高分子材料橡胶
第5 章橡胶
5.1 概述
5.2 天然橡胶
5.3 通用合成橡胶
社区服务活动总结
5.4 特种合成橡胶
5.5 热塑性弹性体
5.1 概述
橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。
橡胶的用途广，包括日常生活、医疗卫生、文体生活、工农业生产、交通运输、电子通讯、航空航天等
橡胶制品种类繁多，例如轮胎、胶管、胶带等，其中，轮胎制品是最多的。
5.1.1 橡胶材料的特征
常温下的高弹性是橡胶材料的独有特征
弹性体
橡胶在大的形变下能迅速而有力的恢复其形变，能够被改性
改性的实质就是硫化
橡胶具有高分子材料的共性，黏弹性、绝缘性、环境老化性、密度小、对流体的渗透性低；另外橡胶比较柔软、硬度低
5.1.2 橡胶材料的发展史
1493~1496年，欧洲人知道橡胶；
1823年，英国，第一个橡胶生产防水布；
1826年，开放式炼胶机的发明；
1839年，橡胶硫化的发明；奠定了橡胶工业的基础
1888年，充气轮胎的发明，促进了橡胶工业的腾飞
1904年，炭黑，橡胶增强；
1900年，了解天然橡胶的分子结构，合成橡胶成为可能
1932年，前苏联，丁纳橡胶、氯丁橡胶、橡胶、丁苯橡胶；
还在流浪周杰伦
20世纪50年代，Zeigler-Natta催化剂的发现，导致橡胶工业的飞跃，顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶；
1965~1973年，热塑性弹性体，第三代橡胶；
1984年，集成橡胶（SIBR）
1990年，SIBR用于生产轮胎
茂金属催化剂的出现，给合成橡胶工业带来了革命，橡胶工业迅速发展，橡胶制品也向着高性能化、功能化、特种化方向发展。
5.1.3 橡胶的分类
按照橡胶的来源和用途分为：天然橡胶和合成橡胶
天然橡胶: 从自然界的植物中采集出来的一种弹性体材料
合成橡胶: 各种单体经过聚合反应合成的高分子材料
按照橡胶的形态分类：固体橡胶液体橡胶粉末橡胶
5.1.4 橡胶的配方设计
橡胶的配方设计是指根据成品的性能要求，考虑到加工工艺和成本等因素，确定橡胶材料和各种配合剂的类型和用量
配方设计的意义
配方设计包括生胶体系、硫化体系、填充增强体系、软化增塑体系、防护体系
（1）生胶体系
母体材料或基体材料
（2）硫化体系 能与橡胶大分子起化学作用的、使橡胶线性大分子交联形成空间网络结构、提高性能、稳定形状的物质
包括硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂
A.硫化剂：在一定条件下能使橡胶发生交联的物质
常用的硫化剂：硫黄、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂、金属化合物等
B.硫化促进剂：能加快硫化速度、缩短硫化时间的物质
作用：减少硫化剂的用量或降低硫化温度，提高硫化胶的物理力学性能
分类：按化学结构分为八类，即噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲类
C.硫化活性剂
作用：提高促进剂的活性
活化剂多为金属氧化物，常用的是氧化锌
按照橡胶的交联方式分类： 化学交联的传统橡胶 热塑性弹性体 按照橡胶的化学结构分类： 碳链橡胶 杂链橡胶 饱和非极性橡胶 饱和极性橡胶 不饱和极性橡胶 不饱和非极性橡胶 SiR PU CO 、ECO T
生胶体系
天然橡胶 合成橡胶 生胶替代品
来源于含胶植物，橡胶树、橡胶草、橡胶菊
合成原料主要是石油、天然气、煤、农林产品
再生胶：废硫化橡胶经化学、热、及机械加工处理后得到的，具有一定可塑性、可重新硫化胶胶粉：社会经济权利
废旧橡胶制品直接粉碎后制成 热塑性树脂
（3）填充增强体系
作用：提高橡胶力学性能，改善加工工艺性能，降低成本。
增强剂：又称活性填充剂，是能够提高橡胶物理力学性能的物质
常用的增强剂：炭黑、白炭黑、其他矿物填料
填充剂：又称增容剂，在胶料中主要起增加容积作用的物质
常用的填充剂：碳酸钙、陶土、高岭土、碳酸镁等
（4）软化增塑体系
作用：降低橡胶分子链间的作用力，使粉末状配合剂与生胶很好的浸润，改善混炼工艺，使配合剂分散均匀，混炼时间缩短，耗能低，减小混炼过程中的生热现象，增加胶料的可塑性、流动性、黏着性，便于压延、压出和成型等工艺操作，改善硫化胶的力学性能。
常用的增塑剂：
按来源有石油系增塑剂、煤焦油系增塑剂、松油系增塑剂、脂肪系增塑剂、合成增塑剂（5）防护体系
作用：能延缓橡胶老化，延长制品使用寿命。
橡胶老化：橡胶在长期贮存或使用过程中受氧、臭氧、光、热、高能辐射和应力作用，逐渐发黏、变硬、弹性降低的现象
防老剂：能阻止和延缓橡胶老化的化学物质
常用的防老剂：胺类、酚类、石蜡
同一橡胶配方的四种表示形式
基本配方：又称质量份配方，以生胶的用量为100份，其他各种配合剂的用量都用相对质量份表示。
质量分数配方：以胶料总质量为100%，各组分用量均以质量分数表示。
体积百分数配方：以胶料的总体积为100%，各组分用量以体积分数表示。
