青岛大学橡胶学习资料整理
青岛科技大学《橡胶及塑料加工工艺》全书知识点整理
1、高分子链的近程结构（1）高分子链的化学组成：碳链高分子：主链全部有共价键连接的碳原子组成，不易水解，易成型加工，易燃易老化；杂链高分子：主链中除碳原子外，还有其他原子以共价键连接，易水解，耐热性好，强度高；元素高分子：耐热性和耐寒性高，弹性塑性好，可溶（2）单体单元的键合：单烯类单体和双烯类键合（3）共聚物单体的键接形式：无规、交替、嵌段、接枝（4）高分子的构型（分子中原子在空间的相对位置和排列）：几何异构和旋光异构（5）高分子链的键合形状（构造）1.线型：形状：整条高分子犹如一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可舒展成直线，各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。
特点：分子间无化学键，既可溶解又可熔融，熔体粘度低，易于加工成型。
2.支链型：链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。
主链带有长短不一的支链（星型、梳型、无规支链型）特点：与线形大分子相比，带短支链的高聚物更易溶解和熔融，且机械强度低，硬度低，韧性高，分子上有叔碳原子，反应活性高，热稳定性差，易老化变硬变脆。
3.交联型：高分子链之间由支链通过化学键相键接，形成的三维网状大分子，热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。
2. 特点：分子间形成网状结构，整个高聚物就是一个大分子，既不溶解也不熔融，只能熔胀。
随着分子间交联程度的增加，材料的弹性降低，但机械强度和硬度都增加。
2、影响高分子链柔顺性的因素高分子的柔顺性就是高分子链能够改变其构象（单键内旋转产生分子中原子在空间的几何排布状态）的性质，单键越多，内旋转容易，构象越多，柔顺性越好（1）主链结构：主链由单键构成或含有非共轭双键，柔顺性好，含共轭双键，呈刚性（2）取代基：体积大，单键内旋转空间位阻大，极性大，分子内和分子间作用力大，内旋转受阻大，数量多，非键合原子多，内旋转阻力大，柔顺性差；对称排列，分子偶极矩小，内旋转容易，柔顺性好（3）支化和交联：短支链增大分子间距，分子间作用力低，柔顺性好，长支链增加构象，柔顺性好，支链过多，阻碍内旋转，柔顺性下降；交联密度小，对柔顺性影响不大，交联密度高，柔顺性下降（4）分子链长短：分子链越长，单键越多，构象越多，柔顺性越好（5）分子链规整性：分子链越规整，越容易结晶，柔顺性差（6）外界条件：温度升高，分子热运动能量高，内旋转容易，构象数增多，柔顺性好；外力作用慢，分子链有时间克服位阻，改变构象，柔顺性好，外力作用快，分子链来不及内旋转改变构象，柔顺性差3、结晶高聚物的性能（1）渗透性和耐热性：结晶后密度大，分子链排列规整，渗透性提高，链段不能运动，分子间作用力增大提高抵抗热破坏的能力，晶体稳定，结晶后耐热性提高（2）力学性能：结晶使链段活动空间减少，分子间力增大，冲击强度降低，拉伸强度，定伸应力，硬度增加（3）光学性能：非晶态高聚物透明，晶态高聚物为两相共存的非均型体系，光在内部折射和散射，透光率下降4、高聚物取向取向：在外力作用下，高分子链沿外力场方向有序排列的现象，三维有序，自发过程；解取向：取向分子趋向无规排列的过程，一维二维有序，被动过程（1）按外力作用方式：单轴取向：材料沿一个方向拉伸，高分子链沿拉伸方向排列双轴取向：材料沿两个垂直方向拉伸，高分子链倾向于拉伸平行面排列（2）按运动单元：对于非晶态高聚物，链段取向：高弹态下通过单键的内旋转造成链段运动实现，大分子链取向：粘流态下通过链段的协调运动实现；对于结晶高聚物，非晶区发生链段、大分子取向，晶区发生微晶取向取向对高聚物性能影响性能变化：1.取向前-各向同性；取向后-各向异性2.一般情况下，材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度等）在取向方向上显著增强，而在垂直于取向方向上则有所下降；3结晶聚合物，取向后材料的密度和结晶度都会增大，使材料的使用温度得到提高4由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别，取向后的材料还会出现双折射现象5、高分子热运动特点：（1）运动单元多重性（整链运动、链段运动、支链和侧基运动、原子振动、晶区运动）（2）对时间的依赖性（力学松弛现象）（3）对温度的依赖性（时温等效原理）6、非结晶高聚物的力学形态温度-形变曲线：玻璃态：键长键角变化；形变量小且可逆，模量高，普弹性，强迫高弹；塑料；玻璃化转变区：链段解冻；形变、模量突变；玻璃化转变温度Tg高弹态：链段运动；形变量大且可逆，模量高，高弹性，松弛现象；橡胶；粘流转变区：大分子链开始运动；形变、模量突变；粘流温度Tf粘流态：大分子链运动；形变量大且不可逆，模量低；粘合剂、涂料。
