橡胶加工教材

橡胶简介（硅橡胶）1橡胶的塑炼和混炼2压延成型32一、基本概念ASTM.D1566：一种材料，他在大的变形下能迅速有力的恢复其变形；能够被改性。改性橡胶实际上不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、乙醇－甲苯混合物溶剂中。改性的橡胶在室温下被拉伸到原长度的两倍并保持一分钟后除掉外力，能在一分钟内恢复到原长的1.5倍以下。橡胶生胶没有加配合剂、未经加工、尚未交联的橡胶生胶与配合剂经加工混合均匀但未被交联的橡胶混炼胶在一定温度、压力和时间作用下，经交联由线性大分子变成三维网状结构而得到的橡胶混炼胶硫化胶废旧橡胶制品经粉碎再生和机械加工等物理化学作用，使其由弹性状态变成具有塑性及黏性状态，并且能够再硫化的材料再生胶粒子直径在1mm以下的细粉粒状的固体橡胶室温下为黏稠状的可流动的液体，经适当的化学反应后可形成三维网状结构，成为具有与普通橡胶相似性能的材料废旧橡胶制品经粉碎加工处理而得到的粉末状橡胶材料室温下具有橡胶的弹性，高温下可塑化成型的一类弹性体。粉末橡胶液体橡胶胶粉热塑性弹性体不饱和非极性按来源与用途分类丁苯橡胶SBR顺丁橡胶BR、异戊橡胶IR丁腈橡胶NBR、氯丁橡胶CR乙丙橡胶EPMEPDM丁基橡胶IIR氟橡胶FPM、丁吡橡胶丙烯酸酯橡胶ACM氯化聚乙烯CPE氯磺化聚乙烯CSM聚乙烯醇橡胶乙烯－丙烯酸甲酯橡胶硅橡胶MVQA聚氨酯橡胶AU\EU氯醚橡胶COECO聚硫橡胶T通用合成橡胶特种合成橡胶合成橡胶天然橡胶一、生胶的分类饱和非极性饱和极性杂链橡胶不饱和、极性碳链橡胶按化学结构分类硅橡胶简介1940年G．Rochow发明了用硅和氯甲烷直接合成甲基氯硅烷的方法，开始了从实验室向工业生产的转化。1944年美国GeneralElectric公司合成聚二甲基硅氧烷。1945美国DowCorning公司研究的商品硅橡胶SR-73和SR-74问世，但质量差，至1948年J．E．Nyde等人得到高质量的聚合物将其取代。使用气相法白炭黑为补强填料，有机过氧化物作硫化催化剂，得到了强韧的实用硅橡胶，从而使二甲基硅橡胶的性能达到实用阶段。简介1948年甲基乙烯基硅橡胶研制成功。1951年又开发成功苯基硅橡胶。随之又研究开发出室温硫化的硅橡胶，此后又相继研制开发成功腈硅橡胶、氟硅橡胶等。1966年又成功地研制出聚碳硼烷硅氧烷橡胶，可在约400℃下使用。目前有机硅产品大致分为四大类：硅油及其衍生物、硅橡胶、硅树脂和官能有机硅烷，前三类通称为聚硅氧烷材料。一、硅橡胶（SiliconeRubber/Q）1、什么是硅橡胶是由各种二氯硅烷经过水解、缩聚而得到的一种元素有机弹性体。SiliconeRubber2、硅橡胶的分类品种⑴、按硫化温度⑵、按化学结构分⑶、按不同特性分⑴、按硫化温度分◦高温硫化或热硫化型和室温硫化型两类高温硫化型，即HTV型，为高分子量的固体橡胶，成型硫化的加工工艺和普通橡胶相似。室温硫化型，即RTV型，是低分子量的有活性端基或侧基的液体橡胶，在常温下即可硫化成型，RTV又分为双组分RTV硅橡胶（简称RTV-2）和单组分RTV硅橡胶（简称RTV-1）。⑵、按化学结构分◦引入侧基可显著地改进其物理机械性能、耐温性能和加工性能。根据硅橡胶的侧基不同主要有：二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、三氟丙基甲基乙烯基硅橡胶、腈硅橡胶二甲基硅橡胶（MQ）二甲基硅橡胶简称甲基硅橡胶，是硅橡胶中最老的品种；能在－60～250℃范围内保持良好弹性，但其硫化活性低，工艺性能差，厚壁制品在二段硫化时易发泡，高温压缩变形大等；目前除少量用于织物涂复外，已被甲基乙烯基硅橡胶所取代。甲基乙烯基硅橡胶（VMQ）MVQ简称乙烯基硅橡胶，是由二甲基硅氧烷与少量乙烯基硅氧烷共聚而成，乙烯基含量一般为0.1～0.3mol％；在硅橡胶生产中，甲基乙烯基硅橡胶是产量最大，应用最广，品种牌号最多的。甲基乙烯基苯基硅橡胶（PVMQ）甲基乙烯基苯基硅橡胶简称苯基硅橡胶；它是在乙烯基硅橡胶的分子链中引入二苯基硅氧烷链节而制成的。引入大体积的苯基破坏二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温度和玻璃化温度。甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶（FVMQ）甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶简称氟硅橡胶(FVMQ)，它是在乙烯基硅橡胶的分子链中引入氟代烷基；主要特点是具有优良的耐油；氟硅橡胶的耐温性能较乙烯基硅橡胶要差一些，工作温度范围约为-50～250℃。腈硅橡胶（NVMQ）腈硅橡胶（NVMQ）主要是在分子链中含有甲基-β-腈乙基硅氧链节或甲基-γ-腈丙基硅氧链节的一种弹性体；其主要特点与氟硅橡胶相似：即耐油、耐溶剂，并具有良好的耐低温性能。⑶、按不同特性分1通用型5低压缩永久变形型9导电性硅橡胶2高强度型6电线、电缆型10热收缩型3耐高温型7耐油耐溶剂型11不用二段硫化型4低温型8阻燃型12海绵硅橡胶二、硅橡胶的结构1、非极性橡胶2、饱和橡胶3、分子柔顺性好4、能够结晶三、硅橡胶的性能1、卓越的耐高、低温性能工作温度范围-100~350℃2、优异的耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化和耐天候老化性能硅橡胶硫化胶在自由状态下置于室外数年性能无变化。3、优良的电绝缘性能◦硅橡胶的电绝缘性能在受潮、频率变化或温度升高时的变化较小，燃烧后生成的SiO2仍为绝缘体；◦硅橡胶分子结构中碳原子少，且不用碳黑作填料，所以在电弧放电时不易发生焦烧，因而在高压场合使用它十分可靠；它的耐电晕性和耐电弧性极为良好，耐电晕寿命是聚四氟乙烯的1000倍，耐电弧寿命是氟橡胶的20倍。4、特殊的表面性能和生理惰性◦硅橡胶的表面能比大多数有机材料低，它具有低吸湿性，长期浸于水中其吸水率仅1％左右，物理机械性能不下降，防霉性能良好；此外，它的许多材料不黏，可起隔离作用。◦硅橡胶无味、无毒，对人体无不良影响，与机体组织反应轻微，具有优良生理惰性和生理老化性。5:AirPermeability5、高透气性硅橡胶和其他高分子材料相比，具有极为优越的透气性；室温下对N2、O2和空气的透过量比NR高30～40倍；它还具有对气体渗透的选择性能；对O2的透过性是N2的一倍左右，CO2透过率为O2的5倍左右。四、硅橡胶的应用硅橡胶可以用于汽车配件、电子配件、宇航密封制品、建筑工业的粘结缝、家用电器密封圈、医用人造器官、导尿管等；在纺织高温设备以及在碱、次氯酸钠和双氧水浓度较高的设备上作密封材料也取得良好的效益。硅橡胶的分类与品种通用型即一般强度型，采用乙烯基硅橡胶与补强剂等组成；硫化胶物理机械性能属中等强度，拉伸强度为4.9～6.9MPa，伸长率为200％～300％；是用量最多，通用性最大的一种类型的胶料。硅橡胶的分类与品种高强度型采用MVQ或低PMVQ橡胶，以比表面积较高的气相白炭黑或经过改性处理的白炭黑作补强剂，并加入适宜的加工助剂和特殊添加剂等综合性配合改进措施，改进交联结构（产生“集中交联”），提高撕裂强度。这种胶料的拉伸强度为7.8～9.81MPa，扯断伸长率为500%～1000％，撕裂强度为29.4～49kN／m。硅橡胶的分类与品种耐高温型采用MVQ或低PMVQ，补强剂的种类和耐热添加剂经适当选择，可制得耐300～350℃高温的硅橡胶。硅橡胶的分类与品种低温型主要采用低PMVQ，脆性温度达-120℃，在-90℃时不丧失弹性。硅橡胶的分类与品种低压缩永久变形型主要采用MVQ，以乙烯基专用的有机过氧化物作硫化剂，当压缩率为30％时，在150℃下压缩24～72小时后的压缩永久变形为7.0％～15％（普通硅橡胶为20％～30％）。硅橡胶的分类与品种电线、电缆型主要采用MVQ，选用电绝缘性能良好的气相白炭黑为补强剂，具有良好的压出工艺性能。硅橡胶的分类与品种耐油耐溶剂型主要采用腈硅橡胶，一般分为通用型和高强度型两大类。硅橡胶的分类与品种阻燃型采用MVQ，添加含卤或铂化合物作阻燃剂组成的胶料，具有良好的抗燃性。硅橡胶的分类与品种导电性硅橡胶采用MVQ，以乙炔炭黑或金属粉末作填料，选择高温硫化，可得到体积电阻系数为2.0～102Ω•cm的硅橡胶。