橡胶工艺基础知识

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化,而采用热塑性塑料的加工方法成形。
• 橡胶按使用又分为通用型和特种型两类。
一、 橡胶分类及特点
一、天然橡胶(NR)
Nitrite Reductase天然橡胶是从天然 植物中采集来的一种弹性材料,在自然 界中含橡胶成分的植物不下两千种,如 高大的乔木、灌木、草本植物和爬藤植 物等,我们常见的橡胶树、橡胶草、蒲 公英等都含有橡胶成分。但能进行生物 合成橡胶的植物约有200多种,具有采集 价值的只有几种,主要是巴西橡胶树, 其次是银菊、橡胶草、杜仲等。
优点:弹性良好及具良好的压缩变形,配方内不含 硫磺,因此非常容易来制作.具抗动物及植物油的特性, 不会因中性化学物,脂肪、油脂、多种油品,溶剂而影 响物性,具防燃特性。
缺点: 不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及 酮类的化学物之中,耐 R12 制冷剂的密封件,家电用 品上的橡胶零件或密封件。适合用来制作各种直接接触 大气、阳光、臭氧的零件。适用于各种耐燃、耐化学腐 蚀的橡胶品。
操作焦烧时间:
橡胶在加工过程中由于热积累消耗掉的焦烧时间A1。
剩余焦烧时间: 胶料在模腔中保持流动性的时间A2。
M
A
A1
A2
B
C
D
c
d
a
b
t
四 、橡胶硫化
硫化起步——硫化时,胶料开始变硬而后不能进行热塑性流动的时间(焦烧)。
• 焦烧期的长短:决定了胶料的焦烧性及操作安全性。
• 取决于配方,特别是促进剂。可用迟效性促进剂:CZ。
一、 橡胶分类及特点
• 丁基橡胶 IIR
Butyl Rubber,为异丁烯与少量异戊二烯聚合而成,因甲 基的立体障碍分子的运动比其他聚合物少,故气体透过性减 少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳;对极性 容剂抵抗大,一般使用温度范围为-54-110 ℃.
优点:对大部份一般气体具不渗透性,对阳光及臭气 具良好的抵抗性可暴露于动物或植物油或是可气化的化学 物中。
一 、橡胶分类及特点
• 丁晴胶 NBR
Nitrile Butadiene Rubber,由丙烯睛与丁二烯共聚 合而成,丙烯睛含量由 18%~50% ,丙烯睛含量越高, 对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好,但低温性能则变 差,一般使用温度范围为 -25~100 ℃。丁晴胶为目前 油封及 O 型圈最常用之橡胶之一。
特种合成 橡胶
• 硅橡胶 (二甲基 VMQ 苯基 PVMQ
• 聚硫橡胶 TR
一 、橡胶分类及特点
• 异戊橡胶IR
Isoprene,结构单元与天然橡胶一样,为异戊二烯,适于 作浅色橡胶制品,与NR有以下不同: 1) 顺式含量低于NR,结晶能力比NR差,分子量分布较 NR窄,不含非橡胶成分,加工和力学性能较NR差。 2) 格林强度低,生胶有冷流倾向,硫化速度慢。 3) IR的耐老化性能较NR差。 4) 压延、压出性、粘和性能与NR相当。
• 焦烧时间的起点:实际上是从混炼时加入硫磺的那一时刻开始。
• 焦烧阶段的终点:胶料开始发硬并丧失流动性。
M
A
B
C
D
A1
A2
c
d
a
b
t
四 、橡胶硫化
• 焦烧时间 :
A1操作焦烧时间——混炼,停放,成型
• A2残余焦烧时间——进入模具后加热开始到开始 硫化这段时间
若:操作焦烧时间 > 焦烧时间,就发生焦烧
M
A
A1
A2
B
C
D
c
d
a
b
ab.焦烧阶段; A1.操作焦烧时间 A2.剩余焦烧时间 bc.热硫化阶段; cd.平坦硫化阶段; D以后.过硫化阶段
t
四 、橡胶硫化
1、焦烧阶段(焦烧期-硫化起步阶段,硫化诱导期)
• 图中的 ab段称为胶料的焦烧阶段,此时交联尚未开始,胶料在模腔内具有良好的流动性,
也称为硫化诱导阶段。胶料焦烧时间的长短决定胶料的焦烧性能和操作安全性。胶料焦烧 时间受胶料中硫化促进剂和胶料本身的热历史的影响较大。
• 防止焦烧:
A、 具有较长的焦烧时间:配方
M
A
B 、混炼、停放要低温, 成型时要迅速,即减少操作焦烧 时间
一 、橡胶分类及特点
•常用的合成橡胶
• 异戊橡胶 IR
• 丁苯橡胶 SBR
• 氯丁橡胶 CR
• 丁晴橡胶 NBR
• 丁基橡胶 IIR
• 乙丙橡胶 (二元乙丙 EPM, 三元乙丙 EPDM)
• 氯磺化聚乙烯橡胶 CSM
• 氯醚橡胶 CMR
• 丙烯酸酯橡胶 ACM AEM • 聚氨酯橡胶 AU PU • 氟橡胶 FMQ
后辊
前辊
三 、橡胶塑炼与混炼
后辊
前辊
三 、橡胶塑炼与混炼
后辊
前辊
三 、橡胶塑炼与混炼
后辊
前辊
三 、橡胶塑炼与混炼
后辊
前辊
三 、橡胶塑炼与混炼
• 塑炼的机器:
▪ 开炼机
▪ 密炼机
三 、橡胶塑炼与混炼
二、 混炼
• 混炼定义:
▪ 将各种配合剂加入到橡胶中去制成混合胶的过程。
• 混炼的过程

