橡胶技术培训班_教学课件

欢迎参加橡胶技术培训班的朋友们！培训班的内容橡胶的配合橡胶的加工工艺过程橡胶配方设计第一部分、橡胶的配合什么是橡胶橡胶是一种材料，它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够被改性。改性的橡胶实质上不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇—甲苯混合物等溶剂中。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去外力，它能在一分钟内恢复到原长的1.5倍以下。是指根据成品的性能要求，考虑加工工艺性能和成本诸因素，把生胶和各种配合剂组合在一起的过程。橡胶的配合橡胶的配方包括：生胶（或与其他高聚物并用）——母体材料硫化体系———与橡胶大分子起化学作用，使橡胶线型大分子交联形成空间网络状结构，提高性能，稳定形状补强填充体系——提高橡胶的性能，降低成本，改善工艺性能增塑体系——降低混炼胶的粘度，改善加工性能，降低成品性能防护体系——延缓橡胶老化，延长制品使用寿命其他——主要指一些特殊的配合体系一、硫化体系橡胶的交联交联(Crosslinking)的含义是采用化学、物理方法将线型天然或合成高分子连接成三维网状结构。在橡胶的交联中,通常把由硫黄和氧化锌产生的交联称为硫化(Vulcanization)。硬化或固化(Cure)是指由硫黄以外的化学药品与橡胶反应引起的交联硫磺硫化的反应机理自由基反应硫化机理离子反应硫化机理硫磺硫化体系的结构特点(1)硫黄交联结构中不存在—C—C—键;(2)硫黄交联结构为—C—S—C—键、—C—S2—C—键和—C—Sx—C—键，而且这三种交联键结构的比例和Sx中的S原子数与作为典型化合物的烯烃的种类、反应条件(温度、时间、促进剂和助剂等存在与否等)之间具有相关性。(3))—C—Sx—C—键(n=4~5)在反应初期多于后期,该键在反应后期变成环状单硫和n数小的—C—Sx—C—交联键结构。(4)促进剂与硫黄(或硫载体)的比例大时，主要是单硫键结构。(5)多硫化物交联体的热稳定性要比不含可交换硫的交联体(单硫化物和二硫化物)差硫磺交联橡胶的结构过氧化物交联RCOOR光或热2RO2RO+PHROH+P2PPP交联与硫黄硫化胶相比,过氧化物交联橡胶的强度性能较差。由于以碳-碳键形成交联,耐热性和耐高温蠕变性优异交联方法和促进剂的变迁硫化剂硫黄与有关元素硫黄给予体过氧化物其他硫黄粉末硫黄沉降硫黄胶体硫黄表面处理硫黄不溶性硫黄硫黄给予体主要品种为二硫化四烷基秋兰姆，其中烷基有甲基、乙基、丁基或五亚甲基适用于不饱和橡胶的无硫硫化体系和有效硫化体系过氧化物无机过氧化物有机硅过氧化物有机过氧化物（带羧基过氧化物、无羧基过氧化物）混合型聚合型（多官能型）混合聚合型（混合多官能型）其他醌类多胺类金属氧化物多异氰酸酯树脂类硫脲类醇类有机锡皂类乙酸盐二氨酯氯化硫硫黄以外的主要交联方式与交联反应促进剂类型按硫黄用量分类按活性基团分类按硫化活性分类即按硫化速度分类按酸碱性分类按硫黄用量分类如果完全不用促进剂（仅用硫黄和金属氧化物进行硫化），那么达到最低交联度所必须的硫黄量最大，这称之为“零类”。若硫黄需要量与此相接近，则所用的促进剂必归入“零类”。其次是仅需少量硫黄的促进剂，最后一类可以完全不用硫黄按硫化活性分类凡硫化速度高于促进剂M者属超速或超超速促进剂，硫化速度低于促进剂M者属于中速或慢速促进剂硫化速度促进剂种类超超速PX（乙基苯基二硫代氨基甲酸锌）；ZDC（二乙基二硫代氨基甲酸锌）超速TMTD（四甲基二硫代秋兰姆）；TMTM（四甲基一硫代秋兰姆）准超速M，DM，NOBS，CZ，OTOS中速D（二苯胍），ZMBT（巯基苯并噻唑锌盐），K（亚甲基二苯胺）慢速H（六亚甲基四胺），AA（乙醛胺），NA-22（亚甲基硫脲）按酸碱性分类酸性促进剂本身呈酸性或在硫化时．与放出的硫化氢作用而生成酸性物的促进剂。噻唑类、秋兰姆类及二硫代氨基甲酸盐类均属此类。