橡胶知识炼胶知识橡胶应用

硫化仪
测胶料加工性能
测胶料硫化特性
●拉伸试验机
测 应力—应变性能
（拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率） 还测 撕裂强度、粘合强度等
●老化箱
测 热空气老化性能 耐液体（油、酸、碱）性 压缩永久变形
●阿克隆磨耗试验机
测 磨耗性能
6. 生产工艺
配料
炼胶
成型 硫化
制品
6.1 配料
●轮胎厂和大型制品厂自动称量微机控制配料 系统
油乙丙橡胶。国产胶充油量少、质量不稳定，不予采用。国外胶有多家生产， 其中DSM公司有充油量100份的 Keltan509x100，适用。
☆ 但是，509x100充黄色石蜡油，不环保（多环芳烃—PAHs).耐紫外线变 色性差。改用新充油胶—充100份无色石蜡油的Keltan 4551A，物理性能基 本不变，无PAHs、耐紫外线变色性大大改善。
☆几种非污染性防老剂并用。
○补强填充体系
☆乙丙橡胶是非自补强性橡胶，强度很低。必须添加补强剂才有使用 价值。 ☆炭黑是乙丙橡胶最好的补强剂，但浅色橡胶不能用。 ☆浅色橡胶补强剂首选白炭黑（二氧化硅）。白炭黑用量↑，优点： 强度↑耐磨↑抗撕↑，耐酸性↑缺点：耐碱↓硫化速度↓加工困难↑ 变形↑ 制品起泡↑（白炭黑水分指标≤7%，而且易吸潮） ☆为调节耐酸碱性、硬度、强度、弹性……,在白炭黑基础上并用其他 填充剂 — Silitin粉（德国）、纳米硫酸钡、煅烧陶土。 ☆碳酸钙价格低廉，不耐酸，不能选用。
○软化体系
☆乙丙橡胶首选石蜡油。虽然充油乙丙橡胶4551A中含有50%重量的 油，但为了达到30-40度胶料硬度，还要再补充添加石蜡油。
☆美国和国产克拉玛依高压加氢石蜡油，符合门封胶料物性和加工的 要求，而且环保符合欧盟法规。
○其他助剂
包括着色剂、加工助剂、酸碱度调节剂、脱模剂等都要认真选用
★原材料选用必须符合环保法规
缺点：不耐矿物油和溶剂、粘合差（自粘、与其他材料粘）、硫化
困难、易喷霜（喷白）、耐磨和变形性稍逊……
○ 应用
电线电缆、屋面防水卷材、汽车密封条、家用电器……
◎硅橡胶 ○ 品种 高温硫化硅橡胶（固体硅橡胶） 乙烯基硅橡胶(大多数使用品种） 氟硅橡胶、苯基硅橡胶…… 室温硫化硅橡胶 液体硅橡胶 硅凝胶 ○特性 耐高温（一般~200℃、特殊250~300℃）、耐低温（-60℃以下）、电性能和 耐候耐臭氧极好、生理惰性…… 缺点：不耐油、强度低、易撕裂、不耐磨、需二段硫化、难粘合….. ○应用 高温硫化硅橡胶应用广泛：电线电缆、电器配件、胶辊、密封件、医用 制品 室温硫化硅橡胶：幕墙和门窗密封胶（硅酮胶）、粘合剂、制模胶…. 液体硅橡胶：接触食品的制品（如蛋糕模）、生活用品（如奶嘴）、医用 制品….. 氟硅橡胶—耐油的硅橡胶，价格高，苯基硅橡胶—耐高温低温。耐辐射，价 格高
2.主要橡胶品种和特性
2.1 品种
1) 按材料来源可分为天然橡胶(Natural Rubber)和合成橡胶 (Synthetic Rubber)两大类。
2）按其性能和用途可分为通用橡胶(Universal Rubber)和特种橡胶
(Specialty Rubber Elastomer)两大类。
凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广 泛用于轮胎和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。通用橡胶有： 天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶（聚丁二烯橡胶，）、异戊橡胶 （聚异戊二烯橡胶）
没有完全弄清楚。 ○ 用户（主机厂）与生产厂（橡胶厂）配合 + 沟通+合作+理解，是成
功 的基础。 ○ 橡胶配方并不神秘，配方保密是利益的需要 ○ 不要迷信专家、外国人。专家解决不了的问题，工人、助工也能解决。
○ 配方设计的基本流程
○国内一些老橡胶工作者，出版了专著，供配方设计参考： 杨清芝（石化社） 张殿荣 （化工社） 纪奎江（化工社） 谢忠麟 （化工 社）
批（17种）……….
