第一章--生胶.ppt

,*,第一章 生胶,生胶的分类,通用合成橡胶,特种橡胶,生胶的结构特点,生胶的应用,天然橡胶,生胶的性能特点,特种橡胶,2025年4月15日,复习提问：,什么叫橡胶？橡胶加工的基本工艺方法有哪些？,橡胶的基本原材料有哪些？,举例常见的橡胶制品有哪些？,第一章 生胶,橡胶：,橡胶加工基本工艺包括：橡胶配制工艺、塑炼工艺、混炼工艺、压延工艺、压出（挤出）工艺和硫化工艺等。,橡胶基本原材料包括：生胶（天然橡胶和合成橡胶）、硫化体系、防护体系、填充补强体系、软化增塑体系、其它特殊助剂与骨架材料等。,常见制品：轮胎、输送带、密封圈、日用橡胶制品、胶鞋等。,2025年4月15日,这些产品是什么材料制做的？你是否拥有这种材料的产品？举出,2-3,个例子。,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,轮胎的主体材料是什么？橡胶最重要的特性是什么？你在日常生活中遇到过哪些橡胶制品？,任务分析：轮胎、密封件、海绵、运输带、透明鞋底选用生胶性能要求、生胶结构、工艺和配方特点要求是什么？,如何选用各种生胶？,2025年4月15日,第一章 生 胶,第一节 概论,一、橡胶的基本特点,什么是橡胶？,ASTM D1566,中定义是：橡胶是一种材料，它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够改性。因此可以认为橡胶就是所有高分子弹性体的总称。,2025年4月15日,第一章 生 胶,橡胶的三个特点：,橡胶的第一大特征弹性模量非常小，形变量大。,橡胶以及弹性体的第二大特征，是它具有相当好的耐气透性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能。,橡胶的第三大特征在于它能与多种材料物质并用、共混、复合，由此进行改性，以得到良好的综合性能,。,2025年4月15日,第一章 生 胶,二、橡胶的分类方法,目前橡胶（包括塑料改性的弹性体）的种类已不下,100,种之多。如果按牌号估算，实际上已超过,1000,种。其分类大致如下。,(1),按制取来源与方法,2025年4月15日,第一章 生 胶,(2),按橡胶的外观表征 分为固态橡胶（又称干胶）、乳状橡胶（简称胶乳）、液体橡胶和粉末橡胶四大类。其中固态橡胶的产量约占,85%90%,。,(3),按应用范围及用途 分为天然橡胶与合成橡胶，而合成橡胶可分为通（产量,10,万吨以下）四档。天然橡胶为最典型的通用橡胶，同时，也有经改性的特种橡胶；而通用及半通用的合成橡胶既有部分天然橡胶的通用特性，也有专用橡胶的性能。,(4),按化学结构 根据橡胶分子链上有无双键存在，分为不饱和橡胶和饱和橡胶两大类。饱和橡胶进而又分为主链含亚甲基的橡胶（乙丙橡胶，氯化聚乙烯，氯磺化聚乙烯，丙烯酸酯橡胶以及氟橡胶等），主链含硫的橡胶（聚硫橡胶），主链含氧的橡胶（氯醚橡胶），主链含硅的橡胶（硅橡胶）及主链含碳、氧、氮的橡胶（氨酯橡胶）等。,学会生胶的分类方法，并加以区分,2025年4月15日,第一章 生 胶,(5),按照橡胶中填充材料的种类 在通用及半通用橡胶方面有充油橡胶、充碳黑橡胶以及充油充碳黑橡胶。,(6),按单体组分 合成橡胶分为均聚物、共聚物以及带有第三组分的共聚物（亦称三聚物）。共聚物视单体排列顺序，又分为无规型橡胶、嵌段型橡胶、交替型橡胶以及接枝型橡胶。,(7),按聚合方法 合成橡胶有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合及溶液聚合四种。,(8),按橡胶的工艺加工特点,(9),按橡胶的功能 橡胶还可分成自补性强的橡胶与自补性弱的橡胶，前者又称为结晶性橡胶（如天然橡胶、氯丁橡胶），后者又分为微结晶性橡胶（如丁基橡胶）和非结晶性橡胶（如丁苯橡胶等）。,2025年4月15日,第二节天然橡胶,1.,了解,天然橡胶的来源与采集,2.,认识,天然胶乳的组成,3.,掌握,天然橡胶的主要品种和分级方法,4.,具备,根据橡胶产品的不同选用不同性品种与型号天然橡胶的能力,;,5.,了解,理解天然橡胶配方基础和天然橡胶工艺特性。,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,第二节 天然橡胶,任务：,轮胎选用什么样的天然橡胶？普通输送带选用什么类型的天然橡胶：彩色鞋底生产选用什么类型天然橡胶？（考虑性能、价格和基本工艺）,一、天然橡胶的来源和采集,天然橡胶是从天然植物中采集并经过加工而得到的一种高弹性体，主要是巴西橡胶树适合赤道附近的南纬,5,。