高聚物加工工程71-膠料-橡膠1課件

第一節(jié)橡膠第一節(jié)橡膠

橡膠是一種高彈性的高分子化合物。它具有其它材料所沒有的高彈性，因而也稱做彈性體。其主要特征是分子量巨大，一般都在數(shù)十萬，甚至達(dá)到上百萬左右；其次是具有多分散性，也即橡膠的分子是大小不等的，具有一個分布范圍，這是決定橡膠成為工程材料的內(nèi)在原因。橡膠是一種高彈性的高分子化合物。它具有其它材料所沒有的

橡膠材料的特點（1）具有高彈性

橡膠的彈性模量小，一般在1~9.8Mpa。伸長變形大，伸長率可高達(dá)1000％，仍表現(xiàn)有可恢復(fù)的特性，并能在很寬的溫度（-50~150℃）范圍內(nèi)保持有彈性，這就是“橡膠狀彈性”。（2）具有粘彈性

橡膠是粘彈性體。由于大分子間作用力的存在，使橡膠受外力作用，產(chǎn)生形變時受時間、溫度等條件的影響，表現(xiàn)有明顯的應(yīng)力松弛和蠕變現(xiàn)象。橡膠材料的特點（3）具有緩沖減震作用

橡膠對聲音及振動的傳播有緩和作用，可利用這一特點來防除噪音和振動。

（4）具有電絕緣性

天然橡膠和丁基橡膠的體積電阻率可達(dá)到105Ω﹒cm以上。

（5）具有溫度依賴性

高分子材料一般都受溫度影響。橡膠在低溫時處于玻璃態(tài)變硬變脆，在高溫時則發(fā)生軟化、熔融、熱氧化、熱分解以至燃燒等。（3）具有緩沖減震作用

（6）具有老化現(xiàn)象如同金屬腐蝕、木材腐朽、巖石風(fēng)化一樣，橡膠也會因環(huán)境條件變化而發(fā)生老化，使性能變壞，使用壽命縮短。

（7）必須進(jìn)行硫化橡膠必須加入硫黃或其它能使橡膠硫化（或交聯(lián)）的物質(zhì)，使橡膠大分子交聯(lián)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，才能得到具有使用價值的橡膠制品。但是，熱塑性橡膠可不必硫化。（6）具有老化現(xiàn)象（8）必須加入配合劑為提高橡膠材料的工程價值，一般都必須在橡膠中加入各種配合劑(亦稱助劑)。橡膠密度低，屬于輕質(zhì)材料；硬度低，柔軟性好；透氣性差，可做氣密性材料；還是較好的防水性材料等等。正因為這些寶貴的性能，使得橡膠材料和橡膠制品的應(yīng)用范圍特別廣泛。（8）必須加入配合劑高聚物加工工程71-膠料-橡膠1課件一、天然橡膠天然橡膠的工業(yè)研究和應(yīng)用始于19世紀(jì)初。1819年蘇格蘭化學(xué)家馬金托希發(fā)現(xiàn)橡膠能被煤焦油溶解，此后人們開始把橡膠用煤焦油、松節(jié)油等溶解，制造防水布。天然橡膠生膠的玻璃化溫度為-72℃，粘流溫度130℃，開始分解溫度200℃

。天然橡膠的彈性較高，在通用橡膠中僅次于順丁橡膠。一、天然橡膠在彈性材料中，天然橡膠的生膠、混煉膠、硫化膠的強(qiáng)度都比較高。天然橡膠機(jī)械強(qiáng)度高的原因在于它是自補(bǔ)強(qiáng)橡膠，當(dāng)拉伸時會使大分子鏈沿應(yīng)力方向取向形成結(jié)晶。天然橡膠是非極性物質(zhì)，是一種較好的絕緣材料。絕緣體的體積電阻率在1010~1020Ω·cm范圍內(nèi)，天然橡膠生膠一般為1015Ω·cm，當(dāng)天然橡膠硫化后，因引入極性因素，如硫黃、促進(jìn)劑等，從而使絕緣性能下降。在彈性材料中，天然橡膠的生膠、混煉膠、硫化膠的強(qiáng)度都比較高。天然橡膠是一種非極性物質(zhì)，它溶于非極性溶劑和非極性油中。天然橡膠不耐環(huán)己烷、汽油、苯等介質(zhì)，未硫化膠能在上述介質(zhì)中溶解，硫化橡膠則溶脹。天然橡膠不溶于極性的丙酮、乙醇中，更不溶于水中。天然橡膠是一種非極性物質(zhì)，它溶于非極性溶劑和非極性油中。天然產(chǎn)品份額/%產(chǎn)品份額/%輪胎68.0膠鞋5.5機(jī)械制品13.5膠乳制品9.5膠黏劑1.0其他2.5