4. 结构设计
●结构设计
◎通用橡胶制品（轮胎、管带、胶鞋和密封件如油封、0 形圈。往复密封等），一般由橡胶生产部门设计。
专用橡胶制品和开发的产品，一般由主机厂设计。最好 是以主机厂为主，橡胶厂配合。 ◎结构设计的基本原则：
○保证满足使用要求。 ○形状、尺寸及公差配合符合部件组装要求。 ○橡胶生产工艺能否做得出来（充模、脱模…..)？ ○模具口型能否加工？ ○必须保证橡胶硫化中充分排气。
★橡胶油封 结构和模具（例）
★橡胶制品排气
☆轮胎：多层复合结构、胎面胶厚、花纹沟深、刀槽 花纹曲折密布，硫化时空气、水分和挥发份排不出（据测 定：轮胎硫化烟气有24种之多）。
模具打大量排气孔，硫化后的轮胎胎面上有一排排 胶须，修剪后才是轮胎产品。（全世界都一样）
修剪 胶须
☆ 门封（例）
两道加强筋 （影响排气，容易起泡）
凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、 耐辐射等特殊性能橡胶制品使用的称为特种橡胶。特种橡胶有：丁 腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸酯橡 胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯磺化聚乙烯、丁吡橡胶等。
2.主要橡胶品种和特性
● 天然橡胶（NR) ● 合成橡胶
◎ 异戊橡胶（合成天然橡胶，IR) ◎ 丁苯橡胶 （SBR) ◎ 顺丁橡胶 （BR) ◎ 丁腈橡胶 （NBR）、氢化丁腈橡胶（HNBR）、丁腈橡胶/聚氯乙 烯共混胶（NBR/PVC) ◎ 氯丁橡胶（CR) ◎丁基橡胶 （IIR)、氯化丁基橡胶（CIIR)、溴化丁基橡胶(BIIR) ◎ 乙丙橡胶（二元乙丙橡胶— EPM、三元乙丙橡胶—EPDM ) ◎氯醚橡胶（均聚氯醚橡胶—CO、二元氯醚橡胶—ECO、三元氯醚
●成品试验 ●环保试验
5.2 检测方法
GB/T、ISO、ASTM、JIS、行业标准….
★ 中国国标（GB/T）及绝大多数国家都已等效采
用国国际标准（ISO）和国际单位。但日本1995 年以前橡胶测试方法标准——
★ JIS 韩国和台湾等同采用，与GB/T有许多不同，
测试结果有差异。如： 硬度 JIS A (日、韩）≠ 邵尔A（GB/T、ISO、 ASTM、DIN）拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率、 阿克隆磨耗……等都有不同。
硫 促活 化 进性 剂 剂剂
硫化体系
UV 防 抗稳 老 氧定 剂 剂剂
防老体系
炭黑 白炭黑
……
碳酸钙 陶土 滑石粉
……
补强 / 填充体系
软化体系
软 化 剂
混炼胶
其他助剂
橡胶胶料 配方组成
加 工 助 剂
增 粘 剂
阻 燃 剂
抗 静 电 剂
导
电 剂 等等……
●以滚筒洗衣机门封为例，对配方设计进行说明。
NBR/PVC
◎乙丙橡胶
○ 品种
乙烯 丙烯
第3单体
ENB DCPD VNB HD
二元乙丙橡胶（EPM)
☆ ☆— —
——
三元乙丙橡胶（EPDM)
☆ ☆ ☆ 或 ☆ 或☆ 或☆
※ ENB—亚乙基降氷片烯；DCPD—双环戊二烯；VNB—乙烯基降氷 片烯；HD—1，6-己二烯。ENB型EPDM占乙丙橡胶绝大多数。VNB
2.2 特性 ● 天然橡胶 ◎橡胶树 →割胶→ 胶乳 →凝固→加工→胶片 ◎ 优点：强度高、弹性好、
耐磨、耐疲劳、耐寒、工艺 性能好…..
缺点：耐热不高、不耐 油、耐老化（臭氧、热、 氧、天候）差….. ◎应用：最广泛。轮胎、 胶管胶带、胶鞋、减震
…..
●合成橡胶 合成橡胶品种很多，原料复杂，
工艺流程长 原料：石油 →大多数合成橡胶
单体：1种→均聚胶；2种→二元胶；3种→三元胶….. 催化剂：各公司有差别。 聚合方式：乳液聚合（多）、溶液聚合（多）、悬浮聚 合…. 生胶形态：胶包（最多）、片状、块状、粒状、粉末状、 粘稠状（“液体橡胶）
◎丁腈橡胶 ○ 品种 丁二烯与丙烯腈的共聚物， 丙烯腈 强度 耐油 耐寒 耐热 耐磨 导电 根据丙烯腈含量和门尼粘度 不同，形成许多商品牌号。 丁腈橡胶俗称“耐油橡胶”，并不完全正确。它对矿物油有很好的 抗耐性，但对一些油品并不耐或较差。 ○特性 优良的耐矿物油性能。 视丙烯腈含量、增塑剂品种、硫化体系等不同，有不同的耐热 （~+100℃、甚至+120℃）耐寒性能（- 20~- 40℃、甚至-60℃）。 导电性好。与金属粘合好。缺点：耐候、耐臭氧很差 ○ 应用 密封件（油封、O形圈、皮碗等等）、液压胶管、耐油胶管、印刷胶 辊及许多工业和民用耐油配件。
型EPDM是最新的品种（2009推出）。HD型EPDM(杜邦）已停产。
目前，全世界乙丙橡胶大约有400多种商品牌号。还有一些充油乙丙 橡胶（充油量10~100份），供低硬度制品选用。 ○ 特性 耐热（~150℃)、耐寒（~ 硫化- 50℃）、耐候和耐臭氧极好可长期在 户外使用、电性能优、耐酸碱、耐水、耐高温蒸汽……
该产品安装在洗衣机视窗上，为浅色密封圈，硬度很低
（邵尔A型硬度要求耐酸30~38度），耐酸性和碱性洗涤
液，耐热，颜色均匀且耐紫外线变色，耐水，有较好的耐
磨、屈挠和耐久性……..
