橡胶分解
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◆按合成橡胶性能和用途分类
通用合成橡胶：性能与天然橡胶相近，广泛用于制造轮胎及其他大量制品。 如BR、 SBR等。 特种合成橡胶：具有特殊性能（如耐候性、耐热性、耐油、耐臭氧等）的， 并用于制造特定条件下使用的橡胶制品。如NBR、硅橡胶、氟橡胶、聚氨 酯橡胶等。
特种橡胶随成本下降、应用扩大，就成为通用合成橡胶，如EPR ！
NR的种植地域：温暖潮湿的地方－巴西、马来西亚、墨西 哥、印度尼西亚、中国的亚热带地区、泰国等40多个国家。
◆ 天然橡胶的利用与研究（1900年之前）
1743～1760 皇家园林的观赏植物。英国人Wickham在巴西亚马 逊河沿岸的原始森林中采集到7万颗橡胶树种子，回国后大面积种 植，使橡胶成为世界范围普遍认识的天然弹性体材料。
1826年 Hancock发明了开放式炼胶机---奠定了橡胶工业的基础。
1839年 美国科学家Goodyear发明了橡胶的硫化，拓宽了橡胶的 使用温度范围，改善了其热天发粘、冬天变硬的弊病，成为一种 不溶解不熔融，只能溶胀的真正意义上的弹性体材料---是橡胶工 业发展史上的里程碑。
1888年 英国人Dunlop发明了充气轮胎，使橡胶的用量大幅增加， 也促进了汽车工业的发展。
◆天然橡胶的剖析和合成橡胶的诞生
1900年 确定了NR分子结构，开始人工合成橡胶的研究。 1914～1917 一战中，德国开始小规模生产甲基橡胶(聚2 ,3-二甲基 -1, 3-丁二烯)，拉开合成橡胶工业化的序幕。 1916年 发明橡胶的补强改性，将炭黑大量应用于橡胶工业。
◆合成橡胶工业的建立
1927～1928 美国合成了聚硫橡胶(聚四硫化乙烯)和氯丁橡胶。 1931年 前苏联和德国分别实现了丁钠橡胶(Na为引发剂，1,3-丁二 烯聚合)的工业化。 1935～1937 德国法本公司生产了丁腈和丁苯橡胶。 1943年 美国工业化生产了丁基橡胶。
无机类:氧化镁、氧化铅。效果小,性能差。 有机类:噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐 类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲类等八大类。
❖硫化活性剂(vulcanization activator)：能提高促进剂活性的物质。包括 金属氧化物、有机酸和胺类。如氧化锌与硬脂酸并用。 ❖防焦剂(硫化延迟剂、稳定剂)：使胶料在加工过程中不发生早期硫化现 象。如邻羟基苯甲酸、邻苯二甲酸酐。会影响防老化性，一般不用。 ❖防老剂：能提高橡胶在长期使用过程中耐受光、氧、臭氧、热、辐射、 应力等破坏作用的助剂。 ❖补强剂：能提高橡胶的强度特别是耐磨性的物质，如碳黑、白碳黑（二 氧化硅）。 ❖填料：能提高橡胶容积、降低成本，而不影响性能的助剂。如碳酸钙、 碳酸镁、陶土等。
◆ 合成橡胶的发展与应用时期 1950～1969 Z-N引发剂的发现和阴离子活性聚合的研究大大 促进了合成橡胶的发展。BR、EPR、IR等橡胶品种出现。 1965～1973 第三代橡胶--热塑性弹性体TPE开始工业化生产。 1970年后 合成了多种具有特殊结构和性能的特种橡胶，如： 硅橡胶、氯醚橡胶和氟橡胶等。 1984年 德国的Nordsiek提出了集成橡胶的概念。以苯乙烯， 异戊二烯和丁二烯单体合成集成橡胶SIBR。 1990年 Goodyear公司将SIBR应用于轮胎。 1997年 Dupont Dow弹性体公司成功生产出茂金属乙丙橡胶 （met-EPDM）--- 橡胶工业的新革命！
ASTM D1566关于高弹性的定义： 在室温下拉伸至原长度（L0）的2倍，保持1min，撤除外力， 在1min内恢复到1.5 L0内。
Hale Waihona Puke Baidu
橡胶的分类
◆按来源分类
天然胶： 巴西橡胶树（天然橡胶。NR）；银胶菊（银菊胶，guayule rubber）；杜仲胶（古塔波胶）
合成胶： 顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)、氯丁橡胶(CR)、 丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPR)
2010年世界橡胶用量达2389万吨/年，其中天然橡胶约占1/3。
橡胶的组成
◆生胶
未经加工的橡胶原料。橡胶材料的主要组分，其强度低、弹性小、 冷则变硬、热则发粘、易老化，不直接使用，对配合剂起粘结作用。
