橡膠工藝的基本理論知識PPT課件

1、橡膠工藝的根本實(shí)際知識緒論一、橡膠資料的特點(diǎn) 1.高彈性：去掉力可以恢復(fù)，對加工不利。 2.粘彈性靜應(yīng)力松弛/蠕變；動滯后損失 3.電絕緣性 4.老化景象 5.必需硫化后才干運(yùn)用有些熱塑性彈性體除外 6.必需加其它配合劑二、表征橡膠物理性能的幾個目的1.硬度：抵抗外力壓入的才干邵A，度/(IRHD)2.拉伸強(qiáng)度：試樣拉伸至斷裂時的最大拉伸應(yīng)力，MPa3.定伸應(yīng)力：表征資料抵抗外力變形的才干，MPa4.扯斷伸長率：試樣扯斷時伸長部分與原長之比的百分?jǐn)?shù)。5.撕裂強(qiáng)度：試樣被撕裂時單位厚度所接受的負(fù)荷，kN/m。6.回彈性：資料遭到?jīng)_擊以后可以回復(fù)到原來外形的才干大小，又稱沖擊彈性，。7.緊縮永久變

2、形三、關(guān)于橡膠的幾個概念1.橡膠：ASTM D1566它是一種資料，它在大變形下迅速而有力的恢復(fù)變形，它可以被改性。2.生膠：未加任何配合劑，也未進(jìn)展任何加工的橡膠。3.塑煉膠：生膠塑煉后得到的橡膠4.混煉膠：塑煉膠或生膠與配合劑混合均勻但尚未交聯(lián)的橡膠。5.硫化膠：在一定的溫度、壓力、時間下，橡膠由線型分子變成三維網(wǎng)狀構(gòu)造的橡膠。四、橡膠工藝的主要內(nèi)容1配合：生膠 硫化體系 補(bǔ)強(qiáng)填充體系 防護(hù)體系 增塑體系及其 它配合體系2.加工：塑煉 混煉 壓延壓出 成型 硫化一各種生膠的構(gòu)造與性能1.NR:甲基供電，使雙鍵活潑，自補(bǔ)強(qiáng)、易凝膠、分子量大 性能：耐老化性差，硫化速度快，強(qiáng)度高，彈性好。2.

3、BR:分子柔順性好，無任何取代基 性能：彈性好，耐寒耐磨性好，動態(tài)生熱低，有冷流性。3.SBR:分子側(cè)基體積大。 性能:耐磨性好,抗?jié)窕院?生熱高。4.EPR:飽和、非極性 性能:耐老化性好,化學(xué)穩(wěn)定性好,電絕緣性及耐水性好。 一各種生膠的構(gòu)造與性能5.IIR:飽和、非極性、分子主鏈兩側(cè)有密集的側(cè)甲基。 性能:類似EPM的性能,氣密性好,彈性好,阻尼性好。6.NBR:側(cè)基極性大 性能:耐寒性差,耐非極性油性能好,導(dǎo)電性好。7.CR:Cl原子吸電使雙鍵失活、極性、自補(bǔ)強(qiáng)。性能:具有接近飽和橡膠的耐老化性能,不能用S硫化,用金屬氧化物硫化;強(qiáng)度高,耐油性好,具有阻燃性。一各種生膠的構(gòu)造與性能8.

4、FKM:飽和性、極性 性能:耐高溫性能最好(250下可長期運(yùn)用,320 下短期運(yùn)用),耐腐蝕性最好(耐王水),耐油性最好,耐水性差,彈性差.9.MVQ:飽和、雜鏈、非極性、柔順性好性能:耐高溫性好(300 ),耐低溫性好(-100 ),具有一定的透氣性,電絕緣性好,與生物的醫(yī)學(xué)相容性好。10.ACM:極性、雜鏈性能:有良好的耐熱、耐油性能，同時耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外線、氣密性優(yōu)良。(二)橡膠的硫化體系1.定義:線性的生膠大分子在一定的溫度、時間、壓力下經(jīng)過物理化學(xué)作用構(gòu)成三維網(wǎng)狀構(gòu)造的過程. 橡膠為什么要進(jìn)展硫化？ 橡膠未經(jīng)硫化以前，缺乏良好的物理機(jī)械性能，適用價值不大。當(dāng)橡膠經(jīng)過硫化后，

