橡胶工艺学课程习题

一．名词解释∶

1．橡胶：是一种有机高分子材料，能够在大的变形（高弹性）下迅速恢复其形变；能够被改性（硫化）；改性的橡胶不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶剂中；改性的橡胶在室温下被拉伸到原长的2倍并保持1min后除掉外力，它能在1min内恢复到原长的1.5倍以下。

2．格林强度：未经硫化的拉伸强度

3．冷流性：生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象。

4．活性剂：配入橡胶后能增加促进剂活性，能减少促进剂用量或降低硫化反应温度，缩短硫化时间的物质5．促进剂的迟效性

6．焦烧：加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。焦烧现象本质是硫化，胶料局部交联7．工艺正硫化时间：胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的时间。%90)(90LHLMMMM

8．硫化返原：又称返硫，是胶料处于过硫化状态，胶料的性能不断下降的现象。

9．硫化效应:硫化强度与硫化时间的乘积，用E表示。?

10．防老剂的对抗效应:防老剂（抗氧剂）并用后产生的防护效能低于参加并用的各抗氧剂单独使用的防护效能之和

11．防老剂的协同效应:防老剂（抗氧剂）并用后的防护效能大于各抗氧剂单独使用的效能之和，是一种正效应。12．软质炭黑:粒径在40nm以上，补强性低的炭黑

13．硬质炭黑:粒径在40nm以下补强性高的炭黑

14．结合橡胶:也称为炭黑凝胶，是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。

15 ．炭黑的二次结构:又称为附聚体，凝聚体或次生结构，它是炭黑聚集体间以范德华力相互聚集形成的空间网状结构，不牢固，在与橡胶混炼是易被碾压粉碎成为聚集体。

16．增塑剂: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。

17塑炼:塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程

18．压延效应压延后胶片出现性能上的各项异性现象

19. 抗氧指数又称塑性保持率，是指生胶在140℃×30min前后华莱士塑性值的比值，其大小反映生胶抗热氧化断链的能力。

三．简答题：

1．简述天然橡胶的化学结构及其特性。

答：NR链烯烃的特NR

中有双键，能够与自由基、氧、过氧化物、紫外光及自由基抑制剂反应。NR中有甲基（供电基），

使双键的电子云密度增加，α-H的活性大，使NR更易反应（易老化、硫化速度快）。2．回答问题并解释原因∶①SBR与NR相比，哪一种更耐热氧老化?

答：SBR（丁苯橡胶），②EPDM与IIR相比，哪一种更耐臭氧老化?

答：EPDM（乙丙橡胶）③NBR与CR相比，哪一种更耐石油类油类?、

答：NBR（丁腈橡胶）④CR与BR

相比，哪一种更耐臭氧老化?

答：CR（氯丁橡胶），⑤BR与NR相比，哪一种冷流性大? 哪一种回弹性大?

答：BR冷流性、回弹性较大，、

3．根据用途选择一种适当的橡胶①制造水胎或硫化胶囊（乙丙橡胶）②制造内胎（丁基橡胶）③制造耐230℃在石油介质中连续工作的密封件（氟橡胶）④具有一定阻燃性、机械强度较高、耐酸碱的运输带覆盖胶（氯丁橡胶）4．鉴别橡胶∶①两包生胶标识模糊，已知其中一包是SBR-1502，另一包是BR-DJ9000, 试选择一种方法，将其准确地区分开来。②有两块外观均为黑色的混炼胶，已知其一是掺有少许炭黑的CR，另一块是掺有少许炭黑的BR胶，试至少用两种最简单(不用任何仪器)的方法，将它们分辨开来。

5．试从化学结构上说明IIR（丁基橡胶）为何具有优良的耐老化和耐气透性?硅橡胶为何耐高温?

可以看出分子主链周围有密集的侧甲基，且无极性基团和活性基团。异戊二烯的数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键（单个存在），可近似看作饱和橡胶，所以它耐老化，透气性好。对于硅橡胶来说，硅橡胶是分子主链中为—Si—O—无机结构，热稳定性好，因此耐高温。

6．为什么丁苯胶的硫化速度比天然胶慢?

答：因为NR有推电子的侧甲基，而丁苯橡胶有弱吸电子的苯基和乙烯基侧基

7．什么是再生胶?橡胶再生过程的实质是什么?再生胶有何用途?

