橡膠基礎(chǔ)知識(shí)

1、polymer materials 1 橡膠基礎(chǔ)知識(shí) polymer materials 2 一橡膠材料的特點(diǎn)一橡膠材料的特點(diǎn) 1.高彈性高彈性：彈性模量低，伸長(zhǎng)變形大，有可恢復(fù)的變形：彈性模量低，伸長(zhǎng)變形大，有可恢復(fù)的變形,并能在很寬的溫度并能在很寬的溫度 （-50-150）范圍內(nèi)保持彈性。）范圍內(nèi)保持彈性。 2.粘彈性粘彈性：橡膠材料在產(chǎn)生形變和恢復(fù)形變時(shí)受溫度和時(shí)間的影響，表現(xiàn)：橡膠材料在產(chǎn)生形變和恢復(fù)形變時(shí)受溫度和時(shí)間的影響，表現(xiàn) 有明顯的應(yīng)力松弛有明顯的應(yīng)力松弛 和蠕變和蠕變 現(xiàn)象，在震動(dòng)或交變應(yīng)力作用下，現(xiàn)象，在震動(dòng)或交變應(yīng)力作用下， 產(chǎn)生滯后損失。產(chǎn)生滯后損失。 3.電絕緣性電絕

2、緣性：橡膠和塑料一樣是電絕緣材料。：橡膠和塑料一樣是電絕緣材料。 4.老化現(xiàn)象老化現(xiàn)象：如金屬腐蝕、木材腐朽、巖石風(fēng)化一樣，橡膠也會(huì)因?yàn)椋喝缃饘俑g、木材腐朽、巖石風(fēng)化一樣，橡膠也會(huì)因?yàn)?環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生老化現(xiàn)象，使性能變壞，壽命下降。環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生老化現(xiàn)象，使性能變壞，壽命下降。 5.必須進(jìn)行必須進(jìn)行硫化硫化才能使用，熱塑性彈性體除外。才能使用，熱塑性彈性體除外。 6.必須必須加入配合劑加入配合劑。 其它如比重小、硬度低、柔軟性好、氣密性好等特點(diǎn)，其它如比重小、硬度低、柔軟性好、氣密性好等特點(diǎn)， 都屬于橡膠的寶貴性能。都屬于橡膠的寶貴性能。 橡膠的基礎(chǔ)知識(shí)橡膠的基礎(chǔ)知識(shí) polym

3、er materials 3 表征橡膠物理機(jī)械性能的指標(biāo)：表征橡膠物理機(jī)械性能的指標(biāo)： 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度：又稱(chēng)扯斷強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度，指試片拉伸至斷裂時(shí)單位又稱(chēng)扯斷強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度，指試片拉伸至斷裂時(shí)單位 斷面上所承受的負(fù)荷，單位為兆帕（斷面上所承受的負(fù)荷，單位為兆帕（mpa），以往為），以往為 公斤力平方厘米（公斤力平方厘米（kgf/cm2）。）。 定伸應(yīng)力定伸應(yīng)力：舊稱(chēng)定伸強(qiáng)度，指試樣被拉伸到一定長(zhǎng)度時(shí)單位面積舊稱(chēng)定伸強(qiáng)度，指試樣被拉伸到一定長(zhǎng)度時(shí)單位面積 所承受的負(fù)荷。計(jì)量單位同拉伸強(qiáng)度。常用的有所承受的負(fù)荷。計(jì)量單位同拉伸強(qiáng)度。常用的有100、 300和和500定伸應(yīng)力。它反映的是橡膠抵抗外

4、力變定伸應(yīng)力。它反映的是橡膠抵抗外力變 形能力的高低。形能力的高低。 撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度：將特殊試片（帶有割口或直角形）撕裂時(shí)單位厚度所將特殊試片（帶有割口或直角形）撕裂時(shí)單位厚度所 承受的負(fù)荷，表示材料的抗撕裂性，單位為承受的負(fù)荷，表示材料的抗撕裂性，單位為k/。 伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率： 試片拉斷時(shí)，伸長(zhǎng)部分與原長(zhǎng)度之比叫作伸長(zhǎng)率；用百試片拉斷時(shí)，伸長(zhǎng)部分與原長(zhǎng)度之比叫作伸長(zhǎng)率；用百 分比表示。分比表示。 polymer materials 4 硬度硬度： 表示橡膠抵抗外力壓入的能力，常用邵爾硬度計(jì)表示橡膠抵抗外力壓入的能力，常用邵爾硬度計(jì) 測(cè)定。測(cè)定。 橡膠的橡膠的 硬度范圍一般在硬度范圍一般在2

5、0100之間，之間， 單位為邵氏單位為邵氏a。 回彈性回彈性： 又稱(chēng)沖擊彈性，指橡膠受沖擊之后恢復(fù)原狀的又稱(chēng)沖擊彈性，指橡膠受沖擊之后恢復(fù)原狀的 能力，以能力，以%表示。表示。 永久變形永久變形： 試樣拉伸至斷裂后，標(biāo)距伸長(zhǎng)變形不可恢復(fù)部分試樣拉伸至斷裂后，標(biāo)距伸長(zhǎng)變形不可恢復(fù)部分 占原始長(zhǎng)度的百分比。在解除了外力作用并放置占原始長(zhǎng)度的百分比。在解除了外力作用并放置 一定時(shí)間一定時(shí)間(一般為一般為3分鐘分鐘)，以，以%表示。表示。 polymer materials 5 二關(guān)于橡膠的幾個(gè)概念二關(guān)于橡膠的幾個(gè)概念 橡膠橡膠：世界上通用的橡膠的定義引自美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)世界上通用的橡膠的定義引自美國(guó)的

6、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)astm-d1566 定義如下定義如下： 橡膠是一種材料，它在大的變形下能迅速而有力地恢復(fù)其變形，能夠被橡膠是一種材料，它在大的變形下能迅速而有力地恢復(fù)其變形，能夠被 改性改性(硫化硫化)。改性的橡膠實(shí)質(zhì)上不溶于（但能溶。改性的橡膠實(shí)質(zhì)上不溶于（但能溶脹脹于）沸騰的苯、甲乙酮、于）沸騰的苯、甲乙酮、 乙醇乙醇甲苯混合物等溶劑中。改性的橡膠室溫下（甲苯混合物等溶劑中。改性的橡膠室溫下（1829）被拉伸到原）被拉伸到原 來(lái)長(zhǎng)度的兩倍并保持一分鐘后除掉外力，它能在一分鐘內(nèi)恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度來(lái)長(zhǎng)度的兩倍并保持一分鐘后除掉外力，它能在一分鐘內(nèi)恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度 的的1.5倍以下，具有上述特征的材料稱(chēng)為橡

7、膠。倍以下，具有上述特征的材料稱(chēng)為橡膠。 注：注：1）橡膠是一種材料，具有特定的使用性能和加工性能，）橡膠是一種材料，具有特定的使用性能和加工性能， 屬有機(jī)高分子材料。屬有機(jī)高分子材料。 2）橡膠在室溫下具有高彈性。）橡膠在室溫下具有高彈性。 3）橡膠能夠被改性是指它能夠硫化。）橡膠能夠被改性是指它能夠硫化。 4）改性的橡膠即硫化膠不溶解但能溶脹。）改性的橡膠即硫化膠不溶解但能溶脹。 polymer materials 6 生膠：生膠： 沒(méi)有加入配合劑且尚未交聯(lián)的橡膠。一般由線(xiàn)型大沒(méi)有加入配合劑且尚未交聯(lián)的橡膠。一般由線(xiàn)型大 分子或帶有支鏈的線(xiàn)型大分子構(gòu)成，可以溶于有機(jī)溶劑。分子或帶有支鏈的線(xiàn)

8、型大分子構(gòu)成，可以溶于有機(jī)溶劑。 混煉膠混煉膠：生膠與配合劑經(jīng)加工混合均勻且未被交聯(lián)的橡：生膠與配合劑經(jīng)加工混合均勻且未被交聯(lián)的橡 膠。常用的配合劑有硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、膠。常用的配合劑有硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、 防老劑等。防老劑等。 硫化膠硫化膠：混煉膠在一定的溫度、壓力和時(shí)間作用下，經(jīng)：混煉膠在一定的溫度、壓力和時(shí)間作用下，經(jīng) 交聯(lián)由線(xiàn)型大分子變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而得到的橡膠。一般不交聯(lián)由線(xiàn)型大分子變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而得到的橡膠。一般不 溶于溶劑。溶于溶劑。 polymer materials 7 1.1.橡膠的配合橡膠的配合 根據(jù)制品的性能要求，考慮加工工藝性能和成

