橡胶ppt

第二节、阻燃橡胶
橡胶燃烧过程 橡胶 分解
O2 可燃气体 燃烧
循环
橡胶耐燃：
指橡胶离开火源后，火焰迅速自行熄灭的 性能，以氧指数（OI）来衡量材料的耐燃 性。
>27 自熄材料 <27 易燃材料
常用聚合物的OI
聚合物
OI
LDPE
17-19
LDPE（难燃） 24-29
HDPE
17-19
HDPE（难燃）28
混合孔
一、设计准则
1、所有橡胶均可发泡 2、海绵橡胶配方设计原理 （1）发泡体系 （2）硫化体系——温度应与发泡剂分解温
度相匹配。
二、发泡剂
(一)发泡剂的种类 无机发泡剂和有机发泡剂
特点：
n粒子较粗，孔眼较大
Fra Baidu bibliotek
1、无机发泡剂
n多 数 是 白 色 产 物 ， 不 会对海绵体产生色泽污
染
n大多数是水溶性
四、其它填充剂
➢ 固体填充剂：可以选择半补强炭黑，碳酸钙等。
➢ 软化剂：用量以满足混炼胶门尼粘度30-50的条 件为选择依据，常用的软化剂有：机油，变压 器油，凡士林，环烷油，石蜡油，有机酯类等。 用量在10-30份。
➢ 防老剂：由于发泡橡胶多孔，比表面积大，极 易老化，因此，要选择高效防老剂，常用防老 剂有：防D，4010，浅色用2246，MB等。
氟橡胶 尼龙纤维 聚酯纤维
氧指数 LOI / %
17.2 19～21 16.9～19 19～21 20～22
26.3 26～30 18～21 45 以上 20～22 20.6～21.0
分解温度/℃
260 382 378 260 380 190 以上 200 以上 － － － －
燃烧热/(kJ/mol)
橡胶的阻燃性能改进的最重要的方式是 添加阻燃剂。橡胶常用的阻燃剂有：含 卤素类阻燃剂、含磷类阻燃剂、三氧化 二锑、无机金属水合物等。
CPE
21-23
PS
17-18
PVC
45-60
聚合物 聚酰胺 聚酰亚胺 EPDM CSM CR SiR PTFE
OI 22-28 36.5 21.9 25.1 26.3 26-39 795
各类橡胶的氧指数
橡胶名称
天然橡胶 顺丁橡胶 丁苯橡胶 丁基橡胶 丁腈橡胶 氯丁橡胶 氯磺化聚乙烯橡胶 乙丙橡胶
BC段，这时胶料已有 足够程度的硫化程度， 粘度较高，孔壁较强， 会产生闭孔结构。
A为焦烧时间，AB为热硫化的前期，
若在C点或附近，胶料 已达到正硫化，粘度
BC为热硫化后期，C为正硫化
太高，不能发泡。
因此必须根据发泡剂分解速度来调整硫化 速度，控制在一定硫化阶段进行发泡。发 泡剂用量为5-8份。
如何调整硫化速度和发泡剂分解速度 使之匹配？
46.05 44.80 43.54 46.89
－ － － － － － －
评价材料阻燃性的指标
橡胶阻燃性能的好坏，一方面指的是材料 在被火焰侵袭时，被点燃的难易程度；另 一方面是指一旦材料着火燃烧后，它所具 有的火焰传播速度、热释放速率、有毒气 体释放量的高低，以及材料离开火源后能 否迅速自行熄灭的性能。
n大多数具有不燃性
n产 生 气 体 是 二 氧 化 碳 、
水蒸汽、氨气等，而不
是氮气。
n分解温度不稳定
n多数是吸热反应 由于发气量不稳定，很难获得高发泡倍率的产品。
部分用于制造开孔结构产品以及与有机发泡剂并用。
2、有机发泡剂
特点：
n 粒子较细，孔眼 细小
n 放气量大，释放 气体以氮气为主
n 分解温度稳定
第二章 特种橡胶配方设计
第一节 海棉橡胶 第二节 阻燃橡胶 第三节 透明橡胶 第四节 吸水膨胀橡胶 第五节 导电橡胶 第六节 导热橡胶
第一节 海棉橡胶
海绵橡胶是一种疏松多孔橡胶，具 有好的弹性、高的减振、隔音、隔 热的性能。
种类繁多，广泛应用于密封、减振、 消音、制鞋等方面。
开孔
闭孔
三、硫化体系
海绵橡胶的硫化体系与它的发孔情况密 切相关。----关键因素。
要求：胶料硫化速率必须与发泡速率相 匹配。
原理：
1、海绵橡胶在硫化过程中同时发生两种反应，即发 泡剂分解析出气体和橡胶在硫化剂作用下的交联。
2、发泡剂析出的气体，最初溶解在胶料中，当气体 溶解达到饱和后，即有气相产物形成，胶料是在所形 成的气体的压力下发泡的。与此同时胶料通过硫化交 联而把孔眼结构固定下来。为此要求硫化速度能调节 到使析出气体所产生的对孔壁的拉伸膨胀力稍大于孔 壁本身的阻力。
情况1：
方法：
选取在现有的硫化温 度下硫化速度慢一点 的硫化体系。即将硫 化曲线向右平移，使 发泡剂分解曲线位于 BC段
情况2：
方法：
1、选取在现有的硫化 温度下硫化速度快一 点的硫化体系。即将 硫化曲线向左平移， 使发泡剂分解曲线位 于BC段。
2、选取合适的快速硫 化体系，利用硫化速 度对温度的敏感性比 发泡剂对温度的敏感 性更强的特点，提高 硫化温度也是一种有 效的办法。
配方设计要点：
1、生胶体系： 将易燃橡胶与阻燃材料共混是提高前者
阻燃性的一个方法。典型的例子是丁腈 橡 胶 与 聚 氯 乙 烯 、 氯 化 聚 乙 烯 （ CPE ） 间的共混，它们的相容性较好。例如， NBR/CPE 共 混 ， 当 CPE 含 量 超 过 40% 时 ， NBR的氧指数提高至32左右。
3、如果气体相的形成速度过快，由于胶料来不及硫 化，则形成的一个个气泡就会破裂，导致气体从各个 孔眼扩散逸出，发泡压力降低；反之，若气体相形成 速度过慢或硫化速度过快，则胶料在形成多孔结构之 前就完成硫化定型。
A点前发泡，此时胶 料尚未开始交联，粘 度很低，气体容易跑 掉，得不到气孔。
AB段发泡时，粘度在 仍然较低，孔壁较弱， 容易造成连孔。
n 分解反应为放热 反应
n 大多数产品具有 易燃性
n 易残留气味，产 生色泽污染
有机发泡剂 和无机发泡剂分解曲线比较
有机发泡剂在达到一定温度时迅速分解，放气量稳定，能够按照 用量来计算发泡倍率。而无机发泡剂由于是吸热反应，不会马上 分解，全部分解需要一定时间和热量，所以它产生的有效气体量 是不稳定的。
具有阻燃性的橡胶和塑料：
含氯材料-如CR、CSM、FKM、PVC、CPE、 ECO、SiR
2、填充体系 填料一般不采用炭黑、而采用硅酸盐等
浅色填料。
3、软化增塑体系 软化增塑剂一般易燃、在阻燃橡胶中应
尽量少用。 含氯和含磷的增塑剂具有提高阻燃性的
作用：如氯化石蜡和磷酸三甲苯酯。
4、 阻燃剂