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不C 饱H 3和度极小,较稳定。 C H 3
特点:气密性在所有橡胶中最好。是NR的20 倍,BR的30倍,SBR的8倍,EPDM的13倍。 耐老化性能在通用橡胶中排在第二位。
应用:
7、丁腈橡胶(NBR) 由丁二烯与丙烯腈共聚而成。
极性特种橡胶。橡胶的特性与—CN相关;
[(C H 2 C HC HC H 2)X(C H 2 C H )Y]n
织物上覆上一层薄胶; 贴合——胶片与胶片、胶片与挂胶 织物
的贴合;
压型 将热炼后的胶料压制成具有一定断面形
状或表面具有某种花纹的胶片的工艺。
挂胶 纺织物的挂胶是用压延机在纺织物上挂上
一层薄胶,制成的挂胶帘布或挂胶帆布作为 橡胶制品的骨架层,如轮胎外胎的尼龙挂胶 帘布。
CH2 CF2 CF3CF CF2 CF2 CF2
特性:耐热氧老化性极好;耐高温、有机液 体、浓酸、高浓度过氧化氢及其它强氧化剂 的作用下,化学稳定性极好。
使用温度:(-30 ℃ ~300℃); 应用:航空、航天、导弹等尖端科学领域。用 作耐高温、耐油、耐介质的密封剂、密封件。
10、聚氨酯(PU) 由聚酯、聚醚多元醇与二异氰酸酯类化合
NBR品种:
C N
NBR -40 (丙烯腈36~42%);
NBR -26(丙烯腈25~30%);
NBR -18 (丙烯腈<24%);
特点: ①优异的耐油性
优于其它通用橡胶,并随丙烯腈含量的增 加,耐油性提高; ②耐热性较好
耐热性优于NR、SBR,可在120℃的热油 中使用,短时达150 ℃; ③耐寒性差
copolymer)
EPM :乙烯和丙烯共聚物,在PE的链段上,
引入了丙烯链节,破坏了PE原有结构的规整
性,非晶饱和橡胶。 CH3
交联硫化困难。 ( ( CH2
CH2)X(CH2
CH)Y
) n
EPDM:乙烯、丙烯和少量二烯烃三元共聚物,
CH3
40~60% (( CH2
CH2 )X(CH2
CH)Y (
SBR)
合成橡胶中产量、消耗量最大、品种较多
的一种。 (CH2
CH
CH
CH2)(CH2 X
CH)Y(CH2
CH)Z
CH
CH2
主要品种:丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50
拉伸强度 硬度 耐磨性 耐寒性 耐热性 高弹性
苯乙烯 含量增加
SBR特性: ①较好的耐热性:NR使用温度:-60~70℃;
SBR使用温度:-50~120 ℃; ②内聚力增加,硬度提高,耐磨性优于NR。 ③苯基存在,弹性、抗撕裂性能较NR、BR差;
94.5℃ 120℃ 160 ℃ 444.6℃ 1000℃
S α S β S λ S μ S 8 S 2
固体 固体 液体 液体 气体 气体
Sμ 化学活性最大,硫化在120~160℃进行。
硫黄粉用量: 软质胶料:1~4份;半硬质:约10份; 硬质胶料:30~50份; 温度升高,硫黄在橡胶中的溶解度增大,
2、聚丁二烯橡胶 (Butadiene Rubber,BR) 通用合成橡胶 专门催化剂 定向聚合
分子结构:顺式——1,4聚丁二烯,95%; 俗称:“顺丁胶”
性能特点: C H 2C H C H C H 2C H 2C H C H C H 2 C H 2 C H C H C H 2 ①分子链上无甲基,更柔韧,具有高弹性在所 有橡胶中最为优异;
特点:TPR具有可塑性,可重新利用; 可用注射成型机成型,加工能耗小;
3、橡胶制品应用
9、1 胶料的组成 9、1、1 橡胶 1、天然橡胶 (NR)
巴西橡胶树——NR——三叶橡胶; (1)NR品种
天然乳胶—— 胶乳; ——凝聚、压片——固体NR
① 烟片胶(NR的重要品种)
加工过程:

胶乳
粗滤
加水稀 释 15~20%
使用温度:-60 ℃~150 ℃; ②优异的电绝缘性:
性能不足: 硫化速度慢,自粘性和互粘性差,工艺
加工性能不好; 应用:耐热制品——耐热运输带、耐热胶管; 绝缘包覆:高压电线电缆;
6、丁基橡胶(IIR) 由异丁烯和0.5%~3%异戊二烯共聚。
C H 3
C H 3
C H 3
( CC H 2 )X C H 2 C C HC H 2( CC H 2 )Y
置 沉淀
细滤 去除细纱
凝固