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。
青岛科技大学橡胶工艺讲稿1
青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿（1）青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理合成橡胶在8种合成橡胶中全部由我国自行研究开发的胶种有BR、SSBR、SBS和CR；全部引进国外技术的胶种是EPDM。
§1.3丁苯橡胶（SBR）SBR是产量最大的合成橡胶，占合成橡胶总量的55%，70%用于轮胎。
按合成方法分为乳聚（1933年由德国的Farben公司生产）和溶聚（60年代投入工业化生产，发展较快）SBR两大类。
一．合成方法聚合单体：丁二烯（占2/3以上）、苯乙烯（少于1/3）1．乳液法：高温乳液聚合：50℃低温乳液聚合：5℃2．溶液法：60年代后投入工业化生产，该胶具有滚动阻力低，抗湿滑性好、综合性能高等特点，在轮胎行业中获得广泛应用。
二．分类（按制法分）三．SBR的结构乳聚SBR：顺1，4—结构含10%，反1，4—结构70%，1，2—结构20%溶聚SBR：顺1，4—结构比乳聚高，其它比乳聚低四．SBR的性能（一）性能1．物理常数密度（g/cm3）d=0.92~0.94折光指数 1.532．SBR强度比NR差生胶格林强度约为0.5MPa；纯胶硫化胶的强度为1.4~3.0MPa；但炭黑补强后硫化胶的拉伸强度高达17~28MPa。
撕裂强度比NR低，大约为NR的一半。
3．弹性、耐寒性比NR差。
4．耐热、耐老化、耐磨性比NR好（苯环弱吸电、体积大—分子内摩擦大、双键浓度低），硫化反应速度慢。
5．SBR耐屈挠疲劳性比NR差，但耐初始龟裂性好，耐裂口增长性差。
6．SBR粘着性比NR差。
7．SBR的电性能和耐溶剂性SBR电绝缘性能良好，耐溶剂性比NR好，但仍不耐非极性油类。
8．抗湿滑性优于NR、BR。
（二）配合与加工配合：必要成分—硫化剂：硫黄用量比NR中少(双键量少)促进剂：促进剂用量比NR中多(硫化速度慢)活化剂补强剂：主要是炭黑(非自补强性)增粘剂：本身粘性差，用烷基酚醛树脂，古马隆树脂增粘一般成分—防老剂，软化剂加工：塑炼性—一软丁苯（门尼粘度在40~60之间）一般不需要塑炼；混炼性——SBR对炭黑湿润性差，混炼生热高，开炼机应控温在40~50℃之间且包冷辊。
青岛科技大学橡胶机械单元重点
前言什么是橡胶机械橡胶制品加工所用的机器及设备开练机1. 了解当代炼胶车间的特点。
中心化；使用大容量的炼胶设备；采用双螺杆挤出机代替开炼机压片；实行计算机和网络远程管理；胶料生产线机械化、联动化、自动控制水平越来越高2 掌握塑炼、混炼、压片、供胶及热炼等工艺的概念及他们之间的区别，分别采用什么方法可以达到目的。
1）塑炼：把弹性生胶转变成可塑状态的工艺加工过程。
（塑炼机）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工艺过程。
（混炼机）3）压片：在开炼机上把胶料压成一定的宽度和厚度的工艺过程。
（压片机）4）供胶：在开炼机上把压成一定的宽度和厚度的胶料，送到下一步工艺（挤出、压延）的工艺过程。
5）热炼：根据工艺要求，在开炼机上把胶料加工成一定的温度和可塑度，并送到下一步工艺（热喂料、压延）的工艺过程。
（热炼机）6）不同点：辊筒面形状不同塑炼机，混炼机及压片机的辊面是光滑的，而热炼机的表面可能带有沟槽。
5. 掌握开炼机的工作原理。
依靠两个相对回转的辊筒对胶料产生挤压、剪切作用，经过多次捏炼，以及捏炼过程中伴随的化学作用，将橡胶内部的大分子链打断，使配方中的各种成分掺和均匀，而最后达到炼胶的目的。
