考研化學第八章橡膠加工.ppt

1、第三篇 橡膠加工,定義：由生膠及其配合劑經(jīng)過一系列化學和物理作用制成橡膠制品的過程。 工藝過程：塑煉混煉成型硫化,第八章 膠料的組成及配合,第一節(jié) 橡 膠 一、分類 1.按來源分,生膠,廢舊橡膠制品和生產(chǎn)中的硫化膠邊角廢料經(jīng)加工處理制成的具有塑性加工性和能重新硫化的橡膠,尚未交聯(lián)的橡膠，由線型大分子或者帶支鏈的線型大分子構成,2.按物理性狀,二、天然橡膠（NR,1.來源 是從自然界植物中采集的一種高彈性物質，含有橡膠成分的植物有2000多種。天然橡膠總產(chǎn)量的98以上來自巴西橡膠樹（三葉橡膠樹），其含膠最多，膠質最好，產(chǎn)量最高，采集最容易,2.天然生膠的品種 剛從樹上流出的新鮮膠乳為近中性乳白色

2、液體，易腐敗變質，需經(jīng)凝固、壓片、干燥等步驟制成膠片。主要有煙片膠、縐片膠、風干膠片、顆粒膠（標準膠）等,海南民營瓊島牌優(yōu)級煙片膠 型號RSS3,3.組成和結構,天然橡膠的主要成分是橡膠烴（9295），其次是含有少量非橡膠成分，如蛋白質、丙酮抽出物、灰分、水分等。 天然橡膠98以上是順式-1,4-聚異戊二烯構成的線型(鏈狀)高分子化合物，其化學結構式為,4.性質和用途,常溫下天然橡膠具有高彈性，彈性模量很小，伸長率很大。是非極性、結晶性物質，自補強性大，具有良好的氣密性、防水性、電絕緣性和隔熱性及耐寒性。 具有二烯類高分子化合物的一切化學反應特性。 天然橡膠的綜合物理機械性能優(yōu)于其他任何橡膠，

3、適用于制造各種輪胎、膠帶、膠管和工業(yè)橡膠制品及日常生活制品,三、合成橡膠（SR,是由某些低分子物質作為原料，經(jīng)過各種化學反應制成的高分子彈性體物質。 按性能和用途分為,硅橡膠 氟橡膠 聚氨酯橡膠 丙烯酸酯橡膠 丁吡橡膠,通用合成橡膠與特種合成橡膠之間沒有嚴格的界限,通用,特種,第二節(jié) 配合劑,作用：改善和提高制品的物理機械性能和使用壽命，改善其加工性能，節(jié)約聚合物原材料和降低成本等。 這些化學物質在橡膠中習慣稱為配合劑，在塑料中稱為添加劑,一、硫化劑,1.定義 硫化劑是使橡膠由線型轉變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子的物質。 硫化劑的種類很多，主要有硫黃、硒、碲、含硫化合物、金屬氧化物、過氧化物等。 橡膠的交聯(lián)過

4、程稱為硫化，塑料的交聯(lián)過程稱作固化、硬化、熟化等,2.硫黃,在自然界以含有8個硫原子的環(huán)狀結構S8分子形式穩(wěn)定存在。室溫下呈淡黃色結晶固體，不溶于水，易溶于二硫化碳。 硫黃品種有粉末硫黃、沉降硫黃、膠體硫黃、不溶性硫黃。工業(yè)中多采用硫黃粉,室溫下，硫黃與橡膠不發(fā)生作用。必須加熱到160使硫黃裂解， S形態(tài)化學活性最大，才能發(fā)生硫化反應,3.使用方法,用量：軟質14份，半硬質約為10份，硬質為3050份。 溶解：硫黃均勻溶解在膠料，才能發(fā)揮作用。但硫黃在橡膠中的溶解度隨生膠種類和溫度不同而異。溶解度隨著溫度升高而增加,噴硫（噴霜）： 當硫黃用量過多或溫度降低時形成過飽和的不穩(wěn)定狀態(tài)，過量的硫黃會

5、遷移析出至橡膠表面形成結晶。 降低了膠料的混合質量，損害粘著性能，故硫黃的用量應嚴格限制在規(guī)定范圍以內(nèi),二、硫化促進劑,1.定義 凡在膠料中能加快硫化反應速度縮短硫化時間，降低硫化溫度，減少硫化劑用量，并能提高或改善硫化膠物理機械性能的物質統(tǒng)稱為硫化促進劑，簡稱促進劑,2.要求 (1)焦燒時間長，操作安全； (2)有較高的活性： (3)硫化曲線平坦性好； (4)硫化膠具有高強度及良好耐老化性； (5)無毒、無臭、無污染； (6)來源廣泛、價格低廉,3.分類,按化學結構,無機促進劑：逐漸淘汰 有機促進劑：噻唑類、秋蘭姆類、 亞磺酰胺類等,以促進劑M（2-硫醇基苯并噻唑、準超速）為標準可分為超超速