9、本等因素，把生膠根據(jù)制品的性能要求，考慮加工工藝性能和成本等因素，把生膠 和配和配 合劑組合在一起的過(guò)程。一般的配合體系包括生膠、硫化體系、合劑組合在一起的過(guò)程。一般的配合體系包括生膠、硫化體系、 補(bǔ)強(qiáng)體系、防護(hù)體系、增塑體系等。有時(shí)還包括其它一些特殊的體系如補(bǔ)強(qiáng)體系、防護(hù)體系、增塑體系等。有時(shí)還包括其它一些特殊的體系如 阻燃、著色、發(fā)泡、抗靜電、導(dǎo)電等體系。阻燃、著色、發(fā)泡、抗靜電、導(dǎo)電等體系。 1.生膠生膠（或與其它高聚物并用）：母體材料或基體材料（或與其它高聚物并用）：母體材料或基體材料 2.2.硫化體系硫化體系：與橡膠大分子起化學(xué)作用，使橡膠由線(xiàn)型大分子變?yōu)椋号c橡膠大分子起化學(xué)作用，使

10、橡膠由線(xiàn)型大分子變?yōu)?三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高橡膠性能、穩(wěn)定形態(tài)的體系。三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高橡膠性能、穩(wěn)定形態(tài)的體系。 3 3. .補(bǔ)強(qiáng)填充體系補(bǔ)強(qiáng)填充體系：在橡膠中加入炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑或其它填充劑，或者：在橡膠中加入炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑或其它填充劑，或者 提高其力學(xué)性能，改善工藝性能，或者降低制品成本。提高其力學(xué)性能，改善工藝性能，或者降低制品成本。 4.4.防護(hù)體系防護(hù)體系：加入防老劑，延緩橡膠的老化，提高制品的使用壽命。：加入防老劑，延緩橡膠的老化，提高制品的使用壽命。 5.5.增塑體系增塑體系：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工工藝性能。：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工工藝性能。 三橡膠工藝原理的

11、主要內(nèi)容三橡膠工藝原理的主要內(nèi)容 polymer materials 8 2. 2.橡膠的加工工藝過(guò)程橡膠的加工工藝過(guò)程 無(wú)論什么橡膠制品，都要經(jīng)過(guò)混煉和硫化這兩個(gè)過(guò)程。對(duì)許多橡膠無(wú)論什么橡膠制品，都要經(jīng)過(guò)混煉和硫化這兩個(gè)過(guò)程。對(duì)許多橡膠 制品，如膠管、膠帶、輪胎等，還需經(jīng)過(guò)壓延、壓出這兩個(gè)過(guò)程，對(duì)制品，如膠管、膠帶、輪胎等，還需經(jīng)過(guò)壓延、壓出這兩個(gè)過(guò)程，對(duì) 門(mén)尼粘度比較高的生膠，還要塑煉。因此，橡膠加工中最基礎(chǔ)、最重門(mén)尼粘度比較高的生膠，還要塑煉。因此，橡膠加工中最基礎(chǔ)、最重 要的加工過(guò)程包括以下幾個(gè)階段：要的加工過(guò)程包括以下幾個(gè)階段： 5 5）硫化）硫化：橡膠加工的最后一道工序，通過(guò)一定的

12、溫度、壓力和時(shí)間后，：橡膠加工的最后一道工序，通過(guò)一定的溫度、壓力和時(shí)間后， 使橡膠大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)的過(guò)程。使橡膠大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)的過(guò)程。 1 1）塑煉：）塑煉：降低生膠的分子量，增加塑性，提高可加工性。降低生膠的分子量，增加塑性，提高可加工性。 2 2）混煉：）混煉：使配方中各個(gè)組分混合均勻，制成混煉膠。使配方中各個(gè)組分混合均勻，制成混煉膠。 3 3）壓延）壓延：混煉膠或與紡織物、鋼絲等骨架材料通過(guò)壓片、壓型、貼合、混煉膠或與紡織物、鋼絲等骨架材料通過(guò)壓片、壓型、貼合、 擦膠、貼膠等操作制成一定規(guī)格的半成品的過(guò)程。擦膠、貼膠等操作制成一定規(guī)格的半成品的過(guò)程。 4 4）壓出

13、）壓出：混煉膠通過(guò)口型壓出各種斷面的半成品的過(guò)程，如內(nèi)胎、胎面、：混煉膠通過(guò)口型壓出各種斷面的半成品的過(guò)程，如內(nèi)胎、胎面、 胎側(cè)、膠管等。胎側(cè)、膠管等。 polymer materials 9 四橡膠的發(fā)展歷史四橡膠的發(fā)展歷史 1天然橡膠的發(fā)展歷史天然橡膠的發(fā)展歷史 考古發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)在考古發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)在1111世紀(jì)就開(kāi)始使用橡膠世紀(jì)就開(kāi)始使用橡膠在南美制造橡膠球、在南美制造橡膠球、 橡膠鞋及橡膠瓶。橡膠鞋及橡膠瓶。14931493年年14961496年哥侖布發(fā)現(xiàn)新美洲大陸時(shí)，發(fā)現(xiàn)年哥侖布發(fā)現(xiàn)新美洲大陸時(shí)，發(fā)現(xiàn) 海地島上土人玩的球能從地上彈起來(lái)，此后，歐洲人才知道橡膠的海地島上土人玩的球能從地上彈起

14、來(lái)，此后，歐洲人才知道橡膠的 這種性質(zhì)。這種性質(zhì)。17351735年，法國(guó)科學(xué)家年，法國(guó)科學(xué)家condaminecondamine參加南美洲科考，帶參加南美洲科考，帶 回了最早的橡膠制品。直到回了最早的橡膠制品。直到18231823年，英國(guó)人馬辛托希創(chuàng)辦了世界上年，英國(guó)人馬辛托希創(chuàng)辦了世界上 第一個(gè)橡膠廠(chǎng)，生產(chǎn)防水布，這是橡膠工業(yè)的開(kāi)始。第一個(gè)橡膠廠(chǎng)，生產(chǎn)防水布，這是橡膠工業(yè)的開(kāi)始。 1839年，年，goodyear發(fā)明了硫化發(fā)明了硫化 。 1862年，年，honcock發(fā)明了雙輥機(jī)，發(fā)明了雙輥機(jī)，這兩項(xiàng)發(fā)明為橡膠這兩項(xiàng)發(fā)明為橡膠 工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 1876年，英國(guó)

15、開(kāi)始在東南亞殖民地國(guó)家種植橡膠樹(shù)年，英國(guó)開(kāi)始在東南亞殖民地國(guó)家種植橡膠樹(shù) 1888年，年，dunlop發(fā)明了充氣輪胎發(fā)明了充氣輪胎 1904年，發(fā)現(xiàn)硫化活化劑年，發(fā)現(xiàn)硫化活化劑zno，炭黑可以補(bǔ)強(qiáng)，炭黑可以補(bǔ)強(qiáng) 1906年，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑苯胺年，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑苯胺 1921年，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑年，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑d，從此橡膠工業(yè)得到迅速發(fā)展。，從此橡膠工業(yè)得到迅速發(fā)展。 polymer materials 10 2 2合成橡膠的發(fā)展歷史合成橡膠的發(fā)展歷史 （1）對(duì)天然橡膠的剖析和仿制）對(duì)天然橡膠的剖析和仿制 18201820年，法拉第明確了橡膠由年，法拉第明確了橡膠由c c和和h h組成；組成；18601860年

