常見橡膠材料及性能ppt課件.ppt

1、常見橡膠材料及性能,Page 2,減振橡膠制品對橡膠材料的要求,硫化基本原理及膠料主要性能項點,常見橡膠材料及其特性,配方設計介紹,橡膠材料的概念,主要內(nèi)容,Page 3,一、橡膠材料的概念,Page 4,橡膠的起源:,由熱帶美洲天然的哭淚樹的乳液曬干凝固而成。,Page 5,橡膠材料的特點：,1.高彈性：彈性模量低，伸長變形大，有可恢復的變形,并能在很寬的溫度（-50150）范圍內(nèi)保持彈性。 2.粘彈性：橡膠材料在產(chǎn)生形變和恢復形變時受溫度和時間的影響，表現(xiàn)有明顯的應力松弛和蠕變現(xiàn)象，在震動或交變應力作用下，產(chǎn)生滯后損失。 3.電絕緣性：橡膠和塑料一樣是電絕緣材料。,Page 6,4有老化現(xiàn)

2、象：如金屬腐蝕、木材腐朽、巖石風化一樣，橡膠也會因為環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生老化現(xiàn)象，使性能變壞，壽命下降。 5.必須進行硫化才能使用，熱塑性彈性體除外。 6.必須加入配合劑。,其它如比重小、硬度低、柔軟性好、氣密性好等特點，都屬于橡膠的寶貴性能。,橡膠材料的特點：,Page 7,二、配方設計介紹,Page 8,所謂配方設計，就是根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和工藝條件合理地選用原材料，確定各種原材料的用量配比關(guān)系。,配方設計介紹,什么是配方設計,Page 9,配方設計的目的,配方設計介紹,Page 10,配方設計的特點,配方經(jīng)驗規(guī)律與統(tǒng)計數(shù)學相結(jié)合。,橡膠配方的組成是多組分的；,橡膠配方設計是個因子水平數(shù)不

3、等的試驗問題；,橡膠配方中各組分之間有復雜的交互作用；,工藝因素有時對橡膠配方實施有重要作用；,橡膠配方試驗中必須盡力排除試驗誤差；,配方設計介紹,Page 11,原材料,制品工藝,環(huán)保,提效率 降成本,抓住重點,配方設計,Text,用戶要求,配方設計六大原則,配方設計介紹,Page 12,配方設計程序,配方設計介紹,Page 13,配方的基本組成以及主要作用,Back,配方設計介紹,Page 14,基礎配方舉例,配方設計介紹,Page 15,三、常見橡膠材料及其特性,Page 16,16,1. 通用固體天然橡膠 煙膠片 標準橡膠 等 2. 特制固體天然橡膠 粘度固定橡膠 純化天然橡膠 粘土共

4、沉膠 等 3. 天然橡膠改性及衍生物 接枝天然橡膠 環(huán)氧化天然橡膠 等 4. 杜仲橡膠,天然橡膠,通用合成橡膠： 丁苯橡膠 順丁橡膠 異戊橡膠 丁腈橡膠 氯丁橡膠 乙丙橡膠 丁基橡膠 2. 特種合成橡膠： 氟橡膠 硅橡膠 丙烯酸酯橡膠 等,合成橡膠,橡膠材料的分類,來源與用途,常見橡膠材料及特性,Page 17,常用橡膠英文縮寫,Page 18,常見橡膠材料的特性,1 天然橡膠,天然橡膠是由異戊二烯組成的線形高分子化合物。,常見橡膠材料及特性,Page 19,19,耐介質(zhì)性,強度高,彈性好,純膠硫化后的拉伸強度為16.728.4MPa，用炭黑補強的硫化膠，其拉伸強度可達24.534.3MPa。