5、由于分子構(gòu)造的變化，而使其綜合性顯著改良，尤其是拉伸強(qiáng)度，定伸應(yīng)力，伸長率，彈性，耐磨性，硬度等更為明顯。 (二)橡膠的硫化體系2.硫化歷程圖:A焦燒階段： T10焦燒時間B熱硫化階段： 決議硫化速率C平坦期： 正硫化形狀交聯(lián)密度最大D過硫階段：硫化返原(二)橡膠的硫化體系 3.硫化曲線圖 理想曲線的條件:1).焦燒時間長,保證加工平安性;2).硫化速度快,提高消費(fèi)效率;3).硫化平坦期長,保證質(zhì)量穩(wěn)定性;4).無返硫景象,硫化膠的物理機(jī)械性能好.(二)橡膠的硫化體系各種硫化體系的特點(diǎn)1.純硫黃硫化體系特點(diǎn)：交聯(lián)效率低、主鏈改性程度高、耐老化性能很差。A.有促進(jìn)劑的硫黃硫化體系：a.普通硫化體

6、系：促進(jìn)劑/硫黃=0.6-0.8/2.570%以上是多硫交聯(lián)鍵、硫化膠的耐熱氧老化性差、動態(tài)疲勞性能好。適用范圍：室溫下，動靜態(tài)性能要求高的制品(二)橡膠的硫化體系b.有效硫化體系：促進(jìn)劑/硫黃=3-5/0.3-0.5 90%以上單、雙硫交聯(lián)鍵、硫化膠具有優(yōu)良的耐高溫性能、動態(tài)疲勞性能差。適用范圍：耐高溫、靜態(tài)運(yùn)用下制品，用于高溫快速硫化。c.半有效硫化體系：促進(jìn)劑/硫黃1 既有一定數(shù)量的單、雙鍵交聯(lián)，又有一定的多硫交聯(lián)鍵、耐中等程度的耐熱氧老化、具有較好的動態(tài)疲勞性能(二)橡膠的硫化體系2.過氧化物硫化體系： 生成C-C交聯(lián)鍵，鍵能高，耐高溫性能好；動態(tài)性能差；緊縮永久變形低，特別適宜于靜態(tài)

7、高溫密封制品。3.金屬氧化物硫化：主要是CR，ZnO:MgO=5:44.樹脂硫化體系：IIR,生成C-C交聯(lián)鍵三橡膠的補(bǔ)強(qiáng)體系幾種常用的炭黑N330-高耐磨炭黑N550-快壓出炭黑N660-通用炭黑N770-半補(bǔ)強(qiáng)炭黑N990-中粒子熱裂解炭黑四橡膠的老化和防護(hù)體系1.老化的定義：生膠和橡膠制品在加工、運(yùn)用和儲存過程中，由于內(nèi)外要素的左右，發(fā)生物理和化學(xué)變化使性能下降的景象。2.老化的緣由 內(nèi)因：分子鏈的構(gòu)造、配合劑、加工設(shè)備 外因：氧氣、臭氧、酸堿、水、鹽、熱、力、光、輻射及生物要素。四橡膠的老化和防護(hù)體系3.幾種常用的防老劑A胺類：種類最多，防護(hù)效果最好，變色有污染性。如防A、防D、RD、

8、BLE等。B酚類：用于熱氧老化，沒污染性。如防2246C有機(jī)硫化物：MB、BZ五橡膠的增塑體系1.作用：1改善橡膠的物理機(jī)械性能：降低硬度，提高耐寒性。2提高橡膠的加工工藝性能：混煉、壓延、壓出、硫化。2.具備的條件1與橡膠的相容性好；2不易揮發(fā)，不易遷移，不易抽出；3增塑效果好；4無色、無味、無毒，廉價易得。五橡膠的增塑體系 3.增塑劑的種類石油系操作油：芳香烴油、鏈烷烴油、環(huán)烷烴油；合成增塑劑：鄰苯二甲酸酯類-DBP、DOP 脂肪二元酸酯類-DOA、DOS 磷酸酯類六塑煉工藝1.塑煉：生膠在機(jī)械力、熱氧、化學(xué)作用下，由堅(jiān)韌的高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀乃苄詰B(tài)的過程。2.目的：滿足后續(xù)加工工藝的要求。

