丁苯橡胶的增强改性资料

炭黑
生胶
炭黑的补强机理
在炭黑-丁苯橡胶体系中，炭黑以颗粒分 散于橡胶体系中，炭黑的活性表面通 过物理及化学作用与若干高分子链相 结合形成一种交联结构，称为类交联 结构。当其中一根分子链受到应力时， 可以通过交联点将应力分散到其他分 子链上，如果其中某一根链发生断裂， 其他链可以照样起作用，而不危及整 体；从而使其力学强度大幅升高。
丁苯橡胶的增强改性
• 丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品 种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。 它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。加工 性能及制品的使用性能接近于天然橡胶， 耐磨、耐热、耐老化较好，用途广泛。但 纯丁苯橡胶强度和模量很低、内耗大、弹 性较小，往往需要与其他橡胶、树脂、增 强剂等等进行共混改性。下面就丁苯橡胶 的增强共混改性进行讨论。
工艺流程
（二）、混炼前处理
• 生胶分子量很大，并伴有少量交联结构；为了提 高其可塑性、共混性等；在混炼前，往往需要塑 炼。塑炼前，生胶需预热等准备工作，而后，在 开炼机进行塑炼。放置4~6小时后就可混炼。
• 混炼前，应对炭黑种类选择 ；炭黑的种类不同， 其粒径和比表面积不同；粒径小的，比表面积大， 补强效果大，但不利于其分散。为提高炭黑与橡 胶相容性，有时也加入少量偶联剂。
成 品
强度测量
• 将该共混物注塑成标准样条，置于万能拉伸试验机中进行 拉伸，其断裂强度比纯丁苯橡胶的拉伸断裂强度提高了更 高的倍数但断裂伸长率也有较大的减少。
• 随丁苯橡胶中苯乙烯含量的增加，界面粘接力提高，相容 性增加，拉伸强度也增加。除此之外，聚苯乙烯的用量、 加工温度对其拉伸强度和断裂伸长率有重要的影响，我们 可以通过实验确定其最佳用量及最佳种类。
• 其他配合剂有抗氧剂、紫外线吸收剂、促进剂等 等；混炼前，有的需要预处理，并且以上原料都 需要干燥。
工艺流程
（三）、炭黑-橡胶混炼 搅拌机
• 橡胶的混炼设备有开 放式炼胶机、密闭式 炼胶机、螺杆挤出机。
• 将塑炼完的橡胶和炭 黑及各种配合剂置于 高速捏合机等进行粉 料设备中进行粉料共 混，再将粉料共混物 置于上述的机器中， 进行混炼；得到宏观 均匀、力学性能良好 的混炼胶。
开炼机 密炼机
挤出机
后加工工艺与应用
将混炼后得到的 将帘布、线绳、钢丝等做成车轮外胎的 混炼胶经干燥 骨架，再用混炼胶和硫化剂均匀混合 后，再加入硫 物进行压延，就可获得高强度、高稳 化剂混合均匀 定、强阻尼性的车轮外胎。 通压射固可过延成化得挤 成 型 （ 到出 型 并 硫 各、 发 化 种成注 生 ） 制型、将金在物具性属其，有等片两经高性材面辊强能或覆轴度，金盖压、广属混实表泛网炼，观用表胶得低于面和到硬汽进硫金度车行化属及、化剂复优建学均合异筑处匀橡的等理混胶密行，合板闭业， 品。右边是一 中。如用于发动机等高性能的垫圈，属 些制品的工艺 于‘微型’的金属复合橡胶板。 及应用。
• 丁苯橡胶中含有少量苯乙烯链段，与聚苯乙烯有较好的 相容性；聚苯乙烯增强丁苯橡胶体系中，聚苯乙烯含量 较多（40%左右），聚苯乙烯与丁苯橡胶构成连续相， 且相界面粘接力好，这使该共混物为硬弹性材料。
丁 苯 橡
苯 乙 烯
胶
聚苯乙烯增强丁苯橡胶特点及用途
• 该共混物有奇特的性能：第一次拉伸时表现出一般塑料的 冷拉性质；紧接着第二次拉伸时表现出高弹性，无屈服、 成颈现象；但拉伸强度仍比纯丁苯橡胶大好几倍；在室温 一段时间后，又恢复拉伸前的硬弹性性质。这种性质又称 应力诱发塑料——橡胶转变。
工艺流程
（一）、工艺流程图
生胶
配合剂、 填充剂 （炭黑）
纤维材料 （帘布）
烘胶、
切胶
预加工
浸浆、热 伸张
硫化 剂
预加 工
塑化
混炼
压延 挤出
成型
橡胶制品基本成型工艺流程图
金属材 料
化学处 理
硫 化
• 在炭黑-橡胶体 系中，炭黑的 含量大约为生 胶的一半，炭
成 黑和橡胶构成 品 该复Biblioteka Baidu材料的
两个相。相的 形态结构和相 界面情况对材 料性能有重要
• 炭黑增强橡胶主要用于轮胎行业，还用于橡
胶密封件、胶鞋底、减震器等。
轮胎
密封件
胶鞋底
减震剂
• 炭黑是由烃类裂解或不完全燃烧而得的黑色粉末 状物质，具有准石墨状结构，其表面含有羧基、 醌基等多种活性基团，具有亲油性。橡胶用炭黑 占炭黑总量的94%，其中约60%用于轮胎制造。
• 几乎所有的橡胶都可用炭黑来补强。常用炭黑来 补强的橡胶主要有丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡 胶等。
强度测量
• 将炭黑-丁苯橡胶注塑成 标准样条，置于万能拉伸 试验机中进行拉伸，其断 裂强度比纯丁苯橡胶的拉 伸断裂强度提高了好几倍， 甚至接近十倍，但断裂伸 长率有较大的减少。
• 炭黑的种类、用量对其断 裂强度有重要的影响，我 们可以通过实验确定其最 佳用量及最佳种类。
聚苯乙烯增强丁苯橡胶简介
• 除了炭黑增强丁苯橡胶外，还经常采用聚苯乙烯增强丁 苯橡胶，其增强机理属于塑料增强橡胶机理。
• 该共混物广泛用于制备胶管等制品。
工艺流程
生胶
烘胶、 切胶
配合剂、 填充剂、 聚苯乙 烯
预加工
纤维材料 （帘布）
浸浆、热 伸张
硫化 剂
预加 工
塑化
混炼
压延 挤出
成型
橡胶制品基本成型工艺流程图
金属材 料
化学处 理
硫 化
• 工艺流程与炭黑增 强丁苯橡胶相同， 只不过在混炼时， 还要加入聚苯乙烯， 且把填充剂炭黑改 为钛白粉等。
炭黑增强丁苯橡胶：
u 炭黑增强丁苯橡胶简介 u 炭黑的补强机理 u 工艺流程 u 后加工工艺与应用 u 强度测量
聚苯乙烯增强丁苯橡胶：
l 聚苯乙烯增强丁苯橡胶简介 l 特点及用途 l 工艺流程 l 强度测量
目录
炭黑增强丁苯橡胶简介
• 炭黑增强丁苯橡胶是以橡胶为基体，以炭黑 颗粒为增强相的复合材料。炭黑在橡胶体系 中起补强和填充作用，以改善橡胶制品性能。 纯丁苯橡胶拉伸强度只有3.5MPa，没有应 用价值，加入炭黑补强后，其拉伸强度提高 到25MPa左右。