橡胶概述-1.pptx

,2015/5/5 Tue,#,第一章 橡胶概述,橡胶的定义：,在,较小,的,外力,作用,下，具有,较大,的,伸长能力,（,50-1000,%,），除去,外力,后能,在,数秒内恢复,到接近它的,原始尺寸,。,1,、简 介,橡胶具有宝贵的,弹性,，,用途十分广泛,，能,满足,工农业生产,、,交通运输,、,电子通讯,和,航空航天,等各个领域的技术要求，是国民经济与科技领域中不可缺少的高分子材料之一。,1,、简 介,橡胶,制品种类繁多，大致可分为,轮胎，胶带、胶,管，,工业橡胶制品，生活橡胶制品和胶乳制品,等，,其中,轮胎,的耗胶量最大，占世界橡胶总量的,50-60,%,。,1,、简 介,橡胶,要达到使用要求，,须经过硫化改性工序,，硫化是将,线型,、,无定型,的大分子,交联,化。,1,、简 介,橡胶的共性,具有,粘弹性,有缓冲减震作用,对温度依赖性大,1,、简 介,天然橡胶发现很早，考古发掘表明，远在,十一世纪,，,南美洲人,就开始使用橡胶,球,做游戏和,祭品,。,2,、天然橡胶,一、发展历史,哥伦布,第二次航行探险（,1493-1496,）时,，将,橡胶,带到了,欧洲,，欧洲人才,开始认识,天然橡胶,。,2,、天然橡胶,一、发展历史,1735年：,法国,科学家,康达明,参加南美考察队,，把一些最早的,橡胶制品,带到欧洲，并描述了印第安人利用,橡胶树汁,的情况,。,2,、天然橡胶,一发展历史,橡胶,的,工业研究,和,应用,始,于,十九世纪初，,通过长期实践，,Goodyear,在,1839,年发明了,硫化,方法，为橡胶制品的工业化生产打下了基础,。,2,、天然橡胶,一、发展历史,1970s,：,开始,进入橡胶的,分子设计,时期，现有,几十种,各具特色的合成橡胶，但却,很难有一种合成橡胶具有天然橡胶那样好的综合性,能,。,2,、天然橡胶,一、发展历史,天然橡胶的分子量一般为,10,70万,，高者可达,100万,，平均,35万,，其中有一部分为,凝胶体,（约占30%）,。,3,、天然橡胶的组成,橡胶,的性质,随分子量的增加而,变化：,含有大量,低分子量,组分的橡胶，具有,较低的软化点,，在软化状态时有,较高,的,塑性,。,3,、天然橡胶的组成,高分子,量,组分占多数的橡胶，则具有,较高,的,强度,、,韧性,和,弹性,，软化点也较高，但,塑性较小,。,3,、天然橡胶的组成,分子量,较高,而,分布又很窄,的橡胶，虽然强度等性能较高，但,炼胶,、,成型,等工艺,加工困难,，且,加工能耗大,。,3,、天然橡胶的组成,橡胶烃,93.3,水分,0.61,丙酮抽出物,2.89,蛋白质,2.82,灰分,0.39,3,、天然橡胶的组成,橡胶烃,主要成分：,顺,式,-1,，,4-,聚异戊二烯,的线型高分子化合物，其结构式为：,3,、天然橡胶的组成,较高,的,力学强度,。,加工性,能好,，表现,在容易进行塑炼、混炼、压延、压出等,。,4,、天然橡胶的性能,优点,：,良好,的,耐屈挠,与,抗,疲劳性,能,，且,气密性,、防水性、电绝缘性,和,隔热性,良好。,4,、天然橡胶的性能,优点,：,4,、天然橡胶的性能,缺点：,耐油性,、,耐臭氧,老化,和,耐热氧,老化性差。,天然橡胶：具有,最好的综合力学性能和,加工性能,，可以,单用,制成各种橡胶制品，也可与其它橡胶,并用,改进,其它橡胶的,性能。,合成橡胶,：,各种,单体经聚合反应合成的一类,高分子材料，,按,其性能和用途,可分为,通用合成橡胶,和,特种合成橡胶,。