高分子材料概论第四章 橡胶和弹性体材料
第四讲 橡胶的弹性PPT课件
度下均呈高弹态。
3
高弹形变的本质：高弹性是一种熵弹性
➢ 橡胶弹性是由熵变引起的 ➢在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变 为伸展状态，熵减小 ➢当外力移去后，由于热运动，分子链自发 地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复 卷曲状态 ➢形变可逆
4
橡胶的热力学分析
5
6
聚丁二烯的交联
➢天然橡胶、合成橡胶：化 学交联，硫化 ➢热塑性弹性体：物理交联
形变有热效应，橡胶拉伸放热，why？ 原因：a.蜷曲→伸展，熵减小，放热，b.分子
摩擦放热，c.拉伸结晶，放热）
9
橡胶的热力学分析
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橡胶的热力学分析
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橡胶的热力学分析
12
橡胶的热力学分析
13橡胶的热力学分析14橡胶的热力学分析15
橡胶弹性的统计理论
(Statistical Theories of Rubber Elasticity)
对孤立柔性高分子链，若将其一端固定在坐标的原 点(0,0,0)，那么其另一端出现在坐标(x,y,x)处小体积 dxdydz内的几率为：
W (x,y,z)dxd yd 3zexp2((x2y2z2)dxd
2=3/(2zb2) z – 链段数目
b – 链段长度 18
仿射形变 Affine deformation
①当ε很小时，符合虎克 定律。
②λ＜1.5时，理论与实验 符合较好。
偏差原因： a、很高应变，高斯链假 设不成立。 b、应变引起结晶作用。
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内能对橡胶弹性的贡献
33
橡胶的发展
➢南美土著人1000多年前使用天然胶乳制造器具，“会流泪树的树” ；
➢哥伦布1493-1496年第二次航行时发现海地人玩的球能从地上弹起 来，欧洲人第一次认识到橡胶；
详细讲解橡胶与弹性体TPE TPV TPU的区别与应用
一、橡胶与弹性体材料的区别橡胶作为化工工业专用语，在生产合成和加工领域的使用十分频繁。
但人们在理解或使用它时，往往会质疑它和弹性体是否为同一概念，两者之间有何区别，是否可以相互代用，为此让我们看一下在一些权威性的经典着作中对它们是如何定义的。
橡胶橡胶是一种有机高分子，分子量达到几十万。
它区别于其他工业材料之处分为4个方面：1.能在很大的温度范围内（-50-150 °C）保持高弹性；2.弹性模量低，比普通材料低3个数量级；3.形变大，伸长率最大可以达到1000%（一般材料小于1%）；4.拉伸时放热，而一般材料吸热；五，弹性随温度升高而增大，也于一般材料相反"（出处同定义二）。
由上可知，弹性体和橡胶的性能基本上都是重叠的，概括的说，就是"低模量，高延伸",但两者也并非完全相同，至少表现以下2个方面：1. 橡胶的优越特性往往需要通过交联（硫化）后才能充分发挥，而某些弹性体则不然。
2. 某些弹性体材料可以不经过配合，炼胶，硫化等传统的橡胶工艺而直接用塑料加工手段来制造产品。
所以弹性体的涵盖面比橡胶更广，如热塑性弹性体SBS就是典型例子。
弹性体定义一："凡是室温下受到变形力作用时在外形和尺寸两方面都会产生较大变化，而当外力去除后能在很大程度上（明显）恢复原样的大分子材料"（摘自"ASTM 1972年橡胶名词术语"）；定义二："在常温下呈现橡胶状弹性的高分子材料（包括橡胶和类橡胶物质）的总称，包括各种天然胶和合成胶"（摘自"橡胶工业词典"化工出版社1989年出版）。
