考研化學橡膠加工市公開課獲獎課件

1、第三篇 橡膠加工定義：由生膠及其配合劑通過一系列化學和物理作用制成橡膠制品過程。工藝過程：塑煉混煉成型硫化第1頁第1頁第2頁第2頁第八章 膠料構成及配合第一節(jié) 橡 膠一、分類1.按起源分天然膠合成膠再生膠生膠廢舊橡膠制品和生產中硫化膠邊角廢料經加工處理制成含有塑性加工性和能重新硫化橡膠。尚未交聯橡膠，由線型大分子或者帶支鏈線型大分子構成。第3頁第3頁2.按物理性狀捆包膠：塊狀，加工工序多，過程復雜，自動化 程度低，但綜合性能好，主要膠種。顆粒膠：熱塑性橡膠，不需硫化，易于回收再用。粉末膠：粒子直徑在1mm下列，慣用是丁腈粉 末橡膠，不需塑煉，易實現連續(xù)化和自 動化，主要問題是易粘結。液體膠：包

2、括膠乳和橡膠溶液，常溫下為粘稠狀 液體，分子量在1萬下列。便于自動化 連續(xù)生產，不需大型設備，勞動強度低。第4頁第4頁二、天然橡膠（NR）1.起源 是從自然界植物中采集一個高彈性物質，含有橡膠成份植物有各種。天然橡膠總產量98以上來自巴西橡膠樹（三葉橡膠樹），其含膠最多，膠質最好，產量最高，采集最容易。第5頁第5頁2.天然生膠品種 剛從樹上流出新鮮膠乳為近中性乳白色液體，易腐敗變質，需經凝固、壓片、干燥等環(huán)節(jié)制成膠片。主要有煙片膠、縐片膠、風干膠片、顆粒膠（原則膠）等。 海南民營瓊島牌優(yōu)級煙片膠 型號RSS3# 第6頁第6頁3.構成和結構 天然橡膠主要成份是橡膠烴（9295），另一方面是含有少

3、許非橡膠成份，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-聚異戊二烯構成線型(鏈狀)高分子化合物，其化學結構式為：第7頁第7頁4.性質和用途 常溫下天然橡膠含有高彈性，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，含有良好氣密性、防水性、電絕緣性和隔熱性及耐寒性。 含有二烯類高分子化合物一切化學反應特性。 天然橡膠綜合物理機械性能優(yōu)于其它任何橡膠，適合用于制造各種輪胎、膠帶、膠管和工業(yè)橡膠制品及日常生活制品。第8頁第8頁三、合成橡膠（SR） 是由一些低分子物質作為原料，通過各種化學反應制成高分子彈性體物質。 按性能和用途分為：丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠丁基

4、橡膠丁腈橡膠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界線。通用特種第9頁第9頁第二節(jié) 配合劑作用：改進和提升制品物理機械性能和使用壽命，改進其加工性能，節(jié)約聚合物原材料和減少成本等。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。第10頁第10頁一、硫化劑1.定義 硫化劑是使橡膠由線型轉變?yōu)榫W狀大分子物質。 硫化劑種類諸多，主要有硫黃、硒、碲、含硫化合物、金屬氧化物、過氧化物等。橡膠交聯過程稱為硫化，塑料交聯過程稱作固化、硬化、熟化等。第11頁第11頁2.硫黃 在自然界以含有8個硫原子環(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

5、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。第12頁第12頁 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，才干發(fā)生硫化反應。斜方形S單斜形S淡黃色S黑褐色S94.5 120 160 結晶固體無定形液體445 氣體第13頁第13頁3.使用辦法用量：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，才干發(fā)揮作用。但硫黃在橡膠中溶解度隨生膠種類和溫度不同而異。溶解度伴隨溫度升高而增加。第14頁第14頁噴硫（噴霜）： 當硫黃用量過多或溫度減少時形成過飽和不穩(wěn)定狀態(tài)，過量硫黃會遷移析出至橡膠表面