,5,、合成橡胶简介,特种合成橡胶,随着其,综合性能改进,，,成本降低,，以及,推广应用扩大,，也,可作为,通用合成橡胶,来使,用，所以,，通用橡胶和特种橡胶的划分,范围在,发展变化着的，并没有严格的界限,。,1,、简 介,通用,合成橡胶,1、,丁苯橡胶,2、,顺丁橡胶,3、异戊橡胶,4、乙,丙橡胶,5、丁基橡胶,6、,氯丁橡胶,1933年：,德国,首先,研制出,高温乳液聚合,丁苯橡胶,，,最早实现工业化,的,合成橡胶；合成橡胶,中,产量和消耗量最大,的胶种。,1,、发展,丁苯橡胶,（,SBR）,2,、结构,苯环,和侧乙烯,基：导致,分,子结构不规整，,属不能,结晶的非极性橡胶,，使,大分子链柔性较差，分子内摩擦增大,。,不,饱和度,比天然橡胶,低,，,耐热性,、,耐老化性,、,耐磨性,均,优于,天然橡胶，加工,过程中,分子链不易断裂,，,硫化速度较慢,，不易发生,焦烧,和,过硫化,。,3,、性能,纯胶：,强度,低，,弹性,、,耐寒性，耐,屈,挠、,耐撕裂性和粘附性能均,较天然橡胶,差，,须,补强,后才具,有实际,使用价值。,3,、性能,单体,比例：,直接,影响聚合物的,玻璃化温度，,随着,苯乙烯,含量的增加，,玻璃化温度,升高，模量增加，弹性下降，拉伸强度先升高后下降,，在苯乙烯含量为,50%,时出现极值,。,3,、性能,丁苯橡胶价格较低，其,力学性能,和,工艺加工性能的,不足，,可以,通过调整配方（如与天然胶并用）和工艺条件得到改善或克服3,、性能,4,、用途,机械性能,，,加工性能,及制品的使,用性能,接近于天然橡胶,，,耐磨,、,耐热,、,耐老化,及,硫化速度,较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于,轮胎、胶带、胶管、电线,电缆,及,医疗器具,等,领域。,一、结构：,丁二烯,的加成方式,既可以是,1,2,加成，,也可以是,1,4,加成，,1,4,加成中又存在着,顺式,结构和,反式,结构。,聚丁二烯,橡胶（,BR,）,微观结构主要是通过选择不同的,催化体系,来加以控制的。,聚丁二烯,橡胶（,BR,）,一、结构：,以,有机锂催化剂,体系,：,制备的聚丁橡胶中顺,式,-,1,4,含量为,35-40,%,称,低顺式顺丁橡胶,。,一、结构：,采用,Ziegler-Natta,催化,体系,：,制备,的,聚丁橡胶中，,顺式,-,1,4,结构含量达,95%,以上，称高顺式顺丁橡胶,，是,聚丁二烯橡胶的,主要品种,。,一、结构：,聚丁橡胶,的微观结构直接影响其,玻璃化温度,，,尤其是分子链中乙烯基的,含量,，,当,乙烯基含量为,10%,时，,Tg,为,-95,，乙烯基含量为,95%,时，,Tg,则为,-15,，两者几乎呈,线性关系,。,一、结构：,随着,乙烯基含量,的,增加,，其,耐磨性,、弹性、耐寒性,能,变差,，,而,抗湿滑性能变,好，,乙烯,基质量分数为,35-55,%,的,BR,具有较好的,综合性,能,。,一、结构：,二、性能：,高顺式,顺丁橡胶：,顺,式,1,，,4-,聚丁二烯质量分数高达,96-98,%,，分子结构比较,规整,，主链上,无极性基团，,分子间作用力小,，分子,链非常,柔顺,。,（,1,）,优点,具有优异的,弹性：,高,顺式聚丁二烯橡胶,是当前所有橡胶中,弹性最高,的一种橡胶，甚至在很低的温度下，分子链段都能自由运动，所以能在,很宽的温度范围内显示高,弹性，,可用,于改善天然橡胶或丁苯橡胶的低温,性能。