生产配方：又称实用配方，生产中实际使用的配方，各组分用量和配方总量均以千克表示。
5.1.5 橡胶的加工工艺
原理：塑炼强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的过程。
天黑黑 欲落雨
塑炼一般在螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机上进行。
（2）混炼
将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的过程
最基本、最重要的工序之一
混炼的加料原则：用量少、难分散的配合剂先加；用量大、易分散的配合剂后加；为了防止焦烧，硫黄和超速促进剂最后加入
混炼的加料顺序：P183，图5-1；
混炼时要注意严格控制温度和时间。
常用的混炼机有密炼机和开炼机，通常联合使用。
（3）压延和压出
压延：利用压延机辊筒之间的挤压力作用，使物料发生塑性流动变形，制成具有一定断面尺寸规格和规定断面几何形状的片状材料或薄膜材料；或者将聚合物材料覆盖并附着于织物表面，制成具有一定断面厚度和断面几何形状要求的复合材料
压延工艺的主要设备是压延机（P184，图5-2）
压出：胶料在压出机机筒和螺杆间的挤压作用下，连续的通过一定形状的口型，制成各种复杂断面形状的半成品的工艺过程。
（4）成型
成型工艺是把构成制品的各部件，通过粘贴、牙合等方法组合成具有一定形状的整体的过程。
（5）硫化
胶料在一定的压力和温度下，橡胶大分子由线形结构变为网状结构的交联过程。 硫化可分为冷硫化、室温硫化、热硫化
硫化设备有平板硫化机、硫化罐、鼓式硫化机、自动定型硫化机等
5.1.6 橡胶的性能指标
（1）拉伸强度
试样在拉伸破坏时，原横截面上单位面积上所受的力，单位 MPa高清网络电视机顶盒
（2）扯断伸长率（%）
试样在拉伸破坏时，伸长部分的长度与原长度之比
（3）硬度
硬度是橡胶抵抗变形的能力的指标
邵氏硬度计测试，范围0~100；越大橡胶越硬
（4）定伸应力
试样在一定伸长时，原横截面上单位面积所受的力，单位MPa
（5）撕裂强度
表征橡胶撕裂性的好坏
试样在单位厚度上所承受的负荷，单位kN/m
（6）阿克隆磨耗
表征橡胶的耐磨性
其他性能指标有回弹性、生热、压缩永久变形、低温特性、耐老化特性等
5.2  天然橡胶
天然橡胶是指从植物中获得的橡胶
巴西橡胶树、银菊、橡胶草、杜仲草等
天然橡胶的制备原材料是新鲜胶乳，经过一定的加工处理制成浓缩胶乳和干胶
浓缩胶乳用于乳胶制品
干胶按照制造方式的不同，分为不同的品种
制造步骤：稀释、除杂质、凝固、脱水分、干燥、分级和包装
5.2.1 天然橡胶的分类
固体天然橡胶分为：通用天然橡胶、特制天然橡胶、改性天然橡胶
烟片胶  新鲜胶乳为原料经加酸凝固、压片、烟熏等工序制成的表面带有菱形花纹的棕胶片；综合性能好，保存期长；可用于轮胎等一般橡胶制品        皱片胶  干燥时用热空气分为白、褐皱片
颗粒胶  把压皱的胶片先通过造粒机制成小颗粒橡胶，经空气干燥后制成，颗粒大小1~5mm ，易于干燥，生产周期短，产品质量易于控制
通用固
体天
然橡胶
（1）恒黏度橡胶
制胶时加入占干胶质量0.4%的羟胺类化学药剂，与橡胶链上的醛基作用，使醛基钝化抑制生胶贮存硬化，保持生胶的黏度在一定范围内稳定。
主要特点是生胶的门尼粘度低而且稳定
（2）低黏度橡胶
制造恒黏度橡胶时再加入4份非污染型环烷油，使橡胶的门尼粘度为50±5
（3）易操作橡胶
制胶过程中加入部分硫化胶乳
主要特点是胶料的压出、压延膨胀和收缩性小，压出的制品表面光滑，压出速度快，特别适合于形状复杂和尺寸要求精确的压出制品
（4）纯化天然橡胶
脱蛋白生胶或耐电生胶；在制胶过程中尽量出去橡胶中的蛋白质和其他非橡胶组分，纯度高，适于制造电绝缘制品和高级医疗制品
（5）散粒天然橡胶
自由流动天然橡胶
两种产品：一种是粉末橡胶，粒子直径在0.5~2mm ；另一种是细粒橡胶，粒子直径在1~10mm 。
多用于制造黏合用的胶浆，工艺简单，黏着性能良好
（6）轮胎橡胶除甲醛哪家好
由胶乳、未熏烟胶片和胶园杂胶各占30%，再
加入10%的芳烃油或环烷油作为增塑剂，共同掺混而成的生胶
（7）充油天然橡胶
充油削弱了橡胶分子链间的作用力，增加了分子的热运动和分子间的相对移动性，使橡胶的硬度降低，柔软性提高
（8）炭黑共沉胶
由于炭黑在橡胶中分散均匀，混炼时可以节省一半时间，提高混炼设备的利用率，节省劳动力
（9）黏土共沉胶
红黏土与天然胶乳共沉制成
（10）胶清橡胶
用离心法制造浓缩胶乳时分离出的胶清，经凝固、压片或造粒和干燥制成的 胶清含橡胶约3~7%
胶清橡胶的硫化速率快，易焦烧，抗老化性能差，是一种质量较低的橡胶 特
制
固
体
天
然橡胶
采用某些特殊的方法将普通天然橡胶制成具有特殊操作性能或物理化学性能的生胶 易操作橡胶 低黏度橡胶 恒黏度橡胶 轮胎橡胶 颗粒天然橡胶 纯化天然橡胶 充油天然橡胶 炭黑共沉胶 黏土共沉胶 胶清橡胶

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。