,北纬,5,。,现在可以北移到北纬,18,o,20,o,。，东南亚马来西亚、泰国、印尼等都有生产，我国也有大面积种植,主要分别在海南和云南，我国天然橡胶总产量达到近,50,万吨。,2025年4月15日,橡胶的采集,第一章 生 胶,2025年4月15日,第二节 天然橡胶,第一章 生 胶,二、天然胶乳的组成,成分,含量，,成分,含量，,水分,橡胶烃,蛋白质,52,70,27,40,1.5,1.8,树脂,醣类,无机盐,1.,1.7,0.5,1.5,0.,0.9,2025年4月15日,固体天然橡胶的品种以及制法,烟胶片：,绉胶片：分为胶乳绉胶片和杂胶绉胶片,胶乳绉胶片有白绉胶片和浅色绉胶片还有乳黄绉胶片见工艺流程图,P4,杂胶绉胶片：,颗粒橡胶或标准马来西亚橡胶：有以新鲜胶乳制得和以胶杯凝胶等杂胶制得，易加工耐老化性差,其它品种,风干胶：用热空气代替烟熏得到用于彩色制品、轮胎胎侧,恒粘和低粘橡胶：,第一章 生 胶,三、固体天然橡胶的品种制法和分级方法,2025年4月15日,第一章 生 胶,2,、分级方法：,国际天然橡胶分级方法：根据生胶的制造方法以及外观质量分为八个品种,35,个等级,烟胶片：（,RSS,）,NO,1X,、,NO,1,、,NO,2,、,NO,3,、,NO,4,、,NO,5,及等外七个等级，七个等级，质量依次降低。,绉胶片：共分为十个等级其中包括薄白绉胶片,O,1X,、,O,1,；浅色绉胶片（薄、厚）两类各有,NO,1X,、,NO,1,、,NO,，,2,、,NO,3,之分，号数越大，黄色程度越深。以杂胶为原料生产的胶园褐绉胶片（薄、厚）两类各有,NO,1X,、,NO,2X,、,NO,，,3X,等六个等级，号数越大，褐色程度越深，质量越差。,2025年4月15日,第一章 生 胶,马来西亚标准橡胶分级方法：此法是以天然橡胶的理化性能为分级依据，现已为国际所广泛采用。其中以,机械杂质,和,塑性保持率（,PRI,）,为分级的重要指标。,PRI,：表示生胶的氧化性能和耐高温操作性能的一项指标，其数值等于生胶经过,14030min,热处理后的平均塑性值与原塑性值的百分比数又称为抗氧指数。,PRI,大生胶的抗氧化性好但塑炼时可塑性增加慢。,PRI,小氧化性大，塑炼速度快。,2025年4月15日,第一章 生 胶,级 别,项 目,SMR,EQ,SMR,5L,SMR,5,SMR,10,SMR,20,SMR,50,机械杂质，,%,（,44m,筛孔）,0.02,0.05,0.05,0.10,0.20,0.50,灰分，,%,0.50,0.60,0.60,0.75,1.00,1.50,氮含量，,%,0.65,0.65,1.65,0.65,0.65,0.65,挥发物，,%,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,PRI,值，,%,60,60,60,50,40,30,华莱式可塑度初值（,P,0,），,30,30,30,30,30,30,颜色限度,3.5,6.0,第一章 生 胶,我国天然橡胶分级方法,国产天然生胶主要有烟胶片、风干胶片、绉胶片和颗粒胶。分级方法有两种，即片状胶的分级方法和天然生胶理化性能分级法。,根据生胶的外观质量，烟胶片分为一、二、三、四、五级等外六个等级；白绉胶片和浅色绉胶片共分为六个等级，即薄白绉胶片特一级、一级和薄浅色绉胶片特一级、一级、二级、三级；风干胶片分为一、二及等外三个等级；颗粒胶分为,5,号、,10,号、,20,号和,50,号等四个等级。,第一章 生 胶,四、天然橡胶的化学成分,组分，,%,烟胶片,风干胶片,颗粒胶片,橡胶烃,蛋白质类,丙酮抽出物,灰分,水溶物,水分,92.8,3.0,3.5,0.2,0.2,0.3,92.4,3.3,3.2,0.5,0.2,0.4,94.0,3.1,2.2,0.2,0.2,0.3,第一章 生 胶,复习提问,1.,天然胶乳组成有哪些？,2.,天然橡胶有哪些品种？,3.,天然橡胶分级方法哪一个更科学？为什么？,4.,固体天然橡胶组分有哪些？,第一章 生 胶,第二节 天然橡胶,五、天然橡胶的结构与性能,（一）天然橡胶的结构,97%,顺式结构及少量,3,、,4,结构，分子量有多分散性平均分子量为,70,万左右分量分布宽度为,2.810,，分布曲线有双峰,33000,万,第一章 生 胶,（二）,NR,的性能,（,1,）化学性质：,不饱和橡胶,可以进行加成反应，,氢原子的取代反应,。因此天然橡胶可以进行硫化，与氧气、臭氧发生氧化裂解反应，也可以进行氯化、溴化及环化反应。