橡胶工艺绪论
橡胶成型工艺讲解
其中：R 1—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 （氨基甲酸酯）内聚能大，为刚性链段
2. 品种分类
按化学结构分 聚酯型（AU）
聚醚型 (EU)
聚氨酯橡胶
混炼型
按加工方法分 浇注型
热塑性
3.性能 ①饱和性橡胶，拉伸强度高 （27.5～41.2 MPa），耐磨性最好 。
氯丁橡胶
和促进剂进行硫化。
粘接型：作粘接剂 专用型
特殊用途型
（七）丁腈橡胶（NBR）
1. 分子结构 通用型NBR由丁二烯和丙烯腈（ ACN ）通过乳 液聚合法共聚而成。呈浅黄色至棕褐色。
［ ］ （ ）（ ） CH2 CH CH CH2 x CH2 CH y n CN
三、特种合成橡胶
（一）硅橡胶（Q）
指每克炭黑吸油的毫升数常用 DBP（邻苯二 甲酸二丁酯）来测量，称为 DBP吸油值。吸油 值越大，说明炭黑的结构形态越复杂，越不规 则，即结构性越高。
形状因素F=L/W
等效椭圆的长半径 不对称度= 等效椭圆的短半径
疏密度 =
等效椭圆面积 炭黑聚集体平面投影面积
五、炭黑对橡胶的补强作用机理
“微观多相 结构”理论
橡胶大分子链滑动学说能够解释： 1、炭黑表面活性越大，硫化胶的强度就越高。 2、硫化胶拉伸时的应力软化现象及滞后生热现象。
事实证明：能量损耗大（即生热大）的胶料具有较高 的强度，断裂能量大的胶料具有大的应力软化效应。
2. 二元乙丙橡胶（EPM）
分子结构式 ：
［ ］ （ ）（ ） CH2 CH2 x CH2 CH y n CH3
EPM 为饱和性橡胶，有优异的耐老化性能，不 能用硫磺来硫化，必须用 过氧化物来硫化。
青岛科技大学橡胶工艺讲稿4
青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿（4）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。
橡胶加工基础-绪论
橡胶加工基础绪论一、橡胶的特性及橡胶工业的地位橡胶通常是一类分子链柔性好、内聚能密度较低的有机高分子材料。
未经加工的橡胶即生胶，其分子量一般很大，在几十万以上，甚至高达上百万，经过硫化加工后的橡胶即硫化胶则具有交联的体形网状结构。
橡胶具有低的玻璃化温度(远低于室温)，在室温上下宽阔温度范围内，表现出良好的高弹性。
所以橡胶也常被称为弹性体。
橡胶高弹性表现的程度与温度及外力的作用有关，还与橡胶的结构及分子参数有关。
生胶的分子量越大，越能表现出高弹性机制，在温度一形变曲线上有较宽的高弹区(如图1)。
有些生胶，虽具有结晶性，但由于溶点低，结晶度低，且由于分子量巨大，因此在室温上下较宽的温度范围内，能显示出突出的高弹性(如图2)。
图1分子量对温度形变曲线影响图2结晶高聚物的温度－形变曲线1－非结晶聚合物2－通常的结晶聚合物3－特高分子量结晶聚合物不过，生胶在显示出高弹性的同时，总还有较大的不可逆的塑性形变。
长时间力的作用会出现明显的塑性流动，甚至有的贮存过程中于自重作用下会发生“冷流”。
因此，使用状态的橡胶制品，不应是生胶状态，而应是硫化了的橡胶。
硫化胶由于存在在网络，限制了塑性流动，受外力作用时，塑性形变很小，充分显示出高弹性，温度－形变曲线上不再有粘性流动区(如图3)。
图3交联对温度－形变曲线的影响1－线型低聚物2－线型高聚物（如生胶）3－交联型聚合物（如硫化胶）橡胶的高弹性使其获得了广泛的应用，并且任何其它材料难以取代。
此外，橡胶优异的耐疲劳特性、阻尼特性、高的耐水性、不透气性、对腐蚀介质的稳定笥、优良的电绝缘性和耐低瘟性，更扩大了橡胶的应用范围，成为重要的工业材料，广泛用于轮胎、胶管、胶带、胶鞋、工业制品(如减震制品、密封制品、化工防腐材料、绝缘材料、胶辊、胶布及其制品等)以及电线电缆的制造。
从日常生活到工农业各个部门，交通运输、能源建设、医疗卫生、文化体育等都需要大量的橡胶制品。
在现代科学技术领域里，如原子能工业、电子计算机、各种精密仪器仪表、海洋开发、空间技术等方面，具有各种特殊性能的橡胶制品更是大显身手。
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绪论橡胶配合加工内容●主要内容：原料及配合；加工工艺过程；性能测试。
●配合系统：生胶，硫化体系，补强填充体系，防老体系，增塑及操作体系，特种配合体系。
●加工过程：炼胶，压延，挤出，成型，硫化。
●塑炼：定义为降低分子量，增加塑性，改善加工性能，制成可塑性符合要求的塑料胶。