从以上两项定义来理解，虽然他们的出处不同，阐述的具体用词也不同，但总的含义是相同的。
第一，弹性体都属于高分子材料；第二，在外力的做一下都会出现变形，而且变形量很大；第三，一旦外力去除，绝大部分的变形随之消失，仅有小部分甚至极小部分变形被永久保留下来，即所谓的永久变形。
第四章橡胶与弹性体材料
硬度、强度 弹性
硬度在邵A20～邵D60 与SBR具有类似的力学性能 SBS上存在双键，耐热氧老化性不好。 氢化后得到的SEBS是饱和的，耐热氧老
化性好。 SBS耐水和极性溶剂，不耐非极性溶剂。
SBS在使用温度超过70oC时，压缩永久变形 就会明显增大。பைடு நூலகம்
3. 应用
1. 结构
苯乙烯类嵌段共聚型热塑性弹性体的结构 为S—D—S。S为聚苯乙烯硬段，其聚集微 区为无定形玻璃态——物理交联点；D为聚 二烯烃或氢化聚丁二烯软段，在常温下处 于高弹态——提供橡胶的弹性。
常见的三种苯乙烯类热塑性弹性体
SBS SIS
SEBS
2. 性能 苯乙烯的含量对SBS类的性能有最重要的
简单共混型
热塑性硫化胶（TPV）
4.2 共聚型TPE
共聚TPE的结构特征 苯乙烯共聚TPE 聚氨酯共聚TPE 乙烯-辛烯共聚TPE
<一> 共聚型TPE的结构特征 共聚型TPE是采用嵌段共聚的方式将柔性链
（软段）同刚性链（硬段）交替连接成大 分子。
玻璃态或结晶态微区
<二> 苯乙烯共聚热塑性弹性体
第四章 橡胶与弹性体材料
第四节 热塑性弹性体 4.1 定义与分类 4.2 共聚型热塑性弹性体 4.3 热塑性硫化胶（TPV）
4.1 定义与分类
<一> 定义 热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶的弹性，
高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。
热塑性弹性体可以采用类似热塑性树脂的加 工工艺来反复加工和回收再利用。
低分子量二元醇类扩链剂反应而的。
硬段
软段
氨基甲酸酯链段（硬段）间可形成氢键——硬 段的聚集微区呈结晶态。
高分子材料4.1 弹性体基础知识
2. 在使用温度下要不结晶或结晶很少 PE和POM虽然Tg都很低，但大量的结晶
结构可将高分子的强迫高弹形变固定下 来。 拉伸结晶现象对于橡胶的高强度具有很 大的贡献——如NR，IIR，CR和EPM等。
3. 在使用温度下分子链间相对滑移要小 分子链上要有可交联（化学或物理的）
的位置。
1.4 弹性体材料的典型性能指标
橡胶能够被改性，改性的橡胶后的橡胶不能 溶于有机溶剂中，但可溶胀。改性的实质是 指橡胶的硫化（即交联）。
硫化后的橡胶材料的力学特征：
拉伸
去除外力
18-29oC， 长L0
至2L0保 持1min
1min内恢复 到小于1.5L0
1.2 橡胶的分类
<一> 按来源和用途分类
天然橡胶
通用合成胶
大品种特种
合成橡胶 合成橡胶
验，是测定橡 胶试样在一定 外力作用下对 压针的抵抗能 力。硬度值的 大小反映了橡 胶的软硬程度。
硬度计压针示意图
<五> 撕裂强度
橡胶材料在大形变下，往往先在某处出现小裂 口，然后撕裂从该裂口处开始并扩展，直至材 料破坏。
撕裂强度表现了预制缺口的试验在变形时抵抗 裂口扩展的能力。
撕裂强度＝ 撕裂过程中最大力值 样品的厚度
后来弹性体逐步称为了具有高弹性的高分子 材料的统称。
弹性体
热塑性弹性体
其它高分子 弹性体材料
传统的橡胶材料
1.4 橡胶弹性的特征和 对高分子结构的要求
<一> 橡胶弹性的来源 橡胶弹性的来源于高分子链的熵弹性——当