,密度,0.913,、淡黄色固体、常温为弹性体状态,第一章 生 胶,（,2,）天然橡胶具有很好的综合物理机械性能,优异的高弹性,、易加工性,130140,开始流动，,150160,变成粘度很大的流体，,200,开始分解,270,剧烈分解,0,以下弹性降低，,-,7072,变脆。,为结晶性橡胶，具有自补强性；,此外天然橡胶还有很好的耐屈挠疲劳性能，滞后损失小,生热量低,，撕裂强度高、耐磨性和耐寒性好以及,良好的气密性,、防水性、电绝缘性和绝热性。耐酸碱性好不耐浓强酸。,2025年4月15日,第一章 生 胶,（,3,）,天然橡胶具有良好的加工工艺性能,表现为容易进行塑炼、混炼、压延、压出、粘贴成型等，可以制成胶浆可以进行硫磺硫化。,原因是,：,结构的原因 甲基推电子性使得,甲基氢原子活性增大易于塑炼断裂；分子量分布宽高分子量级分分子链易断裂，低分子级分具有增塑作用,凝胶的存在有利于工艺性能的提高。收缩率低半成品表面光滑、挺性高。,2025年4月15日,第一章 生 胶,缺点,：,不耐老化，易硫化返原，耐油耐非极性溶剂性差易燃,补充：配方与工艺,1,硫化体系,本体系的作用是使橡胶大分子产生交联。天然橡胶为不饱和橡胶适用的硫化剂有：,硫,、硒、碲；,硫黄给予体,；有机过氧化物；酯类醌类等。其中硫黄硫化体系应用最广，硫黄硫化体系除需要加入硫黄以外还须加入促进剂、活性剂。常用的促进剂有,噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类、醛胺类,等，活性剂为,硬脂酸和氧化锌,第一章 生 胶,基本配方,用量，份,工艺要点,生 胶,硫 黄,氧化 锌,促进剂,M,硬 脂 酸,100,3.0,5.0,0.7,0.5,在（,150,160,）,32mm,的开炼机上加入生胶,300g,，辊筒温度保持,50,60,，在,14,分钟内混合完毕。硫化温度为,142,1,。硫化时间取,20,、,30,、,40,、,50,分钟四个硫化点，硫化压力在,2.0MPa,以上。,合计,109.2,第一章 生 胶,2,防护体系,选择防老剂品种。,（,1,）胺类防老剂 以前最常用的是防老剂,A,和防老剂,D,。目前被对苯二胺类取代，其中效果最好的是,4010NA,、其次是,4020,、防老剂,BLE,，防老剂,RD,和,AW,也具有良好的防护效果，特别是,RD,对天然橡胶效果良好。,（,2,）酚类防老剂 酚类防老剂是天然橡胶非污染性防老剂，主要使用品种有,264,。防老剂,SP,等，但防护效果较差。因为无污染而用于天然橡胶。,第一章 生 胶,3,填充补强体系,炭黑是最常用的补强剂，其次为白炭黑及非补强性的填充剂，如碳酸钙、陶土、滑石粉、硅铝炭黑等。,4,软化增塑体系,主要使用芳烃油和环烷烃油，合成酯类因为溶剂化效应可以作为天然橡胶的增塑剂。,5,黏合体系,有机钴盐可以增进胶料与镀铜钢丝的黏合，增加胶料塑性，并适当提高焦烧安全性，钢丝附胶良好。用量为间苯二酚,2.5,3.0,份，促进剂,H 1.6,2.0,份，白炭黑,15,份,第一章 生 胶,（二）天然橡胶的加工,1,塑炼,一般说来天然橡胶相对分子质量高，容易产生机械断裂和氧化断裂，获得一定的塑性，但是控制不当容易过炼。,2,混炼,加料顺序是：生胶固体软化剂、硬脂酸、氧化锌、促进剂、防老剂填料软化剂硫黄薄通下片。密炼机混炼，一般排胶温度,130140,，通常用一段混炼，也可以用二段混炼。,第一章 生 胶,3,压延、压出,天然橡胶热塑性大、收缩率小，压延压出工艺容易掌握。压延温度控制,T,辊,1=T,辊,4=90100,，,T,辊,2=T,辊,3=95105,；擦胶时，辊温控制为：,T,辊,1=8090 T,辊,2=90100 T,辊,3=5565,。,天然橡胶容易压出，一般挤出机温度控制,机身,5060,，机头,8085,，口型,9095,。,4,硫化,天然橡胶有很好的硫化特性，但要防止过硫。对于天然橡胶，最适宜的硫化温度是,143,，一般不高于,160,第一章 生 胶,天然橡胶主要生产轮胎、运输带、胶管、胶鞋、海绵制品、一般其他橡胶制品电线电缆和多数橡胶制品，是应用最广的橡胶。,第一章 生 胶,总结：,本次课的重点是天然橡胶的,化学性质和物理机械性能,及应用,布置作业,P,56,2,、,5,、,6,预习：,第三节异戊橡胶,第四节丁苯橡胶,第一章 生 胶,复习提问：,1,、写出天然橡胶,分子结构式,2,、天然橡胶的,突出性能,有哪些？,3,、为什么说天然橡胶是,最好加工的橡胶,？