橡胶工艺原理讲稿 第五章 橡胶的增塑体系
橡胶增塑原理概述
橡胶增塑原理概述橡胶增塑原理是指通过添加增塑剂来改变橡胶的物理性能和化学性能，使其具有更好的可加工性和应用性的过程。
增塑剂可以改变橡胶材料的硬度、延展性、强度、耐磨性等性能，使其成为更加灵活和适用于不同用途的材料。
以下将详细介绍橡胶增塑原理的概述。
增塑剂是一种具有高分子结构的有机化合物，其特性是能够与橡胶分子相互作用并改变橡胶的物理性质。
增塑剂与橡胶分子的相互作用主要存在以下几种方式：1.溶解橡胶分子：增塑剂具有一定的溶解性，可以与橡胶分子发生相互作用，使橡胶分子间的力降低，从而使得橡胶材料变得更加柔软和可拉伸。
2.适当控制交联：增塑剂能够通过与橡胶分子发生相互作用来破坏橡胶的交联结构，减少交联密度，使橡胶材料变得更加柔软和可塑性增强。
3.增加橡胶分子间的间隔：增塑剂会在橡胶分子链上形成相互间隔的层结构，使橡胶分子间的间隔距离增加，从而提高橡胶材料的柔软性和可塑性。
4.引入新的化学交联点：增塑剂可以与橡胶分子发生化学反应，形成新的交联点，从而提高橡胶材料的强度和耐磨性。
增塑剂的选择对橡胶材料的性能起着至关重要的作用。
常用的增塑剂有柔性的液体和固体增塑剂，其中液体增塑剂又可以分为可溶性和不溶性增塑剂。
不同类型的增塑剂具有不同的增塑效果和应用范围。
在实际应用中，根据具体的增塑需求和橡胶基体材料的性质来选择合适的增塑剂。
例如，在橡胶制品中需要增加柔软性和可塑性时，可以选用柔软的液体增塑剂；而在需要增加强度和耐磨性的橡胶制品中，则可以选择较为硬性的不溶性增塑剂。
总之，橡胶增塑原理是通过添加增塑剂来改变橡胶的物理性能和化学性能，使其满足不同应用需求的过程。
增塑剂的选择与橡胶材料的性质密切相关，需要根据具体情况进行选择。
通过增塑剂的作用，橡胶材料可以具有更好的可加工性和应用性，广泛应用于各个领域。
橡胶原材料的五大体系的作用
橡胶原材料的五大体系的作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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橡胶工艺之塑炼（机理及常见的塑炼方式）
橡胶工艺之塑炼（机理及常见的塑炼方式）橡胶受外力作用产生变形，当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力叫做可塑性。
增加橡胶可塑性工艺过程称为塑炼。
橡胶有可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合；在压延加工时易于渗入纺织物中；在压出、注压时具有较好的流动性。
此外，塑炼还能使橡胶的性质均匀，便于控制生产过程。
但是，过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能，因此塑炼操作需严加控制。
橡胶可塑度通常以威廉氏可塑度、门尼粘度和德弗硬度等表示。
1、塑炼机理橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使橡胶分子链断裂，降低大分子长度。
断裂作用既可发生于大分子主链，又可发生于侧链。
由于橡胶在塑炼时，遭受到氧、电、热、机械力和增塑剂等因素的作用，所以塑炼机理与这些因素密切相关，其中起重要作用的则是氧和机械力，而且两者相辅相成。
通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼，前者以机械降解作用为主，氧起到稳定游离基的作用；后者以自动氧化降解作用为主，机械作用可强化橡胶与氧的接触。
塑炼时，辊筒对生胶的机械作用力很大，并迫使橡胶分子链断裂，这种断裂大多发生在大分子的中间部分。
塑炼时，分子链愈长愈容易切断。
顺丁胶等之所以难以机械断链，重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。
当加入高分子量级分后，低温塑炼时就能获得显著的效果。
氧是塑炼中不可缺少的因素，缺氧时，就无法获得预期的效果。