,滞后损失和生热,小：,由于,高顺式顺丁二烯橡胶分子,链段,的运动所需要,克服周围分子链的阻力和作用力小,，,内摩擦小,，当作用于分子的外力去掉后，,分子能较快的回复至原状,，因此滞后损失小，生热,小，这,一性能,对延长使用,时反复,变形的,轮胎,的寿命,具有,一定益处。,低温性能,好：,主要,表现在玻璃化转变温度低，为,-105,左右，而天然橡胶的为,-73,，丁苯橡胶的为,-60,左右，所以,掺用高顺式顺丁橡胶的胎面在,寒带,地区仍可保持较好的,使用性能。,耐磨性能,优异：,对于,需耐磨的橡胶制品，如,轮胎,、,鞋底,、,鞋后跟,等，这一胶种特别,适用。,耐屈挠性能,优异：,高,顺式聚丁二烯橡胶制品,耐动态裂口生成,性能,良好。,填充性,好：,与,丁苯橡胶和天然橡胶相比，高顺式聚丁二烯橡胶可填充更多的,操作油,和,补强填料,，如有,较强的,炭黑润湿,能力，可使炭黑较好地分散，因而可保持较好的胶料,性能，这,一性能有利于,降低,胶料,成本,。,混炼时抗破碎能力,强：,在,混炼,过程中高顺式聚丁二烯,橡胶,粘度,下降,的,幅度,比,天然橡胶小,，因此在需要延长混炼时间时，对胶料,的,压,出速度,几乎无,影响,。,吸水性低：,顺丁橡胶,的吸水性低于天然橡胶及,丁苯橡胶，这,一性能可使顺丁橡胶用于,绝缘电线,等需,耐水,的橡胶制品。,（,1,）优点,（,2,）缺点,：,拉伸强度与撕裂强度,低：,均,低于天然橡胶和丁苯橡胶，因而在轮胎面中掺用量较高时，不耐刺扎和,切割,。,二,、性能：,抗湿滑性能差：,在车速高、路面平滑或湿路面上使用时，易造成轮胎打滑，降低行驶安全性。,二、性能：,生胶的冷流性大：,这使得生胶或未硫化的胶料在存放时较易流动，因此在生胶的包装、贮存及半成品存放过程中，需对这一问题引起注意。,二、性能：,加工性能和黏合性能,较差：,如,开炼机混炼时胶料的包辊性差，在辊筒上的加工性能对温度较敏感，温度高时易产生脱辊,现象，密,炼时胶料的自粘性和成团性差。,二、性能：,丁基橡胶：亦,称异丁橡胶，是,异丁烯,与,少量异戊二烯,低温时,的阳离子共聚产物,。,丁基橡胶,（,IIR,）,一、简介：,由于,饱和度大,（硫化后几乎没有双键），所以,化学稳定性,高,。,二、结构：,由于,分子结构中每隔一个原子都有两个,侧甲基,相连，结果,体积效应,较大，严重,限制,了分子的,热运动,能力，因而丁基橡胶具有优异的,的,气密性,（,比天然胶高8倍多）。,二、结构：,结构决定其松驰,速度较慢，因而丁基橡胶,永久变形大，滞后损失也大，定伸强度低。,二、结构：,具有,优异的气密性和很高的化学稳定性,，,电绝缘性、耐酸碱性、抗氧、抗臭氧和耐候性,，对,含氮,和,含氧溶剂,及在,动植物油,中的,稳定性,较其它橡胶都,好，,但,在,脂肪族溶剂,中,溶胀,剧烈,。,三、性能和用途：,缺点：,弹性,不如天然橡胶，,硫化速度,慢，与其它橡胶,并用性差,。,三、性能和用途：,丁基橡胶：最适合,制造,内胎、防辅射手套，和其它气密性要求较高的橡胶制品,，此外也可用,于制造,化工设备衬里,以及,电线、电缆外皮、耐热制品,等。,三、性能和用途：,乙丙,橡胶：以,乙烯,、,丙烯,为主要单体原料共聚的无定型,橡胶。,乙,丙,橡,胶,一、简介：,非极性的、饱和的分子主链,随,乙烯含量增加,，表现,为：,生胶,和,硫化胶,拉伸强度,提高,；,常温下的,耐磨性能改善,；,半成品,形状,保持性好,。