高分子材料受到外力发生较大的形变时，其 分子链通过分子内旋转发生变形，整体的熵 值减少。当外力去除，变形了的高分子链有 向熵值较高的原始状态自发回复的趋势。
橡胶弹性专业知识讲座
剪切：受大小相等、方向相反、不在一条直线上旳力作用
A0
s
f
剪应力 = f/A0
剪应变 s tg
d
剪切模量 G = /
d
剪切柔量 J = 1/G = /
f
体积压缩：受流体静压力作用
V0
P
V
体积应力 静压力 P
体积应变 V0 V V
V0
V0
体积模量 B P PV0
]
拉伸前各向同性，由Pythagorean定理（勾股定理）：
r02 x02 y02 z02
x02
y02
z02
1 3
r02
y02
x02
z02
r02
G
NkT 2
r02 r2
f
,
j
(12
22
32
3)
G
NkT 2
r02 r2
f
,
j
(12
22
32
3)
r2 f,j
为高斯链，按高斯假设， r02
亦为高斯链
拉伸前材料尺寸为 a0，b0，c0
拉伸后材料尺寸为 a，b，c
宏观变化
c0 a0 b0
c
a
b
变形前后旳拉伸比为
a 1a0, b 2b0, c 3c0
(2)相同形变假定
拉伸前末端距矢量为
r0 (x 0 , y0, z0 )
拉伸后末端距矢量为
r (x, y, z)
x
微观变化
z
r0 (x0, y0, z0 )
r (x, y, z)
y
变形前后旳坐标关系为
x '1 x0, y '2 y0, z '3 z0
高分子材料合成橡胶知识要点
高分子材料合成橡胶知识要点
镍系顺丁橡胶
• 连续溶液聚合流程。 • 溶剂：抽余油、己烷、环己烷。 • 单体转化率：85%左右。 • 单浓：15%－22%。 • 多釜串联：
首釜：60℃－70℃ ， 末釜：90℃－100℃ 。 • Ni/Bd：1×10-5，Al/Ni：5，Al/B：0.5。 • 聚合时间：1.5－2.5h。
• 以烷基锂为引发剂、丁二烯通过阴离子溶 液聚合工艺制备的。
• 顺式含量：约40%、反式含量：约50%、 乙烯基含量：约10%。
• 与顺式、反式聚丁二烯的内双键相比，乙 烯基双键具有较高的交联能力，易于产生 接枝或交联，而且烯丙基上的叔碳、仲碳 也易发生接枝反应。
• 分为橡胶级和塑料级两大类。
高分子材料合成橡胶知识要点
与橡胶相关的几个重要概念
• 抗湿滑性能：橡胶制品在有水或湿的路面 上的抓着力。抗湿滑性不好，易打滑。
• 滚动阻力：对动态工作的橡胶制品而言， 胶料的tanδ越高，胎面生热越高，滚动阻 力越大。
• 门尼焦烧：胶料焦烧时间，120℃下，上升 5个门尼值所需要的时间。时间越长，加工 越安全。
高分子材料合成橡胶知识要点
高分子材料合成橡胶知识要点
橡胶与弹性体
弹性体： • 橡胶是弹性体最富代表性的一类。 • 弹性体：弹性变形迥异、交联方式多样。
热塑性弹性体：第三代橡胶 是一种兼有塑料和橡胶特性，在常温下显 示橡胶的高弹性，高温下又能塑化成型的 高分子材料。（不需要硫化）
高分子材料合成橡胶知识要点
橡胶弹性
• 高弹形变：构象变化，整条高分子链的变形。 （金属形变：键长、键角的变化）
天然橡胶
• 天然高分子化合物：橡胶树体内生物合成 的聚异戊二烯。
橡胶与弹性体材料
3. 应用 TPU主要应用于耐磨制品——小型实心胎、 鞋底等。 高强度耐油制品——输油软管。 高强高模量制品——汽车仪表盘。 但TPU的摩擦系数很低——牵引力低，不 适合制造汽车轮胎。