天然橡膠的用途天然橡膠的用途世界上第一個橡膠工廠于1820年在英國哥拉斯格(Glasgow)建立。為使橡膠便于加工，1826年漢考克(Hancock)發(fā)明了用機(jī)械使天然橡膠獲得塑性的方法。

但在硫化方法出現(xiàn)前，純膠制品遇冷變硬而破裂，遇熱變軟而發(fā)粘，用它制出的橡膠制品質(zhì)量很差，使用價值不大。世界上第一個橡膠工廠于1820年在英國哥拉斯格(Glasgo1839年美國發(fā)明家查爾斯·固特異(CharlesGoodyear)把配制的橡膠和硫黃的混合物進(jìn)行加熱，發(fā)現(xiàn)橡膠不再受溫度的影響，橡膠的彈性溫度范圍變寬了，這就是現(xiàn)在廣泛采用的硫黃硫化法的開端。此后，橡膠才真正進(jìn)入了工業(yè)實用階段。1839年美國發(fā)明家查爾斯·固特異(CharlesGood但是，當(dāng)時硫黃用量很高，硫化溫度高、時間長，硫化膠質(zhì)量也差。因此，怎樣降低硫化溫度、縮短硫化時間，就成為迫切需要解決的問題。但是，當(dāng)時硫黃用量很高，硫化溫度高、時間長，硫化膠質(zhì)量也差。1904年發(fā)現(xiàn)氧化鉛、氧化鎂等無機(jī)促進(jìn)劑有促進(jìn)硫化作用，但效果不顯著。1906年又發(fā)現(xiàn)苯胺有促進(jìn)硫化作用，直到1919年才普遍應(yīng)用有機(jī)硫化促進(jìn)劑。1904年發(fā)現(xiàn)氧化鉛、氧化鎂等無機(jī)促進(jìn)劑有促進(jìn)硫化作用，但效使用有機(jī)硫化促進(jìn)劑提高了生產(chǎn)效率，橡膠制品的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了，特別是1910年后，由于汽車工業(yè)的發(fā)展，促使亟待解決橡膠材料的強(qiáng)度和耐磨性等重要課題。使用有機(jī)硫化促進(jìn)劑提高了生產(chǎn)效率，橡膠制品的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了，直到1920年把大量炭黑用于橡膠中以后，才使橡膠的性能得到全面的提高。炭黑的應(yīng)用促進(jìn)了橡膠工業(yè)的發(fā)展。隨著橡膠消耗量的迅猛增加，天然橡膠已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這就促使用人為的方法去研究、開發(fā)合成橡膠。直到1920年把大量炭黑用于橡膠中以后，才使橡膠的性能得到全

二、合成橡膠合成橡膠的種類a、按性能、用途：分為通用合成橡膠和特種合成橡膠通用橡膠：性能與天然橡膠相同或接近，能廣泛用于輪胎和其他一般橡膠制品；特種橡膠：具有耐熱、耐寒、耐油、耐溶劑特殊性能。b、按結(jié)構(gòu)特點分飽和膠，不飽和膠；極性膠，非極性膠二、合成橡膠通用橡膠：性能與天然橡膠相同或接近，能廣泛三、熱塑性橡膠和液體橡膠

橡膠加工工業(yè)所用的原料生膠，大多數(shù)是固體塊狀物。這樣在加工成型、硫化時要消耗大量能量，而且生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大，需要大型設(shè)備。同時產(chǎn)品質(zhì)量由于固態(tài)混合的不均勻性，受到很大影響。所以，近年來人們對熱塑性橡膠和液體橡膠給予了極大的關(guān)注。三、熱塑性橡膠和液體橡膠

