大，为刚性链段（氨基甲酸酯）内聚能大，为刚性链段 第71页 2.品种分类品种分类 按化学结构分按化学结构分 聚酯型（聚酯型（AU）聚醚型聚醚型(EU)聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶 混炼型混炼型 按加工方法分按加工方法分 浇注型浇注型 热塑性热塑性 第72页3.性能性能4.用途用途 制造高强度，高耐磨和耐油制品，在泡沫橡胶中制造高强度，高耐磨和耐油制品，在泡沫橡胶中利用较多利用较多(利用异氰酸酯与水反应放出利用异氰酸酯与水反应放出CO2)。饱和性橡胶，拉伸强度高饱和性橡胶，拉伸强度高（27.541.2 MPa），耐磨性最好耐磨性最好。耐油，耐氧化，耐臭氧，耐寒性能好，耐油，耐氧化，耐臭氧，耐寒性能好，气密性仅次于气密性仅次于IIR。易水解，不耐酸碱，生热大，易水解，不耐酸碱，生热大，互粘性不好。互粘性不好。第73页（四）丙烯酸酯橡胶（四）丙烯酸酯橡胶(ACM)n丙烯酸酯橡胶是由丙烯腈与其它不饱和单体共聚而制得，丙烯酸酯橡胶是由丙烯腈与其它不饱和单体共聚而制得，常见品种是丙烯酸丁酯与丙烯腈共聚物：常见品种是丙烯酸丁酯与丙烯腈共聚物：性能：性能：含有饱和性与极性橡胶共同特征，最大特点是含有饱和性与极性橡胶共同特征，最大特点是兼有兼有优越耐热和耐油性优越耐热和耐油性；但耐寒性、耐水性差。；但耐寒性、耐水性差。用途用途：用于制汽车耐热油橡胶配件。：用于制汽车耐热油橡胶配件。第74页（五）氯磺化聚乙烯（五）氯磺化聚乙烯(CSM)n 氯磺化聚乙烯是聚乙烯衍生物氯磺化聚乙烯是聚乙烯衍生物,是用氯和二硫化是用氯和二硫化碳处理而得到一个高分子弹性体。碳处理而得到一个高分子弹性体。n 分子结构式：分子结构式：第75页n性能性能:饱和性橡胶，耐热饱和性橡胶，耐热(150)，耐老化；加工性，耐老化；加工性良好。良好。极性橡胶，耐油、耐燃。极性橡胶，耐油、耐燃。抗臭氧性能及耐日光曝晒下自然老化优越。抗臭氧性能及耐日光曝晒下自然老化优越。自粘性和互粘性差，低温性能较差自粘性和互粘性差，低温性能较差(-56以下以下发脆发脆)n用途用途：制耐酸碱衬里，胶布及普通耐油制品制耐酸碱衬里，胶布及普通耐油制品。第76页（六）氯醚橡胶（六）氯醚橡胶(CO，ECO)n 氯醚橡胶指侧基上含有氯聚醚型橡胶，由环氧氯丙烷均氯醚橡胶指侧基上含有氯聚醚型橡胶，由环氧氯丙烷均聚或与环氧乙烷共聚而得。聚或与环氧乙烷共聚而得。均聚物均聚物:COn共聚物共聚物:ECO第77页n性能性能：极性橡胶，含有良好弹性、耐寒性、极性橡胶，含有良好弹性、耐寒性、耐油性、耐热性以及良好气密性、粘着力和自耐油性、耐热性以及良好气密性、粘着力和自熄性，为当前熄性，为当前兼有耐寒和耐油性最好一个橡兼有耐寒和耐油性最好一个橡胶胶。但强度较低，耐磨性差，且不能用硫磺来硫。但强度较低，耐磨性差，且不能用硫磺来硫化。化。n用途用途：制耐油、耐寒、耐臭氧制品及胶粘剂。：制耐油、耐寒、耐臭氧制品及胶粘剂。第78页（七）聚硫橡胶（七）聚硫橡胶（T）n 聚硫橡胶通常是由甲醛或有机二卤化物和碱金属多硫聚硫橡胶通常是由甲醛或有机二卤化物和碱金属多硫化物经缩聚反应而制得一类在分子主链上含有硫原子化物经缩聚反应而制得一类在分子主链上含有硫原子饱和弹性体。聚硫橡胶分液态、固态及胶乳饱和弹性体。聚硫橡胶分液态、固态及胶乳3种，其中液种，其中液态橡胶应用最广，大约占总量态橡胶应用最广，大约占总量80%。其化学结构通式为：其化学结构通式为：式中，式中，x=24，R为亚乙基、亚丙基、二亚乙基缩甲醛、为亚乙基、亚丙基、二亚乙基缩甲醛、二亚丁基缩甲醛、二亚丁基醚等二亚丁基缩甲醛、二亚丁基醚等第79页n特征及用途：特征及用途：含有优异耐油、耐非极性溶剂、耐化学药品含有优异耐油、耐非极性溶剂、耐化学药品性能；耐氧、耐臭氧老化性和气密性良好。但压性能；耐氧、耐臭氧老化性和气密性良好。但压缩永久变形大，使用温度范围较窄（含硫量高缩永久变形大，使用温度范围较窄（含硫量高原因），主要用作密封材料、填缝材料、涂料等。原因），主要用作密封材料、填缝材料、涂料等。第80页小结：小结：nR类（主链为不饱和碳链）：类（主链为不饱和碳链）：NR（IR）、）、SBR、BR、CR、NBRnM类（主链为饱和碳链）：类（主链为饱和碳链）：EPM、EPDM、FPM、ACM、CSM nQ类（主链含硅原子）：类（主链含硅原子）：MQ、MVQ、MFQ（FVMQ）、）、MNQ、MPVQ nU类（主链含类（主链含C，N，O）：）：AU、EUnO类（主链含类（主链含O）：）：CO、ECO第81页n思索题：思索题：P302 试从化学结构上说明丁基胶为何含有优试从化学