橡膠原材料知識(shí)（專業(yè)應(yīng)用）

1、橡膠原材料知識(shí) 講師： 課時(shí)：1小時(shí)1沐風(fēng)書苑i橡膠的定義通俗定義: 橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬(wàn) 以上）,因而具有其它材料所沒(méi)有的高彈性.因而也稱為彈性體.2沐風(fēng)書苑i橡膠的基本特性其基本特性如下： 1. 有橡膠狀彈性。 2. 具有粘彈性。 3. 有減震緩沖的作用。 4. 對(duì)溫度依賴大 5. 具有電絕緣性。 6. 有老化現(xiàn)象。 7. 必須進(jìn)行硫化。 8. 必須加入配合劑 9 比重小，硬度低，柔軟性好，透氣性差。 3沐風(fēng)書苑i橡膠的起源 在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲以前（1492年），中美洲和南美洲的當(dāng)?shù)鼐用窬鸵呀?jīng)開(kāi)始了應(yīng)用：他們從某些樹(shù)木的樹(shù)皮割取膠乳，制成實(shí)心膠球、鞋子、瓶子或其

2、他用品，這種樹(shù)當(dāng)?shù)胤Q為：ulli或cau-uchu意思是“流淚的樹(shù)”， 學(xué)名為巴西橡膠樹(shù).4沐風(fēng)書苑i巴西橡膠樹(shù)5沐風(fēng)書苑i1. 野生橡膠：由野生樹(shù)木植物采制的橡膠。銀色橡膠 菊，野藤橡膠等也屬此類。 2. 栽培橡膠：主要是三葉橡膠樹(shù)。3. 橡膠草橡膠：一公頃可收150-200KG。4. 杜仲膠：由杜仲樹(shù)的枝葉根莖中提取。常溫下無(wú)彈 性，軟化點(diǎn)高，比重大，耐水性好 生膠天然橡膠來(lái)源6沐風(fēng)書苑i 但是所有這些產(chǎn)品凡是遇到氣溫高和經(jīng)太陽(yáng)暴曬后就變軟發(fā)粘，在氣溫低時(shí)就變硬和脆裂.制品不能經(jīng)久耐用. 直到美國(guó)人C.Goodyear（固特異）在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)硫磺粉灑在晾曬的膠塊上可以避免膠塊發(fā)粘，使

3、膠塊表明光滑有彈性，后經(jīng)一年多的實(shí)驗(yàn)，證明在橡膠中加入硫磺粉和堿式碳酸鉛，經(jīng)共同加熱熔化后所制出的橡膠制品可以長(zhǎng)久的保持良好的彈性. 固特異于1839年發(fā)現(xiàn)了橡膠的硫化，從此天然橡膠才真正被確定具有特殊的使用價(jià)值，成為一種極其重要的工業(yè)原料橡膠為什么要硫化7沐風(fēng)書苑i8沐風(fēng)書苑i9沐風(fēng)書苑i 1900年.孔達(dá)科夫用2,3-二甲基-1，3-丁二烯聚合成革狀彈性體。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)的海上運(yùn)輸被封鎖,切斷了天然橡膠的輸入,他們于1917年首次用2，3-二甲基-1,3-丁二烯生產(chǎn)了合成橡膠，取名為甲基橡膠W和甲基橡膠H。 甲基橡膠W是2,3-二甲基-1,3-丁二烯在70熱聚合歷經(jīng) 5個(gè)月后制得

4、的，而甲基橡膠 H是上述單體在3035聚合歷經(jīng)34個(gè)月后制成的硬橡膠。在戰(zhàn)爭(zhēng)期間，甲基橡膠共生產(chǎn)了 2350T。這種橡膠的性能比天然橡膠差得多，而且當(dāng)時(shí)單體的合成和聚合技術(shù)都很落后，故戰(zhàn)后停止生產(chǎn)合成橡膠的誕生10沐風(fēng)書苑i合成橡膠工業(yè)的建立和發(fā)展 19271928年，美國(guó)的J.C.帕特里克首先合成了 “聚硫橡膠” W.H.卡羅瑟斯紐蘭德利用J.A.紐蘭德的方法合成了 2-氯-1,3-丁二烯，制得了“氯丁橡膠”杜邦公司進(jìn)行了小量試產(chǎn). 到1944年相繼生產(chǎn)出了：丁鈉橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠. 第二次世界大戰(zhàn)期間，由于日本占領(lǐng)了馬來(lái)西亞等天然橡膠產(chǎn)地，更加促使北美和