从辊筒间隙中排出的胶片，由于两个辊筒表面速度和温度的差异而包覆在一个辊筒上，重3掌握开炼机强化炼胶效果应具备的条件。
1）使胶料摩擦角大于接触角（φ>α）以便把胶料带入辊距；2）使前后辊速（线速度）不相等，以便对辊隙中的胶料进行强烈的挤压和剪切；3）炼胶时，需要切割翻胶，以破坏胶料的封闭回流线，加强物料的分散效果；4）炼胶过程中不断调整辊距，以改变速度梯度，提高炼胶效果。
4. 掌握横压力的概念及其影响因素。
1）胶料在辊隙间对辊筒产生的径向作用力亦即横压力，又称分离力。
2）影响因素：胶料的性质、加工温度、辊距和辊筒线速度等。
5. 掌握开炼机功率消耗的特点1）胶过程中，传动电动机的功率消耗是不均匀的。
2）消耗的功率大。
橡胶知识简介 ppt课件
低直接影响硫化速度的快
挤出性能改善，外观性提高，
慢，含量越高，耐热性越
粘着性能降低，开炼机加工性
差
能较差，耐介质性能越好
门尼粘度：数值越大，生 胶粘度高，流动性变差， 但填充能力越高，生胶强 度大，挺性回复力越好， 耐热性越好，压缩永久变 形越低；
预充油：实际上是超高门尼粘 度的EPDM在合成时预先充油， 有利于低硬度产品的加工性能 和弹性
微波硫化,N550系粒径较小有利于吸收微波能量
汽车密封条图示
汽车散热胶管EPDM典型应用-汽车行业
散热器胶管的生产方法：首先是挤出EPDM内层管芯，然 后在内层上缠绕织物或纤维增强层，之后再包上外胶层 得到管坯，最后切成段插上芯棒，进入硫化罐硫化，最 后脱出芯棒。
散热器胶管的要求：耐高温125℃-150℃，最高可达175℃， 同时要求耐汽车发动机的冷却液及其电化学作用
三元乙丙橡胶的典型物性
a.优异的耐臭氧性 b.优异的耐候性 c.良好的耐热性 d.良好的耐低温性（取决于乙烯含量） e.良好的耐化学介质性能 f. 良好的电绝缘性能
第三单体：如一般何以判EN定B含三元乙 乙丙烯胶：的含量性越能高, 硬度越高，
量以4.5%为标准，含量高
拉伸强度越好，低温性能越差，
三元乙丙胶的加工-开炼机（二）
顺序
描述
时间 /min
1
开冷却水，调节至适当辊温，调小辊距，使生胶包辊，
2
2
加入少量干粉（炭黑，或白炭黑）+氧化锌+硬脂酸+防老剂+
3
石油树脂+其他非硫化剂的所有小料，左右割刀捣胶，使之分
散均与
3
逐渐放大辊距，使之包辊，交替加入其他填料炭黑+白炭黑+
橡胶知识培训资料(下)_精品16页PPT
16、自己选的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
橡胶入门教材
程價值
指橡膠的線型大分子鏈通過化學交聯而 構成三維綱狀結構的化學變化過程.隨 之膠料的物理性能及其它性能都發生根 本變化 橡膠硫化是橡膠生產加工過程中一個非 常重要的階段,也是最後的一道工程.這 一工程賦予橡膠各種寶貴的物理性能使 橡膠成為廣泛應用之工程材料
具有緩衡減震作用:對聲音和振動的傳播
有緩和的作用
具有電絕緣性 具有溫度依賴性:高分子材料一般都受溫
度的影響.低溫時變硬變脆,高溫時軟化、 熔融、熱氧化、熱分解以至於燃燒
具有老化現象:會因環境條件變化而
發生老化,使性能變壞、使用壽命縮短
必須進行硫化:必須加入能使橡膠硫
化的物質,才能得到具有使用價值的橡 膠制品
01-009-02 01-009-02 120101 L1120101 0111005
混煉人員 測試溫度 測試時間 扭力單位 搖擺角度
1129 170 6 分 Lbf.in 1.0
焦燒時間TS2 焦燒時間TS5 硫化時間TC30 硫化時間TC93 02:21 5.03
良好的化學穩定性、氣密性、耐燃
性、耐水性
電絕緣性比NR和IIR差,不能用於
高度電絕緣層材料
耐油性、耐溶劑性優於NR和SBR,
但不如NBR
主要用於制造耐燃、耐熱、耐油的
膠管、膠帶、膠布、膠粘劑及模 制品
抗臭氧老化特別好、電絕緣性優良、
耐化學品性好、耐衡擊性好
乙烯含量低:具有最大柔韌性和耐低
與天然橡膠比較,其耐熱、耐油、耐磨、耐 老化性能較好. 耐寒、回彈性較差 純硫化膠拉伸強度、伸長率較低,需加入補 強劑 可代替NR使用,主要用於充氣輪胎、膠鞋、 膠管、膠帶、膠布及模制品
橡胶知识培训资料(下)
• 电性能：绝缘性能和耐电晕性能超过IIR，且吸水性小， 浸水后的抗电性能也很好。
• 耐介质性：对各种极性化学药品如醇、酮、乙二醇及磷酸 脂类液压油和酸碱（浓强酸除外）的抗耐性好，长时间接 触后性能变化不大。但不耐油。