生胶塑炼过塑炼时，设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。
热对塑炼效果极为重要，而且在不同温度范围内的影响也不同。
由于低温塑炼时，主要依靠机械力使分子链断裂，所以在像章区域内（天然胶低于110℃）随温度升高，生胶粘度下降，塑炼时受到的作用力较小，以致塑炼效果反而下降。
相反，高温塑炼时，主要是氧化裂解反应起主导作用，因而塑炼效果在高温区（天然胶高于110℃）将随温度的升高而增大，所以温度对塑炼起着促进作用。
各种橡胶由于特性不同，对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样，但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。
橡胶成型技术塑炼 ppt课件
热3min，在次温度下于两平行板间加5kg负荷，压
体积恒定为0.4±0.04cm3的试样后，放至测试
缩3min后除去负荷，取出试样，室温恢复3min，根
仪内，试验温度为100±1°C。然后迅速闭合压
据试样高度的压缩变形量及除掉负荷后的变形恢复
量来计算试样的可塑度。数值越大表示可塑性越大
橡胶成型技术塑炼
塑炼工艺方法及影响因素
生胶塑炼工艺流程图
生胶
准备工序
烘胶
切胶
破胶
橡胶成型技术塑炼
塑炼
可塑性 检查
切胶
烘房取出的大块生胶用切胶机切割成小块， 便于塑炼。目前我国橡胶制品生产中有“先 烘胶再切胶”和“先切胶后烘胶”两种准备 工艺。
烘胶
生胶原料多为块状，常温下粘度很高，难于 切割和进一步加工。尤其在冬天，生胶常呈 硬化或结晶，对生胶加温软化或解除结晶便 于切割，给加工带来方便。
橡胶成型技术塑炼
辊速&速比对塑炼效果的影响
天然橡胶在不同转速下塑炼时的降解
辊筒转速快，即单位时间内生胶通过辊缝的次数多， 所受机械力作用大，塑炼效果好。如右图所示，辊 速过快时，塑炼胶升温快，反而会使塑炼效果下降， 同时操作也不安全。因此辊速不宜过快，一般为 13~18r/min。
橡胶成型技术塑炼
可塑性测试方法
01 门尼黏度法
测试方 法
02 压出法
威廉氏（Williams）法 03 压缩法
华莱氏（Wallace）法
橡胶成型技术塑炼
压缩法
威廉氏
华莱氏
在定温、定负荷下，用试样经过一定时间
的高度变化来评定可塑度 圆柱状试样：Φ=16mm，h=10mm，T=70±1°C，预
第五章 增塑体系
（1）邻苯二甲酸酯类
COOR COOR
邻苯二甲酸二丁酯（DBP） 邻苯二甲酸二辛酯（DOP）
邻苯二甲酸二异癸酯 (DIDP) （2）脂肪二元酸酯类 已二酸二辛酯（DOA） 壬二酸二辛酯（DOZ） DOZ 癸二酸二丁酯（DBS） 癸二酸二辛酯（DOS） （3）磷酸酯类 磷酸三甲苯酯（TCP） 磷酸三辛酯（TOP）
橡胶工程教研室
化学增塑剂
按 来 源 分
School of Polymer Science & Engineering
高 分 子 科求
增塑效果好，用量少，吸收速度快； 与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移； 耐寒性好，耐水、耐油、溶剂； 电绝缘性好，耐燃性好； 无色、无毒、无臭，价廉易得。
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高 分 子 科 学 与 工 程 学 院
六、增塑剂的发展方向
低聚物：端基为乙酸酯基的聚丁二烯、 低聚物：端基为乙酸酯基的聚丁二烯、分 子量在10000以下的聚异戊二烯 以下的聚异戊二烯 子量在 苯乙烯低聚物、聚辛烯、 低 苯乙烯低聚物、聚辛烯、CR低 反应性增塑剂 聚物、氟蜡等。 聚物、氟蜡等。 齐聚物： 齐聚物：不饱和丙烯酸的齐聚酯 液体橡胶： 液体橡胶：液体丁腈
S .P. = 原聚合物的门尼粘度 − 充油聚合物的门尼粘度 原聚合物的门尼粘度
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高 分 子 科 学 与 工 程 学 院
5.3 橡胶增塑剂