●混炼：定义为经过配合，将橡胶与配合剂均匀地混合和分散，制成混炼胶。
●门尼粘度：用门尼粘度计测量的是橡胶的本体黏度，原理是将胶料填充在粘度计的模腔和转子之间，合模，在一定温度下〔一般为100℃〕预热〔一般1min〕，令转子转动一定时间〔一般4min〕时测得的转矩值〔N·m〕。
该值越大，说明胶料的黏度越大，常用ML〔1+4〕100℃表示。
●门尼焦烧：这是个说明胶料焦烧时间的指标，通常是在120℃下测定〔加有硫化体系配合剂〕从最低点起，上升5个门尼值的时间。
这个时间越大说明胶料越不容易发生焦烧，加工越安全。
第一章生胶❖分类〔按来源〕：天然橡胶〔NR〕和合成橡胶。
合成橡胶又分为通用橡胶和特种橡胶。
❖通用橡胶：丁苯橡胶〔SBR〕、顺丁橡胶〔BR〕、异戊橡胶〔IR〕、丁腈橡胶〔NBR〕、氯丁橡胶〔CR〕、丁基橡胶〔IIR〕、乙丙橡胶〔EPM，EPDM〕.❖不饱和非极性橡胶：NR、SBR、BR、IR；不饱和极性橡胶：NBR、CR；饱和非极性橡胶：EPM、EPDM、IIR；❖天然橡胶〔NR〕主要由顺—1,4—聚异戊二烯构成，其综合性能好。
❖丁苯橡胶(SBR)是丁二烯和苯乙烯的共聚物，是产量最大的通用橡胶，70%用于轮胎业，根据聚合方法分为乳聚丁苯和溶聚丁苯。
❖苯乙烯含量对丁苯橡胶性能的影响：随着苯乙烯含量的增加，其SBR的性能向聚苯乙烯趋近。
表现为Tg、模量、硬度上升，耐热老化性变好，挤出收缩率变小，挤出物外表光滑，而耐磨性下降，弹性减小。
❖顺丁橡胶(BR)也称聚丁二烯橡胶，弹性最好的通用橡胶，滞后损失小，生热少。
❖乙丙橡胶(EPM,EPDM)属于碳链饱和非极性橡胶，耐臭氧老化性和耐热老化性是通用橡胶中最好的，被誉为不龟裂的橡胶。
橡胶工艺绪论解析
弹性：物体受外力作用变形后，除去作用力时能恢复原来形状的性质熵弹性：只有熵才能贡献的弹性叫熵弹性普弹性：高分子材料在外应力的作用下被拉伸时，在屈服点之前只产生小的线性可逆形变，其应力和应变从虎克弹性定律，此种性质称为普弹性粘弹性：高聚物所表现出的既具有粘性又具有弹性的性质碳链橡胶：主链全部由碳原子组成的橡胶硬质橡胶：玻璃化温度在室温以上、几乎不能拉伸的橡胶称为硬质橡胶杂链橡胶：主链中除碳原子外还有其它原子的橡胶分子链柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性临界分子量：聚合物的性质随分子量的增加或减少，变化规律发生转折所对应的分子量。
平均分子量：测定分子量的一种统计平均值，通常有数均分子量，粘均分子量，重均分子量，Z均分子量生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶分子量分布：由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法混炼胶：生胶与配合剂经过加工混合均匀且未被交联的橡胶硫化胶：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冷冻结晶：在冷冻条件下，产生局部的有序排列，并出现一定的排列形状拉伸结晶：在拉力的作用下产生形变，此时无规的分子链会顺着应力方向移动和定向，形成结晶空间构型：二烯类橡胶分子链中的双键，阻碍其两侧链节的自由转动，使双键两侧的基团固定化，产生空间异构现象。
问答题（1）一般来说，塑料、橡胶、纤维哪种分子量大?其分子结构各有什么特点?答：橡胶>塑料>纤维。
塑料基本有两种分子结构，线型和体型。
线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点；体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，所以没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。
橡胶分子量大，分子链容易旋转，分子链柔性好。
橡胶配方和工艺概论
橡胶制品的分类
橡胶发展的里程碑
1493~1496年哥伦布发现美洲大陆时看到当地人玩耍 橡胶球并将其带回欧洲，欧洲人开始认识天然橡胶。
1914~1918年第一次世界大战期间德国生产了甲基橡 胶，开了合成橡胶生产的新纪元
Zeigler-Natta发现定向聚合法，导致了合成橡胶工业的新飞跃
K. Ziegler (德)、G.Natta(意) 1963 诺贝尔化学奖
分级标准以机械杂质含量和橡胶经140℃×30min热处理以后的塑 性保持率（PRI）作为重要的技术指标，PRI值大，则橡胶的抗氧 老化性能好，塑炼时可塑度增加速度较慢，反之亦然。