,二、结构、性能及应用：,随,乙烯,含量,，,增塑剂,、,补强剂,及其它,填料,的用量增加，胶料,可塑性高,，,压出速度快,，压出物,表面光滑,。,二、结构、性能及应用：,二、结构、性能及应用：,一般认为乙烯含量在,60%,左右的乙丙橡胶的,加工性能,和硫化胶,力学性性,能均,较好。,优异,的耐老化性能,，是现有通用橡胶中最好的,。,二、结构、性能及应用：,独特性能：,优异,的耐老化,性能：,耐热性,能,好：,可,在,120,的环境中长期使用，其最高使用温度为,150,；,突出,的耐臭氧,性能：,大大,优于丁苯橡胶、天然橡胶等通用,橡胶。,优异,的耐老化,性能：,耐候,老化性能,好：,能,长期在,阳光,、,潮湿,、,寒冷,的自然环境中使用，如含炭黑的乙丙硫化胶在日光下曝晒,3,年不,发生老化现象。,耐化学腐蚀性能,好：,乙,丙橡胶对各种,极性,的,化学药品,和,酸,、,碱,有较强的抗耐性，长时间接触后其性能变化,不大。,独特性能：,具有较好的弹性和低温性能：,在,通用橡胶中其弹性仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，在低温下仍能保持较好的弹性，其最低极限使用温度可达,-50,或更,低,。,独特性能：,电绝缘性能,优良：,尤其,是,耐电晕性能,极,好，另外,，乙丙橡胶的,吸水性小,，故浸水后的电绝缘性能变化,不大。,独特性能：,具有较好的耐热水和水蒸气性能,；,密度低，是所有橡胶中最低的,，还具有高填充性，可大量,填充油和其他填充剂。,独特性能：,缺点：,粘着性差，硫化速度慢，加工性能差，与其它二烯类橡胶并用时共硫化性差。,二、结构、性能及应用：,目前，大部分乙丙橡胶用于制造,汽车配件,和,工业,橡胶制品,，在,建筑工业,和,电气工业,等方面的应用也很广泛。,二、结构、性能及应用：,氯丁橡胶：主要由,反式-1,4,氯丁二烯,聚合,而成，分,子结构中,反式,-,1,4,加成,结构占,88-92%,。,一、结构：,氯丁橡胶,（,CR,）,氯丁橡胶没有一个特别突出的性能，但是在合成橡胶中它的,综合性能,是,独一无二,的。,二、性能及应用：,氯丁橡胶,通常用于,胶带、胶管,及各种,防腐衬里,等工业制品，也用在,电线、电缆、胶鞋,等方面。,二、性能及应用：,异戊橡胶：分,子结构与天然橡胶,相同，性能,也很接近，所以又称,合成天然橡胶,。,异戊橡胶,（,IR,）,一、简介：,与,天然橡胶相比，异戊橡胶的特点是：,质量均一，纯度高,。天然橡胶质量因产地、胶园及割胶季节等的不同而参差不齐，并且还会含有非橡胶成分,，如混入,尘土及异物,。,二、结构、性能及应用：,异戊橡胶的,粘度,、硫化速度均比较,稳定，,塑,冻时间短，混炼加工,简便，可以,节省时间，并减小电力消耗,。,二、结构、性能及应用：,经,烟熏干燥的天然橡胶为茶褐色，其色调不均，往往深浅,不一，而异戊橡胶,一般,近于无色透明，适用于浅色配方和医用橡胶制品,。,二、结构、性能及应用：,膨胀和收缩,小：,流动性,好：,在,注压或传递模压成型过程中，异戊橡胶的流动性均优于天然橡胶，特别是,顺式含量低,的,异戊橡胶表现,出优越的,流动性。,二、结构、性能及应用：,缺点：,异戊橡胶,屈服强度,、,拉伸强度,一般均低于,天然橡胶，,由于异戊橡胶,生胶强度低,，,挺性差,，致使异戊橡胶的,轮胎胎胚,存放时,易变形,，造成,硫化装模,困难,。,二、结构、性能及应用：,一切,可用天然橡胶的场合，,几乎,都可用异戊橡胶代替,。,二、结构、性能及应用：,异戊橡胶,（,IR,）,