5、蘇聯(lián)等加速合成橡膠的研制和生產(chǎn) 使得合成橡膠的產(chǎn)量在19391944年間23120噸劇增到885500噸11沐風(fēng)書苑i發(fā)展新階段 50年代中期,由于發(fā)明了齊格勒-納塔和鋰系等新型催化劑；石油工業(yè)為合成橡膠提供了大量高品級(jí)的單體；人們也逐漸認(rèn)識(shí)了橡膠分子的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)橡膠性能的重要性；加上配合新型催化劑而開(kāi)發(fā)的溶液聚合技術(shù)，使有效地控制橡膠分子的立構(gòu)規(guī)整性成為可能。這些因素使合成橡膠工業(yè)進(jìn)入生產(chǎn)立構(gòu)規(guī)整橡膠的嶄新階段代表性的產(chǎn)品有：異戊橡膠、順丁橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠. 合成橡膠的產(chǎn)量,1950年約達(dá)600kt,50年代以后,由于石油化工高速度發(fā)展，相應(yīng)的合成橡膠產(chǎn)量也幾乎是每5年增加 100

6、0kt左右。12沐風(fēng)書苑i橡膠配方的組成配方結(jié)構(gòu): 配方組成的五大體系： 主體材料、 軟化增塑體系、 硫化體系、 補(bǔ)強(qiáng)填充體系、 防護(hù)體系；13沐風(fēng)書苑i（一）主體材料生膠、再生膠：為橡膠配合料中的主成分，是主體材料，決定橡膠的使用性能、工藝性能和產(chǎn)品成本、壽命的主要因素.14沐風(fēng)書苑i15沐風(fēng)書苑i（一）主體材料合成橡膠 將石油進(jìn)行高溫分解,再化學(xué)合成合成橡膠的分類: 1.丁苯橡膠: ( SBR)聚合單體：丁二烯苯乙烯. 性能：彈性比NR稍差,耐磨和耐老化比NR好應(yīng)用：轎車、輕卡車輪胎等、膠鞋、膠布、文體用品、 膠板、蓄電池殼、膠帶等 ASTM AA規(guī)范16沐風(fēng)書苑i（一）主體材料 2. 異

7、戊膠 ( IR ) 聚合單體：異戊二烯. 因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)與NR一樣,所以也稱為人造天然膠. 性能：性質(zhì)與NR類似.但純凈度要比NR高 應(yīng)用：輪胎、膠鞋、膠帶、膠管、工藝橡膠 制品、醫(yī)療、食品用橡膠制品等. ASTM AA規(guī)范17沐風(fēng)書苑i（一）主體材料3. 順丁膠 ( BR ) 聚合單體：丁二烯. 性能：其彈性、耐磨性和耐低溫性是通用膠 中最好的, 用途：輪胎胎面及胎側(cè)等，多為并用。鞋、 減震品、膠輥、膠帶、膠管、跳跳球 ASTM AA BA規(guī)范18沐風(fēng)書苑i（一）主體材料4. 三元乙丙膠 ( EPDM ) 聚合單體: 乙烯丙烯第三單體. 性能：耐老化耐臭氧性、耐極性液體、耐水 及過(guò)熱水、水蒸氣好、

