橡胶材料-第5章软化与增塑体系

• 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。
5.5 增塑剂与橡胶的相容性
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。
5.7 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
5.8.1 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。
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5.6 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wk.baidu.com，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=kφ1 k-常数；φ1—增塑剂的体积分数
5.8.1 增塑剂的分类
2. 按来源分： • 橡胶工业中所用的软化增塑剂的品种很多，根据来源大致
可分成： 矿物油系、动植物油系及合成物系等几大类，具体见下表 ：
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•矿物油系
•石油系
•芳香烃油、环烷烃油、石蜡烃油 机械油、高速机械油、锭子油、变压器油 重油、凡士林、石蜡、沥青、石油树脂等
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5.2 增塑剂的作用
1．改善橡胶的加工工艺性能： a.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； b.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。
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5.3 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。
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5.4 橡胶增塑的方法
提高橡胶可塑性的方法主要有以下三种： 物理增塑法：加入物理增塑剂 化学增塑法：化学增塑剂 机械增塑法：通过机械剪切作用，提高可塑性。可单独应
• 苯胺点 在试管内线加入5～10 mL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℃范围内比较合适。
用，与前两种方法一起使用时，效果更好。
5.5 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。
•煤焦油系
•煤焦油、古马隆树脂 煤沥青、RX-80树脂
•软化（增塑）剂
•动植物油系
•脂肪酸：硬脂酸、油酸、蓖麻酸、月桂酸等
•脂肪油系 脂肪油：柿子油、亚麻仁油等植物油及植物油热炼的聚合油等 油膏：黑油膏、白油膏
率称为软化力。软化力高，对橡胶的塑化作用强。
5.8 软化增塑剂的分类及常用品种的性能
5.8.1、软化增塑剂的分类 5.8.2.1、石油系软化(增塑)剂 5.8.2.2、煤焦油系软化(增塑)剂 5.8.2.3、松油系软化(增塑)剂 5.8.2.4、脂肪油系软化(增塑)剂 5.8.2.5、酯类增塑剂 5.8.2.6、低聚物 5.8.3、新型增塑剂
橡胶材料-第5章软化与 增塑体系
2020年5月31日星期日
5.1 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范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。
• 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）2
•
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
5.6 增塑剂作用机理
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。