➢特种（制）固体特殊的物理方法将普通的天 然橡胶制成具有某些特殊操作性能或理化性能的生胶。
工艺性能好；物理机械性能好。 （6）具有良好的耐气透性和电绝缘性。
***用途：NR的通用性最广。
2.1.4 天然橡胶品种和分级
三叶橡胶树产的橡胶：
通用类 特种类 改性类
总量98%的产品是三叶橡胶树橡胶
** 其他植物产的橡胶：
银菊橡胶 杜仲橡胶
➢通用固体天然橡胶--烟片胶、皱片胶和颗粒胶（标准胶）
橡胶配方及其加工工艺概论 NR、IR和BR
主要内容
Section 1 Section 2 Section 3
主要内容
应用示例
生胶特性
配合原则
工艺要点
分类；化 学结构； 性能特性
配方设计的 基本原则；
塑炼；混炼； 硫化
轮胎；减震制 品
1.概论
橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资
目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多
1953年， Ziegler： Ziegler催化剂，低压聚乙烯合成方法； 1954年， Natta：改进Ziegler催化剂，提出有规立构聚丙烯的概念。
橡胶工艺学绪论
间后，使橡胶大分子发生化学反应产生交联的过程。
3. 测试：
➢ 原材料质量控制 ➢ 加工工艺过程管理 ➢ 成品质量控制
4. 表征橡胶性能的指标： １．门尼黏度：橡胶的本体黏度，常用ML表示，数值越大表明
胶料黏度越大。 ２．门尼焦烧：表明胶料焦烧时间的指标，通常是120度下测
后，欧洲人才知道橡胶的这种性质。 • 1735年，法国科学家Condamine参加南美洲科考，带回了最早的橡胶制品。 • 1823年，英国人马凯尔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。 • 1826年，Honcock发明了双辊炼胶机。 • 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。 • 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（S.C.Mote） • 1906年，发现促进剂苯胺，效果比无机的好 • 1921年，发现促进剂D，从此橡胶工业得到迅速发展。
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。 • 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
橡胶工艺学
Rubber
橡胶工艺学
第一部分 绪论 第二部分 橡胶的配合体系 第三部分 橡胶的加工工艺
橡胶工艺基本常识
配合特点:
（1）被炭黑吸附不明显，宜和酸性炭黑配合，槽黑能 够单独使用，炉黑要防焦烧。 （2）无污染，能够用作浅色橡胶制品。 （3）有苦味，不宜用于食品工业。 （4） DM、 M对CR有延迟硫化和抗焦烧作用，可作为 CR旳防焦剂，也可用作NR旳塑解剂。
就是指能降低硫化温度、缩短硫化时间、降低硫黄用量， 又能改善硫化胶旳物理性能旳物质。
将来增进剂旳发展方向是“一剂多能”，即兼备硫化剂、 活性剂、增进剂、防焦功能及对环境无污染旳特点。
活性剂(Activating agent or Activator)
一般不直接参加硫黄与橡胶旳反应，但对硫化胶中化学 交联键旳生成速度和数量有主要影响旳物质(如氧化锌、硬脂 酸等)。
（2）合用于厚制品(如胶辊)旳硫化，产品易老化龟
裂，且有变色污染性。
（3）一般不单独使用，常与M，DM，CZ等并用，
既能够活化硫化体 系又克服了本身旳缺陷，只在硬
质橡胶制品中单独使用。
6．硫脲类
构造通式为：
R NH C NH R
R为烷基或芳基
S
CH2 NH CS
CH2 NH
亚乙基硫脲 （Na-22、ETU)
二.有效硫化体系（Effective Vulcanization, EV） 一般采用旳配合方式有两种：
1.高促、低硫配合: 提升增进剂用量(3～5份)，降低硫黄用量(0.3～0.5份)。
增进剂用量/硫黄用量=3～5/0.3～0.5≥ 6 2.无硫配合:即硫载体配合 如采用TMTD或DTDM （1.5～3份），为增长体系活 性，也可加入增进剂。 特点: 1.硫化胶网络中单S键和双S键旳含量占90%以上; 硫化 胶具有较高旳抗热氧老化性能; 2.起始动态性能差，用于高温静态制品如密封制品、厚 制品、高温迅速硫化体系。
橡胶配方和工艺概论.ppt
橡胶制品的分类
应用示例—轮胎、减震制品 .