• 加工性能：易容纳补强剂、软化剂，可进行高填充配合， 硫化速度慢，与不饱和橡胶不能并用，自黏和互黏性都很 差，给加工工艺带来一定困难。
3.丁腈橡胶NBR
丙烯腈/丁二烯共聚合而成。 • 结构特点：不饱和橡胶，丙烯腈含量由18%－50%，丙烯腈含
量愈高，极性越强，对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好，但 分子链柔韧性越差。低温性能也变差。 • 物理机械性能：由于NBR的极性，增大了分子间力，使耐磨 性提高，比天然橡胶高30%~45%。透气率低，仅次于丁基橡 胶。硫化胶的弹性、耐寒性、耐屈挠性、抗撕裂性差，变形生 热大。 • 耐介质性：由于氰基极性较高，NBR对非极性和弱极性油类 基本不溶胀，耐油性是通用橡胶中最好的，但能溶于苯、甲苯、 酯类、氯仿等芳香烃和极性溶剂。对强氧化性酸的抵抗能力较 差。 • 耐热性能：耐热性能优于天然橡、丁苯橡胶等通用橡胶，较其 它橡胶有更宽的使用温度，能在 120℃ 下长期使用。耐寒性 比一般通用橡胶都差，脆性温度-20~-10℃。 • 加工性能：加工性能差，表现为塑炼效果低，混炼操作较困难， 塑混炼加工中生热高，压延、压出的收缩率和膨胀率大，硫化 速度慢等。
压克力橡胶 ACM 劣 劣 差 劣 差 劣 差 优 优 优 优 优 劣 优 超 优 劣 差 超 差 劣 劣
氟橡胶 FPM 优 劣 差 差 差 差 优 超 超 超 超 超 优 超 超 优 中 优 超 超 劣 优
氯丁二烯橡 胶CR 优 优 超 优 优 超 超 优 优 优 优 优 差 中 优 超 超 优 优 差 劣 优
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• 4.压出（挤出）成型
• 一般所说的挤出, 多指螺杆式挤出。挤出 机由输送胶料的螺杆和控制半成品规格尺 寸及几何形状的口型组成。根据口型的形 状可挤出管状、棒状、片状和断面形状复 杂的异形橡胶制品, 而有时还可用于电线 等橡胶包覆金属挤出和异种胶料复合挤出 等。
•丁基橡胶（IIR）
•氟橡胶（FKM） • 饱和极性橡胶 •丙稀酸酯橡胶（ACM）
•氯磺化聚乙烯（CSM）
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•杂链橡胶 •硅橡胶（MVQ） •聚硫橡胶（T）
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• 3.按形态分类
•固体橡胶
•按形态分类 •液体橡胶
•粉末橡胶
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• 4.按交联方式分类 •化学交联的传统橡胶
• 上述各配合体系中，进一步细分还会 有许多品种及类别，且各自的机理不 同。另外随着橡胶工业的发展，各种 加工助剂及功能材料应用越来越广泛， 诸如塑解剂、分散剂、增粘剂、着色 剂、发泡剂、隔离剂和阻燃剂等。
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四、橡胶的加工
• 对于一般的橡胶，不论做什么制品均必 须经过炼胶和硫化两个加工过程。
•热塑性弹性体
•热塑性弹性体(TPE) 是常温下表现出硫化 橡胶性能, 而在高温下可进行塑化, 且可用 塑料加工机械进行成型的高分子材料。
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三、橡胶的配合
• 橡胶的配合是指：根据成品的性能 要求，考虑加工工艺性能的要求和 成本诸因素，把生胶和各种配合剂 组合在一起的过程。
• N550 (FEF) 42nm
俗称:快压出炭黑 ;平均粒径
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一、Si-69可以在二段加入，温度控制在130-150℃之间，若在一段加入，温度控制在130-150℃。
二、氧化锌在终炼加入可以起防焦烧作用。
三、氧化锌在不同时机加入对30%模量的影响：
1段二段FM
30% 1.6 2.3 3.0
16.3 17.2 17.9
四、白炭黑水含量：4%-7%。
五、如何去除白炭黑硅烷偶联过程中的乙醇。
六、SAM专家使用过Vpsi363，未使用过NXT。
未来Si-363 可能会取代Si-69.