1.熱塑性橡膠熱塑性橡膠(ThermoplasticRubber-TPR)也叫熱塑性彈性體(ThermoplasticElastomer-TPE)

是一類在常溫下具有橡膠彈性，而在高溫下能像熱塑性塑料一樣易于塑化成型的高分子材料。具有類似于橡膠的力學(xué)性能及使用性能，又能按熱塑性塑料進(jìn)行加工和回收，它在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。

1.熱塑性橡膠熱塑性橡膠被工廠應(yīng)用是在1965年美國殼牌(Shell)化學(xué)公司生產(chǎn)的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物(簡稱SBS)之后。熱塑性橡膠可以用熱塑性塑料加工設(shè)備和工藝進(jìn)行加工成型，如擠出、注射、吹塑等，不需硫化就可生產(chǎn)橡膠制品，節(jié)約投資，工藝簡單，加工周期縮短，生產(chǎn)效率高，加工費用低，邊角廢料可回收使用，節(jié)省資源，也對環(huán)境保護(hù)有利。

熱塑性橡膠被工廠應(yīng)用是在1965年美國殼牌(Shell)化學(xué)熱塑性橡膠的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括在膠鞋、粘合劑、汽車零部件、電線電纜、膠管等方面大量使用。汽車工業(yè)用熱塑性彈性體主要是聚烯烴熱塑性彈性體，在汽車外裝件中主要用于保險杠、車身外板、車輪護(hù)罩等；在內(nèi)飾件中主要用于儀表板等。熱塑性橡膠的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括在膠鞋、粘合劑、汽車零部件

2.液體橡膠液體橡膠是低聚物中的一個重要組成部分。它是一種分子量在10000以下的粘稠狀可流動液體。解聚天然橡膠是最早的液體橡膠。最早的液體橡膠出現(xiàn)在1943年，美國科學(xué)家帕特里克和斐佳松首先發(fā)明了液體聚硫橡膠。加利福尼亞理工學(xué)院的科學(xué)家又發(fā)明了液體聚氨酯橡膠。

2.液體橡膠人們利用液體橡膠耐高溫、粘性好的特點，做火箭固體燃料推進(jìn)劑的粘合劑。它還能把表面性質(zhì)截然不同的材料粘合在一起，在氟塑料和金屬之間也能進(jìn)行有效的粘合。

人們利用液體橡膠耐高溫、粘性好的特點，做火箭固體燃料推進(jìn)劑的在橋梁架設(shè)中，可以用它來粘合橋身和橋墩。它的流動性特別好，可以用來澆鑄形狀復(fù)雜的橡膠制品。國外已用液體橡膠來澆鑄運動場的橡膠跑道。在橋梁架設(shè)中，可以用它來粘合橋身和橋墩。它的流動性特別好，可國外近年來廣泛使用的實心輪胎，也是用液體橡膠制成的，這種輪胎沒有內(nèi)胎，不需充氣，負(fù)荷量是普通輪胎的2倍，而且耐磨性特別好，使用壽命比一般輪胎長10倍，作巨型載重汽車輪胎最合適。

國外近年來廣泛使用的實心輪胎，也是用液體橡膠制成的，這種輪胎第一節(jié)橡膠第一節(jié)橡膠

橡膠是一種高彈性的高分子化合物。它具有其它材料所沒有的高彈性，因而也稱做彈性體。其主要特征是分子量巨大，一般都在數(shù)十萬，甚至達(dá)到上百萬左右；其次是具有多分散性，也即橡膠的分子是大小不等的，具有一個分布范圍，這是決定橡膠成為工程材料的內(nèi)在原因。橡膠是一種高彈性的高分子化合物。它具有其它材料所沒有的

橡膠材料的特點（1）具有高彈性

橡膠的彈性模量小，一般在1~9.8Mpa。伸長變形大，伸長率可高達(dá)1000％，仍表現(xiàn)有可恢復(fù)的特性，并能在很寬的溫度（-50~150℃）范圍內(nèi)保持有彈性，這就是“橡膠狀彈性”。（2）具有粘彈性

