橡胶原材料知识

橡胶原材料知识讲师：课时：1小时橡胶的定义通俗定义:橡胶是一种高弹性的高分子化合物（分子量一般在10万以上）,因而具有其它材料所没有的高弹性.因而也称为弹性体.橡胶的基本特性其基本特性如下：1.有橡胶状弹性。2.具有粘弹性。3.有减震缓冲的作用。4.对温度依赖大5.具有电绝缘性。6.有老化现象。7.必须进行硫化。8.必须加入配合剂9比重小，硬度低，柔软性好，透气性差。橡胶的起源在哥伦布发现美洲以前（1492年），中美洲和南美洲的当地居民就已经开始了应用：他们从某些树木的树皮割取胶乳，制成实心胶球、鞋子、瓶子或其他用品，这种树当地称为：ulli或cau-uchu意思是“流泪的树”，学名为巴西橡胶树.巴西橡胶树1.野生橡胶：由野生树木植物采制的橡胶。银色橡胶菊，野藤橡胶等也属此类。2.栽培橡胶：主要是三叶橡胶树。3.橡胶草橡胶：一公顷可收150-200KG。4.杜仲胶：由杜仲树的枝叶根茎中提取。常温下无弹性，软化点高，比重大，耐水性好生胶天然橡胶来源但是所有这些产品凡是遇到气温高和经太阳暴晒后就变软发粘，在气温低时就变硬和脆裂.制品不能经久耐用.直到美国人C.Goodyear（固特异）在一个偶然的机会发现硫磺粉洒在晾晒的胶块上可以避免胶块发粘，使胶块表明光滑有弹性，后经一年多的实验，证明在橡胶中加入硫磺粉和碱式碳酸铅，经共同加热熔化后所制出的橡胶制品可以长久的保持良好的弹性.固特异于1839年发现了橡胶的硫化，从此天然橡胶才真正被确定具有特殊的使用价值，成为一种极其重要的工业原料橡胶为什么要硫化CH2CCHCH2CH3SCH2CCHCH2CH3CH2CCHCH2CH3SS1900年И.Л.孔达科夫用2,3-二甲基-1，3-丁二烯聚合成革状弹性体。第一次世界大战期间，德国的海上运输被封锁,切断了天然橡胶的输入,他们于1917年首次用2，3-二甲基-1,3-丁二烯生产了合成橡胶，取名为甲基橡胶W和甲基橡胶H。甲基橡胶W是2,3-二甲基-1,3-丁二烯在70℃热聚合历经5个月后制得的，而甲基橡胶H是上述单体在30～35℃聚合历经3～4个月后制成的硬橡胶。在战争期间，甲基橡胶共生产了2350T。这种橡胶的性能比天然橡胶差得多，而且当时单体的合成和聚合技术都很落后，故战后停止生产合成橡胶的诞生合成橡胶工业的建立和发展1927～1928年，美国的J.C.帕特里克首先合成了“聚硫橡胶”W.H.卡罗瑟斯纽兰德利用J.A.纽兰德的方法合成了2-氯-1,3-丁二烯，制得了“氯丁橡胶”杜邦公司进行了小量试产………..到1944年相继生产出了：丁钠橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶.第二次世界大战期间，由于日本占领了马来西亚等天然橡胶产地，更加促使北美和苏联等加速合成橡胶的研制和生产使得合成橡胶的产量在1939~1944年间23120吨剧增到885500吨发展新阶段50年代中期,由于发明了齐格勒-纳塔和锂系等新型催化剂；石油工业为合成橡胶提供了大量高品级的单体；人们也逐渐认识了橡胶分子的微观结构对橡胶性能的重要性；加上配合新型催化剂而开发的溶液聚合技术，使有效地控制橡胶分子的立构规整性成为可能。这些因素使合成橡胶工业进入生产立构规整橡胶的崭新阶段代表性的产品有：异戊橡胶、顺丁橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶.合成橡胶的产量,1950年约达600kt,50年代以后,由于石油化工高速度发展，相应的合成橡胶产量也几乎是每5年增加1000kt左右。