视窗门封
◎ 原材料选择
○ 生胶
☆ 根据各种橡胶的特性，选用三元乙丙橡胶是合理的。
☆ 低硬度胶料必须加入大量的软化剂（油），无法炼胶操作。需要使用充
● ● 开炼 ● 密炼 ● 炼胶中心 （自动配料——密炼——连续下片）
图8-24 橡胶加工过程 图8-25 开炼机结构
开放式炼胶机
图8-26 密炼机的基本构造
★美国ASTM在欧美还广泛使用，ISO许多标准是 以ASTM 为基础的。 英制单位英美还在广泛使用。
不同标准的硬度差异
5.3 检测设备
● 硬度计 邵尔A型邵（尔通A常型用（）通常用）
邵尔D邵型尔（D高（硬超度高塑硬料度、用T）PR用） 邵尔C型邵（尔海C型绵（橡海胶绵用用））
微型硬度计
● 门尼粘度仪
例如REACH、RoHs…… 涉及Pb、Cd、Hg、Cr (VI) 、PBB、PBDE（十溴二 苯醚…) 、 短链氯化石蜡、邻苯二甲酸酯增塑剂(二丁 酯、二辛酯…)、含致癌N-亚硝胺的促进剂（TMTD、 BZ、TRA、NOBS、DTDM…)、含致癌芳胺的偶氮 着色剂、多环芳烃（PAHs)…… REACH的高关注物质（SVHC)：第1批（15种）、第2
★汽车密封条
★汽车异型管
5. 检测
5.1 检测项目
●原材料（生胶和橡胶助剂）—化学和物理试验。生胶 测门尼粘度
●混炼胶—测密度、门尼粘度、门尼焦烧、硫化特性（硫 化仪）
●硫化胶—测密度、硬度、拉伸性能、撕裂强度、回弹性、 压缩永久变形 、耐磨性能 、 热老化性能、臭氧老化性 能 、耐液体（油、酸、碱等）、电性能…….
还有许许多多橡胶，限于时间略去，欢迎垂询！
3. 配方设计和试验
配方设计 配方试验
结构设计 模具/口型加工
配方 混炼胶 硫化 制品
○ 橡胶配方设计是经验科学，象中医开处方。比较辛苦、困难。 理论基础 + 前人经验 + 本人经验 + 动手操作 + 测试水平 +判断能
力 ○ 橡胶配方比中药配方更复杂，其中一些化学反应和物理作用？现在还
橡胶—GECO)
◎ 丙烯酸橡胶（ACM)、乙烯/丙烯酸酯橡胶
(AEM/VAMAC) ◎ 硅橡胶（MVQ/Q） ◎ 氟橡胶 （FKM) ◎ 氟硅橡胶（MFVQ) ◎ 聚氨酯橡胶（PU) ◎ 氯化聚乙烯橡胶（CM/CPE) ◎ 氯磺化聚乙烯橡胶（CSM） ◎ 乙烯/醋酸乙烯橡胶（EVM) …… 通常生橡胶为固态（胶包、胶片、胶块、胶粒或松散絮 状），有些品种有 胶乳（如天然胶乳、羧基丁苯胶乳、 丁腈胶乳……) 液体橡胶（如丁腈胶乳…… )
橡胶基本知识
2019
1. 什么是橡胶？
• 橡胶是具有高弹性的高分子聚合物。经受外部应力（拉 伸、压缩、剪切）时，可产生大应变，除去外力时，可 迅速回复（接近）原状。 生胶（未硫化胶）
• 橡胶 硫化胶（交联橡胶）
• 生胶是线性大分子，只有通过硫化（交联），线性大分 子形成3维网状结构，成为硫化胶，才具有高弹性、抗 形变和各种特性（如耐热、耐油、耐候、耐磨….)。橡 胶制品基本上都是硫化胶。
黄色充油EPDM 509x100
白色充油EPDM 4551A
○硫化体系
☆EPDM可以用硫黄或过氧化物硫化体系，考虑到4551A的第三单体 含量高，采用硫黄硫化体系。
☆为了硫化速度快（生产效率）、产品不喷霜（保证质量），采用几 种 超速/中速促进剂并用。 ☆常规的活性剂—氧化锌/硬脂酸并用。
○ 防老体系