◆配合剂
❖ 硫化剂(vulcanizator)：能使生胶交联的助剂。如硫磺、碲、硒、过 氧化物、醌、胺、金属化合物等。 硫化（vulcanization,cure）：橡胶在一定条件下，与硫磺等发生化学 反应，交联形成网状或体型结构的过程。 ❖ 硫化促进剂(cure accelerator)：能缩短硫化时间、加快硫化速度、 降低硫化温度、减少硫化剂用量的助剂，同时也改善性能。
第四章 其它高分子材料
---橡胶
材料学院 李晓萌
橡胶材料
橡胶是一类线形柔性高分子聚合物。其分子链柔顺性好， 在外力作用下可产生较大的变形，除去外力后能迅速恢复原 状。由于橡胶在宽广温度范围内具有的高弹性，所以也被称 为弹性体（elastomer）。
弹性体材料的高弹性，使其成为现代工业中一类不可或缺、 无法替代的，具有战略意义的材料。因同时具有绝缘性、气 密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、 国防、交通及日常生活中。
◆按化学结构分类
根据橡胶分子主链元素组成 碳链橡胶： BR 、SBR 、IR 、CR 杂链橡胶：聚硫橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶 根据碳链橡胶的极性及分子主链上有无双键存在 饱和非极性橡胶：EPR、 EPDM、IIR 饱和极性橡胶：CPE、CSM(chlorosulfonated Polyethylene) 不饱和非极性橡胶： NR、 IR 、 BR、SBR 不饱和极性橡胶： CR、NBR
◆按橡胶外观形态分类
固态橡胶（干胶）：产量约占85～90％ 乳状橡胶（胶乳）：橡胶微粒的水分散体 液体橡胶：硫化前在室温下能流动的橡胶 粉末橡胶：粉状的橡胶，平均粒径为40~60目
工艺简化，不需塑炼
橡胶工业的发展历程
◆ 天然橡胶的发现
11世纪 西印度群岛的海地土著用巴西橡胶树上流出的乳汁， 通过干燥固化，获得有弹性的材料，做成各种球类和祭品。 1493～1496 西班牙探险家Columbus赴南美洲探险，发现这种 可伸张的材料，取名为Rubber。 1736～1743 法国科学家Condamin带领科考团赴南美实地考察 后，向欧洲详细介绍了印第安人种植、采集、制备和应用 Rubber的情况，并将橡胶树的种子带回欧洲。
通用合成橡胶：性能与天然橡胶相近，广泛用于制造轮胎及其他大量制品。 如BR、 SBR等。 特种合成橡胶：具有特殊性能（如耐候性、耐热性、耐油、耐臭氧等）的， 并用于制造特定条件下使用的橡胶制品。如NBR、硅橡胶、氟橡胶、聚氨 酯橡胶等。
特种橡胶随成本下降、应用扩大，就成为通用合成橡胶，如EPR ！
NR的种植地域：温暖潮湿的地方－巴西、马来西亚、墨西 哥、印度尼西亚、中国的亚热带地区、泰国等40多个国家。
◆ 天然橡胶的利用与研究（1900年之前）
1743～1760 皇家园林的观赏植物。英国人Wickham在巴西亚马 逊河沿岸的原始森林中采集到7万颗橡胶树种子，回国后大面积种 植，使橡胶成为世界范围普遍认识的天然弹性体材料。
1826年 Hancock发明了开放式炼胶机---奠定了橡胶工业的基础。
1839年 美国科学家Goodyear发明了橡胶的硫化，拓宽了橡胶的 使用温度范围，改善了其热天发粘、冬天变硬的弊病，成为一种 不溶解不熔融，只能溶胀的真正意义上的弹性体材料---是橡胶工 业发展史上的里程碑。
1888年 英国人Dunlop发明了充气轮胎，使橡胶的用量大幅增加， 也促进了汽车工业的发展。
◆天然橡胶的剖析和合成橡胶的诞生
1900年 确定了NR分子结构，开始人工合成橡胶的研究。 1914～1917 一战中，德国开始小规模生产甲基橡胶(聚2 ,3-二甲基 -1, 3-丁二烯)，拉开合成橡胶工业化的序幕。 1916年 发明橡胶的补强改性，将炭黑大量应用于橡胶工业。
◆合成橡胶工业的建立
1927～1928 美国合成了聚硫橡胶(聚四硫化乙烯)和氯丁橡胶。 1931年 前苏联和德国分别实现了丁钠橡胶(Na为引发剂，1,3-丁二 烯聚合)的工业化。 1935～1937 德国法本公司生产了丁腈和丁苯橡胶。 1943年 美国工业化生产了丁基橡胶。
无机类:氧化镁、氧化铅。效果小,性能差。 有机类:噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐 类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲类等八大类。