混合胶
1904年,我国开始引植巴西橡胶树。 建国后在两广、海南、云南等地都有种 植。2008年我国天然橡胶产量63.8万吨, 居世界第6 。
一、 橡胶分类及特点
• 天然橡胶可分为标准胶(又称颗粒胶)、烟胶片、绉胶片
、风干胶片等,最常用的是标准胶和烟胶片以及特种类胶 。
• 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物.具有很好的
耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率.在空气中易老 化,遇热变粘,在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐 强酸.
• 优点:弹性好,耐酸碱。 • 缺点:不耐候,不耐油(可耐植物油) 是制作胶带、胶管、
胶鞋的原料,并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙 醇等带氢氧根的液体中使用的制品。
一 、橡胶分类及特点


混入
分散
混合
塑化
生胶
三 、橡胶塑炼与混炼
三 、橡胶塑炼与混炼
待硫化胶料图片:
三 、橡胶塑炼与混炼
混炼的 目的和意义
1、保证产品的质量 2、适合于进一步的加工 3、高效节能
三 、橡胶塑炼与混炼
• EPDM一般采用二段混炼工艺:密炼加开炼。 • 一段密炼:
▪ →合成胶,密炼小药,炭黑,填充剂,增塑剂 ▪ →密炼 ▪ →母炼胶仃放 ▪ →过滤
优点:具良好的抗油,抗水,抗溶剂及抗高压油的特 性,良好的压缩性,抗磨及伸长力。
缺点:不适合用于极性溶剂之中,例如酮类、臭氧 、硝基烃,MEK 和氯仿.
适用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油 、汽油、水、硅油、二酯系润滑油等流体介质中使用的 橡胶零件,特别是密封零件.可说是目前用途最广、成本 最低的橡胶密封件用胶料。
• 二段开炼:
▪ →开炼小药,硫化体系,发泡体系 ▪ →硫化胶仃放待用
• 混炼机器也是密炼机与开炼机。
四、 橡胶硫化
四、 橡胶硫化
• 硫化定义:即“交联”或“架桥”,线性高分子通过交
联作用而形成的网状高分子的工艺过程。
四、 橡胶硫化
• 硫化过程
四个阶段:
1.焦烧段
2.热硫化段
3.平坦硫化阶段
4.过硫化阶段
一 、橡胶分类及特点
wk.baidu.com• 氯丁胶CR
(Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯单体 聚合而成.硫化后的橡胶弹性耐磨性好,不怕阳光的直接 照射,有特别好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷剂 ,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,但不耐磷酸酯系液压油.在 低温时易结晶、硬化,贮存稳定性差,在苯胺点低的矿物 油中膨胀量大.一般使用温度范围为 -50~150 ℃.
• 丁苯胶 SBR
Styrene Butadiene Rubber,丁二烯与苯乙烯之共聚合物 ,与天然胶比较,品质均匀,异物少,具有更好耐磨性及 耐老化性,但机械强度则较弱,可与天然胶掺合使用。 优 点:低成本的非抗油性材质,良好的抗水性,硬度70 以下具良 好弹力,高硬度时具较差的压缩性。缺点: 不建议使用强酸 、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。 广泛用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。
橡胶工艺
---橡胶制品---
一 、橡胶分类及特点
一 、橡胶分类及特点
• 橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。 • 按形态分为块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉末
橡胶。
▪ 乳胶为橡胶的胶体状水分散体;液体橡胶为橡胶的低
聚物,未硫化前一般为粘稠的液体;粉末橡胶是将乳 胶加工成粉末状,以利配料和加工制作。
• 20世纪60年代发明的热塑性橡胶,无需化学硫
缺点:不建议与石油溶剂,胶煤油和芳氢同时使用。 适用于汽车轮胎的内胎、皮包、橡胶膏纸、窗框橡胶 、蒸汽软管、耐热输送带等。
一、 橡胶分类及特点
• 乙丙胶EPDM
Ethylene-Propylene-Diene Monomer ,由乙烯及丙 烯共聚合而成,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定 性均非常优秀,但无法硫磺加硫.为解决此问题,在EP主链 上导入少量有双链的第三单体而可加硫即成EPDM,一般 使用温度为-50~150 ℃.对极性溶剂如醇、酮等抵抗性极 佳。
与橡胶线性大分子交联形成 空间网格结构,提高性能, 稳定形状
延缓橡胶老化,延长使用寿命
降低混炼胶的粘度,改善加工 性能,降低成品硬度
提高橡胶力学性能,改善加工 工艺性能,降低成本
二 、橡胶配合
橡胶配方模型