16、，威廉姆斯年，威廉姆斯 （williamswilliams）發(fā)現(xiàn)橡膠經(jīng)蒸餾可產(chǎn)生異戊二烯化合物，并認(rèn)為）發(fā)現(xiàn)橡膠經(jīng)蒸餾可產(chǎn)生異戊二烯化合物，并認(rèn)為 它是橡膠的基本化學(xué)組成；它是橡膠的基本化學(xué)組成；18751875年，鮑查達(dá)（年，鮑查達(dá)（bouchardatbouchardat） 認(rèn)為異戊二烯能合成出類(lèi)似橡膠的物質(zhì)，這是最早的關(guān)于人工認(rèn)為異戊二烯能合成出類(lèi)似橡膠的物質(zhì)，這是最早的關(guān)于人工 合成橡膠的報(bào)道。合成橡膠的報(bào)道。 （2）合成橡膠的誕生、建立與發(fā)展）合成橡膠的誕生、建立與發(fā)展 1881年霍夫曼用年霍夫曼用1，3-戊二烯合成橡膠；戊二烯合成橡膠； 1900年，前蘇聯(lián)孔達(dá)科夫用年，前蘇聯(lián)孔達(dá)科

17、夫用2，3-二甲基二甲基-1，3-丁二烯合成出橡膠；丁二烯合成出橡膠； 1929年，美國(guó)齊柯?tīng)枺辏绹?guó)齊柯?tīng)枺╰hiokol）公司生產(chǎn)了聚硫系合成橡膠；）公司生產(chǎn)了聚硫系合成橡膠； 1931年，美國(guó)年，美國(guó)du pont公司生產(chǎn)公司生產(chǎn)cr； 1932年前蘇聯(lián)工業(yè)生產(chǎn)了丁鈉橡膠后，相繼生產(chǎn)的合成橡膠有年前蘇聯(lián)工業(yè)生產(chǎn)了丁鈉橡膠后，相繼生產(chǎn)的合成橡膠有sbr （1935年德國(guó)年德國(guó)farbon公司）、公司）、nbr（1937年德國(guó)年德國(guó)farbon公司）；公司）； 50年代，年代，zeiglernatta發(fā)現(xiàn)了定向聚合，導(dǎo)致了橡膠工業(yè)的新飛躍，發(fā)現(xiàn)了定向聚合，導(dǎo)致了橡膠工業(yè)的新飛躍， 出現(xiàn)了出

18、現(xiàn)了br（1960年美國(guó)年美國(guó)phillips公司）、公司）、epdm（1960年意大利年意大利 montedison公司）、公司）、ir等新膠種，等新膠種，19651973年間出現(xiàn)了熱塑性彈性體。年間出現(xiàn)了熱塑性彈性體。 polymer materials 11 3 3國(guó)內(nèi)橡膠工業(yè)的發(fā)展概況國(guó)內(nèi)橡膠工業(yè)的發(fā)展概況 我國(guó)從我國(guó)從1904年開(kāi)始在雷州半島等地種植年開(kāi)始在雷州半島等地種植nr，50年代將橡膠樹(shù)北移種年代將橡膠樹(shù)北移種 植成功，并在云南、廣西等地大面積種植，現(xiàn)在，我國(guó)植成功，并在云南、廣西等地大面積種植，現(xiàn)在，我國(guó)nr產(chǎn)量占世界第產(chǎn)量占世界第 四位。四位。 我國(guó)從我國(guó)從1958年開(kāi)始

19、合成橡膠，國(guó)產(chǎn)第一塊合成膠是四川長(zhǎng)壽化工廠(chǎng)年開(kāi)始合成橡膠，國(guó)產(chǎn)第一塊合成膠是四川長(zhǎng)壽化工廠(chǎng) 于于1958年生產(chǎn)的年生產(chǎn)的cr，1960年蘭州化工廠(chǎng)生產(chǎn)年蘭州化工廠(chǎng)生產(chǎn)sbr，1962年蘭化生產(chǎn)年蘭化生產(chǎn)nbr。 目前國(guó)內(nèi)幾家大石化如燕山石化、蘭州石化、齊魯石化等均生產(chǎn)合成橡膠，目前國(guó)內(nèi)幾家大石化如燕山石化、蘭州石化、齊魯石化等均生產(chǎn)合成橡膠， 通用的合成橡膠除了通用的合成橡膠除了iir外，其它均能生產(chǎn)。外，其它均能生產(chǎn)。 1915年，在廣州建立第一個(gè)橡膠加工廠(chǎng)年，在廣州建立第一個(gè)橡膠加工廠(chǎng)廣州兄弟創(chuàng)制樹(shù)膠公司，生產(chǎn)鞋底廣州兄弟創(chuàng)制樹(shù)膠公司，生產(chǎn)鞋底 1919年，在上海建立清和橡皮工廠(chǎng)年，在上海

20、建立清和橡皮工廠(chǎng) 1927年，在上海建立正泰橡膠廠(chǎng)，生產(chǎn)膠鞋年，在上海建立正泰橡膠廠(chǎng)，生產(chǎn)膠鞋 1928年，建立大中華橡膠廠(chǎng)，生產(chǎn)膠鞋年，建立大中華橡膠廠(chǎng)，生產(chǎn)膠鞋 1937年，日本在青島建立現(xiàn)在的青島橡膠二廠(chǎng)年，日本在青島建立現(xiàn)在的青島橡膠二廠(chǎng) polymer materials 12 我國(guó)橡膠工業(yè)從我國(guó)橡膠工業(yè)從5050年代后開(kāi)始飛速發(fā)展，逐漸形成了以上海的正泰、年代后開(kāi)始飛速發(fā)展，逐漸形成了以上海的正泰、 大中華，青島的橡膠二廠(chǎng)，黑龍江的樺林橡膠廠(chǎng)為中心的橡膠工業(yè)大中華，青島的橡膠二廠(chǎng)，黑龍江的樺林橡膠廠(chǎng)為中心的橡膠工業(yè) 格局號(hào)稱(chēng)橡膠界的四大家族。其中正泰、大中華生產(chǎn)膠鞋、膠帶，格局號(hào)稱(chēng)

21、橡膠界的四大家族。其中正泰、大中華生產(chǎn)膠鞋、膠帶， 膠二和樺林生產(chǎn)輪胎。到膠二和樺林生產(chǎn)輪胎。到19901990年止，全國(guó)縣級(jí)以上的橡膠企業(yè)就有年止，全國(guó)縣級(jí)以上的橡膠企業(yè)就有 10001000多家，產(chǎn)值多家，產(chǎn)值180180億元，約占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的億元，約占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的1.5%,1.5%,約占化工工約占化工工 業(yè)總產(chǎn)值的業(yè)總產(chǎn)值的25%25%。9090年代，我國(guó)橡膠工業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，個(gè)體、年代，我國(guó)橡膠工業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，個(gè)體、 私營(yíng)橡膠企業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來(lái)，僅山東省大小橡膠企業(yè)就有私營(yíng)橡膠企業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來(lái)，僅山東省大小橡膠企業(yè)就有 10001000多家，青島市有幾百家，

22、多家，青島市有幾百家，9696年以后由于受氣候等因素的影響，年以后由于受氣候等因素的影響， 世界世界nrnr的產(chǎn)量銳減，致使的產(chǎn)量銳減，致使nrnr的價(jià)格飛漲，橡膠工業(yè)的發(fā)展受到一的價(jià)格飛漲，橡膠工業(yè)的發(fā)展受到一 定程度的影響，但在國(guó)內(nèi)工業(yè)總產(chǎn)值、化工工業(yè)總產(chǎn)值中仍然占有定程度的影響，但在國(guó)內(nèi)工業(yè)總產(chǎn)值、化工工業(yè)總產(chǎn)值中仍然占有 相當(dāng)比重。橡膠企業(yè)主要集中在北京、上海、山東、沈陽(yáng)、貴陽(yáng)、相當(dāng)比重。橡膠企業(yè)主要集中在北京、上海、山東、沈陽(yáng)、貴陽(yáng)、 重慶、牡丹江等地。我院為我國(guó)橡膠工業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，重慶、牡丹江等地。我院為我國(guó)橡膠工業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)， 為橡膠工業(yè)培養(yǎng)了近萬(wàn)名人才，許多