❖硫化活性剂(vulcanization activator)：能提高促进剂活性的物质。包括 金属氧化物、有机酸和胺类。如氧化锌与硬脂酸并用。 ❖防焦剂(硫化延迟剂、稳定剂)：使胶料在加工过程中不发生早期硫化现 象。如邻羟基苯甲酸、邻苯二甲酸酐。会影响防老化性，一般不用。 ❖防老剂：能提高橡胶在长期使用过程中耐受光、氧、臭氧、热、辐射、 应力等破坏作用的助剂。 ❖补强剂：能提高橡胶的强度特别是耐磨性的物质，如碳黑、白碳黑（二 氧化硅）。 ❖填料：能提高橡胶容积、降低成本，而不影响性能的助剂。如碳酸钙、 碳酸镁、陶土等。
◆ 合成橡胶的发展与应用时期 1950～1969 Z-N引发剂的发现和阴离子活性聚合的研究大大 促进了合成橡胶的发展。BR、EPR、IR等橡胶品种出现。 1965～1973 第三代橡胶--热塑性弹性体TPE开始工业化生产。 1970年后 合成了多种具有特殊结构和性能的特种橡胶，如： 硅橡胶、氯醚橡胶和氟橡胶等。 1984年 德国的Nordsiek提出了集成橡胶的概念。以苯乙烯， 异戊二烯和丁二烯单体合成集成橡胶SIBR。 1990年 Goodyear公司将SIBR应用于轮胎。 1997年 Dupont Dow弹性体公司成功生产出茂金属乙丙橡胶 （met-EPDM）--- 橡胶工业的新革命！
ASTM D1566关于高弹性的定义： 在室温下拉伸至原长度（L0）的2倍，保持1min，撤除外力， 在1min内恢复到1.5 L0内。
Hale Waihona Puke Baidu
橡胶的分类
◆按来源分类
天然胶： 巴西橡胶树（天然橡胶。NR）；银胶菊（银菊胶，guayule rubber）；杜仲胶（古塔波胶）
合成胶： 顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)、氯丁橡胶(CR)、 丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPR)
2010年世界橡胶用量达2389万吨/年，其中天然橡胶约占1/3。
橡胶的组成
◆生胶
未经加工的橡胶原料。橡胶材料的主要组分，其强度低、弹性小、 冷则变硬、热则发粘、易老化，不直接使用，对配合剂起粘结作用。
◆配合剂
❖ 硫化剂(vulcanizator)：能使生胶交联的助剂。如硫磺、碲、硒、过 氧化物、醌、胺、金属化合物等。 硫化（vulcanization,cure）：橡胶在一定条件下，与硫磺等发生化学 反应，交联形成网状或体型结构的过程。 ❖ 硫化促进剂(cure accelerator)：能缩短硫化时间、加快硫化速度、 降低硫化温度、减少硫化剂用量的助剂，同时也改善性能。
第四章 其它高分子材料
---橡胶
材料学院 李晓萌
橡胶材料
橡胶是一类线形柔性高分子聚合物。其分子链柔顺性好， 在外力作用下可产生较大的变形，除去外力后能迅速恢复原 状。由于橡胶在宽广温度范围内具有的高弹性，所以也被称 为弹性体（elastomer）。
弹性体材料的高弹性，使其成为现代工业中一类不可或缺、 无法替代的，具有战略意义的材料。因同时具有绝缘性、气 密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、 国防、交通及日常生活中。
◆按化学结构分类
根据橡胶分子主链元素组成 碳链橡胶： BR 、SBR 、IR 、CR 杂链橡胶：聚硫橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶 根据碳链橡胶的极性及分子主链上有无双键存在 饱和非极性橡胶：EPR、 EPDM、IIR 饱和极性橡胶：CPE、CSM(chlorosulfonated Polyethylene) 不饱和非极性橡胶： NR、 IR 、 BR、SBR 不饱和极性橡胶： CR、NBR
◆按橡胶外观形态分类
固态橡胶（干胶）：产量约占85～90％ 乳状橡胶（胶乳）：橡胶微粒的水分散体 液体橡胶：硫化前在室温下能流动的橡胶 粉末橡胶：粉状的橡胶，平均粒径为40~60目
工艺简化，不需塑炼
橡胶工业的发展历程
◆ 天然橡胶的发现
11世纪 西印度群岛的海地土著用巴西橡胶树上流出的乳汁， 通过干燥固化，获得有弹性的材料，做成各种球类和祭品。 1493～1496 西班牙探险家Columbus赴南美洲探险，发现这种 可伸张的材料，取名为Rubber。 1736～1743 法国科学家Condamin带领科考团赴南美实地考察 后，向欧洲详细介绍了印第安人种植、采集、制备和应用 Rubber的情况，并将橡胶树的种子带回欧洲。