轮胎
减震橡胶制品
汽车减震橡胶制品
橡胶发展的里程碑
1493~1496年哥伦布认识天然橡胶。
橡胶的起源
在哥伦布发现美洲以前（1492年），中美
洲和南美洲的当地居民就已经开始了应用： 他们从某些树木的树皮割取胶乳，制成实 心胶球、鞋子、瓶子或其他用品，这种树 当地称为：ulli或cau-uchu意思是“流泪 的树”， 学名为巴西橡胶树.
（2）低粘度橡胶
在制造恒粘橡胶时再另加入4份非污染型环烷
油，使NR的门尼粘度为50±5。
这也使贮存中粘度稳定的NR。
（3）易操作橡胶
在制胶过程中加入部分硫化胶乳。 最显著的特点是胶料的压出、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。
橡胶基本知识培训
浙江庆大橡胶内部培训资料
1.概论
橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资
目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多
橡胶的定义
通俗定义:
橡胶是一种高弹性的高分子化合物 （分子量一般在10万 以上）,因而具有 其它材料所没有的高弹性.因而也称为弹 性体.
橡胶的基本特性
通用合成橡胶
氯丁橡胶（CR） 乙丙橡胶（EPM、EPDM） 丁基橡胶（IIR） 异戊橡胶（IR）
合成橡胶
氟橡胶（FPM） 硅橡胶（MVQ或Q） 聚氨酯橡胶（PU） 丙烯酸酯橡胶（ACM） 特种合成橡胶 聚硫橡胶（T） 氯化聚乙烯（CPE） 氯磺化聚乙烯（CSM） 氯醚橡胶或氯醇橡胶（CO、ECO） 环氧化天然橡胶（ENR）
（3）标准胶（颗粒胶）：
橡胶的工艺流程
橡胶的工艺流程
《橡胶的工艺流程》
橡胶是一种重要的工业原料，广泛用于制作轮胎、密封件、工业胶水等产品。
其生产过程需要经过多道工艺流程，才能将天然橡胶或合成橡胶转化为最终的成品。
以下是橡胶的基本工艺流程：
1. 原料处理
橡胶生产的第一步是通过混炼机将原料橡胶与添加剂混合均匀。
添加剂包括硫化剂、填料、加工助剂等，能提高橡胶的强度、耐磨性和耐高温性能。
2. 压延和成型
混合好的橡胶会经过压延机进行挤压和压延，以使橡胶均匀地延展开来。
然后通过压延机模具进行成型，将橡胶制成所需的形状，如片状、条状或圆柱状。
3. 硫化
成型完成的橡胶制品需要经过硫化处理，以提高其耐磨性和耐老化性能。
硫化过程中，橡胶制品会被置于高温和高压下，与硫化剂发生反应，形成交联结构，使橡胶的分子结构更加稳定和坚固。
4. 后处理
硫化后的橡胶制品需要进行后处理工艺，包括修边、去毛刺、喷涂等处理，以使成品更加平整、美观和符合要求。
5. 质检和包装
最后，橡胶制品会经过严格的质检，检查其尺寸、外观和性能是否符合标准。
合格的产品将被包装，准备投入市场销售。
通过以上工艺流程，橡胶原料在经历混炼、压延、硫化和后处理等环节之后，最终被制成耐磨、耐老化的成品，应用于各种领域。
这些工艺流程对橡胶制品的质量和性能具有决定性的影响，同时也提高了橡胶制品的市场竞争力。
橡胶技术网 - 橡胶工艺
7、用途：NR 的通用性最广。 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% 第二节 合成橡胶 一、合成橡胶的概念、命名及分类 1.概念 合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合反应而制成的高弹性聚合物。 2.发展概况 初期研究→甲基工业化时期→1940~1954 年间的进展→工业化时期 3.命名 趋于按原料单体组成来命名如由丁二烯聚合的叫丁二烯橡胶； 由丁二烯和苯乙烯共聚的则叫丁苯橡 胶。 4.分类 分类趋于按其性能和用途可分为： ①通用合成橡胶：性能与 NR 相近，物机性能和加工性能较好。 ②特种合成橡胶：具有特殊性能 二、通用合成橡胶 （一）丁苯橡胶（SBR） 1、制法及分子结构 它是丁二烯和苯乙烯（70：30）的共聚物。为浅黄褐色弹性体。有乳液聚合法和溶液聚合法。 分子结构：