橡胶配方的组成配方结构:配方组成的五大体系：主体材料、软化增塑体系、硫化体系、补强填充体系、防护体系；（一）主体材料生胶、再生胶：为橡胶配合料中的主成分，是主体材料，决定橡胶的使用性能、工艺性能和产品成本、寿命的主要因素.天然橡胶（NR）合成橡胶通用合成橡胶特种合成橡胶丁苯橡胶（SBR）顺丁橡胶（BR）丁腈橡胶（NBR）氯丁橡胶（CR）乙丙橡胶（EPM、EPDM）丁基橡胶（IIR）异戊橡胶（IR）氟橡胶（FPM）硅橡胶（MVQ或Q）聚氨酯橡胶（PU）丙烯酸酯橡胶（ACM）聚硫橡胶（T）氯化聚乙烯（CPE）氯磺化聚乙烯（CSM）氯醚橡胶或氯醇橡胶（CO、ECO）环氧化天然橡胶（ENR）（一）主体材料合成橡胶将石油进行高温分解,再化学合成合成橡胶的分类:1.丁苯橡胶:(SBR)聚合单体：丁二烯\苯乙烯.性能：弹性比NR稍差,耐磨和耐老化比NR好应用：轿车、轻卡车轮胎等、胶鞋、胶布、文体用品、胶板、蓄电池壳、胶带等ASTMAA规范（一）主体材料2.异戊胶(IR)聚合单体：异戊二烯.因为结构与NR一样,所以也称为人造天然胶.性能：性质与NR类似.但纯净度要比NR高应用：轮胎、胶鞋、胶带、胶管、工艺橡胶制品、医疗、食品用橡胶制品等.ASTMAA规范（一）主体材料3.顺丁胶(BR)聚合单体：丁二烯.性能：其弹性、耐磨性和耐低温性是通用胶中最好的,用途：轮胎胎面及胎侧等，多为并用。鞋、减震品、胶辊、胶带、胶管、跳跳球ASTMAABA规范（一）主体材料4.三元乙丙胶(EPDM)聚合单体:乙烯\丙烯\第三单体.性能：耐老化耐臭氧性、耐极性液体、耐水及过热水、水蒸气好、耐电性能好用途：电线电缆绝缘层、汽车玻璃除水条、窗户密封条、蒸汽胶管、输送带等ASTM规范：BACADA（一）主体材料5.氯丁橡胶（CR）聚合单体：氯丁二烯特性：耐候性、耐臭氧性、阻燃、耐热性及耐化学药品性均好用途：轮胎内衬层、低压电线电缆、输送带、减震橡胶、窗户密封条、胶粘剂、胶布、涂料（一）主体材料6.丁腈橡胶聚合单体：丁二烯/丙烯腈特性：耐油性、耐磨性、耐老化好，是通用耐油橡胶，在-40~120℃下使用用途：油封、衬垫、耐油胶管、输送带、印刷胶辊、纺织皮辊等耐油工业制品（一）主体材料7.丁基橡胶（IIR）聚合单体：异丁烯与少量异戊二烯特性：耐候性、耐臭氧性、耐气透性好，并可耐极性溶剂用途：轮胎内胎、内衬层、硫化胶囊层面防水卷材，电线电缆、蒸汽胶管、耐热输送带、药品瓶塞、密封剂等（一）主体材料8.硅胶(Q)聚合单体：主链由硅原子和氧原子交替组成性能：使用温度范围最广,-120℃~+250℃,毒性最低、具生理惰性、透气性好、电绝缘性好，物理机械性能较差用途：胶管、胶带、胶辊、电绝缘制品、人造皮肤、器官等.（一）主体材料9.氟胶(FKM、FPM、VITON)聚合单体：偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯性能：防火.耐油.耐溶剂是所有胶中最好的.用途：导弹、飞机、汽车等用密封件，化工厂耐腐蚀皮碗、衬垫、薄膜，油箱衬层、胶管及泵用零件等ASTM规范：HKKK（一）主体材料10.丙烯酯橡胶（ACM、AEM）聚合单体：丙烯酸与带有可提供交联反应的活性基团的单体共聚制得特性：高温状态下耐油性好，并耐老化用途：汽车上用的密封件，主要是油封、皮碗、O型圈等（也称车用橡胶）AEM是乙烯丙烯酸酯橡胶，从性能上来说强度、伸长、加工型要优于ACM；耐油性较ACM差.AEM耐温可达到175ACM耐温150C；（二）补强填充体系补强填充体系包括补强剂和填充剂补强剂：指填充后起到显著补强作用的则称为补强剂例如：炭黑、白炭黑.