压片 3mm
挂片 风干
0.5%~ 0.6%醋酸
去除 水分
烟气熏干
50~60℃ 3~5d
烟片胶
烟熏——杂酚油——防腐、防霉; 现在:化学防腐,热风干燥; ②绉片胶
在胶乳凝固前加入亚硫酸氢钠,漂白, 防腐,烘房中热空气干燥。
除去色素,透明,用于白色制品。
③ 标准马来西亚胶 (恒粘度橡胶CV,低粘度橡胶LV ) 恒粘度标准马来西亚橡胶CV:制备中用盐酸 羟胺处理,将橡胶分子链上的醛基钝化,粘 度保持不变,具有良好的加工性能。 低粘度标准马来西亚橡胶LV:加入环烷油使 粘度降低。不需塑炼,可进行混炼加工。
③热塑性橡胶(TPR):不需硫化;
高温下,塑性流动; 常温下,高弹性;
两种物理状态在 不同T下互相转化
TPR:嵌段共聚物 硬段:塑料类分子链段; 软段:橡胶分子链段; 低温下:硬段间形成物理 交联点,赋予TPR一定的强度;并呈橡胶弹 性; 高温下:T大于塑料Tg ,物理交联点破坏, 硬段产生流动,——TPR具有可塑性;
② BR耐寒性十分优异, Tg=-100℃,在通用 橡胶中耐寒性最好。 ③耐磨耗性能优异; 缺点: σ小于NR,抗撕裂强度不高,抗湿滑 性不良,加工性能不好,易脱辊,可与NR并 用。 应用:高弹、耐磨、耐寒领域 苛刻条件(高速、路面差、气温低)轮胎; 胶鞋、胶带、胶辊等。
3、丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber,
CH3
戊二烯
O
4.8A
O
4.8A
CH3
CH3
CH3
C CH2
CH2 CH
C CH2
CH2 CH
C CH2
CH2 CH
(3)NR性能及应用(通用橡胶) 生胶:σ=2.5 MPa,硫化胶:17 ~ 25 MPa, 炭黑补强:25~35 MPa;拉伸过程中产生结晶, 自补强; 常温下:具有高弹性,弹回率70~80%,伸长率 可达1000%; Tg= -72℃, Tf=130~140℃, Td= -200℃ 耐屈挠疲劳性能、加工性能优。综合性能最好。 应用:大型轮胎、胶布、胶带、胶管。
S CH3
H3C N C S S C N CH3
由于不是元素硫直接作用,不喷霜,易分
散,对硫化胶性能有所改善。
(3)非硫类硫化剂 饱和橡胶用含硫类硫化剂难以硫化。 一些不饱和橡胶用非硫类硫化剂,耐热、
耐老化性能得到改善。 ① 金属氧化物
ZnO/MgO并用——CR的硫化; ②过氧化物:过氧化二异丙苯,过氧化苯甲酰; 适用:透明制品、低压缩永久变形制品。但价 格昂贵。
并随丙烯腈含量的增加,耐寒性越差;
NBR应用: NBR -40 ——直接与油类接触的制品:密封圈、 输油管等; NBR –26——普通耐油制品,印刷胶辊、油管、 耐油手套; NBR -18 ——耐油要求较低、弹性较高、耐寒 性有一定要求的场合。
8、硅橡胶(SIR)
各种硅氧烷缩聚而成。兼具无机和有机性
的电子,与橡胶起化学作用——化学吸附; 橡胶吸附在炭黑的表面,润湿炭黑,炭黑
与橡胶分子间的吸引力大于橡胶分子间的内 聚力——物理吸附;
橡胶制品成型工艺过程
生胶 塑炼
配合剂
模压
混炼
注压
压延
压出
成型
硫化
制品
橡胶压延工艺包括: 压片——把胶料制成一定厚度和宽度的
胶片; 压型——在胶片上压出某种花纹; 贴胶和擦胶——在作为制品结构骨架的
质的弹性体;
( Si O )
特性:耐高温、耐严寒,工作范围宽 n
(-100~300℃);
强度、撕裂强度、耐磨性差;
应用:宇航工业、电子、电气工业的防潮罐封
料、建筑工业的密封剂、汽车工业的密封件及
医疗卫生用品。
9、氟橡胶 主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一
类高分子弹性体。含氟单体共聚而成。 常用的一类:含氟烯烃类氟橡胶;
2、硫化促进剂
加快硫化反应速度,缩短硫化时间,降低
硫化反应温度,减少硫化剂用量并能提高或改
善硫化胶物理机械性能的配合剂。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
根据化学结构分类:噻唑类、秋兰姆类、次磺
酰胺类等。
硫醇苯并噻唑 商品名:促进剂M
N C SH
S
根据硫化速度快慢分类: 以促进剂M为标准: 相近:准超速促进剂; 大于:超速或超超速促进剂; 小于:中速或低速促进剂;