一、石油系增塑剂
气体 汽油 原油 常 压 蒸 馏 轻石脑油 重石脑油 轻柴油 重柴油 轻油馏分 重油馏分 脱 沥 青 溶 剂 精 制 芳香烃 油类 溶剂气提 蒸馏 高粘度芳香烃类 填充油 非芳香烃油类 脱蜡 环烷烃类加工油 脱色
橡胶塑炼的目的、原理及其影响因素
橡胶塑炼的目的、原理及其影响因素1．塑炼的目的减小弹性，提高可塑性；降低粘度；改善流动性；提高胶料溶解性和成型粘着性。
2．塑炼胶的质量要求（1）可塑度要适当应满足加工工艺要求，在此基础上应具有最小的可塑性。
过度塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨性等，而且会增加动力消耗。
塑炼程度：根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定。
如：供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海绵等用途的胶料，要求的可塑度较大，生胶的塑炼程度要高些。
供模压用的胶料，则要求可塑性宜小。
一般：胶管外层胶可塑度：0.3~0.35；胶管内层胶：0.25~0.3；胎面胶：0.22~0.24；胎侧胶0.35左右；海绵胶0.5~0.6（2）塑炼均匀三．生胶的增塑方法和原理（一）增塑方法（二）塑炼原理生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。
分子量越小，可塑性就越大。
生胶经过机械塑炼后，分子量降低，粘度下降，可塑性增大。
由此可见，生胶在塑炼过程中，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。
η0—聚合物熔体的最大粘度；A—特性常数；MW—聚合物的重均分子量1．机械塑炼过程机理在低温下：在机械力作用下首先切断橡胶大分子链生成大分子自由基。
（机械力引发橡胶大分子的断链，氧作为自由基接受体，起着阻断自由基的作用。
）在高温下：机械力切断橡胶大分子生成自由基的几率减少。
橡胶大分子在机械力的活化作用下，氧引发橡胶大分子的断链。
（机械力起到应力活化作用，氧作为自由基引发体，引发橡胶大分子的断链。
）链终止：橡胶氢过氧化物不稳定，分解生成较小的大分子，连锁反应终止。
2．影响塑炼的因素：（1）机械力的作用根据理论分析，机械力对橡胶分子的断链作用，可表示为：式中ρ—分子链断链的几率；K1、K2—常数；E—分子链的化学键能；F0—作用于分子链上的力；δ—分子链断链时伸长长度；F0δ—分子链断链时消耗的机械功；低温塑炼要求尽可能地降低辊温和胶温。
（2）氧的作用实验证明，生胶结合0.03%的氧就能使分子量减少50%；结合0.5%的氧，分子量由10万降到5000。
橡胶工艺原理教学课件全套
（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。
不饱和非极性橡胶：NR、SBR、BR、IR 碳链橡胶 不饱和极性橡胶：NBR、CR
饱和非极性橡胶：EPM、EPDM、IIR 饱和极性橡胶：FPM、CPE、 ACM、
丁吡橡胶、 聚乙烯醇橡胶、 乙烯-丙烯酸甲酯橡胶 杂链橡胶 MVQ、AU、EU、CO、ECO、T
二、天然橡胶与合成橡胶的比较
生胶类型 品种 产量
开始分解温度为200℃，激烈分解温度为270℃。 （1）为不饱和性橡胶，化学性质活泼，不耐老化。 （2）为非极性橡胶，不耐烃类溶剂。 （3）结晶性橡胶，有自补强作用。 （4）综合性能好
工艺性能好；物理机械性能好。 （5）耐气透性和电绝缘性良好。
5、用途：NR的通用性最广。
第二节 合成橡胶（Synthetic Rubber）
概述
一、橡胶的分类
1.按来源与用途分 2.按外观形态分 3.按交联方式 4.按化学结构分类
1.按来源与用途分 天然橡胶 通用合成橡胶
合成橡胶
特种合成橡胶
2.按外观形态分 固体（块状及片状）橡胶—为目前工
业应用的主要品种
液体橡胶
粉末橡胶
3.按交联方式分 化学交联的传统橡胶 热塑性弹性体
4.按化学结构分
较易冷流