<四> 乙烯-α-辛烯共聚热塑性弹性体（POE） 1. 结构 该 TPE 是通过乙烯与 α 辛烯在茂金属催化剂的 催化下定向共聚而成的具有特殊序列分布的 聚烯烃共聚物。POE是Poly Olefin Elastomer的缩 写。 辛烯共聚单体在分子链上均匀分布，其质量 含量>20%wt。 引入少量的辛烯破坏了与其相邻接碳的结晶， 形成具有无定形结构的弹性区；剩余的 PE 微 结晶区起到了物理交联点的作用。
最早商业化的热塑性弹性体（TPE）是20世 纪50年代开发出的聚氨酯热塑性弹性体； 20世纪70～90年代，是TPE迅速发展的阶段； TPE的发展受到热塑性树脂和弹性体材料两 大领域的共同关注。
<二> 分类
按 照 制 备 方 法 来 分 类
聚氨酯类
苯乙烯类
共聚型TPE
聚烯烃类
聚酯类 聚酰胺类 简单共混型
第四章 橡胶与弹性体材料
第四节 热塑性弹性体 4.1 定义与分类 4.2 共聚型热塑性弹性体 4.3 热塑性硫化胶（TPV）
4.1 定义与分类
<一> 定义 热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶的弹性， 高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。 热塑性弹性体可以采用类似热塑性树脂的加 工工艺来反复加工和回收再利用。
POE的分子量分布窄，分子量分布系数<2，力 学性能较好。 一定量的辛烯长支链——加工性能良好。 2. 性能 POE的性能主要受辛烯含量和分子量的影响。
橡胶是一类具有高弹性的高分子材料
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橡胶是一类具有高弹性的高分子材料
时间：2006-09-19 15:51 来源：阿里巴巴塑料频道文字选择：大中小
橡胶是一类具有高弹性的高分子材料，亦被称为弹性体。
橡胶在外力的作用下具有很大的变形能力（伸长率可达500~1000％），外力除去后又能很快恢复到原始尺寸。
橡胶按其来源分类可分为：天然橡胶（Natrul rubber简称NR）、合成橡胶(Synthtic rubber简称SR)。
天然橡胶是指直接从植物（主要是三叶橡胶树）中获取的橡胶。
合成橡胶是相对于天然橡胶而言,泛指用化学合成方法制得的橡胶。
按使用范围分类可分为：通用橡胶和特种橡胶；通用橡胶是指天然橡胶及性能和用途都与天然橡胶相似的丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶；特种橡胶是指具有某些特殊性能的橡胶，包括氟橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸脂橡胶、氯醚橡胶和卤化聚乙烯橡胶等；
按照分子的极性强弱可分为：极性橡胶和非极性橡胶；
按照拉伸时的结晶程度的大小可分为：结晶橡胶和非结晶橡胶；
按照分子链上有无不饱和双键可分为：饱和橡胶和不饱和橡胶；
按照主链的化学结构可分为：碳链橡胶和杂链橡胶。
传统的橡胶一般都需通过硫化作用，使橡胶分子链间经化学交联形成网状分子结构。
随着嵌段共聚和接枝技术发展起来的一类不需要进行化学交联，可以通过加热反复加工的弹性体材料，一般被称为热塑性弹性体。
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橡胶与弹性体材料共29页
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳Fra bibliotek。——乌申斯基
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
橡胶与弹性体材料
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