23、畢業(yè)生已成為各個(gè)橡膠企業(yè)的為橡膠工業(yè)培養(yǎng)了近萬(wàn)名人才，許多畢業(yè)生已成為各個(gè)橡膠企業(yè)的 負(fù)責(zé)人和骨干技術(shù)人員。負(fù)責(zé)人和骨干技術(shù)人員。 polymer materials 13 五橡膠的用途五橡膠的用途 橡膠的用途非常廣泛，在交通運(yùn)輸、建筑、電子、石油化工、橡膠的用途非常廣泛，在交通運(yùn)輸、建筑、電子、石油化工、 農(nóng)業(yè)、機(jī)械、軍事、醫(yī)療等各個(gè)工業(yè)部門(mén)以及信息產(chǎn)業(yè)都獲得了農(nóng)業(yè)、機(jī)械、軍事、醫(yī)療等各個(gè)工業(yè)部門(mén)以及信息產(chǎn)業(yè)都獲得了 廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。橡膠的最大用途是在于作輪胎橡膠的最大用途是在于作輪胎，包括各種轎車(chē)胎、，包括各種轎車(chē)胎、 載重胎、力車(chē)胎、工程胎、飛機(jī)輪胎、炮車(chē)胎等，一輛汽車(chē)約載重胎、

24、力車(chē)胎、工程胎、飛機(jī)輪胎、炮車(chē)胎等，一輛汽車(chē)約 需要需要240kg240kg橡膠，一艘輪船約需要橡膠，一艘輪船約需要60706070噸橡膠，一架飛機(jī)需要噸橡膠，一架飛機(jī)需要 600kg600kg橡膠，一門(mén)高射炮約需要橡膠，一門(mén)高射炮約需要86kg86kg橡膠。橡膠。 橡膠的第二大用途是作膠管、膠帶、膠鞋等制品橡膠的第二大用途是作膠管、膠帶、膠鞋等制品，另外如，另外如 密封制品、輪船護(hù)弦、攔水壩、減震制品、人造器官、粘合劑等，密封制品、輪船護(hù)弦、攔水壩、減震制品、人造器官、粘合劑等， 范圍非常廣泛。有些制品雖然不大，但作用卻非常重要，如美國(guó)范圍非常廣泛。有些制品雖然不大，但作用卻非常重要，如美國(guó)

25、 “挑戰(zhàn)者挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)因密封圈失靈而導(dǎo)致航天史上的重大悲慘事號(hào)航天飛機(jī)因密封圈失靈而導(dǎo)致航天史上的重大悲慘事 件。件。 polymer materials 14 生生 膠膠 1.1 內(nèi)容與要求內(nèi)容與要求 一、本節(jié)內(nèi)容及要求一、本節(jié)內(nèi)容及要求 掌握各種生膠的制造、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用特點(diǎn)。重點(diǎn)是各種生膠的掌握各種生膠的制造、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用特點(diǎn)。重點(diǎn)是各種生膠的 物理性能、化學(xué)性能、使用性能及加工性能，以及這些性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)物理性能、化學(xué)性能、使用性能及加工性能，以及這些性能與結(jié)構(gòu)的關(guān) 系。系。 1. 1. 掌握掌握nrnr及通用合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能；及通用合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能； 2. 2.

26、掌握特種合成橡膠的結(jié)構(gòu)及主要特性；掌握特種合成橡膠的結(jié)構(gòu)及主要特性； 3.3.了解新形態(tài)橡膠的結(jié)構(gòu)及特性；了解新形態(tài)橡膠的結(jié)構(gòu)及特性； 4.4.了解再生橡膠的制造過(guò)程；了解再生橡膠的制造過(guò)程； 5.5.掌握再生橡膠的使用特點(diǎn)。掌握再生橡膠的使用特點(diǎn)。 要求：要求： polymer materials 15 二橡膠的分類(lèi)二橡膠的分類(lèi) 1按來(lái)源和用途分：按來(lái)源和用途分： 天然橡膠（nr） 合成橡膠 通用合成橡膠 特種合成橡膠 丁苯橡膠（sbr） 順丁橡膠（br） 丁腈橡膠（nbr） 氯丁橡膠（cr） 乙丙橡膠（epm、epdm） 丁基橡膠（iir） 異戊橡膠（ir） 氟橡膠（fpm） 硅橡膠（mv

27、q或q） 聚氨酯橡膠（pu） 丙烯酸酯橡膠（acm） 聚硫橡膠（t） 氯化聚乙烯（cpe） 氯磺化聚乙烯（csm） 氯醚橡膠或氯醇橡膠（co、eco） 環(huán)氧化天然橡膠（enr） polymer materials 16 2按主鏈結(jié)構(gòu)及極性分類(lèi)按主鏈結(jié)構(gòu)及極性分類(lèi) 碳鏈橡膠 飽和非極性：iir、epr、epdm 不飽和非極性：nr、ir、sbr、br 飽和極性：cpe、csm、fpm、acm 不飽和極性：nbr、cr 雜鏈橡膠：t、co、pu 元素有機(jī)橡膠：q 固體橡膠（塊狀橡膠）、液體橡膠、粉末橡膠固體橡膠（塊狀橡膠）、液體橡膠、粉末橡膠 4按交聯(lián)結(jié)構(gòu)分：按交聯(lián)結(jié)構(gòu)分： 3按形態(tài)分：按形態(tài)分：

28、 化學(xué)交聯(lián)的傳統(tǒng)橡膠、熱塑性彈性體化學(xué)交聯(lián)的傳統(tǒng)橡膠、熱塑性彈性體 以上各種橡膠，以上各種橡膠，nr的用量最大，其次是的用量最大，其次是sbr、br、epdm、iir、 cr、nbr，近年來(lái)，近年來(lái)，nr的用量占全部橡膠用量的的用量占全部橡膠用量的30%40%，sbr 占合成橡膠的占合成橡膠的40%50%。 polymer materials 17 1.2 天天 然然 橡橡 膠膠 天然橡膠是從天然植物中采集來(lái)的一種彈性材料，在自然界中含橡膠天然橡膠是從天然植物中采集來(lái)的一種彈性材料，在自然界中含橡膠 成分的植物不下兩千種，如高大的喬木、灌木、草本植物和爬藤植物等，成分的植物不下兩千種，如高大的

29、喬木、灌木、草本植物和爬藤植物等， 我們常見(jiàn)的橡膠樹(shù)、橡膠草、蒲公英等都含有橡膠成分。我們常見(jiàn)的橡膠樹(shù)、橡膠草、蒲公英等都含有橡膠成分。 一天然橡膠植物與采集一天然橡膠植物與采集 含天然橡膠的植物很多，但具有采集價(jià)值的不多，天然橡膠的主要來(lái)源含天然橡膠的植物很多，但具有采集價(jià)值的不多，天然橡膠的主要來(lái)源 有以下幾種：有以下幾種： 1橡膠植物橡膠植物 （1）巴西橡膠樹(shù)）巴西橡膠樹(shù) （2）橡膠草）橡膠草 （3）銀色橡膠菊）銀色橡膠菊 （4）杜仲樹(shù)）杜仲樹(shù) polymer materials 18 2天然橡膠的采集天然橡膠的采集 膠乳存在于橡膠樹(shù)皮的乳管中，每日清晨在離地膠乳存在于橡膠樹(shù)皮的乳管中，

30、每日清晨在離地50cm的的 樹(shù)干上按一定的傾斜角度割破樹(shù)皮斷其乳管，乳白色的膠乳樹(shù)干上按一定的傾斜角度割破樹(shù)皮斷其乳管，乳白色的膠乳 就會(huì)流到割口下盛膠乳的杯子中。割膠制度為當(dāng)割線(xiàn)長(zhǎng)為樹(shù)就會(huì)流到割口下盛膠乳的杯子中。割膠制度為當(dāng)割線(xiàn)長(zhǎng)為樹(shù) 粗的粗的1/31/2時(shí)隔日割，而全周則須隔三天再割一次?？傊畱?yīng)時(shí)隔日割，而全周則須隔三天再割一次?？傊畱?yīng) 本著這樣的原則：不致使樹(shù)木受損害，本著這樣的原則：不致使樹(shù)木受損害， 又要保持高的膠乳產(chǎn)量。又要保持高的膠乳產(chǎn)量。 polymer materials 19 polymer materials 20 二天然橡膠的分類(lèi)與分級(jí)二天然橡膠的分類(lèi)與分級(jí) 1分類(lèi)：