4.用途：制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与NR，SBR并用。
（二）丁苯橡胶（SBR）
1、制法及分子结构
第五章 软化增塑体系
第五章软化增塑体系第一节橡胶软化增塑体系概述第二节橡胶软化和增塑原理第三节橡胶软化剂的品种第四节橡胶增塑剂的品种第五节作软化剂使用的液体聚合物第五章：软化增塑第一节橡胶软化增塑体系概述橡胶加工过程中，一般都需要加入10~30重量份的软化剂或增塑剂。
它们通常是一种能使胶料具有一定柔软性的低分子物质。
它们除能增加胶料的可塑性、流动性、粘着性，便于压型和成型等工艺操作，以及有助于粉末状配合剂分散和降低混炼温度外，还降低了橡胶的粘流温度及玻璃化温度，提高了橡胶制品的耐低温性能。
（软化增塑剂的作用）第五章：软化增塑从最终效果都是增大胶料柔软性这一点看，软化与增塑是同义语，但从应用范围看，两者将很大差别。
软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶中；而增塑剂多为合成产品，主要应用在某些极性合成橡胶或塑料中。
它多属难挥发性物质(沸点不低于250℃)，在天然橡胶等通用橡胶中很少使用，因而它是与软化剂有着不同极性的化学物质。
第五章：软化增塑在胶料中加入软化剂或增塑剂提高可塑性，与生胶塑炼时加入化学塑解剂的增塑作用在本质上是不同的。
前者是通过互相溶解或渗透，软化剂或增塑剂低分子物进入到橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力(降低粘度)，使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的柔软性和流动性，因此，这种增塑方法被称为物理增塑法，亦称外增塑法。
后者是通过力化学反应，使橡胶大分子断链，降低橡胶的分子量，增大生胶可塑性。
这时塑解剂起着促进橡胶分子断链的作用，这种增塑方法称为化学增塑法，也称为内增塑法。
第五章：软化增塑第二节橡胶软化和增塑原理橡胶是一种高粘度的弹性体，当与低分子软化剂(或增塑剂)作用时，首先出现溶胀现象，然后才能逐步互相混容。
溶胀时低分子物质渗入到橡胶分子之间，降低了分子间相互的作用力，增加了大分子的运动能力，结果降低了橡胶的玻璃化温度，改善了耐寒性。
下面先从热力学角度对橡胶软化与增塑加以分析，然后进一步对选用软化剂的几个基本原则进行理论讨论。
橡胶的成型加工原理PPT课件
混炼
Mixing
Extrusion
塑炼
Plastication
Calendering
二、胶料的混炼
1、混炼的定义及目的
定义：通过机械剪切力和挤压作用，使塑炼胶与各 种配合剂均匀混合而分散的过程
目的：提高橡胶产品的使用性能、改善橡胶工艺性 能、降低生产成本
（B）压型
使胶料压制成具有一定断面形状或表面有某种花纹
（1）压型的原理
据胶料流动性的变化，急速冷却，使花纹定型
（2）压型的要求
压型要求规格准确、花纹清晰、胶料致密性好
（C）织物挂胶
在骨架织物上覆上一层薄胶（贴胶、擦胶）
（1）挂胶目的
使织物的线与线、层与层之间互相紧密的贴合成整体， 共同承受外力的作用； 提高织物弹性、防水性，保证制品有良好的使用性能
生胶
Байду номын сангаас
塑炼胶
塑炼
（2）塑炼的目的
使生胶具有一定的可塑性， 使其适合于后续工艺操作
（3）塑炼的要求
满足其它工艺要求为前 提，避免过度的塑炼
2、塑炼的原理
橡胶分子量大，分子链相对 位移难，粘度高，难加工
降低分子量，力－化学反应
机械剪切力、氧分子链断裂，
可塑性↑↑
低温塑炼
高温塑炼
可塑性用可塑度表征 快速确定生胶的塑炼程度及评价加工性能的好坏
（2）贴胶
用压延机上两个辊筒的压力，将一定厚度的胶片贴在织 物上的过程
（3）压力贴胶
用积胶的压力，将胶料挤压到布缝中，与贴胶共用
（4）擦胶
用压延机辊筒转速不同产生的剪切力和辊筒的压力， 将胶料擦入到布缝中的过程。一般只适于帆布
橡胶增塑原理概述
橡胶增塑原理概述一．橡胶增塑的方法1.物理增塑法：加入物理增塑剂2.化学增塑法：化学塑解剂3.机械增塑法：通过机械剪切作用，提高可塑性。