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13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。——Байду номын сангаас马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
高分子材料课件-4[1].2_通用 橡胶
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
高分子材料—橡胶
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第三节 通用合成橡胶 通用合成橡胶
凡性能与天然橡胶相同或相近、 广泛 凡性能与天然橡胶相同或相近 、 用于制造轮胎及其他大批量橡胶制品的， 用于制造轮胎及其他大批量橡胶制品的， 称为通用合成橡胶 如丁苯橡胶、 通用合成橡胶， 称为通用合成橡胶，如丁苯橡胶、顺丁 橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。 橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。
型号RSS3# 海南民营琼岛牌优级烟片胶 型号RSS3#
第二节 天然橡 胶
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第二节 天然橡 胶 皱片胶：制备方法与烟片胶相似， 皱片胶：制备方法与烟片胶相似，只是干燥时用热空气而 不是烟熏。 不是烟熏。 颗粒胶（标准胶）： 颗粒胶（标准胶）： 将压皱的胶片经造粒机制成小颗粒，经空气干燥而成。 将压皱的胶片经造粒机制成小颗粒，经空气干燥而成。 60年代在马来西亚发展起来的一个新胶种，现成为天然橡 年代在马来西亚发展起来的一个新胶种， 年代在马来西亚发展起来的一个新胶种 胶的大宗产品，其产量已超过烟胶片、皱片胶产量的总和。 胶的大宗产品，其产量已超过烟胶片、皱片胶产量的总和。 我国标准胶产量约占天然橡胶总产量的70％以上。 我国标准胶产量约占天然橡胶总产量的 ％以上。
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第二节 天然橡 胶 天然橡胶的性能 具有良好的弹性，伸长率最大可达 具有良好的弹性，伸长率最大可达1000%； ； 强度较高 天然橡胶是一种结晶性橡胶， 天然橡胶是一种结晶性橡胶，在外力作用下拉伸时可产 生结晶，具有自补强作用。 生结晶，具有自补强作用。
20
第二节 天然橡 胶 天然橡胶的性能 良好的耐屈挠疲劳性能，滞后损失小，良好的气密性、 良好的耐屈挠疲劳性能，滞后损失小，良好的气密性、 防水性、电绝缘性和隔热性； 防水性、电绝缘性和隔热性； 加工性能好，容易进行塑炼、混炼、压延、压出等； 加工性能好，容易进行塑炼、混炼、压延、压出等； 缺点：耐油性、耐老化性（臭氧、热氧） 缺点：耐油性、耐老化性（臭氧、热氧）差
一、橡胶的定义通俗定义橡胶是一种高弹性的高分子化合物
一、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.二、橡胶的基本特性其基本特性如下：1. 有橡胶状弹性。
2. 具有粘弹性。
3. 有减震缓冲的作用。
4. 对温度依赖大5. 具有电绝缘性。
6. 有老化现象。
7. 必须进行硫化。
8. 必须加入配合剂9．比重小，硬度低，柔软性好，透气性差。
三、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. 生胶天然橡胶来源1. 野生橡胶：由野生树木植物采制的橡胶。
