橡膠知識與應用講義課件

第四章橡膠知識與應用歐陽星深圳大學材料學院定義橡膠是一種在外力作用下能發(fā)生較大的形變，當外力解除后，又能迅速恢復其原來形狀的高分子材料。別名彈性體。生活中的橡膠制品。例如：輪胎、汽車密封條、膠管、高壓鍋密封圈、鞋底、安全套、口香糖、橡皮等。生活中的橡膠制品生活中的橡膠制品

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樓梯生活中的橡膠制品橡膠獨有的特點具有高彈性、低剛度的高分子材料，其彈性形變可達1000%。還有很好的絕緣性、耐水性和密封性。是常用的彈性材料、密封材料和減震防震材料。重要的國家戰(zhàn)略物資。橡膠簡史熱帶美洲天然的哭淚樹的乳液曬干凝固做成彈性球。（天然橡膠）1770年，發(fā)現(xiàn)可以擦去鉛筆字跡，用Rubber（擦、橡皮）表示橡膠。1839年，Goodyear(固特異)發(fā)明了“橡膠硫化技術”。1895年，硫化天然橡膠用于汽車車輪。1914年，第一次世界大戰(zhàn)開始，橡膠匱乏。合成橡膠飛速發(fā)展。粉末狀橡膠？液體狀橡膠原料？氣體狀橡膠原料？橡膠加工基本工藝塑煉混煉成形硫化