橡膠是粘彈性體。由于大分子間作用力的存在，使橡膠受外力作用，產(chǎn)生形變時受時間、溫度等條件的影響，表現(xiàn)有明顯的應(yīng)力松弛和蠕變現(xiàn)象。橡膠材料的特點（3）具有緩沖減震作用

橡膠對聲音及振動的傳播有緩和作用，可利用這一特點來防除噪音和振動。

（4）具有電絕緣性

天然橡膠和丁基橡膠的體積電阻率可達(dá)到105Ω﹒cm以上。

（5）具有溫度依賴性

高分子材料一般都受溫度影響。橡膠在低溫時處于玻璃態(tài)變硬變脆，在高溫時則發(fā)生軟化、熔融、熱氧化、熱分解以至燃燒等。（3）具有緩沖減震作用

（6）具有老化現(xiàn)象如同金屬腐蝕、木材腐朽、巖石風(fēng)化一樣，橡膠也會因環(huán)境條件變化而發(fā)生老化，使性能變壞，使用壽命縮短。

（7）必須進(jìn)行硫化橡膠必須加入硫黃或其它能使橡膠硫化（或交聯(lián)）的物質(zhì)，使橡膠大分子交聯(lián)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，才能得到具有使用價值的橡膠制品。但是，熱塑性橡膠可不必硫化。（6）具有老化現(xiàn)象（8）必須加入配合劑為提高橡膠材料的工程價值，一般都必須在橡膠中加入各種配合劑(亦稱助劑)。橡膠密度低，屬于輕質(zhì)材料；硬度低，柔軟性好；透氣性差，可做氣密性材料；還是較好的防水性材料等等。正因為這些寶貴的性能，使得橡膠材料和橡膠制品的應(yīng)用范圍特別廣泛。（8）必須加入配合劑高聚物加工工程71-膠料-橡膠1課件一、天然橡膠天然橡膠的工業(yè)研究和應(yīng)用始于19世紀(jì)初。1819年蘇格蘭化學(xué)家馬金托希發(fā)現(xiàn)橡膠能被煤焦油溶解，此后人們開始把橡膠用煤焦油、松節(jié)油等溶解，制造防水布。天然橡膠生膠的玻璃化溫度為-72℃，粘流溫度130℃，開始分解溫度200℃

。天然橡膠的彈性較高，在通用橡膠中僅次于順丁橡膠。一、天然橡膠在彈性材料中，天然橡膠的生膠、混煉膠、硫化膠的強(qiáng)度都比較高。天然橡膠機(jī)械強(qiáng)度高的原因在于它是自補(bǔ)強(qiáng)橡膠，當(dāng)拉伸時會使大分子鏈沿應(yīng)力方向取向形成結(jié)晶。天然橡膠是非極性物質(zhì)，是一種較好的絕緣材料。絕緣體的體積電阻率在1010~1020Ω·cm范圍內(nèi)，天然橡膠生膠一般為1015Ω·cm，當(dāng)天然橡膠硫化后，因引入極性因素，如硫黃、促進(jìn)劑等，從而使絕緣性能下降。在彈性材料中，天然橡膠的生膠、混煉膠、硫化膠的強(qiáng)度都比較高。天然橡膠是一種非極性物質(zhì)，它溶于非極性溶劑和非極性油中。天然橡膠不耐環(huán)己烷、汽油、苯等介質(zhì)，未硫化膠能在上述介質(zhì)中溶解，硫化橡膠則溶脹。天然橡膠不溶于極性的丙酮、乙醇中，更不溶于水中。天然橡膠是一種非極性物質(zhì)，它溶于非極性溶劑和非極性油中。天然產(chǎn)品份額/%產(chǎn)品份額/%輪胎68.0膠鞋5.5機(jī)械制品13.5膠乳制品9.5膠黏劑1.0其他2.5

天然橡膠的用途天然橡膠的用途世界上第一個橡膠工廠于1820年在英國哥拉斯格(Glasgow)建立。為使橡膠便于加工，1826年漢考克(Hancock)發(fā)明了用機(jī)械使天然橡膠獲得塑性的方法。