,4,、天然橡胶,普遍采用,的硫化体系是什么？,第一章 生 胶,任务安排：,透明鞋底、轮胎、海绵抛光辊、彩色橡胶制品选用异戊橡胶带依据是什么？,分析：,异戊橡胶为什么可以叫做合成天然橡胶？二者有无区别？,第三节：异戊橡胶,一、概述,第一章 生 胶,二、,异戊橡胶的结构与性能,1,异戊橡胶的分子结构,第一章 生 胶,2,异戊橡胶的物理性质,弹性体,，比天然橡胶纯净，凝胶含量少，无杂质，相对密度,0.91g/cm,3,，玻璃化温度,-70,，体积电阻,10,，易溶于苯、甲苯等有机溶剂。,因为,透明性好因此可以做彩色或浅色制品,第一章 生 胶,二、性能：,(1),质量均一，纯度高。硫化速度稳定。,(2),塑炼时间短，混炼加工简便。,(3),无色透明，适用于浅色配方和药用配方。,(4),膨胀和收缩小。,(5),流动性好。（注射成型特别好）,缺点：纯胶胶料的强伸性能低。异戊橡胶屈服强度、拉伸强度比天然橡胶低，挺性差，半成品存放过程中容易变形，造成装模困难，给加工带来了一定的困难。,第一章 生 胶,三、配合与加工,（一）配合,(1),硫化体系 硫化剂为硫黄，耐热体系可以采用无硫硫化或有效和半有效硫化体系。硫黄,1.5,2,份，硬脂酸,2,3,份，氧化锌,5,份，促进剂最适宜加入的促进剂,CZ,、,NOBS,、,TMTM,、,TMTD,、,TETD,、,MZ,、,EZ,、,PZ,、,M,、,DM,等。用量较天然橡胶多些,10,20,第一章 生 胶,（,2,）补强填充体系：炭黑对异戊橡胶的补强效果与天然橡胶相近。,一般炭黑用量,3050,份，最佳用量为,45,份。白炭黑可用,10,20,份，否则硬度增加，其它填充剂对硬度影响很小。透明橡胶可用碳酸镁和气相法白炭黑,（,3,）防护体系 天然橡胶使用的防老剂异戊橡胶都可以使用。浅色制品一般使用，防老剂,TNP,、防老剂,425,、防老剂,MB,单用或并用，可以得到良好的效果，深色制品可以使用胺类防老剂。,第一章 生 胶,（二）加工性能,异戊橡胶相对分子质量低，黏度低，可以不经过塑炼，而直接混炼，混炼时注意无论是密炼机混炼还是开炼机混炼，混炼时间都应该缩短，原因是异戊橡胶胶料易分散、混匀。压延、压出时，热炼温度与天然橡胶一样，辊温约为,5060,，一般比压延机的中辊温度低,10,为宜。,第一章 生 胶,四、异戊橡胶的应用,异戊橡胶能基本代替天然橡胶，用于轮胎、胶带、胶管、鞋和其它工业制品。尤适于制造食品用制品、医药卫生制品及橡胶丝、橡胶筋等日用制品。,第一章 生 胶,第四节丁苯橡胶,丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体共聚二得到的弹性体,一、分类品种,1,、按聚合方法分为：高温乳液丁苯橡胶、低 温乳液丁苯橡胶、溶液聚合丁苯橡胶,2,、按填料品种分为：充油丁苯橡胶、充炭黑丁苯橡胶和充油充炭黑丁苯橡胶等。,3,、按苯乙烯的投料量分类：丁苯,-10,、丁苯,-30,、丁苯,-50,等其中丁苯,-30,综合性能最好。,第一章 生 胶,第一章 生 胶,二、丁苯橡胶的结构,特点结构规整性差、为非结晶性橡胶结构紧密且含有苯环取代基，位阻大分子柔性小。为碳链高分子，双键数目比天然橡胶少，不存在推电子甲基因此双键活性低。（,4,）分子量低、分子量分布窄,第一章 生 胶,苯乙烯含量对性能的影响见下图：,第一章 生 胶,三、丁苯橡胶的性质、性能、应用和配方举例,物理性质：低温乳聚丁苯橡胶为浅褐色或白色（非污染型）弹性体，微有苯乙烯气味，杂质少，质量较稳定。其密度因生胶中苯乙烯含量不同而异：如丁苯,-10,的密度为,0.919g/cm,3,，丁苯,-30,为,0.944g/cm,3,，能溶于汽油、苯、甲苯、氯仿等有机溶剂中。,第一章 生 胶,性能：,（,1,）由于是不饱和橡胶，可用硫黄硫化，与不饱和胶的并用性能好。,（,2,）由于分子结构较紧，特别是庞大苯基侧基的引入，使分子间力加大，所以其硫化胶比天然橡胶有更好的耐磨性、耐透气性，但也导致弹性、耐寒性、耐撕裂性（尤其使耐热撕裂性）差，动态生热大，滞后损失大，耐屈桡龟裂性差（指屈桡龟裂发生后的裂口增长速度快）。,（,3,）由于是碳链胶，取代基属非极性基范畴，因此是非极性橡胶，耐油性和耐非极性溶剂性差。,丁苯橡胶与天然橡胶性能对比,第一章 生 胶,耐磨性对比,第一章 生 胶,耐磨性对比,第一章 生 胶,第一章 生 胶,（,4,）由于是非结晶橡胶，因此无自补强性，纯胶硫化胶的拉伸强度很低，只有,25MPa,。必须经高活性补强剂补强后才有使用价值，其炭黑补强硫化胶的拉伸强度可 达,2528MPa,。