橡膠加工基本工藝雙輥開煉機橡膠加工基本工藝密煉機平板硫化機橡膠加工基本本工藝分子量：分子子量巨大，超超過10萬。比塑料、、纖維分子量量都大。分子鏈：柔軟軟有彈性,高彈性。熱轉變溫度(Tg)：玻璃化溫度度比較低，低低于常溫。橡膠的結構從形狀和應變變的角度物質的力學狀狀態(tài)固體、液體、、氣體高分子的力學學狀態(tài)玻璃態(tài)高彈彈態(tài)粘流態(tài)態(tài)（玻璃化溫度度、粘流溫度度）高彈性晶態(tài)、液態(tài)、、氣態(tài)高分子的結晶晶（熔融溫度度）高彈性高分子在一定定力的作用下下隨著溫度升升高的形變狀狀況高彈性高彈性來源高彈性高彈性(a)(b)圖高彈形形變(a)和普彈形變(b)機理示意圖高彈性高分子鏈立體體結構高分子運動狀狀態(tài)包括：小運動單元的的運動：側基基、支鏈或小小鏈節(jié)等的振振動、旋轉和和移動。鏈段的運動：：高分子鏈通通過內旋轉改改變構象產(chǎn)生生高分子鏈段段的運動。整個分子運動動：整個分子子鏈間的相互互滑動。圖高分子子鏈的內旋轉轉構象高彈性玻璃態(tài)：高分子的較小小運動單元（（如側基、支支鏈或小鏈節(jié)節(jié)）能運動的的狀態(tài)。主鏈鏈的內旋轉被被凍結，鏈段段不能運動。。高彈性高彈態(tài)：高分子鏈段段能運動的的狀態(tài)。在在受到拉伸伸力時，分分子鏈可以以從卷曲狀狀態(tài)變到伸伸展狀態(tài)，，宏觀上可可以發(fā)生很很大變形。。拉伸力松松開，分子子鏈會從伸伸展狀態(tài)恢恢復到卷曲曲狀態(tài)，即即外力下的的形變可逆逆。但是整整個分子鏈鏈還不能移移動。這時時的高分子子具有獨特特的特征高彈性。粘流態(tài)：高分子整個個分子鏈能能夠相互移移動的狀態(tài)態(tài)。在外力力作用下發(fā)發(fā)生的變形形不可逆。。高彈性高分子的力力學狀態(tài)可可以隨溫度度變化而相相互轉變：：高分子力學學狀態(tài)的熱熱轉變示意意圖玻璃化溫度度：玻璃態(tài)與高高彈態(tài)間的的轉變溫度度，用Tg表示。其本本質是高分分子的鏈段段從凍結到到運動(或反之)的一個轉變變溫度。粘流溫度：：高彈態(tài)與粘粘流態(tài)間的的轉變溫度度，用Tf表示。其本本質是高分分子整個大大分子從凍凍結到運動動(或反之)的一個轉變變溫度。高彈性高分子在一一定力的作作用下隨著著溫度升高高的形變狀狀況高彈性(a)(b)圖高彈彈形變(a)和普彈形變變(b)機理示意圖圖高彈性高彈性橡膠高彈性性本質是熵熵彈性。橡膠彈性是是熵彈性,回彈動力是是熵增。橡膠在拉伸伸過程中放放出熱量,回縮時吸收收熱量。模量拉伸強度撕裂強度斷裂伸長率率硬度橡膠結構與與性能機械性能結構材料是是以力學性性能為基礎礎，制造受受力構件所所用的材料料。應變：應力：橡膠結構與與性能當材料受到到外力作用用，幾何形形狀和尺寸寸發(fā)生變化化，這種變變化叫應變變。材料單位面面積上的附附加內力叫叫應力。l0FFl=l0+Dl應變應力橡膠結構與與性能A0FF拉伸伸強強度度：試試樣樣拉拉伸伸至至斷斷裂裂時時單單位位截截面面所所承承受受的的最最大大拉拉力力。。（（拉拉伸伸速速率率500mm/min）橡膠膠結結構構與與性性能能撕裂強強度：試樣撕撕裂時時，單單位厚厚度所所承受受的負負荷，，單位位kN/m。表征征抗撕撕裂性性、抗抗裂口口增長長。撕裂強強度T由試樣樣斷裂裂時的的最大大負荷荷f除以試試樣厚厚度t得出：：橡膠結結構與與性能能硬度：抵抗外外力壓壓入的的能力力。與橡膠膠彈性性模量量有關關。硬度計計的刻刻度在在0～100之間間分分成100個等分分。橡膠結結構與與性能能濕滑性性和滾滾動阻阻力耐寒性性氣密性性橡膠結結構與與性能能耐水性性耐磨性性絕緣性性其它性性能耐屈撓撓性耐化學學藥品品性滯后損損失和和生熱熱性燃燒性性耐熱性性耐候性性橡膠結結構與與性能能橡膠材材料的的毒性性實踐證證明:大部分分橡膠膠原料料是低毒或無毒的。其其毒性性比食食鹽還還小。。只要要做好好防護護措施施，對對身體體是不不會造造成多多少危危害的的。橡膠結結構與與性能能橡膠天然橡膠合成橡膠通用橡膠丁苯橡膠順丁橡膠異戊橡膠乙丙橡膠丁基橡膠特種橡膠丁腈橡膠氯丁橡膠氯磺化橡膠氟橡膠氯醚橡膠硅橡膠聚氨酯橡膠聚硫橡膠丙烯酸酯橡膠橡膠種種類橡膠種種類天然橡橡膠從橡膠膠樹中中制取取的橡橡膠。。其成成分中中91％～94％是聚聚異戊戊二烯烯，其其余為為蛋白白質、、脂肪肪酸、、灰分分、糖糖類等等非橡橡膠物物質。。是應應用最最廣的的通用用橡膠膠。橡膠種種類天然橡橡膠和和異戊戊橡膠膠順丁橡橡膠氯丁橡橡膠橡膠種種類丁苯橡橡膠乙丙橡橡膠橡膠種種類丁基橡橡膠丁腈橡橡膠氟橡膠膠氯磺化化聚乙乙烯橡橡膠丙烯酸酸酯橡橡膠硅橡膠膠橡膠種種類聚氨酯酯橡膠膠：線型型聚氨氨酯預預聚物物與二二異氰氰酸酯酯反應應～NH－C－O～～N－C－O～O＝C＝N～＋OC＝ONH～OC＝ONH～O～NH－C－NH～OO＝C＝N～＋～NN－C－O～O橡膠種種類橡膠種種類氯醚橡橡膠聚硫橡橡膠性能硅橡膠天然橡膠丁苯橡膠丁基橡膠聚氨酯橡膠拉伸強度/MPa4.9-13.79.8-27.59.8-27.514.7-19.629.4-49.0撕裂強度/(kN/m)10-40549045-130斷裂伸長率/%100-800700300-700500-700400-750硬度（劭爾A）20-9020-10040-10030-10055-100幾種橡橡膠性性能比比較橡膠種種類橡膠聚聚合方方法按機理分按方法分本體聚合溶液聚合乳液聚合懸浮聚合連鎖聚合逐步聚合縮聚反應配位聚合自由基聚合合離子聚合聚合方法以石油和天天然氣為基基礎合成單單體、聚合合物的路線線丁二烯苯丙烯乙烯甲苯石油和天然氣二甲苯橡膠纖維塑料涂料粘合劑離子交換樹樹脂由乙烯獲得得的化工產(chǎn)產(chǎn)品由丙烯獲得得的化工產(chǎn)產(chǎn)品由丁二烯獲獲得的化工工產(chǎn)品由甲苯、二二甲苯烯獲獲得的化工工產(chǎn)品橡膠的應用用在汽車中的的應用輪胎，膠帶帶用于運動動傳輸，密密封件用于于支撐徑向向或往復運運動部件，，墊片和O形圈用于密封油油或燃油，，膠管用于于輸送液體體或氣體，，膜片用于于控制流體體或氣體等等。橡膠膠的的應應用用在火車車中的的應用用在火車車中的的應用用橡膠的的應用用在電線線電纜纜中的的應用用研究橡橡膠科科研院院所和和公司司華南理理工大大學材材料學學院北京化化工大大學材材料學學院青島科科技大大學高高分子子學院院北京橡橡膠研研究院院上海橡橡膠研研究所所天津橡橡膠研研究所所西北橡橡膠研研究所所固特異異橡膠膠輪胎胎公司司米其林林輪胎胎公司司普利斯斯通輪輪胎制制造公公司華南橡橡膠輪輪胎有有限公公司研究橡橡膠科科研院院所和和公司司橡膠企企業(yè)效效益的的思考考？原材料料價格格上漲漲。上上游生生膠原原料由由大型型石化化企業(yè)業(yè)壟斷斷。塑料產(chǎn)產(chǎn)品的的沖擊擊