（10）1904 年发现某些金属氧化物有促进硫化作用，但效果不十分明显。1906 年发现苯胺有促进硫化 作用，直到 1919 年才开始大量应用噻唑类促进剂。 （11）1920 年炭黑作为橡胶的补强剂大量使用。 2.合成橡胶的工业化和发展 （1）合成橡胶的历史一般认为从 1879 年布却特发现异戊二烯聚合试验开始，直到 1900 年人们了解了 天然橡胶分子结构后，合成橡胶才真正成为可能。 （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， 1914~1918 年第一次世界大战期间德 国生产了甲基橡胶，开了合成橡胶生产的新纪元。 （3） 1932 年，前苏联大规模生产丁钠橡胶后相继生产的合成胶有氯丁、丁苯及丁腈橡胶。 （4）50 年代，Zeigler-Natta 发现定向聚合法，导致了合成橡胶工业的新飞跃。 （5）1965~1973 年出现热塑性弹性体，这是第三代橡胶。 3.我国橡胶发展简况 （1）我国从 1904 年开始种植天然橡胶，并于 20 世纪 50 年代初将橡胶树北移试种成功。在北纬 18° ~24°的广西、云南等地大面积种植橡胶树。 （2）1915 年在广州建立了第一个规模甚小的胶鞋工厂。 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 三、橡胶工业的重要性 1.橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资，应用广泛。 2.目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有 10 万之多。 四、橡胶制品的分类 各类轮胎；胶管胶带类；鞋类；工业制品（杂制品） 五、本科程的内容 以生胶为原料制造橡胶制品。 1.橡胶工艺生产所用的原材料 包括生胶及橡胶类似物、硫化体系配合剂、补强填充剂、软化增塑剂、防老剂等原材料。 配合 剂——在生胶中所加入的各种化学药品。 类型 功能 生胶及橡胶类似物 基本材料（主体） 硫化体系（硫化剂促进剂 起硫化作用 活性剂防焦剂） 补强填充剂 改善某些性能（提高物机性能，降低成本） 软化增塑剂 改善加工操作性能 防老剂 改善（提高）质量，延长使用寿命 专用配合剂 赋予特殊性能 配方例子：微孔凉拖鞋配方 NR 100； 防 D 1；S 3.5；石蜡 7；促 M 1.1；凡士林 5 促 DM 1.1；陶土 0.78 ZnO 5 ； MgCO3 60；硬脂酸 7 ；发泡剂 H 6.5； 矿油 1.5；钛青蓝 3.5 2.原材料的配方 3.橡胶加工工艺的过程 包括塑炼、混炼、压延挤出、成型、硫化等工艺 六、本科程的特点 1.专业性强
橡胶工艺学多媒体教程(绪论)
特征
电绝缘性 (insulating property)
有老化（aging）现象
二、橡胶工艺学主要内容
compound Text
橡胶配合
性能测试
•配合与配方
•配合内容 •配方组成 •各成分作用 •表示方法
•配方设计
formula/recipe
formulation
橡胶加工
• 炼胶(compounding) • 压延(calendering) • 挤出(extruding) • 成型(assembling) • 硫化(curing)
1、橡胶配方的组成
生胶(raw rubber)：天然橡胶、通用合成橡胶、特种合成橡胶
硫化体系(curing system)：由硫化剂、促进剂、活化剂组成
补强填充体系：补强剂（炭黑、白炭黑、短纤维等）、
配
填充剂（碳酸钙、陶土、滑石粉、粘土）
方 防护体系：防老剂、光屏蔽剂、防霉剂
增塑与操作体系：增塑剂、润滑剂、分散剂、防焦剂等 特种配合体系：增粘剂、着色剂、阻燃剂、导电剂、发泡
• 20世纪初，橡胶配方设计起步，促进剂不断更新，发现炭黑有补强作 用，使炭黑成为橡胶工业必不可少的原材料。
现焦烧(scorch)现象。
（4）硫化特性(cure characteristics)