二、作用机理1.软化剂（对非极性橡胶）的作用增塑剂的加入会降低橡胶的玻璃化温度Tg，Tg下降值与增塑剂的体积分数有直接关系：ΔTg=kφ1k-常数；φ1—增塑剂的体积分数2.增塑剂（对极性橡胶）的作用ΔTg=knk—与增塑剂性质有关的常数；n—增塑剂的摩尔数。
三、判断互溶性的基本原则1.溶解度参数相近相溶溶解度参数δ（简称S.P.）是表示物质互溶能力的参数，可表示物质极性的大小。
吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS若ΔG<0，溶解能自发进行，相容性好。
溶解焓变：υ1、υ2—橡胶、增塑剂的体积分数δ1、δ2—橡胶、增塑剂的溶解度参数一般来说：（δ1－δ2）→0时，互溶性最好；（δ1－δ2）<1.2时，能互溶2.相似相溶或同类相溶即结构相似的物质能够相溶。
这即是“同类相溶”原理3.溶剂化效应（1）概念：由于软化剂和增塑剂分子与橡胶分子之间产生分子间吸引力，而引起橡胶分子链分离的作用。
（2）两种物质间产生溶剂化的条件①两者之间能形成氢键②两者之间能产生亲电亲核作用三、溶剂型与非溶剂型软化增塑剂1.溶剂型软化剂、增塑剂（能与橡胶产生溶剂化作用）如芳烃油、松焦油古马隆、酯类等;2.非溶剂型软化剂、增塑剂如链烷油、石蜡凡士林、油膏、机油等.增塑剂的选择一、与橡胶的互溶性互溶性是衡量增塑剂对橡胶增塑能力的标志。
二、对胶料加工性能的影响1.对填料分散的影响一般来说，与橡胶互溶性好的软化、增塑剂对橡胶的增塑作用大，易使填料分散均匀。
2.对胶料粘着性的影响一般来说，与橡胶互溶性好的软化增塑剂，其加工性能好，粘着性也好。
3.对于压延、挤出工艺应选与橡胶互溶性较小，增塑效果适中，增粘作用小的软化增塑剂。
三、对硫化胶物机性能和老化性能的影响四、对橡胶的污染性五、对制品成本的影响本章思考题：1、软化剂、增塑剂的作用及品种类型。
第五章 软化增塑体系PPT课件
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
互容系统的熵变对溶解过程的影响有两种情况。一种是混 合熵，即溶解时溶质分子与溶剂分子混合时系统中的熵变， 是熵增过程，说明混合过程中分子排列趋于无序，即 △S1＞0；另一种是橡胶分子溶解后，使空间构型减少(即因 溶剂化作用使柔软的橡胶分子呈刚性分子特性)，橡胶大分子 的熵变则减少，即：△S2＜0，故一般是| △S1 |＞| △S2 |。
系统溶解时的热效应主要与内聚能密度(C，E，D)有关。 当溶解过程为两种低分子液体时，该系统的混合热效应则 由溶质分子之间、溶剂分子之间及溶质和溶剂分子之间的 三组不同的作用力来决定。鉴于内聚能密度大小可用溶解 度参数(S，P)表示，所以，当体系中两者内聚能密度差值 愈小，也即两者S，P值相近时，系统的△H＜0，溶解过程 则愈易自动进行。这是因为内聚能密度相近，意味溶质与 溶剂两种分子结构相似，较易互相溶解。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
各种橡胶和增塑剂的S，P值如下表所示。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
高聚物在溶解时，溶剂的性质对高聚物的溶解能力有
很大影响。从高聚物和溶剂的极性大小亦可判断两者的 互溶能力。一般规律是极性大的溶质易溶于极性大的溶
剂，极性小的溶质易溶于极性小的溶剂。这一原则在一 定程度上对选用高聚物的溶剂是有指导意义的。例如， 未硫化天然橡胶近于非极性，它能很好地溶于汽油、苯、 甲苯等非极性溶剂中；聚乙烯醇弹性体是极性的，它能 溶于水和乙醇中。
多为合成产品，主要应用在某些极性合成橡胶或塑料中。 它多属难挥发性物质(沸点不低于250℃)，在天然橡胶等 通用橡胶中很少使用，因而它是与软化剂有着不同极性 的化学物质。
混第五合章与：混软炼化工增艺塑