8、耐電性能好 用途：電線電纜絕緣層、汽車玻璃除水條、 窗戶密封條、 蒸汽膠管、輸送帶等ASTM 規(guī)范：BA CA DA19沐風(fēng)書苑i（一）主體材料5. 氯丁橡膠（CR）聚合單體：氯丁二烯特性：耐候性、耐臭氧性、阻燃、耐熱性及 耐化學(xué)藥品性均好 用途：輪胎內(nèi)襯層、低壓電線電纜、輸送帶、 減震橡膠、窗戶密封條、膠粘劑、膠布、 涂料20沐風(fēng)書苑i（一）主體材料6.丁腈橡膠聚合單體：丁二烯/丙烯腈特性：耐油性、耐磨性、耐老化好 ， 是通用耐油橡膠，在-40120下使用用途：油封、襯墊、耐油膠管、輸送帶、印刷 膠輥、紡織皮輥等耐油工業(yè)制品 21沐風(fēng)書苑i（一）主體材料7.丁基橡膠（IIR）聚合單體： 異丁

9、烯與少量異戊二烯特性：耐候性、耐臭氧性、耐氣透性好，并可 耐極性溶劑 用途：輪胎內(nèi)胎、內(nèi)襯層、硫化膠囊層面防水 卷材，電線電纜、蒸汽膠管、耐熱輸送 帶、藥品瓶塞、密封劑等 22沐風(fēng)書苑i（一）主體材料8. 硅膠 (Q )聚合單體：主鏈由硅原子和氧原子交替組成性能：使用溫度范圍最廣,-120+250, 毒性最低、具生理惰性、透氣性好、 電絕緣性好，物理機(jī)械性能較差用途：膠管、膠帶、膠輥、電絕緣制品、 人造皮膚、器官等.23沐風(fēng)書苑i（一）主體材料9. 氟膠 ( FKM 、FPM、VITON)聚合單體：偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯性能：防火.耐油.耐溶劑是所有膠中最好的.用途：導(dǎo)彈、飛機(jī)、汽車等用

10、密封件，化工廠耐 腐蝕皮碗、襯墊、薄膜，油箱襯層、膠管 及泵用零件等 ASTM規(guī)范：HK KK24沐風(fēng)書苑i（一）主體材料10.丙烯酯橡膠（ACM、AEM）聚合單體：丙烯酸與帶有可提供交聯(lián)反應(yīng)的 活性基團(tuán)的單體共聚制得 特性：高溫狀態(tài)下耐油性好，并耐老化 用途：汽車上用的密封件，主要是油封、皮碗、 O型圈等（也稱車用橡膠）AEM是乙烯丙烯酸酯橡膠，從性能上來(lái)說(shuō)強(qiáng)度、伸長(zhǎng)、加工型要優(yōu)于ACM；耐油性較ACM差.AEM耐溫可達(dá)到175 ACM 耐溫 150C；25沐風(fēng)書苑i（二）補(bǔ)強(qiáng)填充體系補(bǔ)強(qiáng)填充體系 包括補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑 補(bǔ)強(qiáng)劑： 指填充后起到顯著補(bǔ)強(qiáng) 作用的則稱為補(bǔ)強(qiáng)劑 例如：炭黑、白炭黑.2

11、6沐風(fēng)書苑i（二）補(bǔ)強(qiáng)填充體系炭黑： 最常用的黑色橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，其橡膠用品級(jí)為：N100N900系列，數(shù)字越大，其炭黑顆粒越大、補(bǔ)強(qiáng)效果越小、比表面積越小、越容易分散。像我們公司使用的炭黑有：N330、N326、N550、N774、N762、N990后面的兩位數(shù)字沒(méi)有實(shí)際意義也就是說(shuō)要使橡膠的硬度漲一度，N330只要用2 phr、而N990需要用5 phr27沐風(fēng)書苑i（二）補(bǔ)強(qiáng)填充體系白炭黑: 主要成分為水合二氧化硅，由于其補(bǔ)強(qiáng)效果好，是非黑色制品中主要的補(bǔ)強(qiáng)劑，因此，常稱為：白炭黑由于制法不同，又分為：沉淀法及氣相法沉淀法：HI-SIL-255、VN3#氣相法：分散差、補(bǔ)強(qiáng)好，常用做硅膠補(bǔ)強(qiáng)