5、,不含極性基團，屬非極性橡膠，耐乙酸乙酯、酒精、丙酮等溶液，不耐汽油、苯等非極性溶液。耐堿性能較好，但不耐酸。,天然橡膠特性,綜合性好,自粘性和互粘性好，混煉、壓延、成型等加工性能好。,僅次于順丁橡膠。,常見橡膠材料及特性,Page 20,丁苯橡膠是以丁二烯和苯乙烯為單體，在乳液或溶液中用催化劑催化共聚所得的高分子彈性體。,常見橡膠材料及特性,2 丁苯橡膠,Page 21,丁苯橡膠的特性,具有較好的彈性：低于天然橡膠。 需要加入炭黑補強。 耐磨性能優(yōu)于天然橡膠。 耐龜裂性能：耐起始龜裂性能優(yōu)于天然橡膠，但裂口增長比天然橡膠快。 丁苯橡膠成本低廉。,常見橡膠材料及特性,Page 22,3 順丁橡

6、膠,常見橡膠材料及特性,順丁橡膠的性能 彈性好，耐寒性好（Tg = -105） 滯后損失和生熱低 耐磨性和耐屈撓性優(yōu)異 拉伸強度和撕裂強度低 抗?jié)窕圆?、耐刺穿及粘著性?耐老化性能優(yōu)于天然橡膠,Page 23,4. 氯丁橡膠,常見橡膠材料及特性,Page 24,氯丁橡膠的特性 較高的力學性能：自補強性較好，且具有極性。 耐油性好：耐油性低于丁腈橡膠。 較好的耐疲勞性：在很多場合下，優(yōu)于NR。 較好的彈性：略低于天然橡膠。 較差的低溫性能：低溫下易結(jié)晶。 絕緣性不好：極性膠。 耐老化及耐臭氧老化性：優(yōu)于NR、SBR、BR、NBR，次于EPDM、IIR。 良好的粘合性 阻燃性：不自燃，氧指數(shù)為3

7、841。,常見橡膠材料及特性,Page 25,丁腈橡膠,常見橡膠材料及特性,Page 26,強度低：需用炭黑補強。 優(yōu)秀的耐油、耐非極性溶劑性能。 （與ACN含量有關(guān)） 耐熱性比NR、SBR好，但比EPM、IIR、CR差。 彈性、耐寒性較差。 電絕緣性差，導電性能好。 耐酸性差。但耐堿性比天然橡膠好。,常見橡膠材料及特性,丁腈橡膠的特性,Page 27,6 丁基橡膠,常見橡膠材料及特性,丁基橡膠由異丁二烯與少量異戊二烯在低溫（-98-103）聚合而成。,Page 28,丁基橡膠的性能 具有優(yōu)良的耐熱、耐臭氧和耐化學腐蝕等性能。 具有優(yōu)異的氣密性。 彈性低、阻尼性能優(yōu)越： 耐熱性、耐侯性好 有較

8、高的強度：未填充硫化膠的拉伸強度為1421MPa。 自粘性和互粘性都較差。,常見橡膠材料及特性,Page 29,根據(jù)是否加入第三單體分為：二元乙丙橡膠（EPM）和三元乙丙橡膠（EPDM） EPDM根據(jù)第三單體的不同，分為：,常見橡膠材料及特性,Page 30,乙丙橡膠的性能 優(yōu)秀的耐臭氧性能：D型E型H型 較高的熱穩(wěn)定性； 好的的耐熱老化性能：在130下可長期使用。 優(yōu)秀的耐天候老化性能； 優(yōu)秀的耐化學腐蝕性； 耐極性油，但不耐非極性油類及溶劑; 卓越的耐水、耐過熱水及耐水蒸汽性; 優(yōu)秀的電絕緣性; 硫化速度慢，機械強度不高，自粘性和互粘性都很差。,常見橡膠材料及特性,Page 31,四、硫化

9、基本原理及膠料 主要性能項點,Page 32,硫化的概念,硫化前后示意圖 (a)生膠 （b)硫化膠,橡膠的線型大分子鏈通過化學交聯(lián)而構(gòu)成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化學變化過程。,Page 33,硫化歷程,A.焦燒階段； B.熱硫化階段； C.平坦硫化階段； D.過硫化階段 A1.操作焦燒時間； A2.剩余焦燒時間,硫化歷程圖,Page 34,ML（最小轉(zhuǎn)矩） MH（最大轉(zhuǎn)矩） M10ML（MHML）10 M90ML（MHML ）90,T1 ( 焦燒時間）：對應ML+1 T2 （焦燒時間）：對應 ML+2 TH（理論正硫化時間） TC90（工藝正硫化時間）,硫化曲線及其參數(shù),Page 35,橡膠性能在硫