31、分類(lèi)： 三葉橡膠 野生橡膠：古塔波膠、馬來(lái)樹(shù)膠、杜仲膠、巴拉塔膠 一般品種：風(fēng)干膠、縐片膠、煙片膠、顆粒膠 特制品種：充油橡膠、輪胎橡膠、膠清橡膠、易操作橡膠、 粉末橡膠、純化膠、恒粘橡膠、低粘橡膠 改性類(lèi)：氧化膠、環(huán)氧化膠、鹵化膠、氫鹵化膠、液體膠、熱塑性膠 nr polymer materials 21 目前目前nr的分級(jí)有兩種，一種是按照外觀質(zhì)量分級(jí)，如煙片膠、縐片膠。另的分級(jí)有兩種，一種是按照外觀質(zhì)量分級(jí)，如煙片膠、縐片膠。另 一種是按照理化指標(biāo)分級(jí)，如顆粒膠，后者比較科學(xué)，也是目前國(guó)際一種是按照理化指標(biāo)分級(jí)，如顆粒膠，后者比較科學(xué)，也是目前國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的 橡膠分級(jí)方法。橡膠分級(jí)方

32、法。 2nr的分級(jí)的分級(jí) 1)按外觀質(zhì)量分級(jí)：按外觀質(zhì)量分級(jí)： 國(guó)產(chǎn)煙片膠標(biāo)準(zhǔn)國(guó)產(chǎn)煙片膠標(biāo)準(zhǔn)：將煙片膠分為一級(jí)煙片、二級(jí)煙片、三級(jí)煙片、：將煙片膠分為一級(jí)煙片、二級(jí)煙片、三級(jí)煙片、 四級(jí)煙片和五級(jí)煙片五個(gè)等級(jí)，質(zhì)量依此遞減。四級(jí)煙片和五級(jí)煙片五個(gè)等級(jí)，質(zhì)量依此遞減。 按按gb809087國(guó)產(chǎn)縐片膠分為六個(gè)等級(jí)，國(guó)產(chǎn)縐片膠分為六個(gè)等級(jí)， 它們是特一級(jí)白縐片膠、一級(jí)白縐片膠、它們是特一級(jí)白縐片膠、一級(jí)白縐片膠、 特一級(jí)淺色縐片膠、一級(jí)淺色縐片、特一級(jí)淺色縐片膠、一級(jí)淺色縐片、 二級(jí)淺色縐片、三級(jí)淺色縐片等。二級(jí)淺色縐片、三級(jí)淺色縐片等。 2)根據(jù)理化指標(biāo)分級(jí)：根據(jù)理化指標(biāo)分級(jí)： 國(guó)產(chǎn)縐片膠標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)

33、產(chǎn)縐片膠標(biāo)準(zhǔn)： 這是標(biāo)準(zhǔn)膠的分級(jí)方法，是指按機(jī)械雜質(zhì)、塑性保持率、塑性這是標(biāo)準(zhǔn)膠的分級(jí)方法，是指按機(jī)械雜質(zhì)、塑性保持率、塑性 初值、氮含量、揮發(fā)分含量、灰分含量、顏色指數(shù)等理化性能初值、氮含量、揮發(fā)分含量、灰分含量、顏色指數(shù)等理化性能 指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)的橡膠。一般用聚乙烯薄膜包裝。其中：指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)的橡膠。一般用聚乙烯薄膜包裝。其中： polymer materials 22 塑性保持率又稱(chēng)抗氧指數(shù)（塑性保持率又稱(chēng)抗氧指數(shù)（pri），是指生膠在），是指生膠在14030min加熱加熱 前后，華萊氏可塑度的比值。前后，華萊氏可塑度的比值。 pri =p/p0100%，pri值越高，表明生膠抗熱氧老化性

34、能越好。值越高，表明生膠抗熱氧老化性能越好。 iso2000將標(biāo)準(zhǔn)膠分為五個(gè)等級(jí)，并有鮮明的標(biāo)識(shí)：將標(biāo)準(zhǔn)膠分為五個(gè)等級(jí)，并有鮮明的標(biāo)識(shí)：smr5l （綠帶）、（綠帶）、smr5（綠帶）、（綠帶）、smr10（褐帶）、（褐帶）、smr20（紅帶）、（紅帶）、 smr50（黃帶），質(zhì)量依此降低。（黃帶），質(zhì)量依此降低。 國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)膠的規(guī)格按國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)膠的規(guī)格按gb808187分為分為csr5號(hào)、號(hào)、csr10號(hào)、號(hào)、csr20 號(hào)、號(hào)、csr50號(hào)共四個(gè)等級(jí)，分別與號(hào)共四個(gè)等級(jí)，分別與iso2000中的中的smr5、smr10、smr 20、smr50相對(duì)應(yīng)。相對(duì)應(yīng)。 polymer material

35、s 23 35%膠乳膠乳過(guò)濾去雜質(zhì)過(guò)濾去雜質(zhì)加水稀釋至加水稀釋至1520%消泡澄清濾渣消泡澄清濾渣 加加1%甲酸凝固（或乙酸）甲酸凝固（或乙酸）除水除水壓壓33.5mm薄片薄片 薰煙干燥（薰煙干燥（70，78天，防止霉變）天，防止霉變）檢查分級(jí)包裝檢查分級(jí)包裝 1煙片膠煙片膠 35%膠乳膠乳過(guò)濾除雜質(zhì)過(guò)濾除雜質(zhì)加水稀釋至加水稀釋至1820%消泡消泡 加加nahso3漂白防腐漂白防腐加酸凝固加酸凝固軋煉水洗去水溶物軋煉水洗去水溶物 壓成壓成12mm片片熱空氣干燥（熱空氣干燥（35，10天）天）檢查分級(jí)包裝檢查分級(jí)包裝 2縐片膠縐片膠 白色縐片白色縐片 褐色縐片褐色縐片 膠線(xiàn)、膠團(tuán)、膠泥膠線(xiàn)、膠團(tuán)

36、、膠泥浸泡洗滌浸泡洗滌壓縐壓縐熱空氣干燥熱空氣干燥檢查分級(jí)包裝檢查分級(jí)包裝 三、天然橡膠的制造工藝及特點(diǎn)三、天然橡膠的制造工藝及特點(diǎn) 原材料原材料：從橡膠樹(shù)上割下來(lái)的新鮮膠乳，還有雜膠，包括膠杯凝膠、：從橡膠樹(shù)上割下來(lái)的新鮮膠乳，還有雜膠，包括膠杯凝膠、 自凝膠塊、膠線(xiàn)、皮屑膠、泥、浮渣膠，此外還有煙片碎膠自凝膠塊、膠線(xiàn)、皮屑膠、泥、浮渣膠，此外還有煙片碎膠 polymer materials 24 9 橡膠加工過(guò)程圖橡膠加工過(guò)程圖 1 12 10 11 2 3 45 6 7 8 polymer materials 25 3顆粒橡膠顆粒橡膠 機(jī)械法：膠乳機(jī)械法：膠乳過(guò)濾過(guò)濾稀釋稀釋澄清濾渣澄清

37、濾渣加酸凝固加酸凝固脫水脫水壓片壓片 壓條壓條機(jī)械造粒機(jī)械造粒干燥干燥壓緊包裝壓緊包裝 化學(xué)法：膠乳化學(xué)法：膠乳加絮凝劑（加絮凝劑（al2(so4)3）離心分離離心分離干燥干燥壓緊打包壓緊打包 四四nr的組成及橡膠烴的結(jié)構(gòu)的組成及橡膠烴的結(jié)構(gòu) 1天然橡膠的組成：天然橡膠的組成： 1）nr的組成：的組成： 橡膠烴：9295% 非橡膠成分：7% 蛋白質(zhì)：23% 丙酮抽出物：1.54.5% 少量灰分：0.20.5% 水分：0.31.0% polymer materials 26 2)非橡膠成分對(duì)橡膠性能的影響：非橡膠成分對(duì)橡膠性能的影響： 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)：nr中的含氮化合物都屬于蛋白質(zhì)。中的含氮化合物