用硫化仪(cure meter)测硫化曲线，获得胶料 的硫化特性参数，如焦烧时间(scorch time)、正 硫化时间(optimum cure time)长短、硫化速度快 慢、交联程度、返原(reversion)现象及程度等。
第十三章 硫化工艺（3学时）
4
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绪论
2学时
主要内容： （1）橡胶的概念与特征 （2）橡胶工艺学的主要内容 （3）橡胶的发展历史及趋势 （4）橡胶的应用
2020年(塑料橡胶材料)橡胶工艺原理讲稿橡胶工艺原理讲稿
（塑料橡胶材料）橡胶工艺原理讲稿橡胶工艺原理讲稿《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(America Society of Test and Material)。
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弹性：物体受外力作用变形后，除去作用力时能恢复原来形状的性质熵弹性：只有熵才能贡献的弹性叫熵弹性普弹性：高分子材料在外应力的作用下被拉伸时，在屈服点之前只产生小的线性可逆形变，其应力和应变从虎克弹性定律，此种性质称为普弹性粘弹性：高聚物所表现出的既具有粘性又具有弹性的性质碳链橡胶：主链全部由碳原子组成的橡胶硬质橡胶：玻璃化温度在室温以上、几乎不能拉伸的橡胶称为硬质橡胶杂链橡胶：主链中除碳原子外还有其它原子的橡胶分子链柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性临界分子量：聚合物的性质随分子量的增加或减少，变化规律发生转折所对应的分子量。
平均分子量：测定分子量的一种统计平均值，通常有数均分子量，粘均分子量，重均分子量，Z均分子量生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶分子量分布：由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法混炼胶：生胶与配合剂经过加工混合均匀且未被交联的橡胶硫化胶：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冷冻结晶：在冷冻条件下，产生局部的有序排列，并出现一定的排列形状拉伸结晶：在拉力的作用下产生形变，此时无规的分子链会顺着应力方向移动和定向，形成结晶空间构型：二烯类橡胶分子链中的双键，阻碍其两侧链节的自由转动，使双键两侧的基团固定化，产生空间异构现象。
问答题（1）一般来说，塑料、橡胶、纤维哪种分子量大?其分子结构各有什么特点?答：橡胶>塑料>纤维。
塑料基本有两种分子结构，线型和体型。
线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点；体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，所以没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。
橡胶分子量大，分子链容易旋转，分子链柔性好。
纤维：线性、长链的分子结构，即使有侧基或支链，也比较短、小。
分子链有一定长度，分子间可以达到高的相互作用而有强度。
（2）橡胶分子的组成和分子链结构对其性能和加工的影响答：分子量大，分子分布窄的其拉伸强度大（3）橡胶的分类方法有哪些？答：按来源用途分类，按化学结构分类，按生胶形态分类，按交联方式分类（4）分子量和分子量分布对橡胶性能和加工行为的影响答：分子量是鉴定橡胶性能和加工行为的重要依据。
随分子量上升，橡胶粘度逐步增大，流动性变小，在溶剂中的溶解度渐降，软化点渐升，力学性能也逐步提高。
但分子量超过一定值后，由于分子链过长，纠缠过剧，弹性反而下降，对加工性能不利，具体反映为门尼粘度增加，塑炼效果变劣，功率消耗增大，对设备磨损加剧等。
分子量分布窄的，性能比较均匀一致，便于质量控制。