银色橡胶菊，野藤橡胶等也属此类。
2. 栽培橡胶：主要是三叶橡胶树。
3. 橡胶草橡胶：一公顷可收150-200KG。
4. 杜仲胶：由杜仲树的枝叶根茎中提取。
常温下无弹性，软化点高，比重大，耐水性好四、橡胶为什么要硫化但是所有这些产品凡是遇到气温高和经太阳暴晒后就变软发粘，在气温低时就变硬和脆裂.制品不能经久耐用. 直到美国人 C.Goodyear （固特异）在一个偶然的机会发现硫磺粉洒在晾晒的胶块上可以避免胶块发粘，使胶块表明光滑有弹性，后经一年多的实验，证明在橡胶中加入硫磺粉和碱式碳酸铅，经共同加热熔化后所制出的橡胶制品可以长久的保持良好的弹性. 固特异于1839 年发现了橡胶的硫化，从此天然橡胶才真正被确定具有特殊的使用价值，成为一种极其重要的工业原料五、合成橡胶的诞生1900 年И.Л.孔达科夫用23-二甲基-1，3-丁二烯聚合成革状弹性体。
第一次世界大战期间，德国的海上运输被封锁切断了天然橡胶的输入他们于1917 年首次用2，3- 二甲基-13-丁二烯生产了合成橡胶，取名为甲基橡胶W 和甲基橡胶H。
甲基橡胶W 是23-二甲基-13-丁二烯在70℃热聚合历经 5 个月后制得的，而甲基橡胶H 是上述单体在30～35℃聚合历经3～4 个月后制成的硬橡胶。
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上世纪60～70年代开始，热塑性弹性高分子 材料开始发展。这类材料在分子结构和交联 机理与NR具有很大的不同，因此根据其高 弹性特点，创造了“Elastomer，弹性体” 以区别于传统的天然橡胶和热固性橡胶。
丙烯酸酯橡胶（ACM）
杂链橡胶
硅橡胶（SiR） 聚氨酯橡胶（PU） 氯醚橡胶（CO、ECO)
<三> 其它分类方法
化学交联的传统橡胶
按交联方式
热塑性弹性体——第三代橡胶
块状固体橡胶
按原料形态 粉末橡胶
液体橡胶
<四> 橡胶与弹性体在定义上的异同与关系
“橡胶（rubber）”最早得名于西班牙探险 家哥伦布在南美洲的探险活动。
<二> 弹性体材料对结构的要求
1. 大分子链要 有足够的柔性
保证材料可以发生 较大的变形
保证外力去除后材料可以在 熵增的驱动下形变回复
名称 天然橡胶 顺丁橡胶 丁苯橡胶（75/25） 丁基橡胶
Tg/oC -73 -105 -60 -70
名称 丁腈橡胶（70/30）
乙丙橡胶 硅橡胶 氟橡胶
Tg/oC -41 -60 -120 -55
1.2 橡胶的分类
<一> 按来源和用途分类
天然橡胶
通用合成胶
大品种特种
合成橡胶 合成橡胶
小品种特种 合成橡胶
丁苯橡胶（SBR）
顺丁橡胶（SBR） 异戊橡胶（IR） 乙丙橡胶（EPM，EPDM） 氯丁橡胶（CR） 丁基橡胶（IIR） 丁腈橡胶（NBR） 氯化聚乙烯（CPE） 氯磺化聚乙烯（CSM）
硅橡胶（SiR） 丙烯酸酯橡胶（ACM） 氟橡胶(FKM） 聚氨酯弹性体（PU） 氯醚橡胶（CO、ECO）
后来弹性体逐步称为了具有高弹性的高分子 材料的统称。
弹性体
热塑性弹性体
其它高分子 弹性体材料
传统的橡胶材料
1.4 橡胶弹性的特征和 对高分子结构的要求
<一> 橡胶弹性的来源 橡胶弹性的来源于高分子链的熵弹性——当
高分子材料受到外力发生较大的形变时，其 分子链通过分子内旋转发生变形，整体的熵 值减少。当外力去除，变形了的高分子链有 向熵值较高的原始状态自发回复的趋势。
2. 在使用温度下要不结晶或结晶很少 PE和POM虽然Tg都很低，但大量的结晶
结构可将高分子的强迫高弹形变固定下 来。 拉伸结晶现象对于橡胶的高强度具有很 大的贡献——如NR，IIR，CR和EPM等。