6、形成結晶。 減少了膠料混合質量，損害粘著性能，故硫黃用量應嚴格限制在要求范圍以內。第15頁第15頁二、硫化增進劑1.定義 凡在膠料中能加快硫化反應速度縮短硫化時間，減少硫化溫度，減少硫化劑用量，并能提升或改進硫化膠物理機械性能物質統(tǒng)稱為硫化增進劑，簡稱增進劑。第16頁第16頁2.要求 (1)焦燒時間長，操作安全； (2)有較高活性： (3)硫化曲線平坦性好； (4)硫化膠含有高強度及良好耐老化性； (5)無毒、無臭、無污染； (6)起源廣泛、價格低廉。第17頁第17頁3.分類按化學結構無機增進劑：逐步淘汰有機增進劑：噻唑類、秋蘭姆類、 亞磺酰胺類等以增進劑M（2-硫醇基苯并噻唑、準超速）為原則

7、可分為超超速級、超速級、準超速級、中速級和慢速級。按酸堿性分酸性、堿性、中性增進劑。第18頁第18頁4.使用 常將幾種增進劑并用，取長補短，使膠料含有良好工藝性能和物理機械性能。 普通將用量多稱為第一增進劑（主增進劑），其它稱為第二、三增進劑（副增進劑）。第19頁第19頁三、硫化活化劑 簡稱活性劑、活化劑、助增進劑，用以提升增進劑活性充足發(fā)揮其效能，以減少增進劑用量或縮短硫化時間一類物質。 種類諸多，分為無機物和有機物兩類。最慣用是氧化鋅和硬脂酸并用，用量分別為35份和1.52份。第20頁第20頁四、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?；瘜W防老劑：通過

8、本身化學作用制止或抑 制橡膠老化破壞。酚類：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。第21頁第21頁五、增塑劑 橡膠工業(yè)中，習慣把起源于天然物質，用于非極性橡膠增塑劑稱為軟化劑。增塑劑則多為合成產品，主要用在一些極性合成橡膠中。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 加速塑煉時斷鏈作用，增進 降解而增塑。第22頁第22頁六、填充劑按用途可分為補強劑：明顯提升硫化膠物理機械性能， 炭黑、白炭黑、酚醛樹脂等。增容劑：增長容積，節(jié)約生膠和減少成本， 硫酸鋇、

9、滑石粉、云母等。 兩者之間沒有嚴格界線依化學構成和形狀又可分為：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。第23頁第23頁1.炭黑種類 炭黑是橡膠工業(yè)用最主要補強性填料，它能賦予硫化膠一系列優(yōu)秀性能，其總產量9095用于橡膠工業(yè)，故橡膠工業(yè)離不開炭黑。 炭黑是烴類物質經高溫不完全燃燒裂解而生成物質。按制法和使用持點將既有炭黑分為三類：槽法炭黑、爐法炭黑和熱解法炭黑。 槽法炭黑產率低，價格貴，產量少，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，是既有品種最多，使用最廣泛品種。第24頁第24頁2.炭黑增強機理 橡膠大分子鏈滑動學說 炭黑粒子表面活性

10、不均一，吸附在炭黑表面橡膠鏈能夠有各種不同結合能量，由多數弱物理吸附以最少許強化學吸附。吸附橡膠鏈段在應力作用下會滑動伸長。 第25頁第25頁第26頁第26頁炭黑產生補強效應 伸長時，最短鏈不斷裂而是沿炭黑表面滑動。這時應力由多數伸直鏈承擔，起應力均勻作用，緩和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，承擔大應力，有高模量，為第二個補強效應。由于滑動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。 收縮后再伸長時應力軟化效應，膠料回縮后炭黑粒子間橡膠鏈長度差不多同樣，再伸長就不需要再滑動一次，所需應力下降。第27頁第27頁3.影響炭黑補強效果原因種類：用量：有峰值，之前隨用量增長補強效果增長，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 粉后進一步分散越快，膠料壓出 速度也越快，壓出膨脹率越小，對橡 膠補強效果也越大。第28頁第28頁第三節(jié) 配方設計基本概念主體原料：生膠、再生膠硫化系統(tǒng)：硫化劑、增進劑、活性劑操作系統(tǒng)：增塑劑成本系統(tǒng)：增容劑性能系統(tǒng)：補強劑、防老劑、著色劑等 制定配方，普通以生膠為100重量份為基礎來考慮其它配合劑