9、3.要求：可塑度要適當(dāng)；可塑度要均勻。七混煉工藝1.定義：將塑煉膠和配合劑混合均勻2.目的：保證硫化膠有必需的物理機(jī)械性能；滿足加工工藝性能的要求；降低產(chǎn)品本錢。3.要求：配合劑分散均勻；滿足后續(xù)加工工藝要求的最低可塑度；混煉膠無焦燒景象；降低能耗。4.質(zhì)量檢驗(yàn)：快檢工程密度、可塑度、硬度；物理機(jī)械性能硫化膠；補(bǔ)強(qiáng)填充劑在橡膠中的分散；混煉膠硫化特性檢驗(yàn)硫化儀。、O形圈膠料配方設(shè)計(jì)1.主要性能要求 應(yīng)根據(jù)O形圈的任務(wù)條件如介質(zhì)、溫度、壓力、受力形狀等進(jìn)展膠料配方設(shè)計(jì)。用作靜態(tài)密封的O形圈膠料，最關(guān)鍵的性能目的是耐介質(zhì)性能和緊縮永久變形。用作動態(tài)密封的O形圈，除了介質(zhì)、緊縮永久變形小之外，還要求

10、膠料具有良好的抗撕裂性、耐磨性和抗擠壓性。、O形圈膠料配方設(shè)計(jì)2、膠種選擇 任務(wù)介質(zhì)為燃油、液壓油、機(jī)油、光滑油等油類，任務(wù)溫度在150以下時，多項(xiàng)選擇用丁腈橡膠；當(dāng)運(yùn)用溫度高于150時，可選用氫化丁腈橡膠、氟橡膠、氟硅橡膠等。任務(wù)介質(zhì)為磷酸脂或過熱水時，可選用乙丙橡膠；任務(wù)介質(zhì)為酸、堿、鹽等低濃度化學(xué)腐蝕性介質(zhì)，且運(yùn)用溫度不超越100時，可使天然橡膠、丁苯橡膠等通用橡膠，而高濃度強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選用氟橡膠；高溫?zé)峥諝庵羞\(yùn)用的O形圈可選用硅橡膠。、O形圈膠料配方設(shè)計(jì)3、硫化體系 采用有機(jī)過氧化物如DCP硫化的丁腈橡膠，具有緊縮永久變形小，耐熱、耐低溫性能好，不易焦燒和儲存平安性好等優(yōu)點(diǎn)，而其缺陷

11、是伸長率低，熱撕裂性能差，硫化速度慢。為抑制上述缺陷，可選用低硫或無硫配合，也可采用DCP-硫黃/促進(jìn)劑的復(fù)合硫化體系。常用的促進(jìn)劑有DM、CZ、TMTD、E等。、O形圈膠料配方設(shè)計(jì)4、填充體系 普通根據(jù)任務(wù)壓力來確定O形圈膠料的硬度：任務(wù)壓力高那么硬度也高，反之亦然。為滿足O形圈不同硬度的要求，常用添加炭黑或減少炭黑用量的方法來實(shí)現(xiàn)。但要獲得邵爾A硬度為905的高硬度膠料，那么需求大量填充,將給混煉工藝帶來困難，且會使膠料其他物理性能降低。因此，對于高硬度的O形圈膠料，可選用高耐磨炭黑或其與半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、細(xì)粒子熱裂炭黑FT等并用。也可配以適量的增硬劑，如齊聚脂、甲基丙烯酸鎂等。 、O形圈膠料配

12、方設(shè)計(jì)5、軟化劑 在丁腈橡膠為根底的O形圈膠料中，最常用的增塑劑是 DOS、DOP等脂類增塑劑。6、防老劑 應(yīng)選用不易被任務(wù)介質(zhì)抽出的防老劑，如反響型防老劑。常用的防老劑有防老劑MB、RD、4010NA等。二、油封膠料配方設(shè)計(jì)1.主要性能要求 與密封介質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好，膠料在密封介質(zhì)中各種油類不發(fā)生溶脹、硬化等景象，否那么會導(dǎo)致密封失效。具有良好的耐熱性、耐磨性，摩擦系數(shù)要小，這對線速度較高的油封尤為重要。具有適度的彈性，能順應(yīng)軸的粗糙度和偏心度的變化，對動態(tài)偏心有較好跟隨才干隨動性。二、油封膠料配方設(shè)計(jì)2.膠種的選擇 制造油封的膠種主要有丁腈橡膠、丙烯酸脂橡膠、氟橡膠和硅橡膠。通常在普通的燃

13、油、液壓油、機(jī)油的光滑油中，溫度在-40+120時，可選用丁腈橡膠；在-20150的齒輪油中可選用丙烯酸脂橡膠；在-40+200的 各種油類和腐蝕性較大介質(zhì)中可選用氟橡膠；在-100+250的高溫、高速油封，可選用硅橡膠。假設(shè)進(jìn)入橡膠中的油比被抽出的組分多時，硫化膠就膨脹；反之收縮。收縮過大會使唇口和軸的過盈量減少，隨動性下降。而膨脹過大，會改動油封的構(gòu)造參數(shù)尺寸，使徑向力下降，導(dǎo)致密封失效。因此，油封膠料密封介質(zhì)中的體積變化率應(yīng)盡能夠的減少。二、油封膠料配方設(shè)計(jì)3.硫化體系 丁腈橡膠宜選用低硫或無硫配合，或有效硫化體系與過氧化物組成的復(fù)合體系。丙烯酸脂橡膠常用硬脂酸鈉、硬脂酸鉀或兩者并用作為

