計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中應(yīng)用四章橡膠

第四章橡膠腳輪手套履帶輪胎熱水袋

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)橡膠的經(jīng)典定義包括以下三條①在較小的外力作用下就具有較大的伸長(zhǎng)能力（50%-1000%）；除去外力后，能在數(shù)秒內(nèi)恢復(fù)到接近它的原始尺寸（不超過(guò)原始尺寸的百分之幾）。②保持橡膠一定伸長(zhǎng)的應(yīng)力隨溫度的升高而增加。③橡膠要達(dá)到使用要求，須經(jīng)過(guò)硫化改性工序，硫化是將線型、無(wú)定型的大分子交聯(lián)化。

橡膠具有寶貴的彈性，用途十分廣泛，橡膠制品種類(lèi)繁多，大致可分為輪胎，膠帶、膠管與膠布，工業(yè)橡膠制品，生活橡膠制品和膠乳制品等，其中輪胎的耗膠量最大，占世界橡膠總量的50%-60%。輪胎膠帶膠管膠布餐墊乳膠枕頭橡膠的共性

1

具有橡膠狀彈性。

2

具有粘彈性。

3

有緩沖減震作用。

4

對(duì)溫度依賴性大。

橡膠按其來(lái)源，可分為天然橡膠、合成橡膠兩大類(lèi)。

天然橡膠是從自然界的植物中采集出來(lái)的一種高彈性材料。橡膠的分類(lèi)合成橡膠是各種單體經(jīng)聚合反應(yīng)合成的一類(lèi)高分子材料。按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。特種合成橡膠隨著其綜合性能的改進(jìn)，成本的降低，以及推廣應(yīng)用的擴(kuò)大，也可能作為通用合成橡膠來(lái)使用。所以，通用橡膠和特種橡膠的劃分范圍是在發(fā)展變化著的，并沒(méi)有嚴(yán)格的界限。橡膠跑道橡膠止水帶橡膠接頭

通用合成橡膠

凡是性能與天然橡膠相近，物理機(jī)械性能和加工性能較好，能廣泛用于輪胎和其他一般橡膠制品的，稱為通用合成橡膠。1丁苯橡膠2順丁橡膠3異戊橡膠4乙丙橡膠5丁基橡膠6氯丁橡膠丁苯橡膠彈性橡膠地板

特種合成橡膠

凡是具有特殊性能，專門(mén)用于制作耐熱、耐寒、耐化學(xué)物質(zhì)腐蝕、耐溶劑、耐輻射等特種橡膠制品橡膠稱為特種合成橡膠。1丁腈橡膠2硅橡膠3氟橡膠4聚氨酯橡膠5丙烯酸酯橡膠6氯磺化聚乙烯防毒衣高壓油管

橡膠制品的原材料

橡膠制品主要原材料是生膠、再生膠、硫化膠膠粉以及各種配合劑。有些制品還需用纖維或金屬材料作為骨架材料。

生膠硫化膠膠粉橡膠配合劑

1硫化系統(tǒng)

2補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑

3軟化劑和增塑劑

4

防老劑

硫化劑

在一定條件下能使橡膠發(fā)生交聯(lián)的物質(zhì)統(tǒng)稱為硫化劑。

硫化促進(jìn)劑

降低硫化溫度，縮短硫化時(shí)間，改善硫化膠的物理機(jī)械性能硫化活性劑（助促進(jìn)劑）

幾乎所有的促進(jìn)劑都必須在活性劑存在下，才能充分發(fā)揮其促進(jìn)效能?；钚詣┒酁榻饘傺趸铮畛Ｓ玫氖茄趸\。由于金屬氧化物在脂肪酸存在下，對(duì)促進(jìn)劑才有較大活性，通常是氧化鋅與硬脂酸補(bǔ)強(qiáng)劑

提高硫化橡膠的扯斷強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、耐磨性等物理機(jī)械性能。填充劑

增加膠料的容積，從而降低生產(chǎn)成本或改善加工性能。軟化增塑劑

改善橡膠的加工和成型性能，增加橡膠的塑性。物理增塑劑：使橡膠溶脹，增大橡膠分子間的距離，降低分子間的作用力，從而使膠料的塑性增加。化學(xué)增塑劑：加速橡膠分子在塑煉時(shí)的斷鏈作用，并使已斷鏈的橡膠分子趨于穩(wěn)定防老劑

橡膠的老化：橡膠在加工、貯存和使用過(guò)程中，由于受到各種外界因素（如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機(jī)械力等）的作用，而逐步失去其原有的優(yōu)良性能，以至最后喪失了使用價(jià)值。添加防老劑的目的：抑制橡膠的老化現(xiàn)象。物理防老劑：石蠟化學(xué)防老劑：熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外吸收劑、光屏蔽劑橡膠的加工工藝

橡膠制品的制備過(guò)程復(fù)雜，對(duì)不同的橡膠制品，加工工藝過(guò)程不同。一般包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化等加工工藝方法。（1）拉伸強(qiáng)度試樣在拉伸破壞時(shí)，原橫截面上單位面積上所受的力，單位MPa。雖然橡膠很少在純拉伸條件下使用，但是橡膠的很多其它性能（如耐磨性、彈性、應(yīng)力松弛、蠕變、耐疲勞動(dòng)性等）與該性能密切相關(guān)。（2）扯斷伸長(zhǎng)率試樣在拉伸破壞時(shí)，伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)度之比，通常以百分率（%）表示。（3）硬度硬度是衡量橡膠抵抗變形能力的指標(biāo)之一。用硬度計(jì)來(lái)測(cè)試，最常用的是邵氏硬度計(jì)，其值的范圍0-100。其值越大，橡膠越硬。橡膠的主要性能指標(biāo)

（4）定伸應(yīng)力試樣在一定伸長(zhǎng)（通常300%）時(shí)，原橫截面上單位面積所受的力，單位MPa。（5）撕裂強(qiáng)度表征橡膠耐撕裂性的好壞，試樣在單位厚度上所承受的負(fù)荷，單位kN/m。（6）阿克隆磨耗在阿克隆磨耗機(jī)上，使試樣與砂輪成15°傾斜角和受到2.72kg的壓力情況下，橡膠試樣與砂輪磨耗1.61km時(shí)，用被磨損的體積來(lái)表征橡膠的耐磨性，單位cm3/1.61km.。另外還有許多其它性能指標(biāo)如回彈性、生熱、壓縮永久變