在胶料中加入软化剂或增塑剂提高可塑性，与生胶塑 炼时加入化学塑解剂的增塑作用在本质上是不同的。前者 是通过互相溶解或渗透，软化剂或增塑剂低分子物进入到 橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力 (降低粘度)，使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的
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)。
《橡胶工艺原理》讲稿
《橡胶工艺原理》讲稿1.12.23.3在解除了外力作用并放置一定时间一般为分钟以表示，橡胶的硬度范围一般在之间单位为邵氏，改性的橡胶即硫化胶不溶解但能溶胀，一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成可以溶于有机溶剂。
《橡胶工艺原理》讲稿2017-08-05 21:07:47 | #1楼《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。
其它如比重孝硬度低、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。
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第五章橡胶的增塑体系1§5.1 橡胶增塑剂及分类1一．橡胶增塑剂的概念1二．增塑剂的作用1三．增塑剂的分类1四．对增塑剂的要求1§5.2 橡胶增塑原理及增塑效果表征2一．橡胶增塑的方法2二．增塑剂与橡胶的相容性2三．增塑剂作用机理2四．增塑剂增塑效果的表征3§5.3 橡胶增塑剂3一．石油系增塑剂3二．煤焦油增塑剂5三．松焦油系增塑剂5四．脂肪油系增塑剂5五．合成增塑剂5§5.4 新型增塑剂7第五章橡胶的增塑体系§5.1 橡胶增塑剂及分类一．橡胶增塑剂的概念增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。
过去习惯上根据应用X围不同分为软化剂和增塑剂。
软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合成产品，多用于极性合成橡胶和塑料中。
目前由于所起的作用相同，统称为增塑剂。
二．增塑剂的作用1．改善橡胶的加工工艺性能：通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；通过增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压出、成型工艺。
2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。
3．降低成本：价格低、耗能省。
三．增塑剂的分类1．根据作用机理分：物理增塑剂：增塑分子进入橡胶分子内，增大分子间距、减弱分子间作用力，分子链易滑动。
化学增塑剂：又称塑解剂，通过力化学作用，使橡胶大分子断链，增加可塑性。
大部分为芳香族硫酚的衍生物如2-萘硫酚、二甲苯基硫酚、五氯硫酚等。
2．按来源分：①石油系增塑剂②煤焦油系增塑剂③松油系增塑剂④脂肪油系增塑剂⑤合成增塑剂四．对增塑剂的要求增塑效果好，用量少，吸收速度快；与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移、耐寒性好，耐水、耐油、溶剂；电绝缘性好，耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。
§5.2 橡胶增塑原理及增塑效果表征一．橡胶增塑的方法提高橡胶可塑性的方法主要有以下三种：1．物理增塑法：加入物理增塑剂2．化学增塑法：化学塑解剂3．机械增塑法：通过机械剪切作用，提高可塑性。
可单独应用，与前两种方法一起使用时，效果更好。
二．增塑剂与橡胶的相容性1．增塑剂与橡胶的相容性相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。
相容性好，两种物质形成均相体系的能力强。
橡胶与增塑剂的相容性很重要，若相容性差，增塑剂则会从橡胶中喷出，甚至难于混合、加工。
橡胶与增塑剂的相容性的预测方法是采用溶解度参数（δ）。