性 能
二 、橡胶配合
橡胶工艺流程
塑炼
混炼
压延 挤出
成型
硫化
三 、橡胶塑炼与混炼
三 、橡胶塑炼与混炼
二 、橡胶配合
典型橡胶配方举例
物质名称
5#NR 硫磺 促进剂DM 促进剂NOBS 间接法氧化锌 硬脂酸 防老剂RD 防老剂4010NA 石蜡 芳香烃油 碳黑 N-550 合计
份数
100 2.2 0.5 1.5 5 1
1 1.5 2 4 68 187
生胶
硫化体系
配合体系
防护体系 增塑体系 补强体系
基体材料

无机非金属材料
金属材料
橡胶工艺
橡胶(Rubber):具有可逆形变的高弹性聚合物材料。 在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变, 除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的 玻璃化转变温度(T g)低, 分子量往往很大,大于几十万。
橡胶一词来源于印第安语cau-uchu,意为“流泪的树” 。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干 燥后而制得。1770年,英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可 用来擦去铅笔字迹,当时将这种用途的材料称为rubber,此 词一直沿用至今。橡胶的分子链可以交联,交联后的橡胶受 外力作用发生变形时,具有迅速复原的能力,并具有良好的 物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料, 广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品 。
二 、橡胶配合
二 、橡胶配合
• 橡胶的配合:
橡胶具有宝贵的高弹性和其它一系列优良的性能,但其本 身在性能上仍有许多缺点。例如天然橡胶保持高弹性的温度范 围只在5-35左右,生胶的机械强度也比较低,可见,用纯生胶 是不能制造出适合使用要求的橡胶制品的。
根据制品的性能要求,考虑加工工艺性能和成本等因素, 把生胶和配合剂组合在一起的过程。一般的配合体系包括生胶 、硫化体系、补强体系、防护体系、增塑体系等。有时还包括 其它一些特殊的体系如阻燃、着色、发泡、抗静电、导电等体 系。
橡胶工艺基础知识
橡胶工艺
一、 橡胶分类及及特点 二 、橡胶配合 三 、橡胶塑炼与混炼 四 、橡胶硫化 五、橡胶制品成型方法 六 、汽车密封条
橡胶工艺
高分子材料
塑料:
热固性塑料 热塑性塑料
橡胶:
天然橡胶 合成橡胶
热塑性弹性体
通用塑料 工程塑料
通用合成橡胶 特种合成橡胶






纤维: 面料 油漆涂料 胶、油、粘胶剂
一、塑炼的目的
2、使生胶的可塑性均匀化, 以便制得质量均匀的胶料
1、使生胶获得一定的可塑性, 满足加工的要求
塑炼:生胶在外力和氧的作用下由弹性物质变为具 有可塑性物质的现象
塑炼胶:指经过塑炼获得一定可塑性的胶料。
可塑性:指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 。
三 、橡胶塑炼与混炼
二、合成橡胶 合成橡胶是由低分子化合物(称为单体)经聚合反应而
制成的。这些单体来源于三个方面:石油和天然气;煤和石 灰石;农林产品。
1875年,鲍查达(Bouchardat)认为异戊二烯能合成出 类似橡胶的物质,这是最早的关于人工合成橡胶的报道。 2008年我国合成橡胶产量230.4万吨,跃居世界第一。
优点: 具良好抗候性及抗臭氧性, 具极佳的抗水性 及抗老化性 ,电绝缘性能优良,耐化学腐蚀,冲击弹性 较好。
缺点:硫化速度慢;与其它不饱和橡并用难;不建议 用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。
主要用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘等几 个领域。如:轮胎的浅色胎侧、电缆、耐热运输带、门 窗密封条、密封垫圈等。
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