,（,5,）由于聚合时控制了相对分子质量在较低范围，门尼黏度值较低，在,5060,左右，因此可不经塑炼，直接混炼。但由于分子链柔性较差，相对分子质量分布较窄，缺少低分子级分的增塑作用，因此加工性能较差。表现在混炼时，对配合剂的湿润能力差，温升高，设备负荷大；压出操作较困难，半成品收缩率或膨胀率大；成型贴合时自黏性差等。,第一章 生 胶,配方：,采用硫黄硫化体系用量为,1.0,2.5,份；,促进剂丁苯橡胶最宜用迟效性的次磺酰胺类促进剂；助促进剂采用醛胺类或胍类。对非污染性的胶料，可用促进剂,TMTD,或,TMTD,与,DM,、,M,并用。要求迟延性较好的胶料可用促进剂,TMTD,与,CZ,或,CZ,与,D,并用。,必须使用补强剂和软化剂，炭黑用量增加到,40,50,份时，拉伸强度最大。软化剂主要是三线油、六线油、机械油、柴油，重油、凡士林，石蜡、沥青以及石油树脂等。,炭黑对丁苯橡胶性能影响,第一章 生 胶,第一章 生 胶,丁苯橡胶是合成橡胶的老产品，品种齐全，应用广泛，加工技术比较成熟。大部分丁苯橡胶用于轮胎工业。其他产品有汽车零件、工业制品、电线和电缆包皮、胶管、胶带和鞋类等。,第一章 生 胶,总结：本次课重点是丁苯橡胶的结构特点与性能：,非结晶橡胶、结构紧密苯环的作用使得它耐磨性好，具有良好的耐水性、电绝缘性较好。缺点加工型较差,布置作业：,p,56,8,预习第五节 顺丁橡胶,任务安排：为什么顺丁橡胶可以用于轮胎、透明鞋底、运输带和胶管？,（结构、性能特点、价格、并用性考虑）,第一章 生 胶,复习上一次内容：,丁苯橡胶可以用于轮胎、胶鞋的主要原因分析,提问：,与天然橡胶相比异戊橡胶有哪些特点？,丁苯橡胶的结构特点是什么？与天然橡胶的结构相比丁苯橡胶有哪些性能特点？,简要说明丁苯橡胶的配方设计特点,任务布置：顺丁橡胶应用于轮胎胎面、透明鞋底、运输带覆盖胶、胶管的原因是什么？,这些制品的性能要求：耐磨性、弹性、透明性、耐寒性、生热性能和耐疲劳性能等,第一章 生 胶,第五节 顺丁橡胶,一、品种类型,顺丁橡胶按照顺式结构含量不同可以分为高顺式（,9698%,），中顺式（,9095%,）和低顺式（,40%,以下）,第一章 生 胶,微观结构见下图：,第一章 生 胶,二、顺丁橡胶的结构特点,1,、分子结构规整、可以结晶、无极性分子间作用力小柔性大。,2,、为不饱和性橡胶，但活性低于天然橡胶,3,、平均分子量低，分子量分布窄,第一章 生 胶,三、性质性能和应用,1.,回弹性好滞后损失小动态生热低。具有极好的耐寒性是通用胶中最好的。玻璃化温度为,-105,，弹性是通用胶中最好的。,2.,规整性好摩擦系数小，耐磨性好但抗湿滑性低，为改善抗湿滑性提高反式和,12,结构。,3.,可以使用硫黄硫化，易老化耐热氧化性优于天然橡胶,4.,柔性好，润湿能力强，可以加入大量的填充补强剂和操作油有利于降低成本。,第一章 生 胶,5.,虽然是结晶橡胶的由于室温无法结晶因此纯胶硫化胶强度低需要加入补强剂。,6.,耐油、耐溶剂性差但流动性好特别适于注射成型,7.,工艺性能差易冷流活脱辊自粘互粘性差,8.,吸水性低于天然橡胶和丁苯橡胶,第一章 生 胶,利用顺丁橡胶上述性能的优点，特别是优异的弹性、耐磨性、耐寒性以及生热低，广泛地用于轮胎制造。所制出的轮胎胎面，在苛刻的行驶条件下，如高速、路面差、气温很低时，可以显著地改善耐磨耗性能，提高轮胎使用寿命。,顺丁橡胶还可以用来制造其它耐磨制品，如胶鞋、胶管、胶带、胶辊等，以及各种耐寒性要求较高的制品。,第一章 生 胶,四、配方设计：高促低硫多炭富软（结合实例）,1,硫化体系 顺丁橡胶的炭黑填充胶料的硫化速度介于天然橡胶和丁苯橡胶之间。硫黄用量,0.3,1.5,，促进剂用次磺酰氨类用量宜多些。,2,补强填充体系 炭黑,60,80,，白炭黑、碳酸镁可用于浅色制品，少量添加碳酸钙、陶土等。用量可以较多。,第一章 生 胶,3,软化体系 在高顺式丁二烯橡胶胶料中，加入操作油可改善加工性能及抗湿滑性能,(,如果为轮胎胎面胶料,),，并可降低胶料成本。,4,防护体系 采用防老剂,4020,、,H,、,RD,并用体系,工艺性能：自粘互粘性差，混炼易脱辊，不易过炼等。,第一章 生 胶,第一章 生 胶,总结本次课的重点是顺丁橡胶的结构与性能,高顺式结构,95,，为防止冷流和抗湿滑性能低，可以适当增加反式和,12,结构，高弹性、耐寒性、耐磨性和很低的动态生热性优异，透明性好,布置作业,P56 9,预习：氯丁橡胶,第一章 生 胶,复习提问：,1,、简要介绍顺丁橡胶的结构特点,2,、顺丁橡胶有哪些性能特点？