6、級、超速級、準超速級、中速級和慢速級。 按酸堿性分酸性、堿性、中性促進劑,4.使用,常將幾種促進劑并用，取長補短，使膠料具有良好的工藝性能和物理機械性能。 一般將用量多的稱為第一促進劑（主促進劑），其它稱為第二、三促進劑（副促進劑,三、硫化活化劑,簡稱活性劑、活化劑、助促進劑，用以提高促進劑的活性充分發(fā)揮其效能，以減少促進劑用量或縮短硫化時間的一類物質。 種類很多，分為無機物和有機物兩類。最常用的是氧化鋅和硬脂酸并用，用量分別為35份和1.52份,四、防老劑,按防護原理分為,物理防老劑：石蠟、微晶蠟等，在制品表面 形成保護薄膜。 化學防老劑：通過自身的化學作用阻止或抑 制橡膠的老化破壞,酚類：

7、無污染，用于淺色、透明制品， 防老性能較差。 胺類：有污染，用于黑色、深色制品， 防護作用更優(yōu)越、更全面,五、增塑劑,橡膠工業(yè)中，習慣把來源于天然物質，用于非極性橡膠的增塑劑稱為軟化劑。增塑劑則多為合成產(chǎn)品，主要用在某些極性合成橡膠中。 按作用原理分為,物理增塑劑：硬脂酸、油酸、松焦油等 溶脹分子間距離，作用力 分子鏈活動性和塑性。 化學增塑劑：含硫化合物 加速塑煉時的斷鏈作用，促進 降解而增塑,六、填充劑,按用途可分為,補強劑：顯著提高硫化膠的物理機械性能， 炭黑、白炭黑、酚醛樹脂等。 增容劑：增加容積，節(jié)約生膠和降低成本， 硫酸鋇、滑石粉、云母等。 二者之間沒有嚴格界限,依化學組成和形狀又

8、可分為：粉粒狀填料、樹脂類填料和纖維類填料。其中以粉粒狀填料應用最廣泛,1.炭黑種類,炭黑是橡膠工業(yè)用最重要的補強性填料，它能賦予硫化膠一系列優(yōu)異性能，其總產(chǎn)量的9095用于橡膠工業(yè)，故橡膠工業(yè)離不開炭黑。 炭黑是烴類物質經(jīng)高溫不完全燃燒裂解而生成的物質。按制法和使用持點將現(xiàn)有炭黑分為三類：槽法炭黑、爐法炭黑和熱解法炭黑。 槽法炭黑產(chǎn)率低，價格貴，產(chǎn)量少，不適于合成橡膠，但對天然膠補強效果良好。爐法炭黑原料豐富，適于合成橡膠，是現(xiàn)有品種最多，使用最廣泛的品種,2.炭黑的增強機理,橡膠大分子鏈滑動學說 炭黑粒子表面的活性不均一，吸附在炭黑表面的橡膠鏈可以有各種不同的結合能量，由多數(shù)弱的物理吸附以

9、至少量強的化學吸附。吸附的橡膠鏈段在應力作用下會滑動伸長,炭黑產(chǎn)生的補強效應,伸長時，最短的鏈不斷裂而是沿炭黑表面滑動。這時應力由多數(shù)伸直的鏈承擔，起應力均勻作用，緩解應力集中為第一個補強效應。 伸長增大，鏈再滑動，使橡膠鏈高度取向，承擔大的應力，有高的模量，為第二個補強效應。由于滑動的摩擦使膠料有滯后損耗，消去一部分外力功，為第三個補強效應。 收縮后再伸長時的應力軟化效應，膠料回縮后炭黑粒子間橡膠鏈的長度差不多一樣，再伸長就不需要再滑動一次，所需應力下降,3.影響炭黑補強效果的因素,種類： 用量：有峰值，之前隨用量的增加補強效果增加，之后即相反。 粒徑：粒子愈細（比表面積愈大），活性和補強作用愈大,結構：結構性越高，混煉時吃粉越慢，但吃 粉后的進一步分散越快，膠料的壓出 速度也越快，壓出膨脹率越小，對橡 膠的補強效果也越大,第三節(jié) 配方設計的基本概念,制定配方，一般以生膠為100重量份為基礎來考慮其它配合劑的重量比。 請