七、白炭黑/Si-69用量=10/1？
八、白炭黑在工程胎中可以解决崩花掉块问题（崩花掉块与生热有关）。
九、白炭黑和炭黑分开加比较好，先加白炭黑再加炭黑：
细料+小药+白炭黑炭黑
1′
十、除了氧化锌，硬脂酸对偶联有影响，其他不会。
十一、终炼加氧化锌，门尼上升，口型膨胀降低；二段加氧化锌比一段加，口型膨胀低一半。
十二、加入白炭黑/Si-69后，伸长率下降，模量上升。
十三、使用（增加）硅烷偶联剂可以解决生热，只加白炭黑是为了解决崩花掉块
十四、不加硅烷偶联剂比加硅烷偶联剂抗崩花掉块要好。
十五、模量高，曲挠会下降。
十六、加入硅烷偶联剂促进硫化。
十七、钴盐用量过多
十八、为什么防老剂、钴盐要低温排胶防止物料升华挥发，保证防老剂活性。
十九、胎体硫化时间应该比带束层慢（总体来说都要慢）。
二十、胶料冷却到室温即可，时间无固定。
二十一、胎体中加入白炭黑可以降低生热，提高橡胶和铜丝的粘性。
二十二、带束层结构：
1、带束层厚度大一点好
2、带束层EPI越低越好（EPI：跟/英寸）
3、尺寸小一点较好（单根钢丝越小越好，一匝钢丝尺寸越大越好）
4、带束位置，宽度（太宽容易脱层，太窄易加剧肩部磨耗）
5、带束层中心定位一定要准，影响动平衡
A、透气率越低越好，它是影响带束脱层的因素
B、胎面胶、基部胶滞后性好，低生热
C、带束层周围用胶油用量要低
D、带束层胶料的混合：a、硫化速度慢 b、焦烧时间长
E、硫化过程
a、低温硫化 1、好处：生热低 2、坏处：生产力低
b、胶料贮存
c、压延帘布防止湿气侵袭
二十三、白炭黑可提高撕裂，在胎体中加入白炭黑可以控制硫化亚铜层的厚度，影响疲劳但不是最大因素。
二十四、胺类防老剂易造成聚酯帘线降解（控制温度及使用量）
二十五、气密层压型时温度尽量控制一下
二十六、胎冠胶的均一性最重要
二十七、混炼：
1、转子间隙：新F620：9.5mm 新F270：8mm 在以上基础上增加50%仍可用。
2、母胶上顶栓压力：60PSi 终炼上顶栓压力：40PSi
二十八、控制物理性能的一些因素：
分散相影响疲劳滞后磨耗
二十九、填充率改善的一些建议：
填充率=胶料体积/工作室容积
1、上顶栓压力
2、转速
3、热转换效率
4、填料含量
5、油含量
6、塑炼程度
7、转子类型
▲最短时间达到排胶温度。
三十、雪地胎与湿地胎的区别：
1、0℃下tgδ差不多都低
2、低的玻璃化转变温度
3、-10℃～-20℃左右的E高
4、0℃干湿牵引力最高。
5、耐磨性主要与玻璃化转变温度有关，与tgδ无相关性。