在不考虑氢键和极化的影响下，一般橡胶与增塑剂的溶解度参数相近，相容性好，增塑效果好。
橡胶的增塑可以看成是低分子增塑剂溶解于橡胶中的一种过程，可利用聚合物—溶剂体系的相应规律来分析橡胶与增塑剂的相互作用。
吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS 若ΔG<0，溶解能自发进行，相容性好溶解焓变：ΔH=υ1υ2（δ1-δ2）2υ1、υ2—橡胶、增塑剂的体积分数δ1、δ2—橡胶、增塑剂的溶解度参数因为溶解过程ΔS>0，所以要使ΔG<0，ΔH应尽可能小，因此δ1、δ2要接近。
2．增塑剂与橡胶相容性的实验预测研究发现，在不饱和橡胶中使用增塑剂时，增塑剂的不饱和性高低对增塑剂和不饱和橡胶的相容性有很大影响。
增塑剂的不饱和性越高，增塑剂与不饱和橡胶的相容性越好。
测定增塑剂不饱和性的方法是测其苯胺点。
苯胺点：同体积的苯胺与增塑剂混合时，混合液呈均匀透明时的温度。
苯胺点越高，说明增塑剂与苯胺的相容性越差，不饱和性低。
三．增塑剂作用机理1．非极性增塑剂作用机理非极性增塑剂增塑非极性橡胶时，由于分子量小，无规渗透于大分子之间，增大了分子间的距离，削弱了大分子间作用力，使大分子间滑移容易，流动性提高。
增塑剂的加入会降低橡胶的玻璃化温度Tg，Tg下降值与增塑剂的体积分数有直接关系：ΔTg=kφ1k-常数；φ1—增塑剂的体积分数2．极性增塑剂的作用机理极性增塑剂增塑极性橡胶时，极性的增塑剂低分子的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位，对大分子链段起包围阻隔作用，从而增加了大分子链段之间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了大分子链段的运动性，从而提高了橡胶的塑性。
ΔTg=kn k —与增塑剂性质有关的常数；n —增塑剂的摩尔数。
四．增塑剂增塑效果的表征增塑剂对橡胶的塑化作用通常用橡胶的门尼粘度的降低值来衡量，表征方法主要有两种：1．填充指数（EI ）在一定的温度下，把高门尼粘度的橡胶塑化为某一标准门尼粘度值时所需要的增塑剂的份数。
填充指数越小，对橡胶的塑化作用越强。
2．软化力（S.P.）在一定的温度下，以一定量的增塑剂填充橡胶时，其门尼粘度的下降率称为软化力。
软化力高，对橡胶的塑化作用强。
原聚合物的门尼粘度充油聚合物的门尼粘度原聚合物的门尼粘度-=..P S§5.3 橡胶增塑剂一．石油系增塑剂是橡胶加工中使用最多的增塑剂之一。
增塑效果好，来源丰富，成本低廉。
石油系增塑剂是选择适当的原油进行常压和减压蒸馏制得。
主要品种有操作油、三线油、变压器油、机油、轻化重油、石蜡、凡士林、沥青及石油树脂等，其中最常用的是操作油。
1．操作油的分类操作油是石油的高沸点馏分，由分子量在300~600的复杂烃类化合物组成，分子量分布宽。
根据油中主要成分的不同，可将操作油分为以下三种：①芳烃油： 以芳烃油为主。
褐色的粘稠状液体，与橡胶的相容性最好，加工性能好，吸收速度快。
适用于天然橡胶和多种合成橡胶；缺点是有污染性，宜用于深色橡胶制品中。
②环烷油： 以环烷烃为主。
浅黄色或透明液体，与橡胶的相容性较芳烃油差，但污染性比芳烃油小，适用于NR 和多种合成橡胶。
③石蜡油： 又称为链烷烃油，以直链或支化链烷烃为主。
无色透明液体，粘度低，与橡胶的相容性差，加工性能差，吸收速度慢，多用于饱和性橡胶中，污染性小或无污染，宜用于浅色橡胶制品中。
2． 操作油的特性（1）操作油粘度 操作油粘度越高，则油液越粘稠，操作油对胶料的加工性能及硫化胶的物性都有影响。
采用粘度低的操作油，润滑作用好，耐寒性提高，但在加工时挥发损失大。
当闪点低于180℃时，挥发损失更大，应特别注意。
操作油的粘度与温度有很大关系。
在低温下粘度更高，所以油的性质对硫化胶的低温性能有很大的影响，采用低温下粘度（在-18℃的运动粘度）变化较小的油，能使硫化胶的低温性能得到改善。
高芳烃油的粘度对温度的依赖性比烷烃油大。
操作油的粘度与硫化胶的生热有关，使用高粘度油的橡胶制品生热就高。