如何进行顺丁橡胶的配方设计,3,、顺丁橡胶配方的八字方针？,第一章 生 胶,任务：汽车配件、胶粘剂，电线电缆、阻燃橡胶配方中生胶和硫化体系选择（选用生胶的种类、牌号、结构、性能、价格产地、配方与加工性能等）,第一章 生 胶,第六节氯丁橡胶,世界氯丁橡胶产量,2006,年为,35,万吨，我国产量,6,万吨，国内主要有三家生产企业，分别在山西、四川和山东。氯丁橡胶的有,四种结构其中,为线形结构结构规整，具有可塑性，,为环状聚合物，,为支链和桥键聚合物而,为体型结构。,第一章 生 胶,一、分类品种：硫黄调节型、非硫调节型，粘接型和其它特殊用途型。,第一章 生 胶,二、结构特点：,反式结构、结构紧密，柔性差易结晶，氯原子的诱导效应式双键和氯原子活性同时降低，补饱和程度下降结构稳定性好。,第一章 生 胶,三、性质、性能和应用：,1.,结晶性橡胶自补强性好分子间作用力大强度接近于天然橡胶,国产,硫调型胶,鉴定配方胶的标准拉伸强度为,26.5Mpa,伸长率为,900,非硫调节型国标配方硫化胶拉伸强度,14.7Mpa,伸长率,750,炭黑补强硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率则接近于天然橡胶其它物理机械性能也很好，如回弹性、抗撕裂性仅次于天然橡胶，而优于一般合成橡胶，并有接近于天然橡胶的耐磨性。,第一章 生 胶,第一章 生 胶,2.,结构稳定性好具有很好的耐热、耐臭氧、耐天候老化性能。此外还有耐化学腐蚀耐水性优于,SBR,、,NR,其耐热性与丁腈橡胶相当，能在,150,下短期使用，在,90,110,下能使用四个月之久。耐臭氧，耐天候老化性仅次于乙丙橡胶和丁基橡胶，而大大优于其它通用型橡胶。,第一章 生 胶,3.,为极性橡胶，氯丁橡胶的耐油、耐非极性溶剂性好，仅次于丁腈橡胶，而优于其它通用橡胶。但低温性能差。最低使用温度,-30,仅优于,ACM,、,CPE,、高丙烯腈含量的,NBR,和,FPM,，原因是易结晶，极性作用。,第一章 生 胶,4.,结构紧密气密性好，比天然橡胶高,5,6,倍。,5.,有阻燃作用为通用胶最好的，氧指数为,38,41,，接触火可以燃烧，火焰离开后自动熄灭。,氧指数定义是使试样持续蜡烛状燃烧时，在氮氧混合气流中所必须的最低氧体积浓度，以氧所占体积百分数表示,第一章 生 胶,氧指数大于,27,的高聚物具有自熄性，称为难燃聚合物。,第一章 生 胶,6.,粘接性好用于胶粘剂。,7.,电绝缘性 电绝缘性差体积电阻率,1010,1012.cm,、击穿电压,16,24MV/m,，只能用于,600,伏以下电线电缆。,缺点：贮存稳定性差硫黄调节,CR,贮存,10,个月，非硫调节型贮存,40,个月。否则结构变化不易加工。加工对温度敏感，加工流动性差操作困难。有焦烧倾向。,第一章 生 胶,配合与加工,1.,配合,采用金属氧化物硫化，一般,氧化锌,5,份、氧化镁,4,份,，非硫调节型,促进剂用,NA-22,，否则硫化速度慢；氧化锌为,硫化剂,硫化速度快、易焦烧，氧化镁在加工过程中起到,防止焦烧，炼胶时促进塑化、硫化时吸收氯化氢,，防止氯化氢对纤维的浸蚀，,增加,硫化胶的,定伸应力,作用。硫调节型为防止焦烧可以加入,促进,M,或或,DM,。,第一章 生 胶,补强剂可以使用炭黑或白炭黑，也可以不用，原因是有自补强性。需加防老剂，增塑软化,CR,加工中所用的增塑剂一般为石油系油品,石蜡油,用,5,份以下，,环烷油,20,25,份，,芳香油,可达,50,份以上，要求,耐寒性好则用酯类增塑,，其效果较好。要求,阻燃可用磷酸酯类,增粘可用古,马龙树脂、松焦油、松香和酚醛树脂,，用量,5,10,份，为防止非硫调节型结晶常用增粘剂。,M,、,DM,、,TT,对硫黄调节型有增塑作用。,第一章 生 胶,第一章 生 胶,2,、加工,第一章 生 胶,第一章 生 胶,第一章 生 胶,总结本次课重点是氯丁橡胶的性能特点：,结晶性橡胶、耐热、阻燃、耐候性和耐臭氧性能,为不饱和橡胶中最好的。,布置作业,P,56,11,预习 第七节丁腈橡胶,任务布置：耐油密封件使用橡胶的类型、分类、结构、性能、产地、价格，橡胶具有耐油性的原因。,第一章 生 胶,1.,通常用于阻燃橡胶制品的是哪种橡胶？,2.,为什么氯丁橡胶具有良好的耐热老化性和耐臭氧性能？,3,、为什么氯丁橡胶被称为多功能橡胶,第一章 生 胶,任务安排：,一般情况下耐油密封橡胶采用哪种生胶？,用于纺织胶辊和胶圈的材料选用什么橡胶？