38、都屬于蛋白質(zhì)。 （a）蛋白質(zhì)有防止老化作用；）蛋白質(zhì)有防止老化作用； （b）分解放出氨基酸促進(jìn)橡膠硫化；）分解放出氨基酸促進(jìn)橡膠硫化； （c）使橡膠容易吸收水分，易發(fā)霉；）使橡膠容易吸收水分，易發(fā)霉； （d）蛋白質(zhì)的吸水性使制品的絕緣性降低。）蛋白質(zhì)的吸水性使制品的絕緣性降低。 高級(jí)脂肪酸：高級(jí)脂肪酸： 軟化劑、硫化活化劑（促進(jìn)硫化）軟化劑、硫化活化劑（促進(jìn)硫化） 磷脂：磷脂： 分解放出游離的膽堿，促進(jìn)硫化分解放出游離的膽堿，促進(jìn)硫化 少量的胡蘿卜素：少量的胡蘿卜素： 物理防老劑（紫外線(xiàn)屏蔽劑）物理防老劑（紫外線(xiàn)屏蔽劑） 甾醇：防老劑甾醇：防老劑 丙酮抽出物：丙酮抽出物： 指橡膠中能溶于丙酮的

39、物質(zhì)，主要是一些高級(jí)脂肪酸和固醇類(lèi)物質(zhì)。指橡膠中能溶于丙酮的物質(zhì)，主要是一些高級(jí)脂肪酸和固醇類(lèi)物質(zhì)。 灰分灰分：是一些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)物質(zhì)，主要成分是：是一些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)物質(zhì)，主要成分是ca、mg、k、na、cu、mn等。等。 其中其中k、na、ca、mg影響橡膠的電性能；影響橡膠的電性能；cu、mn等變價(jià)金屬含等變價(jià)金屬含 量多加速橡膠的老化（限度量多加速橡膠的老化（限度3ppm）。）。 水分水分：對(duì)橡膠的性能影響不大，若含量高，可能會(huì)使制品產(chǎn)生氣泡：對(duì)橡膠的性能影響不大，若含量高，可能會(huì)使制品產(chǎn)生氣泡 polymer materials 27 3）橡膠烴的結(jié)構(gòu)：）橡膠烴的結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)單元：結(jié)構(gòu)單元：

40、ch2 ch3 chch2c 順式含量順式含量97%nr順式（順式（1，4）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)97%以上，以上，3，4結(jié)構(gòu)約結(jié)構(gòu)約2%， 100%頭尾連接。杜仲膠為反式頭尾連接。杜仲膠為反式1，4結(jié)構(gòu)，與結(jié)構(gòu)，與nr相比，雖化學(xué)組相比，雖化學(xué)組 成相同，但性能各異。成相同，但性能各異。 一次結(jié)構(gòu)一次結(jié)構(gòu)： 二次結(jié)構(gòu)：二次結(jié)構(gòu)： 分子量：分子量：3萬(wàn)萬(wàn)3000萬(wàn)；萬(wàn)； 分子量分布指數(shù)：分子量分布指數(shù)：2.8 10； 平均分子量接近平均分子量接近30萬(wàn)萬(wàn).隨著分子量增大，支化程度增加，隨著分子量增大，支化程度增加， 分布變寬。低分子量部分對(duì)加工有利，高分子量部分對(duì)性能分布變寬。低分子量部分對(duì)加工有利，高分

41、子量部分對(duì)性能 有利。有利。 三次結(jié)構(gòu)（結(jié)晶性）：三次結(jié)構(gòu)（結(jié)晶性）： 在室溫下為無(wú)定形體，在室溫下為無(wú)定形體，10以下開(kāi)始結(jié)晶，以下開(kāi)始結(jié)晶， 無(wú)定形與結(jié)晶共存，無(wú)定形與結(jié)晶共存，25結(jié)晶最快。拉結(jié)晶最快。拉 伸條件下結(jié)晶、無(wú)定形與取向結(jié)構(gòu)共存，伸條件下結(jié)晶、無(wú)定形與取向結(jié)構(gòu)共存， 屬于自補(bǔ)強(qiáng)橡膠。屬于自補(bǔ)強(qiáng)橡膠。 polymer materials 28 自補(bǔ)強(qiáng)性自補(bǔ)強(qiáng)性：在不加補(bǔ)強(qiáng)劑的條件下，橡膠能結(jié)晶或在拉伸過(guò)程中在不加補(bǔ)強(qiáng)劑的條件下，橡膠能結(jié)晶或在拉伸過(guò)程中 取向結(jié)晶，晶粒分布于無(wú)定形的橡膠中起物理交聯(lián)點(diǎn)取向結(jié)晶，晶粒分布于無(wú)定形的橡膠中起物理交聯(lián)點(diǎn) 的作用，使本身的強(qiáng)度提高的性質(zhì)。

42、如拉伸的作用，使本身的強(qiáng)度提高的性質(zhì)。如拉伸650%650%時(shí)，時(shí)， 結(jié)晶度可以達(dá)到結(jié)晶度可以達(dá)到35%35%。 五天然橡膠的性質(zhì)五天然橡膠的性質(zhì) 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 密度密度d20=0.913g/cm3； 折光指數(shù)（折射率）折光指數(shù)（折射率）20=1.52 ）物理常數(shù)）物理常數(shù) 2）nr的耐寒性好，耐熱性不是很好的耐寒性好，耐熱性不是很好： nr的的tg= -73，在，在-50仍具有很好的彈性。仍具有很好的彈性。 nr無(wú)一定熔點(diǎn)，加熱后慢慢軟化，生膠在無(wú)一定熔點(diǎn)，加熱后慢慢軟化，生膠在130140時(shí)開(kāi)始軟化，時(shí)開(kāi)始軟化， 200開(kāi)始分解（變色），開(kāi)始分解（變色），270劇烈分解。其長(zhǎng)期使用溫度

43、為劇烈分解。其長(zhǎng)期使用溫度為90， 短期最高使用溫度為短期最高使用溫度為110。粘流溫度。粘流溫度tf =130。 polymer materials 29 3）nr有良好的彈性：有良好的彈性： nr的彈性和回彈性在通用橡膠中僅次于的彈性和回彈性在通用橡膠中僅次于br。 彈性（彈性（elasticity）：表示橡膠彈性變形能力的大小，受配方、）：表示橡膠彈性變形能力的大小，受配方、 硫化條件的影響，決定于交聯(lián)密度。硫化條件的影響，決定于交聯(lián)密度。 橡膠的彈性一般用橡膠的彈性一般用回彈性回彈性（resilience）表示，指橡膠受到?jīng)_擊后，）表示，指橡膠受到?jīng)_擊后， 能夠從變形狀態(tài)迅速恢復(fù)原狀的

44、能力。受橡膠內(nèi)耗的影響，內(nèi)耗越大，能夠從變形狀態(tài)迅速恢復(fù)原狀的能力。受橡膠內(nèi)耗的影響，內(nèi)耗越大， 回彈越小?；貜椩叫　?nr有良好回彈性的原因有良好回彈性的原因： nr大分子本身有較高的柔性大分子本身有較高的柔性鍵易旋轉(zhuǎn)。鍵易旋轉(zhuǎn)。 nr分子鏈側(cè)基少且體積小，對(duì)分子鏈側(cè)基少且體積小，對(duì)鍵的影響小。鍵的影響小。 nr為非極性物質(zhì)，大分子間作用力小。為非極性物質(zhì)，大分子間作用力小。 polymer materials 30 機(jī)械強(qiáng)度高，屬于自補(bǔ)強(qiáng)橡膠：機(jī)械強(qiáng)度高，屬于自補(bǔ)強(qiáng)橡膠： 4）機(jī)械性能）機(jī)械性能 格林強(qiáng)度：格林強(qiáng)度： 格林強(qiáng)度對(duì)于橡膠的成型加工是必要的。如輪胎胎面膠在成格林強(qiáng)度對(duì)于橡膠的成