3. 在使用温度下分子链间相对滑移要小 分子链上要有可交联（化学或物理的）
的位置。
1.4 弹性体材料的典型性能指标
硫化NR结晶度与伸长率的关系
根据ASTM D1566标准的定义：橡胶是一种 材料，它在大的变形下能迅速地恢复其形变。
橡胶能够被改性，改性的橡胶后的橡胶不能 溶于有机溶剂中，但可溶胀。改性的实质是 指橡胶的硫化（即交联）。
硫化后的橡胶材料的力学特征：
拉伸
去外力
18-29oC， 长L0
至2L0保 持1min
1min内恢复 到小于1.5L0
<一> 拉伸强度 交联的橡胶试样在预先设定的速率（一般
为500mm/min）被拉断时的工程应力。
<二> 断裂伸长率 橡胶试验被拉断时的
应变值，单位为％。
<三> 定伸应力 弹性体材料在一定伸长时所承受工程应
力。通常测100％和300％时的定伸应力。
100％ 300％
<四> 硬度 橡胶的硬度试
异构体形式 晶体熔点/oC 材料特征
顺 1，4 28
弹性体
反 1，4α
反 1，4β
56
65
具有塑料性质 具有塑料性质
巴西橡胶树生物合成的天然胶中97％为顺1，4异构体。
顺1，4聚异 戊二烯结晶 速度与温度 的关系
天然橡胶具有拉伸诱导结晶的特点。
这种拉伸结晶特性对 橡胶的强度有很大的 贡 献 。 NR 纯 胶 就 具 有较高的强度。
通用 合成 橡胶
特种 合成 橡胶
<二> 按化学结构分类
天然橡胶（NR）
不饱和非极性
丁苯橡胶（SBR） 顺丁橡胶（BR）
异戊橡胶（IR）
碳链橡胶
不饱和极性 丁腈橡胶（NBR） 氯丁橡胶（CR）
饱和非极性 乙丙橡胶（EPM） 丁基橡胶（IIR） 氟橡胶（FKM）
饱和极性
氯化聚乙烯（CPE） 氯磺化聚乙烯（CSM)
验，是测定橡 胶试样在一定 外力作用下对 压针的抵抗能 力。硬度值的 大小反映了橡 胶的软硬程度。
硬度计压针示意图
<五> 撕裂强度
橡胶材料在大形变下，往往先在某处出现小裂 口，然后撕裂从该裂口处开始并扩展，直至材 料破坏。
撕裂强度表现了预制缺口的试验在变形时抵抗 裂口扩展的能力。
撕裂强度＝ 撕裂过程中最大力值 样品的厚度
橡胶和弹性体材料
弹性体基础 通用橡胶 大品种特种橡胶 小品种特种弹性体 橡胶与弹性体材料
第四章 橡胶和弹性体材料
第一节 基本概念和基础知识 1.1 橡胶的定义 1.2 橡胶的分类（重点） 1.3 橡胶弹性的特征和对高分子结构的要求
（重点） 1.4 弹性体材料的典型性能指标
1.1橡胶（弹性体）的定义
2. 天然橡胶的主要原材料是橡胶树新鲜胶乳。 将新鲜胶乳经过一系列加工可得浓缩胶乳 （固含量超过60％）和干胶。 3. 天然橡胶的英文为nature rubber,缩写NR）。
<二> NR的分子链结构 （重点） NR的主要成分是异戊二烯的均聚物。
分子对称性差， 难于结晶
分子对称性较 高，较易结晶
单位: kN/m
裤形撕裂试样
<五> 疲劳性能
硫化橡胶在周期性应力或应变的作用下，结构 和性能的变化称为疲劳现象。
定负荷压缩疲劳——古德里奇压缩疲劳
试样
负 重
<六> 耐磨性能——阿克隆磨耗
在阿克隆磨耗机上，使试样与砂轮成15o倾斜 角 和 受 26.7N 的 压 力 下 ， 橡 胶 与 砂 轮 磨 耗 1.61km，被磨损下的体积（单位cm3/1.61km)。
阿克隆磨耗机及其基本原理
第四章 橡胶和弹性体材料
第二节 通用橡胶 2.1 天然橡胶（NR） 2.2 丁苯橡胶（SBR） 2.3 丁二烯橡胶（BR）
2.1 天然橡胶
<一> 天然橡胶的来源 1.天然橡胶来源于植物，这些植物包括：巴西 三叶橡胶树、银胶菊、杜仲树等。其中98％ 的天然橡胶来自于巴西橡胶树。