在相同粘度的情况下，芳香类油的生热低。
拉伸强度和伸长率随油粘度的提高而有所增大，曲挠性变好，但定伸应力变小。
相同粘度的油，如以等体积加入，则芳香类油比饱和的油能得到更高的伸长率。
（2）相对密度在石油工业中通常是测定60℃下的相对密度。
当橡胶制品按重量出售时橡胶加工油的相对密度就十分重要。
通常情况下，芳烃油相对密度大于烷烃油和环烷烃油的相对密度。
橡胶加工油常常是按体积出售，而在橡胶加工中则按重量进行配料。
（3）苯胺点在试管内线加入5～10ml苯胺后，再加入同体积的试料，然后从下部加热，直至出现均匀的透明溶液，此时的温度谓之该油的苯胺点。
芳香烃类增塑剂的分子结构与苯胺最接近，易溶于其中，故苯胺点最低。
苯胺点低的油类与二烯类橡胶有较好的相溶性，大量加入而无喷霜现象。
相反，苯胺点高的油类，需要在高温时才能与生胶互溶，所以在温度降低时就易喷出表面。
操作油苯胺点的高低，实质上是油液中芳香烃含量的标志。
一般说来，操作油苯胺点在35～115℃X 围内比较合适。
（4）倾点（流动点）倾点是能够保持流动和能倾倒的最低温度。
此特性可以表示对制品操作工艺温度的适用性。
（5）闪点是指释放出足够蒸汽与空气形成的一种混合物在标准测试条件下，能够点燃的温度。
操作油的闪点与橡胶硫化、储存及预防火灾有直接的关系，同时也可衡量操作油的挥发性。
（6）中和值中和值是操作油酸性的尺度，酸性大能引起橡胶硫化速度的明显延迟。
中和值可以中和1克操作油的酸含量所需要的KOH的毫克数来表示。
此外，油液的折射率、外观颜色、挥发分也都能反映其组成情况。
3．操作油对橡胶加工性能的影响（1）对混炼的影响橡胶对油的吸收速度与油的组成、粘度、混炼条件有关：一般粘度低、芳香烃含量高、温度高，吸收得快。
但油用量多，使炭黑在橡胶中的分散性变差，必须分批加。
此外，混炼时加入油，可减小生热、降低能耗。
（2）对压出的影响胶料中加入适量的油，可使胶料软化，压出半成品表面光滑、压出膨胀小，压出速度快。
（3）对硫化的影响随着胶料中油类填充量的增加，硫化速度有减缓的倾向。
油的加入，使硫化剂、促进剂在橡胶中的浓度降低，使硫化速度减缓。
含芳烃油多的操作油，有促进胶料焦烧和加速硫化的作用。
4．操作油在几种橡胶中的使用特性（1）SBR：芳烃油最好，使拉伸强度、伸长率提高，定伸应力下降，硫化胶的耐屈挠性好。
（2）BR：由于炭黑填充量大，操作油的用量多些，对性能的影响不显著。
（3）CR：选用芳香烃最好，其次是环烷油，不能用石蜡油。
（4）NBR：一般不用操作油，多用合成增塑剂。
（5）IIR：使用低粘度的油，用环烷油或石蜡油，不用芳烃油。
（6）EPDM：一般不使用芳烃油，多用石蜡油和环烷油。
二．煤焦油增塑剂主要品种有：煤焦油、古马隆、煤沥青和RX-80树脂。
与橡胶的相容性好，并能提高橡胶的耐老化性。
其中最常使用的是古马隆树脂，它既是增塑剂，又增粘剂，特别适合于合成橡胶。
1．煤焦油黑色粘稠状液体，有臭味、污染性，易混入胶料，能溶解硫黄，防止喷霜，能提高制品的耐老化性，增加SBR的粘着性。
2．古马隆树脂根据聚合度的不同，古马隆树脂分为液体古马隆树脂和固体古马隆树脂。
液体古马隆：有增塑、增粘作用，比固体古马隆好，但补强性低，使用不方便。
固体古马隆：与橡胶的相容性较好，有增塑、增粘和补强作用，有助于炭黑的分散，能溶解硫黄和硬脂酸，防止喷霜，能提高胶料的粘着性及硫化胶的拉伸强度和硬度，用量低于15份。
根据古马隆软化点的X围不同其应用也有所不同，一般，软化点为5～30℃的是粘稠状液体，属于液体古马隆，在除丁苯橡胶以外的合成橡胶和天然橡胶中作增塑剂、粘着剂及再生橡胶的再生剂；软化点在35～75℃的粘性块状古马隆，可用作增塑剂、粘着剂或辅助补强剂；软化点在75～135℃的脆性固体古马隆树脂，可用作增塑剂和补强剂。
3．RX-80树脂反应活性很高，可起增塑、增粘和补强作用，还可增加彩色胶的光泽。
三．松焦油系增塑剂松焦油是干馏松根、松干除去松节油后的残留物质。
主要品种有松焦油、松香、松香油、妥尔油等。
最常用的是松焦油，能提高胶料的粘着性、耐寒性，有助于配合剂分散，延缓硫化，动态生热大。