硅橡胶的分类与品种热收缩型MVQ中加入具有一定熔融温度或软化温度的热塑性材料，硅橡胶胶料的热收缩率可达35％～50％。硅橡胶的分类与品种不用二段硫化型采用乙烯基含量较高的MVQ，通过控制生胶和配合剂的pH值，加入特殊添加剂等制得。它的硫化胶（一段）压缩永久变形和普通二段硫化胶压缩永久变形相似，耐热老化性能亦相同。普通硅橡胶不经二段硫化，压缩永久变形为80～100％，而经二段硫化后降为10％～50％(250℃×24h)。硅橡胶的分类与品种海绵硅橡胶在MVQ中加入亚硝基化合物、偶氮和重氮化合物等有机发泡剂，可制得发孔均匀的海绵。配合与加工根据成品的性能要求，考虑加工工艺性能和成本因素，把生胶与各种配合剂组合在一起的过程。生胶：基体材料，包括橡胶与其它聚合物并用硫化体系：与橡胶大分子起化学反应使橡胶由线性大分子变为三维网状结构，提高橡胶性能，稳定形状补强填充体系：提高力学性能，改善加工性能，降低成本防护体系：延缓橡胶老化，延长制品使用寿命增塑体系：降低粘度，改善加工性能，降低成品硬度特殊体系：阻燃、着色、发泡、抗静电体系等（一）橡胶配合塑炼：降低分子量，提高塑性，提高加工性混炼：使配方中个组份均匀分散，制成混炼胶的工艺过程压延：混炼胶与纺织物通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的工艺过程压出：混炼胶通过压出口型压出各种断面的半成品，如内胎、外胎胎面、胎侧、胶管等硫化：橡胶加工最后一道工序，通过一定温度压力和时间后使橡胶大分子发生化学反应形成交联的工艺过程，从而使制品具有一定的性能和稳定的形状（二）加工工艺一种高弹性聚合物材料，制造橡胶制品的基础材料，一般情况下不含配合剂，其商品形式大多数呈块状、片状，少量为黏稠状液体，也有粉末状的。我国习惯上把生胶、硫化胶统称为橡胶。2.2生胶橡胶的简介•胶料的组成与配合•胶料的加工•硫化生胶及其配合剂经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。47一、胶料的组成（生胶与配合剂）1.生胶•天然胶•合成胶：通用合成胶：丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异戊二烯、乙丙、丁腈等。特种合成胶：三元乙丙、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、PU、硅橡胶、氟橡胶、氯醇胶等。橡胶的简介48天然橡胶(NR)从橡胶树流出的胶乳是中性乳白色液色胶粒一般带负电，粒径平均在0.25一0.50微米之间。这种天然胶乳除直接用于胶乳工业，其它绝大部分经凝聚(加入醋酸)后，压片成天然生胶，以便于运输和加工。橡胶的简介49天然橡胶(NR)的特性及用途特性（1）为不饱和橡胶，化学性质活泼，硫化反应速度快；（2)为非极性胶,不耐油;(3)室温下具有较高的弹性;低温下或伸长时能出现结晶,具有自补强性;(4)较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性,耐透气性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管、胶鞋及医疗卫生制品等。橡胶的简介50通用合成橡胶（1）丁苯橡胶（SBR)由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。优点：其耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性均比天然橡胶好。缺点：生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢。用途：制造轮胎胎面，胶管、胶带、胶鞋大底等制品。（2）顺丁橡胶(BR)由丁二烯聚合而成。优点：其弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性(Tg=-105°C)均优于天然橡胶，良好的动态性能。缺点：强度较低，加工性能差、抗撕性差。用途：制造轮胎胎面，胶管、胶带、鞋类及耐寒制品。橡胶的简介51（3）氯丁橡胶(CR)由氯丁二烯聚合而成