45、型加工是必要的。如輪胎胎面膠在成 型要受到較大的沖擊，如果強(qiáng)度不夠，容易拉斷。型要受到較大的沖擊，如果強(qiáng)度不夠，容易拉斷。nr的格林強(qiáng)度：的格林強(qiáng)度： 1.42.5mpa 純膠硫化膠拉伸強(qiáng)度：純膠硫化膠拉伸強(qiáng)度：1728mpa 撕裂強(qiáng)度：撕裂強(qiáng)度：98kn/m炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠拉伸出強(qiáng)度：炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠拉伸出強(qiáng)度：2535mpa 各種橡膠的機(jī)械強(qiáng)度比較：各種橡膠的機(jī)械強(qiáng)度比較：nrircriirnbrsb br 未硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度。未硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度。 耐屈撓疲勞性好耐屈撓疲勞性好：一般在：一般在20萬(wàn)次以上。萬(wàn)次以上。 5）耐磨性好：）耐磨性好： 耐磨性與橡膠的強(qiáng)度有關(guān)。由于橡膠的強(qiáng)度高，所

46、以耐磨性好。耐磨性與橡膠的強(qiáng)度有關(guān)。由于橡膠的強(qiáng)度高，所以耐磨性好。 polymer materials 31 6）絕緣性好：）絕緣性好： nr是一種絕緣性很好的材料，如電線(xiàn)接頭外包的絕緣膠布就是一種絕緣性很好的材料，如電線(xiàn)接頭外包的絕緣膠布就 是紗布浸是紗布浸nr膠糊或壓延而成的。膠糊或壓延而成的。nr體積電阻為體積電阻為10141015cm （絕緣體體積電阻（絕緣體體積電阻10101020cm） 7）氣密性）氣密性 氣密性中下等。氣密性中下等。 8）自粘性和互粘性好。）自粘性和互粘性好。 9）耐化學(xué)介質(zhì)性）耐化學(xué)介質(zhì)性 nr具有良好的耐化學(xué)藥品性及一般溶劑作用，耐稀酸酸、稀堿、具有良好的耐

47、化學(xué)藥品性及一般溶劑作用，耐稀酸酸、稀堿、 不耐濃酸、油、耐水性差。不耐濃酸、油、耐水性差。nr作為非極性聚合物，溶于苯、汽油、作為非極性聚合物，溶于苯、汽油、 石油系油類(lèi)，不溶于極性油類(lèi)。石油系油類(lèi)，不溶于極性油類(lèi)。 polymer materials 32 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) ）鏈烯烴的一般特點(diǎn)：）鏈烯烴的一般特點(diǎn)： nr的結(jié)構(gòu)式：的結(jié)構(gòu)式： ch2 ch3 chch2c (a) (b) (c) nrnr的分子鏈中雙鍵旁有三個(gè)的分子鏈中雙鍵旁有三個(gè)位置位置a a、b b、c c，實(shí)驗(yàn)證明，這三個(gè)，實(shí)驗(yàn)證明，這三個(gè) 位置上的位置上的h h的解離能不同，活性也不同，與伯氫的解離能不同，活性也不同

48、，與伯氫c c相比，相比，a a、b b 是仲氫，脫氫容易，所以反應(yīng)活性大。而是仲氫，脫氫容易，所以反應(yīng)活性大。而a a與與b b相比，由于脫氫后相比，由于脫氫后 形成的大分子自由基穩(wěn)定（與側(cè)甲基的超共扼作用），所以活性更形成的大分子自由基穩(wěn)定（與側(cè)甲基的超共扼作用），所以活性更 大。反應(yīng)活性大。反應(yīng)活性abcabc。 nr中有雙鍵，能夠與自由基、氧、過(guò)氧化物、紫外光及自由中有雙鍵，能夠與自由基、氧、過(guò)氧化物、紫外光及自由 基抑制劑反應(yīng)?；种苿┓磻?yīng)。 nr中有甲基（供電基），使雙鍵的電子云密度增加，中有甲基（供電基），使雙鍵的電子云密度增加，-h的的 活性大，使活性大，使nr更易反應(yīng)（易老化

49、、硫化速度快）。更易反應(yīng)（易老化、硫化速度快）。 polymer materials 33 ）化學(xué)反應(yīng)性：（利用此對(duì)）化學(xué)反應(yīng)性：（利用此對(duì)nr進(jìn)行改性）進(jìn)行改性） 與硫黃反應(yīng)：進(jìn)行硫化交聯(lián)。與硫黃反應(yīng)：進(jìn)行硫化交聯(lián)。 與與cl2反應(yīng)，制備氯化天然橡膠。反應(yīng)，制備氯化天然橡膠。 與與hcl反應(yīng)，產(chǎn)物為白色粉末，主要用作粘合劑。反應(yīng)，產(chǎn)物為白色粉末，主要用作粘合劑。 nr膠乳與過(guò)氧乙酸反應(yīng)，得環(huán)氧化天然橡膠。環(huán)氧化程度膠乳與過(guò)氧乙酸反應(yīng)，得環(huán)氧化天然橡膠。環(huán)氧化程度 可達(dá)可達(dá)10、25、50、75%（摩爾），（摩爾），enr50的氣密性接近的氣密性接近iir， 耐油性接近中等丙烯腈含量的耐油性接

50、近中等丙烯腈含量的nbr，強(qiáng)度與，強(qiáng)度與nr相當(dāng)，粘著性相當(dāng)，粘著性 也較好。也較好。 環(huán)化：環(huán)化：nr膠乳用硫酸環(huán)化后，可以使不飽和度下降，密度增加，膠乳用硫酸環(huán)化后，可以使不飽和度下降，密度增加， 軟化點(diǎn)提高，用來(lái)制作鞋底、堅(jiān)硬的模制品、機(jī)械襯里。軟化點(diǎn)提高，用來(lái)制作鞋底、堅(jiān)硬的模制品、機(jī)械襯里。 與與mma接枝：目前有接枝：目前有mg49和和mg30兩種，接枝兩種，接枝mma 的的nr定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度都很高，抗沖擊性和耐曲撓龜裂、動(dòng)態(tài)疲定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度都很高，抗沖擊性和耐曲撓龜裂、動(dòng)態(tài)疲 勞性、粘著性較好。主要用來(lái)制造要求具有良好抗沖擊性能的堅(jiān)硬勞性、粘著性較好。主要用來(lái)制造要求具有

51、良好抗沖擊性能的堅(jiān)硬 制品、無(wú)內(nèi)胎輪胎中不透氣的內(nèi)貼層、纖維與橡膠的強(qiáng)力粘合劑等。制品、無(wú)內(nèi)胎輪胎中不透氣的內(nèi)貼層、纖維與橡膠的強(qiáng)力粘合劑等。 polymer materials 34 六六nr的配合與加工的配合與加工 1nr的配合的配合 硫化體系：硫化體系：nrnr一般用硫黃硫化體系，促進(jìn)劑用噻唑類(lèi)、次磺酰胺類(lèi)、一般用硫黃硫化體系，促進(jìn)劑用噻唑類(lèi)、次磺酰胺類(lèi)、 秋蘭姆類(lèi)等，活化劑有氧化鋅、硬脂酸。秋蘭姆類(lèi)等，活化劑有氧化鋅、硬脂酸。 補(bǔ)強(qiáng)填充體系：最常用的是炭黑，其次是白炭黑及非補(bǔ)強(qiáng)性填充劑碳補(bǔ)強(qiáng)填充體系：最常用的是炭黑，其次是白炭黑及非補(bǔ)強(qiáng)性填充劑碳 酸鈣、陶土、滑石粉。酸鈣、陶土、滑石粉

52、。 防護(hù)體系：對(duì)苯二胺類(lèi)最好，如防護(hù)體系：對(duì)苯二胺類(lèi)最好，如40104010、40204020、4010na4010na等。等。 增塑體系：以松焦油、三線(xiàn)油最為常用。其次是松香、古馬隆及石蠟。增塑體系：以松焦油、三線(xiàn)油最為常用。其次是松香、古馬隆及石蠟。 polymer materials 35 cz 0.5 （促進(jìn)劑）（促進(jìn)劑） nobs 0.5 （促進(jìn)劑）（促進(jìn)劑） zno 6.0 （活化劑）（活化劑） sa 2.5 （活化劑）（活化劑） haf 20 （補(bǔ)強(qiáng)劑）（補(bǔ)強(qiáng)劑） isaf 30 （補(bǔ)強(qiáng)劑）（補(bǔ)強(qiáng)劑） aw 0.5 （防老劑）（防老劑） 4010na 1.5 （防老劑）（防老劑）