但在硫化方法出現(xiàn)前，純膠制品遇冷變硬而破裂，遇熱變軟而發(fā)粘，用它制出的橡膠制品質(zhì)量很差，使用價值不大。世界上第一個橡膠工廠于1820年在英國哥拉斯格(Glasgo1839年美國發(fā)明家查爾斯·固特異(CharlesGoodyear)把配制的橡膠和硫黃的混合物進(jìn)行加熱，發(fā)現(xiàn)橡膠不再受溫度的影響，橡膠的彈性溫度范圍變寬了，這就是現(xiàn)在廣泛采用的硫黃硫化法的開端。此后，橡膠才真正進(jìn)入了工業(yè)實用階段。1839年美國發(fā)明家查爾斯·固特異(CharlesGood但是，當(dāng)時硫黃用量很高，硫化溫度高、時間長，硫化膠質(zhì)量也差。因此，怎樣降低硫化溫度、縮短硫化時間，就成為迫切需要解決的問題。但是，當(dāng)時硫黃用量很高，硫化溫度高、時間長，硫化膠質(zhì)量也差。1904年發(fā)現(xiàn)氧化鉛、氧化鎂等無機(jī)促進(jìn)劑有促進(jìn)硫化作用，但效果不顯著。1906年又發(fā)現(xiàn)苯胺有促進(jìn)硫化作用，直到1919年才普遍應(yīng)用有機(jī)硫化促進(jìn)劑。1904年發(fā)現(xiàn)氧化鉛、氧化鎂等無機(jī)促進(jìn)劑有促進(jìn)硫化作用，但效使用有機(jī)硫化促進(jìn)劑提高了生產(chǎn)效率，橡膠制品的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了，特別是1910年后，由于汽車工業(yè)的發(fā)展，促使亟待解決橡膠材料的強(qiáng)度和耐磨性等重要課題。使用有機(jī)硫化促進(jìn)劑提高了生產(chǎn)效率，橡膠制品的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了，直到1920年把大量炭黑用于橡膠中以后，才使橡膠的性能得到全面的提高。炭黑的應(yīng)用促進(jìn)了橡膠工業(yè)的發(fā)展。隨著橡膠消耗量的迅猛增加，天然橡膠已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這就促使用人為的方法去研究、開發(fā)合成橡膠。直到1920年把大量炭黑用于橡膠中以后，才使橡膠的性能得到全

二、合成橡膠合成橡膠的種類a、按性能、用途：分為通用合成橡膠和特種合成橡膠通用橡膠：性能與天然橡膠相同或接近，能廣泛用于輪胎和其他一般橡膠制品；特種橡膠：具有耐熱、耐寒、耐油、耐溶劑特殊性能。b、按結(jié)構(gòu)特點分飽和膠，不飽和膠；極性膠，非極性膠二、合成橡膠通用橡膠：性能與天然橡膠相同或接近，能廣泛三、熱塑性橡膠和液體橡膠

橡膠加工工業(yè)所用的原料生膠，大多數(shù)是固體塊狀物。這樣在加工成型、硫化時要消耗大量能量，而且生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大，需要大型設(shè)備。同時產(chǎn)品質(zhì)量由于固態(tài)混合的不均勻性，受到很大影響。所以，近年來人們對熱塑性橡膠和液體橡膠給予了極大的關(guān)注。三、熱塑性橡膠和液體橡膠

1.熱塑性橡膠熱塑性橡膠(ThermoplasticRubber-TPR)也叫熱塑性彈性體(ThermoplasticElastomer-TPE)

是一類在常溫下具有橡膠彈性，而在高溫下能像熱塑性塑料一樣易于塑化成型的高分子材料。具有類似于橡膠的力學(xué)性能及使用性能，又能按熱塑性塑料進(jìn)行加工和回收，它在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。

1.熱塑性橡膠熱塑性橡膠被工廠應(yīng)用是在1965年美國殼牌(Shell)化學(xué)公司生產(chǎn)的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物(簡稱SBS)之后。熱塑性橡膠可以用熱塑性塑料加工設(shè)備和工藝進(jìn)行加工成型，如擠出、注射、