碱性促进剂本身呈碱性或能与硫化氢作用而生成碱性物的促进剂。属于此类的有胍类、醛胺类及苯胺类。中性促进剂本身呈中性或能与硫化氢作用同时生成酸性物和碱性物的促迸剂，如次磺酰胺类。一般来说，在采用硫黄硫化的二烯类橡胶中，酸性化合物有迟缓硫化的倾向，而碱性化合物则有加快硫化速度的作用。主促进剂，又称第一促进剂，一般采用酸性促进剂（称A型）或中性促进剂（称为N型）。以噻唑类和秋兰姆类居多副促进剂，又称第二促进剂或第三促进剂，一般采用碱性促进剂（称B型）促进剂并用类型1）AB型也称相互活化型2）AA型也称相互抑制型3）NA型以次磺酰胺类为主促进剂，秋兰姆类为副促进剂，能加快硫化速度4）NB型作用与NA型相类似，可加快次磺酰胺类促进剂的硫化起步5）BA型以碱性促进剂为主促进剂，酸性促进剂为副促进剂6）BB型以两种碱性促进剂分别作主、副促进剂7）BN型亦属互活化型活性剂常用活性剂有三大类金属氧化物类有机酸类胺类金属氧化物亚硝基化合物缺点是高温时会失效氮硫类化合物主要品种有三氯甲基硫代邻苯二甲酰亚胺、四氢化邻苯二甲酰亚胺和N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺（CTP）等第五章补强填充体系和其他助剂补强填充材料对橡胶的一般补强效果填充剂的作用对生胶起补强作用，能提高硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能、定伸应力等物理机械性能，使橡胶能满足实际的使用要求。降低成本。由于填充剂的价格比生胶低得多，所以在不影响产品性能的情况下，填充剂的添加量越大，成本越低。改进未硫化胶的工艺性能（特别是压延和压出性能）。炭黑一次聚集体的透射电子显微镜照片一次聚集体的状态解析结果炭黑粒子表面的新模型用AFM解析的炭黑粒子表面炭黑表面官能团测定结果炭黑表面基团的反应性氧化反应与卤素和发烟硫酸的反应还原反应离子交换反应炭黑的衍生物和接枝胶种与炭黑品种之间的选择参考炭黑基本特性对未硫化胶和硫化物理性能的影响橡胶工业制品用炭黑开发的方向性湿法白炭黑表面硅烷基外侧的吸附水和结合水的模型图气相白炭黑通过氢键结合形成的网络结构主要非补强性填充剂及其特性功能性填充剂的分类陶土的微观结构高岭土的粒径分布影响陶土补强作用的主要因素陶土结构粒径表面性质和用量碳酸钙的粒径范围碳酸钙粒径对丁苯橡胶性能的影响各种碳酸钙用量对天然橡胶性能的影响1-白艳华U；2-木质素改性碳酸钙；3-白艳华CC;4-白艳华DD；5-轻质碳酸钙；6-碱式碳酸钙功能性填充剂的分类使用增塑剂目的降低橡胶制品的硬度;提高炭黑和其他配合剂在橡胶中的混合性和分散性;改善胶料压出和压延时的加工性能;增加未硫化胶料的粘合性,以改善成型加工性能;降低橡胶制品的成本等。主要软化剂和增塑剂的种类及用途橡胶的氧老化与稳定的机理PH—橡胶;InH—第一防老剂;Dec—第二防老剂臭氧对不同橡胶和抗臭氧剂的反应能力橡胶用主要防老剂防老剂的选择标准抗氧化效果抗臭氧龟裂效果防屈挠龟裂效果着色性(即污染性)给硫化造成的影响稳定性(即抽出性、挥发性)喷霜(喷出)环保成本防老剂的环保问题酸碱相互作用一、生胶1、橡胶的分类按照来源分：天然橡胶、合成橡胶按照化学结构和用途分类：通用橡胶、特种橡胶按照形状进行分类：固体橡胶、液体橡胶、粉状橡胶、胶乳2、橡胶的特性及其影响因素橡胶的特性可由四个基本因素表示影响强度的因素补强性填充剂拉伸结晶性共混耐热性主链结构主链有杂环〉C-C〉C=C侧链取代基侧链有吸电子基团〉供电子基团耐油性极性极性越大，耐油性越好（也有例外）结晶性分子结构元素高分子的耐油性好耐寒性主链结构极性立体障碍结晶性3、天然橡胶天然橡胶的分类天然橡胶的结构天然橡胶的特性天然橡胶的化学组成由于制胶工艺或方法不同，几种商品的天然橡胶的橡胶烃和其它的化学组分略有差异橡胶橡胶烃，%非橡胶成分%橡胶橡胶烃，%非橡胶成分%薄白绉胶片标准橡胶5号特级烟胶片三级烟胶片94.694.092.892.65.46.07.27.4风干胶片纯烟毡绉胶片褐绉胶片厚毡绉胶片92.493.693.693.67.66.46.46.4天然橡胶的物理性能天然橡胶无一定熔点，加热后慢慢软化，到30—140℃时则完全软化以至呈熔融状态，到200℃左右开始分解，到270℃时则急剧分解。