,可用于抗静电橡胶制品的橡胶,第一章 生 胶,第七节 丁腈橡胶,丙烯腈和丁二烯的共聚物为无规共聚物不易结晶,一、丁腈橡胶的分类品种,第一章 生 胶,二、结构特点,(1),分子结构不规整，是非结晶性橡胶。,(2),由于分子链上引入了强极性的氰基团，而成为极性橡胶。丙烯腈含量越高，极性越强，分子间力越大,分子链柔性也越差。,(3),因分子链上存在双键是不饱和橡胶。但双键数目随丙烯腈含量的提高而减少，即不饱和程度随丙烯腈含量的提高而下降。,(4),相对分子质量分布较窄。如中高丙烯腈含量的丁腈橡胶相对分子质量分布指数为,4.1,第一章 生 胶,二、基本特性,1.,极性高，有优异的耐油性，丙烯腈含量高耐油性愈高,第一章 生 胶,2.,耐热性好高于,NR,、,SBR,、,BR,、,CR,可以在,100,下长期使用、,120,使用,40,天、,150,使用,3,天。,3.,气密性好仅次于,IIR,，,AN,含量,39,时与,IIR,相当。,4.,耐寒性、耐低温性差,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,为非结晶橡胶需要加入补强剂，才有较好的强度和耐磨性,介电性能差为半导胶，体积电阻为,109,1010.cm,体积电阻等于或低于,1010.cm,为半导性橡胶，可用于抗静电制品。,7.,与,PVC,、,PF,、,Nylon,等有很好的相溶性，可以并用。,第一章 生 胶,2025年4月15日,三、加工与配方,配方主要采用硫黄硫化体系，促进剂采用准超速或超速，增塑剂用合成酯类，主要用于耐油制品、阻燃制品和抗静电产品。,工艺性能：,塑炼用低温小辊距小容量分段进行、混炼生热大，压延压出收缩率大宜降低温度进行。配方采用硫黄硫化加补强剂软化增塑剂采用高温硫化,第一章 生 胶,2025年4月15日,总结：耐油制品、阻燃制品和抗静电制品（纺织胶辊）胶种选用，与丙烯腈含量关系，配方注意事项工艺性能的改进等。,布置作业：,p,56,17,第一章 生 胶,2025年4月15日,任务布置：内胎胶、无内胎轮胎气密层、减震橡胶、耐热运输带、电线电缆、胶囊、瓶塞、汽车密封胶条、汽车大灯密封胶圈等可以使用的胶种、分类、结构、性能、产地、价格,第一章 生 胶,2025年4月15日,第八节 丁基橡胶,单体：异戊二烯与异丁烯,以,CH,3,Cl,为溶剂，以,AlCl,3,(,或,BF,3,),为催化剂在,-95,下，溶液聚合得到的弹性体。,1,、分类品种：按不饱和程度分为五个等级。,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,2,、结构特点：结构规整为结晶橡胶，为非极性饱和橡胶。,第一章 生 胶,2025年4月15日,3,、性质性能：,丁基橡胶产品为灰白色似的橡胶状固体，密度为,0.92g/cm3,，无味，不溶解于水，能溶于己烷、氯仿中,（,1,）结构紧密气密性为橡胶最好的。做内胎、球胆等,第一章 生 胶,2025年4月15日,（,2,）有极好的耐热、耐天候、耐臭氧和耐化学药品腐蚀性。,第一章 生 胶,2025年4月15日,3,）优异的绝缘性，可以做高压高频电缆。,（,4,）有较好的耐低温性,-65,。,（,5,）阻尼减震效果好，是最好的阻尼橡胶。伸长率高，但冲击弹性低，为通用胶中最低的。,缺点：硫化速度慢、加工性能差、自粘和互粘性差，炭黑加入需要热处理。耐油性差、与其它橡胶并用效果差。,第一章 生 胶,2025年4月15日,4,、丁基橡胶的改性：主要是卤化,卤化改善加工性能,5,、配方与加工性能。,可以采用硫黄、树脂、醌肟硫化剂硫化，不能用过氧化物硫化，原因是易使它分解。高温长时间硫化,170,以上。硫黄,2,份，主促进剂用秋兰姆类和二硫代氨基甲酸盐类，副促进剂用胍类或醛胺类促进剂。填充补强剂用炭黑或白炭黑，但须热处理，否则吃粉困难；增塑剂用石蜡或石蜡油,5,10,份，也可以用,5,10,分凡士林。,加工：用,DCP,和五氯硫酚作为塑解剂，可以提高丁基橡胶的塑性,第一章 生 胶,2025年4月15日,用途：丁基橡胶主要适用于轮胎内衬及内胎、硫化胶囊、医用瓶塞、电绝缘材料、密封材料、电缆头薄膜等行业。目前的,IIR1751,牌号的丁基橡胶是制造子午胎内胎和无内胎轮胎不可替代的材料。,第一章 生 胶,2025年4月15日,第九节 乙丙橡胶,1,、分类：二元乙丙和三元乙丙，引入第三单体不饱和读提高工艺性能增加。