（二）补强填充体系炭黑：最常用的黑色橡胶补强剂，其橡胶用品级为：N100~N900系列，数字越大，其炭黑颗粒越大、补强效果越小、比表面积越小、越容易分散。像我们公司使用的炭黑有：N330、N326、N550、N774、N762、N990后面的两位数字没有实际意义也就是说要使橡胶的硬度涨一度，N330只要用2phr、而N990需要用5phr（二）补强填充体系白炭黑:主要成分为水合二氧化硅，由于其补强效果好，是非黑色制品中主要的补强剂，因此，常称为：白炭黑由于制法不同，又分为：沉淀法及气相法沉淀法：HI-SIL-255、VN3#气相法：分散差、补强好，常用做硅胶补强剂我们公司购买的硅胶中已经加入气相法白炭黑（二）补强填充体系填充剂（增容剂）：指加入橡胶后不起补强作用而主要降低成本或改善工艺性能的填充剂我们公司常使用的有：CLAY、#321、N-85、BaSO4、CaCO3、CC、P4硅藻土、滑石粉等（三）软化增塑体系分为软化剂及增塑剂两种软化剂：物理增塑剂，一般为软化油，通过降低分子间作用力达到软化效果，加入后可以降低材料硬度，改善低温性能等.增塑剂：化学增塑剂，加入后可以使橡胶分子发生断裂，从而达到增塑效果。我们公司使用的：A-60（三）软化增塑体系物理增塑剂按其来源不同，可分为以下五类：石油系增塑剂石油系增塑剂是石油加工过程中所得的油品如：1#油（芳香烃油）、2280和P600（链烷烃油）煤焦油系增速剂包括煤焦油、古马隆树脂和煤沥青等（三）软化增塑体系松油系增塑剂包括松香、松焦油、松香油及妥尔油脂肪油系增速剂此类增塑剂包括动植物油制取的脂肪酸、干油、和黑油膏、白油膏等如：FACTICE合成增塑剂按化学结构分为八类：苯二甲酸酯类、脂肪二元酸酯类、脂肪酸酯类、磷酸酯类、聚酯类、环氧类、含氯类、其他.如：B-22、DOP、DOA、RS-107、PN150……（四）硫化体系硫化体系硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂.由于硫化剂不同所以硫化体系一般有：硫磺硫化体系：S-80GA及载硫剂硫化过氧化物硫化：F-40、DCP99%、DCP40%金属氧化物硫化：ZnO-A双酚硫化体系：公司常用氟橡胶中已经加入皂交联：SK1、SN1树脂硫化：丁基橡胶可以使用，公司内未使用（四）硫化体系促进剂：加快硫化速度，缩短硫化时间，提高交联效率如：TT、TET、TRA、TL、CZ、DM、D、M、DOTG等活性剂：提高促进剂活性，减少促进剂用量如：一般使用ZnOST-ACD通过他们生成硬脂酸锌达到活性剂的效果防焦剂：延长硫化时间，提高加工安全性如：PVI(五)防护体系橡胶制品在贮存和使用一定时间以后，就会变硬、龟裂的发粘，以至不能使用，这种现象称之为“老化”。导致橡胶老化的主要因素有氧、臭氧、重金属、阳光、各种介质、紫外线以及霉菌等。为了获得经久耐用的橡胶制品，就要在胶料配方中加一些能抑制上述导致橡胶老化的物质，这类物质称之为“防老剂”。(五)防护体系防老剂可分为：物理防老剂及化学防老剂物理防老剂一般指蜡，他可以析出到橡胶表面形成一层保护膜，但在介质中或动态条件下无作用(五)防护体系化学防老剂：根据结构不同，其效果也不相同如：耐热空气老化性好的:RD耐天候及臭氧老化好的：3C6C耐屈挠疲劳性好的：AW耐热油抽出性的：N-445迁移污染性小的：BKFMB防老剂的防护效果并不是单一的，并且根据其防老的机理不同，某些防老剂并用可以达到协同效应其它为了得到相应的制品性能而添加对应的物质有以下几种：着色剂、发泡剂、阻燃剂、抗静电剂、芳香剂、光稳定剂、防白蚁剂、防霉剂等。