S 1 S 2 SX
S SS
3、防老剂 4、增塑剂 5、补强剂和填充剂
S Y Y≥1
促进剂
①炭黑的结构 粒子结构单元:
六圆环组成的平 面网络,碳原子以主 价键连结,3~5个圆 环层叠成炭黑粒子的 单元晶体,层间碳原 子以共价键相连。
炭黑的链状空间结构:单元晶体结合。
②炭黑的补强作用 炭黑具有不均匀性,存在活性点,不配对
第九章 橡胶加工 概述 9、1 胶料的组成 9、1、1 橡胶 9、1、2 配合剂 9、2 橡胶的塑炼与混炼 9、2、1 生胶的塑炼 9、2、2 胶料的混炼 (略) 9、3 橡胶制品的硫化
概述 1、橡胶的特性 2、橡胶的种类 (1)天然橡胶 (NR) 加工方法不同:烟片胶、绉片胶、风干胶片; (2)合成橡胶(BR、SBR、CR、NBR、SIR) 用途不同: 通用合成橡胶——代替NR制造轮胎等; 特种合成橡胶——耐寒、耐热、耐臭氧、耐油, 特定条件下使用;
物缩聚而得。 特点:优异的力学性能:拉伸强度达80MPa;
耐磨耗性能超过任何橡胶;耐辐射性能 最好;不耐酸,易水解; 应用:制造胶辊、胶带、实芯轮胎(承载能力 是NR的7倍) 、鞋底。
9、1、2 配合剂 1、硫化剂:在一定条件下,使橡胶发生交联 的物质。 (1)硫黄 S8 结晶型:斜方形硫(α)、单斜形硫( β ) 无 定形:液态硫黄( λ )、液态硫黄(μ)
但可通过与NR、BR共混改进。 应用:代替NR生产轮胎、胶布、胶管、胶鞋; 充油丁苯橡胶:充含芳烃或环烷烃油,易加工,耐寒, 低成本; 充炭黑丁苯橡胶:加有炭黑,混炼时电能损耗小;
4、氯丁橡胶(Chloroprene Rubber,CR) 通用合成橡胶,2,-氯-1,3丁二烯的聚合物。
Cl原子赋予CR的特性: (CH2 C CH CH2) n Cl
含促进剂的硫黄硫化机理:(见书P229~240) ①硫化体系(硫黄、促进剂、活性剂)各组分 间相互作用生成中间产物(或络合物)——事 实上的硫化剂; ②中间化合物与橡胶相互作用在分子链上生成 活性侧基; ③活性侧基相互间或与橡胶分子间作用形成交 联键; ④交联键的继续反应。
含促进剂的硫黄,硫化的硫化胶结构:
CH CH)) Zn
2~5%
HC CH CH CH3
CH2 C CH
特点:①耐老化性是通用橡胶中最好的。 抗臭氧性:30%臭氧浓度,CR 7min后出现裂 纹,EPDM 1hr无变化; 耐候性:SBR阳光下爆晒5天出现裂纹,
EPDM阳光下爆晒3年无裂纹。 耐热性: EPDM可在150℃下长期使用,间歇 适用温度可达200 ℃;
(2)NR的化学组成(%)
橡胶烃 蛋白质 丙酮抽 灰份 水溶物 水分

出物
91.68 2.07~ 1.25~ 0.09~ 0.06~ 0.2~ 3.84 4.10 0.41 0.23 0.74
橡胶 烃
O
8.16A CH3
C CH2
CH
CH2
CH2
C
CH3
CH2
C
CH CH2
CH CH2
顺式——1,4聚异
当温度降低,形成过饱和溶液,过量的硫黄在 胶料表面析出,形成结晶——喷硫; 喷硫——硫黄分散不均匀,胶料表面粘着力下 降,加工困难;硫化胶质量降低; 解决:硫黄适量;低温短时混炼,均匀分散。
(2)含硫化合物
在硫化温度下,分解出活性硫与橡胶大分
子发生反应。
促进剂TMTD:二硫化四甲基秋兰姆;
S H3C
①良好的阻燃性:遇火只炭化,不延燃,自熄; 在通用橡胶种阻燃性最好。 ②耐老化:耐臭氧、耐光老化性在通用橡胶中排 在第三位。
③耐寒性差:-20℃出现硬化; 应用:消防器材、电缆包覆、矿山运输带;
接触油环境的汽车配件;耐用胶管、胶 辊、氯丁胶乳——胶粘剂;
5、乙丙橡胶(Ethylene-propylene-dine
分子结构不同:饱和橡胶、不饱和橡胶;极性 橡胶、非极性橡胶; (3)新品种橡胶 ①液体橡胶:
液体,分子量低,结构中带有活性基团, 经过化学反应形成空间网络结构。
特点: 加工能耗小,连续自动化生产(浇铸成
型)。 ② 粉末橡胶:粒径小于1㎜。 制备:低温机械粉碎、乳胶喷雾干燥、淀粉 与乳胶共沉; 特点:直接与配合剂混合,混炼时间短,自 动化生产;
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