,第一章 生 胶,2025年4月15日,2,、结构特点：,为非结晶橡胶，非极性饱和橡胶,第一章 生 胶,2025年4月15日,型号不同不饱和度不同，硫化速度不同,第一章 生 胶,2025年4月15日,3,、性质、性能：白色,浅黄色弹性体，密度,0.860.87,，比丁基橡胶耐老化，电绝缘性好且有天然橡胶的弹性和耐寒性。,（,1,）具有优异的耐臭氧老化性能。,第一章 生 胶,2025年4月15日,（,2,）具有较高的热稳定性，氮气保护下,NR315,失重、,SBR391,失重、,EPDM485,开始失重，耐热性好，耐热老化性好为通用橡胶最好的,+150,短期使用。,第一章 生 胶,2025年4月15日,（,3,）优异的绝缘性和耐电晕性，体积电阻,10,16,.m,，电击穿,30,40MV/m,通用胶中最好。可用于高频电缆。,（,4,）有优秀的耐化学药品性。,（,5,）具有卓越的耐水、耐过热水和耐水蒸汽性能,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,4.,配合与加工,硫化体系：,硫黄硫化体系硫黄,12,份，硬脂酸,1.0,氧化锌,5.0 M0.5 TT 1.5,过氧化物硫化体系：,DCP2,3,份，助硫化剂少量硫黄,0.3,份,增塑剂用石油系列的，加少量增粘剂松香、酚醛树脂等,填充补强剂可以大量加入炭黑、陶土等,加工：可以进行高容量混炼，吃炭黑慢，可采用高温硫化或微波硫化,第一章 生 胶,2025年4月15日,总结：,IIR,、,EPDM,的特殊性能及应用,布置作业：,P,56,15 16,下两次课任务：特种橡胶的性能（硅橡胶、氯醚橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶的结构、品种、牌号、产地、性能、应用）,第一章 生 胶,2025年4月15日,1,、内胎、无内胎轮胎选择丁基橡胶的内在因素是什么？,2,、目前国内水胎、胶囊采用丁基橡胶主要是利用它的哪些性质？,3,、三元乙丙橡胶用于汽车密封胶条、高速公路填缝、主要原因是什么？,4,、三元乙丙橡胶为什么可以用于海底高压电缆的包覆层？,第一章 生 胶,2025年4月15日,任务布置：,硅橡胶应用领域有哪些？氟橡胶具有耐腐蚀性、耐高真空、耐热油性的原因是什么？为什么说聚氨酯橡胶是所有橡胶强度最高、耐磨性最好的橡胶？（用于轮胎胎面、鞋底、胶辊）,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,第十节硅橡胶,(Silicone Rubber),第一章 生 胶,2025年4月15日,1.,品种及特性：有甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、腈硅橡胶和氟硅橡胶等,我国硅橡胶纯胶的品种牌号以英文字母和数字组合而成。英文字母组合表示硅橡胶的组成，后缀数字第一位表示硫化温度：,1,为热硫化,(HTV),，,3,为室温硫化,(RTV),；对,HTV,硅橡胶，第二位数字表示侧基种类：,0,为甲基，,1,为乙烯基，,2,为苯基，,3,为腈乙基，,4,为氟烷基；后两位数字表示牌号；,RTV,硅橡胶的第二位数字：,1,表示单组分,RTV,硅橡胶，,2,表示双组分,RTV,硅橡胶。,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,第一章 生 胶,2025年4月15日,2.,结构特点：,分子柔性大，硅氧键能高结构稳定性极强，键长大、键角大，氧原子没有取代基。玻璃化温度低，耐寒性好,第一章 生 胶,2025年4月15日,3.,性能：,既耐高温又耐严寒,-100300,保持弹性；,耐臭氧、耐天候老化性优异；电绝缘性优良；,具有疏水性和生理惰性对人体无害；具有透气性。其透气率比普通橡胶高,10100,倍以上。,第一章 生 胶,2025年4月15日,应用：航空和宇航工业 耐高温、耐臭氧、耐疲劳 用作飞机和宇宙飞船的各种胶管、氧气面罩、密封垫圈、缓冲防震层、开关护套等。一架波音飞机约使用硅橡胶,500,公斤。汽车工业：耐高温、耐油 汽车点火线、火花塞保护罩、加热及散热器软管、消声器衬里、加油泵、进油阀等。一辆汽车将近有,550,个硅橡胶制件。电子、电器工业：耐疲劳、耐高温、耐侯、耐臭氧 电脑、电话、传真机、各种电器键盘的按键；绝缘子将取代陶瓷制品用于输电线路；还有电视机阳极罩、高压保护罩、高压引出线等。电缆工业：电绝缘性、耐侯、防潮 用硅橡胶绝缘的电缆有电力电缆、船舶电缆、航空电线、点火电缆、加热电缆、原子能电缆等。医疗卫生：无毒、生理惰性、耐生物老化、透气 婴儿奶嘴、各种医疗用软管、插管、整容修复、人造器官、药