答：再生胶的定义：由废旧橡胶制品和硫化胶的边角废料、经粉碎、脱硫等加工处理制得的具有塑性和粘性的材料。实质：橡胶的再生是废胶在增塑剂（软化剂和活化剂）、氧、热和机械剪切的综合作用下，部分分子链和交联点发生断裂的过程。应用：（1）在轮胎工业中，再生胶主要用于制造垫带，另外也可用于外胎中的钢丝胶、三角胶条以及小型轮胎、力车胎中等。（2）在工业用橡胶制品中也有应用，如胶管、胶板等橡胶制品中。

8．硫化剂的作用是什么? 焦烧现象产生的原因有哪些？如何预防焦烧现象？

答：硫化的本质是橡胶线型大分子网络化，硫化剂会与橡胶反应生成交联键，使之成为三维网状结构。焦烧现象产生的原因有（1）促进剂选用不当（内因）（2）加工温度过高（3）冷却不充分（4）加工时间过长（5）配合剂分散不均匀。预防焦烧现象的措施：（1）使用迟效性促进剂，如次磺酰胺类促进剂（2）控制加工温度不要过高；冷却充分才折叠停放（3）在保证配合剂分散的情况下，尽可能缩短加工时间（4）使用防焦剂（scorch retarder）如CTP 9．喷霜产生的原因是什么?为避免喷霜应采取哪些措施?

答：混炼胶产生喷霜的原因：配合剂与橡胶的相容性差、配合剂用量过多、加工温度过高，时间过长、停放时降温过快，温度过低、配合剂分散不均匀。硫化胶产生喷霜的原因：与橡胶相容性差的防老剂或促进剂用量多了、胶料硫化不熟，欠硫、使用温度过高，贮存温度过低、胶料过硫，产生返原。减轻喷霜的措施：低温炼胶、使用不溶性硫黄、用硫载体取代部分硫黄、适当提高混炼胶的停放温度（25～30 ℃）、采用促进剂或防老剂并用，减少单一品种的用量、胶料中添加能够溶解硫黄的增塑剂如煤焦油、古马隆树脂、使用防喷剂（blooming inhibitor）。10．CR（氯丁橡胶）适用的硫化剂是什么?为什么不用硫磺硫化?

答：过氧化物。与硫磺硫化的硫化胶相比，过氧化物硫化胶的网络结构中的交联键为C-C键，键能高，热、化学稳定性高，具有优异的抗热氧老化性能，且无硫化返原现象，故而不用硫磺硫化。

11．促进剂DM、TMTD 、NOBS、D 、DZ、CZ在天然橡胶中的抗硫化返原能力的顺序如何?

答：DM>NOBS>TMTD>DZ>CZ>D

12．已知有下列交联网络，请你说出与其相对应的硫化体系① -C-C- ②-C-O-C- ③ -C-S1-C-和-C-S2-C- ④-C-S1-C-、-C-S2-C-和-C-SX-C-(其中以多硫交联键为主) ⑤-C-S1-C-、-C-S2-C-和-C-SX-C-(其中以单硫键和双硫键为主)

答：依次是：过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系、有效硫化体系、传统硫化体系、半有效硫化体系

13．什么是传统硫化体系、有效硫化体系和半有效硫化体系?

答：传统硫磺硫化体系是指二烯类橡胶的通常硫磺用量范围的硫化体系，可制得软质高弹性硫化胶，配合方式：硫黄和促进剂用量为通常用量。有效硫化体系是在传统硫化体系的基础上改变了硫∕促进剂的比例，配合得到的硫化胶网络中单键和双键的含量占90%以上，网络具有极少主链改性，硫磺的利用率很高。半有效硫化体系是一种促进剂和硫磺的用量介于以上两种之间，所得硫化胶即具有适量的多硫键，又有适量的单、双硫交联键，使其具有较好的动态性能，又有中等的耐热氧老化性能的硫化体系。

14．试说明NR中不同硫磺用量和促进剂用量对硫化体系类型、交联结构及硫化胶性能的影响。

答：NR的普通硫磺硫化体系，促进剂0.5-0.6份，硫磺2.5份，所得硫化胶网络70%以上为多硫交联键，硫化胶具有良好的初始疲劳性能，室温下有优良的动静态性能，但不耐热氧老化。高促低硫（促进剂3-5份，硫化剂0.3-0.5 份）或无硫，为有效硫化体系，交联结构中单、双硫键占90%，硫化橡胶有较高的抗热氧老化性能，但起始动态疲劳性差。促进剂、硫磺用量介于以上两种之间，为半有效硫化体系，交联结构中多硫键与单双硫键相当，硫化胶有较好的动态性能，又有中等程度的耐热氧老化性能。促进剂与硫等物质的量，为平衡硫化体系，交联结构有单硫、多硫、双硫，硫化胶有优良的耐热老化性和耐疲劳性。

15．引起橡胶老化的内因、外因有哪些?

答：内因有橡胶分子链结构（双键、a-H）、橡胶内金属离子、橡胶中的配合剂；外因有物理因素（热、光、电、