10、化過程中的變化,Page 36,與工藝性能有關(guān)的物性項目,橡膠性能的主要項點,Page 37,硬度 拉伸強度 扯斷伸長率 定伸應力 扯斷永久變形 撕裂強度 粘合強度,熱老化性能 臭氧老化性能 紫外老化性能 低溫性能 耐介質(zhì)性能,屈撓性能 磨耗性能 壓縮性能 沖擊彈性 動態(tài)性能,與制品使用性能有關(guān)的物性項目,Page 38,五、減振橡膠制品對 橡膠材料的要求,Page 39,關(guān)于膠料的通用技術(shù)標準,常用膠料技術(shù)標準,ASTM D2000/SAE J200,汽車用橡膠材料分類系統(tǒng),HG-T 2196-2004,汽車用橡膠材料分類系統(tǒng),BN 918043,用于技術(shù)目的的合成橡膠供貨技術(shù)條件 橡膠和橡

11、膠彈性高分子聚合物,GB 9899,防震橡膠制品用橡膠材料,TB/T 2843,機車車輛用橡膠彈性元件通用技術(shù)條件,EN13913,鐵路方面使用的合成橡膠基彈性元件合成橡膠基機械部件,Page 40,減振橡膠制品對橡膠材料的要求,1. 耐久性,為保證制品的耐久性，必須考慮的一點是隨時間老化的性能保持性，因此盡可能從材料及配方兩方面將橡膠的耐熱溫度提高。減振橡膠隨時間老化的原因來自于多方面，但主要的還是熱氧、動態(tài)疲勞、臭氧等老化現(xiàn)象。,Page 41,提升老化性能,化學防護,提高疲 勞性能,物理防護,結(jié)構(gòu)設計,配方設計,耐久性,交聯(lián)形態(tài)的最佳化,防 護,橡膠基體,Page 42,Page 43,

12、Page 44,Page 45,2. 抗蠕變性能,蠕變是指在一定的溫度和恒定外力作用下，材料的形變隨時間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象，是一種隨時間呈非線性變化的力學松弛過程。橡膠的蠕變性能反應了材料的尺寸穩(wěn)定性和長期的負載能力，有重要的實用性。,Page 46,彈性形變：可逆，可恢復 塑性形變：不可恢復,Page 47,Page 48,28時不同壓力下SBR的壓縮蠕變曲線 1-600g；2-500g；3-400g,400g負荷下不同溫度時SBR的壓縮蠕變曲線 1-50 2-28,Page 49,Page 50,Page 51,橡膠減振器的最大使用力應該考慮能夠避免過度蠕變，設計時應注意：,在相同應力

13、情況下，為了減小蠕變，橡膠制品設計時應盡量避免受到拉伸力作用和剪切力作用。,在相同應力情況下，橡膠蠕變的大?。?拉伸蠕變剪切蠕變壓縮蠕變,從使用條件方面考慮，溫度的影響最大，所以嚴格控制溫度是十分必要的。,選擇合適的生膠的品種和配合體系。,Page 52,3. 耐疲勞性能,柔性關(guān)節(jié)類產(chǎn)品,Page 53,通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計分析，改正局部應變過大的情況,采用材料技術(shù)或配方技術(shù)來降低膠料的動態(tài)生熱,Page 54,采用四面體與六面體單元來描繪橡膠墊，取55度膠料的經(jīng)驗彈性模量值，最大應力為1.355MPa。,局部放大圖,Page 55,10,20,30,褲型撕裂強度/kN/m,改進前,改性后,27.7,8.5,Page 56,Page 57,4. 動態(tài)性能（動靜剛度比、阻尼性能）,理想的橡膠減振制品應具有以下功能： 支撐功能：為支撐要求重量的物體，必須確保足夠的靜態(tài)彈簧