分子量分布宽的，加工性能好，但其性能均匀性差（5）橡胶各个配合体系的作用答：硫化体系：使橡胶由线型大分子变成立体网状大分子。
补强体系：提高力学性能，使非自补强橡胶获得应用，改善工艺性能和降低成本。
防老体系：延长橡胶制品使用寿命。
增塑及操作体系：降低胶料黏度，改善加工性能，降低成本。
特种配合体系：赋予橡胶特殊的性能（6）列出橡胶加工工艺过程答：炼胶（分塑炼和混炼），压延，挤出，成型，硫化（7）列举几种橡胶制品及其主要性能要求答：家电用品上的橡胶零件或密封件，具有相当好的耐透气性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能；轮胎，滚动阻力低，抗湿滑性好，耐磨性好，良好的低温性能和高的抓着力；鞋：耐热、耐各类老化、耐水、耐腐蚀、电绝缘生胶母炼胶:将生产用配方中的一部分配合剂混炼成胶料，作为下一步再按配方混炼的基础胶料叫做母炼胶耐热性（P298）、耐油性（P303）、耐寒性（P300）、耐磨性(P278)、耐老化性:质料及其制品耐老化作用的能力耐候性：质料如塑料、橡胶制品等，应用于室外担当气候的考验，如光照、风雨、细菌等造成的分析破损，其耐受能力叫耐候性。
补强（P76）、动态性能（Ｐ９０）、疲劳性能（Ｐ１３１）、生胶（P10）、胶料：胶料是使两个被粘物结合在一起时起主要作用的组分，是决定胶粘性能的基本成分。
混炼胶：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。
生胶或塑炼胶按配方与配合剂经炼胶机混炼的胶料叫做混炼胶（P3）硫化胶（P45）、氧指数（P209）、热塑性弹性体（42）、再生胶（P44）、标准胶2.问答题1.2 各种生胶的分类、制法及其结构与性能的关系。
（P）1.3 为什么NR具有优异的加工性能？(P18)1.4 为什么很多溶剂型橡胶胶粘剂用CR作为主体材料?答:所配成的胶黏剂可试问冷固化,初粘力很大,强度建立迅速,粘结强度较高,综合性能优良1.5 橡胶轮胎的胎面、胎侧、内胎一般选择什么橡胶作为主体材料? 为什么?答:丁基橡胶,优良的化学稳定性、耐介质性、电绝缘性、耐电晕性、耐极性油和低温性能。
通用胶中弹性最低和优异的阻尼性、最好的气密性。
它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。
因此主要用于制造各种内胎一、将你所了解的橡胶品种按碳链橡胶（不饱和非极性、不饱和极性、饱和非极性、饱和极性）和杂链橡胶分为五类，写出主要结构式，并指出各种橡胶的主要特性及主要用途（或列表说明）。
二、比较NR、SBR、BR和EPDM的耐热性；比较NBR、ECO和FPM的耐寒性；比较IIR、BR、SBR、CR、NR的疲劳生热性能；比较NBR、ACM、ECO、CR和FPM的耐热油性。
并说明理由。
硫化体系名词解释：1、硫化：指橡胶的线型大分子链通过化学交联构成三维网状结构的化学变化过程。
2、交联官能度：交联剂具有的活性官能团数目3、交联分子量：两个相邻交联点间链段的平均分子量。
4、交联密度：单位体积硫化胶内的交联点数目，与单位体积内的有效链数目有关。
5、交联效率参数：橡胶在用硫黄硫化时每个交联处化学键结合的硫黄原子数。
6、硫化历程：焦烧阶段（诱导期）；热硫化阶段（交联反应）；平坦硫化阶段（网络形成）；过硫化阶段7、焦烧：混炼胶在存放过程或操作过程中产生早期硫化的现象8、焦烧时间：热硫化开始前的延迟作用时间，相当于硫化反应的诱导期。
9、焦烧阶段：热硫化开始前的延迟作用时间，相当于诱导期。
10、操作焦烧时间：橡胶加工中，由于热积累效应所消耗的焦烧时间。
11、剩余焦烧时间：混炼胶在模具中加热时保持流动性的时间。
12、硫化三要素：即硫化温度、硫化压力和硫化时间。
13、理论正硫化时间：胶料从加入模具中受热开始到转矩达到最大值所需要的时间。
14、工艺正硫化时间：胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的时间15、促进剂：能降低硫化温度，缩短硫化时间，减少硫黄用量，改善硫化胶性能的物质。