53、 松焦油：松焦油： 5.0 （增塑劑）（增塑劑） 石蠟：石蠟： 1.0 （增塑劑）（增塑劑） nr 100 （生膠）（生膠） s 2.5 （硫化劑）（硫化劑） （以胎面膠為例）（以胎面膠為例） 配方舉例：配方舉例： polymer materials 36 2nr的加工的加工 塑煉性好：比合成橡膠易塑煉，易過(guò)煉。分子量高，塑煉性好：比合成橡膠易塑煉，易過(guò)煉。分子量高，1#1#煙片膠煙片膠 的威氏可塑度不到的威氏可塑度不到0.10.1，門(mén)尼粘度在，門(mén)尼粘度在9512095120之間。之間。 混煉性好：比合成橡膠易混煉，易包熱輥、易吃粉、易分散?；鞜捫院茫罕群铣上鹉z易混煉，易包熱輥、易吃粉、易分散

54、。 壓出性好：壓出速度快、質(zhì)量好、表面光滑。壓出性好：壓出速度快、質(zhì)量好、表面光滑。 壓延型好：收縮率低，熱塑性大。壓延型好：收縮率低，熱塑性大。 成型性好：成型性好：nrnr的自粘性高，格林強(qiáng)度高。的自粘性高，格林強(qiáng)度高。 硫化特性好：硫化速度快，但要防止過(guò)硫。最適宜的硫化特性好：硫化速度快，但要防止過(guò)硫。最適宜的 溫度溫度143143，不能超過(guò)，不能超過(guò)160160。 所以所以nrnr是綜合加工性能最好的橡膠。是綜合加工性能最好的橡膠。 polymer materials 37 3nr的應(yīng)用的應(yīng)用 nr的應(yīng)用最廣：其中的應(yīng)用最廣：其中 輪胎：輪胎：68% ；工業(yè)制品：；工業(yè)制品：13.5%

55、；膠鞋：；膠鞋：5.5%； 膠乳：膠乳：9.5%；粘合劑：；粘合劑：1%；其他：；其他：2.5% 4異戊橡膠異戊橡膠 又稱(chēng)合成天然橡膠，又稱(chēng)合成天然橡膠，1954年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)單元與天然橡膠一年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)單元與天然橡膠一 樣，適于作淺色橡膠制品，與樣，適于作淺色橡膠制品，與nr有以下不同：有以下不同： 格林強(qiáng)度低，生膠有冷流傾向，硫化速度慢。格林強(qiáng)度低，生膠有冷流傾向，硫化速度慢。 ir的耐老化性能較的耐老化性能較nr差。差。 壓延、壓出性、粘和性能與壓延、壓出性、粘和性能與nr相當(dāng)。相當(dāng)。 順式含量低于順式含量低于nr，結(jié)晶能力比，結(jié)晶能力比nr差，分子量分布較差，分子量分

56、布較nr窄，不含非橡膠窄，不含非橡膠 成分，成分， 加工和力學(xué)性能較加工和力學(xué)性能較nr差。差。 polymer materials 38 5反式聚異戊二烯橡膠（反式聚異戊二烯橡膠（tpi） 天然的天然的tpi有杜仲膠、巴拉塔膠、古塔波膠，人工合成高反式有杜仲膠、巴拉塔膠、古塔波膠，人工合成高反式tpi也已實(shí)現(xiàn)。也已實(shí)現(xiàn)。 國(guó)外已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，但是催化效率抵，價(jià)格昂貴。國(guó)外已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，但是催化效率抵，價(jià)格昂貴。 tpi與與nr不同，為反式不同，為反式1，4結(jié)構(gòu)，其性能也與結(jié)構(gòu)，其性能也與nr有明顯的不同，表現(xiàn)有明顯的不同，表現(xiàn) 如下：如下： 1. 60以下迅速結(jié)晶，具有高硬度和高拉伸強(qiáng)度，

57、常溫下象塑料那樣硬，以下迅速結(jié)晶，具有高硬度和高拉伸強(qiáng)度，常溫下象塑料那樣硬， 結(jié)晶度在結(jié)晶度在25%45%之間。隨溫度升高，結(jié)晶度下降，硬度和拉伸強(qiáng)度之間。隨溫度升高，結(jié)晶度下降，硬度和拉伸強(qiáng)度 急劇下降。急劇下降。 2.溫度高于溫度高于60，tpi能軟化，具有彈性，表現(xiàn)出橡膠的特性，可以硫能軟化，具有彈性，表現(xiàn)出橡膠的特性，可以硫 化。應(yīng)用化。應(yīng)用 此特性可以用作形狀記憶材料此特性可以用作形狀記憶材料。 3.tpi無(wú)生理毒性，可作為醫(yī)用夾板，可以用酒精直接消毒。無(wú)生理毒性，可作為醫(yī)用夾板，可以用酒精直接消毒。 polymer materials 39 交聯(lián)度達(dá)到臨界點(diǎn)：交聯(lián)度達(dá)到臨界點(diǎn)：表

58、現(xiàn)為典型的彈性體特性，耐疲勞性能優(yōu)異，滾表現(xiàn)為典型的彈性體特性，耐疲勞性能優(yōu)異，滾 動(dòng)阻動(dòng)阻 力小，生熱低，是發(fā)展高速節(jié)能輪胎的一種理想材料。力小，生熱低，是發(fā)展高速節(jié)能輪胎的一種理想材料。 4.硫化過(guò)程表現(xiàn)出明顯的三階段特征：硫化過(guò)程表現(xiàn)出明顯的三階段特征： 未硫化階段：未硫化階段：結(jié)晶，屬于典型的熱塑性材料，強(qiáng)度、硬度高，沖擊韌性極好，結(jié)晶，屬于典型的熱塑性材料，強(qiáng)度、硬度高，沖擊韌性極好， 軟化點(diǎn)低（軟化點(diǎn)低（60），可在熱水中或熱吹風(fēng)中軟化，可以直接在身體上模型固），可在熱水中或熱吹風(fēng)中軟化，可以直接在身體上模型固 化，也可以捏塑成型，隨體性好，輕便、衛(wèi)生，可以化，也可以捏塑成型，隨體

59、性好，輕便、衛(wèi)生，可以 重復(fù)使用，可以代替石重復(fù)使用，可以代替石 膏作固定夾板、繃帶、矯形器件、假肢等。膏作固定夾板、繃帶、矯形器件、假肢等。 低中度交聯(lián)階段低中度交聯(lián)階段:交聯(lián)點(diǎn)間鏈段仍能結(jié)晶，表現(xiàn)為結(jié)晶型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高分子，交聯(lián)點(diǎn)間鏈段仍能結(jié)晶，表現(xiàn)為結(jié)晶型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高分子， 可以作形狀記憶功能材料（室溫下具有熱塑性、可以作形狀記憶功能材料（室溫下具有熱塑性、 受熱后具有熱彈性）。受熱后具有熱彈性）。 polymer materials 40 5.塑煉和混煉溫度不能低于塑煉和混煉溫度不能低于60，半成品挺性好，易噴霜，半成品挺性好，易噴霜 記憶材料原理 加熱，外力變形熱變形態(tài) 冷卻 固定在變形態(tài)

60、 取消外力變形部位待用加熱，恢復(fù)原形 tpi 硫化 定型 polymer materials 41 合 成 橡 膠 在在8種合成橡膠中全部由我國(guó)自行研究開(kāi)發(fā)的膠種有種合成橡膠中全部由我國(guó)自行研究開(kāi)發(fā)的膠種有br、ssbr、 sbs和和cr；全部引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的膠種是；全部引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的膠種是epdm。 1.3 丁丁 苯苯 橡橡 膠（膠（sbr） sbr是產(chǎn)量最大的合成橡膠，占合成橡膠總量的是產(chǎn)量最大的合成橡膠，占合成橡膠總量的55%，70%用于輪胎。用于輪胎。 按合成方法分為乳聚（按合成方法分為乳聚（1933年由德國(guó)的年由德國(guó)的farben公司生產(chǎn)）和溶聚（公司生產(chǎn)）和溶聚（60年代年代 投入工