14、硫化劑。氟橡膠普通采用3#硫化劑硫化。而對緊縮永久變形要求較高的油封，可用雙酚A硫化體系。硅橡膠仍運(yùn)用過氧化物硫化。二、油封膠料的配方設(shè)計(jì)4.補(bǔ)強(qiáng)填充體系：補(bǔ)強(qiáng)劑普通多項(xiàng)選擇用中粒子熱裂法炭黑、噴霧炭黑或與白炭黑、通用炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、高耐磨炭黑并用。為了降低油封膠料的摩擦系數(shù)，膠料中可配以適量的石墨粉等自光滑資料作填充劑。5.增塑劑、防老劑：應(yīng)選擇不易被密封介質(zhì)抽出的種類，如聚脂增塑劑、反響型防老劑，以保證油封尺寸的穩(wěn)定性，不會呵斥收縮，破壞油封的密封性能。 三 、橡膠密封條的配方設(shè)計(jì) 1.主要性能要求 橡膠密封條主要用于密封車輛及建筑物門窗，所用的膠料必需具有：優(yōu)良的耐天候老化、耐臭氧化性

15、能，以保證密封條有較長的運(yùn)用壽命。緊縮永久變形小、耐寒性好，以保證密封條在-50+70下，具有良好的密封性能。膠料的壓出工藝性能好。 三 、橡膠密封條的配方設(shè)計(jì)2.膠種的選擇 普通選用耐老化、耐臭氧老化性能好的三元乙丙橡膠和氯丁橡膠。三元乙丙橡膠密封條的運(yùn)用壽命最長，普通可達(dá)10年以上。近年來高聚合度聚氯乙烯熱塑性彈性體，也是制造門窗密封條較好的資料,已大量運(yùn)用。 三 、橡膠密封條的配方設(shè)計(jì)3.防護(hù)體系：采用防老劑和抗氧劑并用效果較好，例如防老劑4010NA和RD、AW并用，再配以適量的物理防老劑石蠟，以提高其抗臭氧老化性能。4.增塑體系：應(yīng)選用不易揮發(fā)、不易遷移的種類。普通在乙丙橡膠中選用石

16、蠟油、環(huán)烷油；氯丁橡膠那么選用變壓器油。為添加膠條挺性、改善外觀質(zhì)量，可適量參與油膏和低分子量聚乙烯。四、橡膠減震器的配方設(shè)計(jì)1.主要性能要求 具有一定的動態(tài)阻尼性能，以提供良好的減震效果。 與各種金屬有良好的粘和性，粘和強(qiáng)度高。 適宜的彈性模量，盡能夠地減小硫化膠的蠕變。 良好的耐疲勞、耐動態(tài)老化性能。四、橡膠減震器的配方設(shè)計(jì)2.膠種的選擇 普通的通用橡膠減震器，可選用天然橡膠或天然橡膠與順丁橡膠并用作為主體資料：要求耐天候老化的，可選用氯丁橡膠；要求耐油的，選用丁腈橡膠、氯醇橡膠；要求阻尼大的，選用丁基橡膠或氯化丁基橡膠。 五、制動皮碗的配方設(shè)計(jì)1.主要性能要求 應(yīng)具有良好的耐制動液的性能，運(yùn)用中不發(fā)生溶脹，不產(chǎn)生沉淀和有害金屬，對金屬配件無腐蝕性；具有良好的耐熱性和耐寒性，在-50 -120 能正常任務(wù)；彈性好，緊縮永久變形小，耐磨性好，能保證制動皮碗能迅速的傳送壓力并具有良好的密封性能。五、制動皮碗的配方設(shè)計(jì)配方設(shè)計(jì)要點(diǎn) 常溫下在醇型制動液中運(yùn)用的皮碗可以采用NR作主體資料，用硫黃、促進(jìn)劑硫化體系，盡量不用軟化劑。在高溫合成油中任務(wù)的皮碗可選用過氧化物或低硫配合的EPDM；在礦物油型制動液中任務(wù)的皮碗，壁板選用低丙烯腈含