在常温下稍带塑性，温度降低则逐渐变硬，0℃时弹性大幅度下降，冷到一70℃时则变成脆性物质。受冷冻的生胶加热到常温，可恢复原状。天然橡胶是一种结晶性橡胶，自补强性大，具有非常好的机械强度。纯胶硫化胶的拉伸强度为17～25MPa，炭黑补强的硫化胶可以提高到25～35MPa。在高温（93℃）下的强度损失为35％左右。纯胶硫化胶耐屈挠性较好，屈挠20万次以上才出现裂口。这是由于天然橡胶的滞后损失小，在多次变形时生热低的结果。天然橡胶具有较好的气密性。天然橡胶的吸水性，随制胶过程中胶乳的凝固浓度、保存剂和凝固剂的种类、洗压和干燥等条件不同而有差异胶种达到平衡时橡胶的吸水量，%胶种达到平衡时橡胶的吸水量，%空气相对湿度，%空气相对湿度，%75.284.897.275.284.897.2烟胶片绉胶片熟化绉胶片0.45~0.580.390.400.68~0.890.560.641.91~2.851.831.94胶乳喷雾干燥橡胶巴拉塔胶2.750.924.381.4313.444.62化学性质1、硫化2、老化耐介质性质1、耐酸碱性能天然橡胶具有较好的耐碱性能，但不耐强酸2、耐溶剂性能天然橡胶为非极性橡胶，因此，只能耐一些极性溶剂，而在非极性溶剂中则膨胀天然橡胶的配合硫化体系：有硫黄、硫给体、有机过氧化物、氨基甲酸酯、马来酰亚胺、三嗪类等，其中硫黄硫化体系使用最为广泛。这个体系除硫黄之外还有促进刑及活性剂。常用的促进剂有噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类等。活性剂有氧化锌及硬脂酸。补强填充体系：炭黑是最常用的补强剂．其次还有白炭黑及非补强性的填充剂如碳酸钙、陶土、滑石粉、硅铝炭黑等。防护体系：胺类防老剂中的对苯二胺类使用效果最好，如防老剂4010、4020、4010NA等。其次还有酚类防老剂等．增塑体系：增塑剂以松焦油、三线油为最常用，松香、古马隆和石蜡也常使用。加药顺序原则上是：生胶—硬脂酸—氧化锌—促进剂—防老剂—填料—软化剂—硫黄—薄通—下片。也有将硫黄与小药一块先加，促进剂后加的。改性天然橡胶天甲橡胶——甲基丙烯酸甲酯在天然橡胶大分子链上的接枝产物该胶定伸应力及拉伸强度均很高，抗冲击性、耐曲挠龟裂性、动态疲劳性、粘着性均较好环氧化天然橡胶：简称ENR，是天然胶乳在一定条件下与过氧乙酸反应而得到的产物可提高气密性和耐油性，如ENR-50的气密性接近于丁基橡胶，而耐油性接近中等丙烯腈含量的丁腈橡胶，仍基本保持天然橡胶较好的机械强度。环化天然橡胶：天然胶乳经稳定后，加入浓度70%以上的H2SO4，在100℃下保持两小时即可环化环化使不饱和度下降，密度增大，软化点提高，折射率增大。一般用来制造鞋底、坚硬的模制品、机械衬里，对金属材料、聚乙烯、聚丙烯有较大粘着力。氯化天然橡胶：向天然橡胶溶液通入氯气，便可得到氯化天然橡胶主要用作粘合剂和防腐涂料氢氯化橡胶：由天然橡胶和氯化氢反应而得白色粉末，主要用作粘合剂4、合成橡胶的分类分类英文缩写化学名称和惯用名ACM丙烯酸酯或其它丙烯酸酯类与少量可硫化单体的橡胶状共聚物;丙烯酸酯橡胶AEM丙烯酸酯或其它丙烯酸酯类与乙烯的橡胶状共聚物ANM丙烯酸酯或其它丙烯酸酯类与丙烯腈的橡胶状共聚物CM氯化聚乙烯*CSM氯磺化聚乙烯EPDM乙烯与丙烯和二烯烃的橡胶状共聚物;三元乙丙橡胶EPM乙烯与丙烯的橡胶状共聚物;二元乙丙橡胶EVM乙烯与醋酸乙烯酯的橡胶状共聚物FEPM四氟乙烯与丙烯的橡胶状共聚物FFKM全部侧链为氟和全氟烷基或全氟烷氧基的橡胶状共聚物M类具有亚甲基型饱和链的橡胶FKM侧链具有氟和全氟烷基或全氟烷氧基的橡胶状共聚物BR丁二烯橡胶CR氯丁橡胶ENR环氧化天然橡胶HNBR氢化丁腈橡胶IIR异丁烯与异戊二烯的橡胶状共聚物;丁