12、劑 我們公司購(gòu)買的硅膠中已經(jīng)加入氣相 法白炭黑28沐風(fēng)書苑i（二）補(bǔ)強(qiáng)填充體系填充劑（增容劑） ： 指加入橡膠后不起補(bǔ)強(qiáng)作用而主要降低成本或改善工藝性能的填充劑 我們公司常使用的有：CLAY、#321、N-85、BaSO4、CaCO3、CC、P4硅藻土、滑石粉等29沐風(fēng)書苑i（三）軟化增塑體系分為軟化劑及增塑劑兩種 軟化劑：物理增塑劑，一般為軟化油，通過(guò)降低分子間作用力 達(dá)到軟化效果，加入后可以降低材料硬度，改善低溫性能等. 增塑劑：化學(xué)增塑劑，加入后可以使橡膠分子發(fā)生斷裂，從而達(dá)到增塑效果。我們公司使用的：A-6030沐風(fēng)書苑i（三）軟化增塑體系物理增塑劑按其來(lái)源不同， 可分為以下五類：石油

13、系增塑劑 石油系增塑劑是石油加工過(guò)程中所得的油品 如：1#油（芳香烴油）、 2280和P600（鏈烷烴油）煤焦油系增速劑 包括煤焦油、古馬隆樹(shù)脂和煤瀝青等 31沐風(fēng)書苑i（三）軟化增塑體系松油系增塑劑 包括松香、松焦油、松香油及妥爾油 脂肪油系增速劑 此類增塑劑包括動(dòng)植物油制取的脂肪酸、干油、和黑油膏、白油膏等 如：FACTICE合成增塑劑 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為八類：苯二甲酸酯類、脂肪二元酸酯類、脂肪酸酯類、磷酸酯類、聚酯類、環(huán)氧類、含氯類、其他.如：B-22、DOP、DOA、RS-107、PN15032沐風(fēng)書苑i（四）硫化體系硫化體系硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、防焦劑.由于硫化劑不同所以硫化體系一般有

14、：硫磺硫化體系：S-80GA及載硫劑硫化過(guò)氧化物硫化：F-40、DCP99%、DCP40%金屬氧化物硫化：ZnO-A雙酚硫化體系：公司常用氟橡膠中已經(jīng)加入皂交聯(lián)： SK1、SN1樹(shù)脂硫化：丁基橡膠可以使用，公司內(nèi)未使用33沐風(fēng)書苑i（四）硫化體系促進(jìn)劑：加快硫化速度，縮短硫化時(shí)間， 提高交聯(lián)效率如：TT、TET、TRA、TL、CZ、DM、D、 M、DOTG等 活性劑：提高促進(jìn)劑活性，減少促進(jìn)劑用量如：一般使用ZnO ST-ACD 通過(guò)他們生成硬脂 酸鋅達(dá)到活性劑的效果防焦劑：延長(zhǎng)硫化時(shí)間，提高加工安全性如：PVI34沐風(fēng)書苑i(五)防護(hù)體系橡膠制品在貯存和使用一定時(shí)間以后，就會(huì)變硬、龜裂的發(fā)粘，以至不能使用，這種現(xiàn)象稱之為“老化”。導(dǎo)致橡膠老化的主要因素有氧、臭氧、重金屬、陽(yáng)光、各種介質(zhì)、紫外線以及霉菌等。為了獲得經(jīng)久耐用的橡膠制品，就要在膠料配方中加一些能抑制上述導(dǎo)致橡膠老化的物質(zhì)，這類物質(zhì)稱之為“防老劑”。35沐風(fēng)書苑i(五)防護(hù)體系防老劑可分為：物理防老劑及化學(xué)防老劑物理防老劑一般指蠟，他可以析出到橡膠表面形成一層保護(hù)膜，但在介質(zhì)中或動(dòng)態(tài)條件下