16、活性剂：凡是能够增加硫化促进剂的活性，提高硫化速度和硫化效率、改善硫化胶性能的化学物质都称活性剂。
17、防焦剂：凡是少量加入到胶料中，能够防止和迟缓胶料在硫化前的加工及储存过程中发生早期硫化的物质都称为防焦剂。
18、硫载体：指含硫化合物，在硫化过程中析出活性硫，使橡胶交联的物质19、无硫硫化：即硫载体硫化20、常硫体系：CV，指二烯类橡胶的通常硫磺用量范围的硫化体系21、有效硫化体系：简称EV，实际指硫黄在硫化反应中交联的有效程度。
22、高温硫化体系：在180～240℃温度下的硫化23、平衡硫化体系：使硫化胶的交联密度处于动态常量状态，把硫化返原降低到最低程度或消除硫化返原现象，这种硫化体系称为平衡硫化体系。
24、硫化返原：对任何橡胶来说，硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。
这一现象贯穿整个硫化过程。
在过硫阶段，如果交联仍占优势，橡胶就发硬，定伸强度继续上升，反之，橡胶发软，即出现返原25、喷霜：指未硫化胶或硫化胶中所含的配合剂迁移到表面并析出的现象26、交联键类型：单硫键，双硫键，多硫键27、过氧化物的半衰期：在该温度下过氧化物的活性氧含量损失达到一半时需要的时间28、过氧化物硫化的交联效率：指1mol的有机过氧化物使橡胶分子产生化学交联的物质的量（mol）29、金属氧化物硫化体系：用金属氧化物进行橡胶硫化的体系（参考版）2.简述题(1) 橡胶的硫化历程。
（P47）第一阶段：诱导期，活性剂、促进剂、硫黄之间相互作用，生成带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子。
第二阶段：交联反应，带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子与橡胶大分子之间发生交联反应，生成交联键。
第三阶段：网络熟化阶段，交联键发生短化、重排、裂解、主链的改性，交联键趋于稳定。
(2) 硫化体系的组成和各组分的作用。
硫黄（载硫体）/促进剂/活性剂/（防焦剂）/(抗返原剂)【答:硫黄（硫载体） /促进剂/ 活性剂（/防焦剂） /(抗返原剂)促进剂：能下降硫化温度，听说物理。
收缩硫化时间，削减硫黄用量，改善硫化胶职能的精神活性剂：活化硫化体系，进步交联密度，进步硫化胶耐老化职能。
Zno+mgo组成活化体系。
防焦剂：防焦烧，延迟焦烧时间。
防焦剂种类：学习附着力。
PVI (CTP)、水杨酸、NDPA】（3）、促进剂的各种活性基团及其作用（P52）常用促进剂都是由不同的官能基团组成的，促进剂中可能含有的官能团有：促进基：硫化过程中，促进剂分解出基团起促进作用。
活性基：促进剂在硫化过程中放出的氨基具有活化作用。
硫化基：硫黄给予体TMTD、DTDM等分解放出活性硫原子，参与交联反应。
防焦基：作用是抑制硫形成多硫化合物，并在低温下减少游离硫的形成。
(4)各类促进剂的作用特性。
（P54）噻唑类：酸性，准速级，硫化速度快，硫化曲线平坦性好，但易焦烧。
宜和酸性炭黑配合；硫化胶综合性能好；无污染，可用于浅色制品。
次磺酰胺类：属酸碱并用型，诱导期长，硫化速度快，准速级。
适于高温快速硫化。
秋兰姆类：酸性，硫化速度快，焦烧时间短，超速级。
为硫载体。
二硫代氨基甲酸盐类：硫化速度更快，属超超速级酸性促进剂，诱导期极短，适用于室温硫化和胶乳制品的硫化。
胍类：中慢速碱性促进剂，操作安全性好。
与酸性促进剂并用活化硫化体系，适于厚制品硫化。
硫脲类：促进效能低，抗焦烧性能差醛胺类：促进速度慢，无焦烧危险。
一般与其他促进剂如噻唑类等并用。
黄原酸盐类：一种酸性超超速级促进剂，硫化速度比二硫代氨基甲酸盐还要快，除低温胶浆和胶乳工业使用外，一般都不采用。
(5)促进剂的并用类型和特性。
P57(6)各种硫黄硫化体系的定义、特性、交联键结构、硫化胶性能及适用橡胶。
P61答:ev：有用硫化体系，高促低硫3-5：看着下降。
0.3-0.5，90%单键和双键-耐热氧老化，但初始静态怠倦性差，用于高温静态制品如密封制品、高温火速硫化体系。