橡胶工艺复习题

第1页共8页橡胶工艺学复习题一、简答题1、何谓喷霜？何谓焦烧？其产生原因何在？1、答：喷霜即为某些配合剂（如硫磺、促进剂、防老剂、石蜡等）析出胶料或硫化胶表面的现象；造成这种现象的原因主要是某些配合剂用量过大，超过其常温下在橡胶中的溶解度所造成的。焦烧是一种胶料早期硫化的现象，即胶料在硫化前的操作或停放中发生不应有的提前硫化现象；原因是配合不当，炼胶操作不当，胶料冷却停放不当。2、何谓老化？影响橡胶老化的因素有哪些？答：橡胶或橡胶制品的在加工、贮存和使用的过程中，由于受到各种外界因素的作用，而逐步失去原有的优良性能，以致最后失去使用价值，这种现象称为橡胶老化；影响因素有热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等。3、何谓塑炼？其目的意义何在？答：把具有弹性的生胶变成柔软的具有可塑性的胶料的工艺过程称为塑炼；生胶塑炼的目的：一、使生胶获得一定的可塑性，适合混炼、压延、挤出、成型等后续工艺操作；二、使生胶的可塑性均匀化，以便制得质量均匀的胶料。4、何谓混炼？其目的意义何在？答：在炼胶机上将各种配合剂加入到橡胶中制成混合胶的工艺过程叫混炼；使配合剂均匀分散,制得质量均匀的混炼胶,并使胶料具有适合的可塑性；混炼不好，出现配合剂分散不均匀，可塑度过高或低、焦烧、喷霜现象，影响压延等后续工序的正常进行，还会导致产品的性能下降。5、何谓压延？它包括哪些作业形式？答：压延工艺是利用压延机辊筒的挤压力作用使胶料发生塑性流动和变形,将胶料制成具有一定断面规格和一定断面几何形状的胶片,或者将胶料覆盖于纺织物表面制成具有一定断面厚度的胶布的工艺加工过程；作业形式：胶料的压片、压型和胶片贴合及纺织物的贴胶、擦胶和压力贴胶。6、何谓挤出？它有何作用？答：橡胶的挤出是使胶料通过挤出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程；应用于制造胎面、内胎、胶管以及各种复杂断面形状或空心、实心、包胶等半成品。7、何谓弹性变形和塑性变形？答：弹性变形：橡胶在变形后能够恢复其原来状态的形变行为。塑性变形：橡胶在变形后不能够恢复其原来状态的形变行为（永久变形）分子链间发生了位移8、何谓硫化？它在制品生产中有何意义？硫化是橡胶长分子链进行化学交联反应的过程。使橡胶获得更完善的物理机械性能和化学性能，使橡胶变为更有使用价值的材料9、何谓硫化介质？答：橡胶硫化，在大多数情况下，都是在加热的条件下进行的，要对胶料进行加热，就需要使用一种能传递热能的物质，这种物质就称为加热介质第2页共8页10、何谓挤出膨胀？其产生原因？答：胶料在压力下从口型挤出后，挤出物直径（或断面尺寸）比口型直径（或断面尺寸）增大，这一现象称为挤出膨胀；由入口效应和剪切变形的弹性变形引起的。11、口型设计的一般步骤？答：一、要事先掌握胶料的膨胀率；二、根据胶料膨胀率来确定口型样板的尺寸；三、取略小于计算值的尺寸。12、何谓炭黑凝胶？答：将混炼入炭黑的胶料置于溶剂（如苯、汽油等）中，有一部分吸附于炭黑表面的橡胶，在溶剂中长时间不能溶解，这部分由炭黑和橡胶形成的结合体即为炭黑凝胶，或称结合橡胶。13、何谓压出膨胀？答：压出膨胀是当胶料离开挤出机的口型后，产生沿长度方向上的收缩和厚度方向上的膨胀，这种收缩现象也称为弹性记忆效应。14、何谓硫化三要素答：硫化过程控制的三个主要条件即硫化温度、硫化时间和硫化压力称为硫化三要素。二、写出下列橡胶的代号和化学结构式1、天然橡胶2、丁腈橡胶3、丙烯酸酯橡胶4、氯磺化聚乙烯5、丁基橡胶NRCH2CCCH3HCH2nNBRCH2CHCHCH2CH2CHCNnCSMCH2CH6Cl12CHSO2ClnACMCH2CHCOOC4H9xCH2CHCNyIIRCCH2CH3CH3mCH2CCH3CHCH2CCH2CH3CH3n三、综合问答题1、如何通过配方设计提高硫化胶的耐磨性？答：通过配方设计提高耐磨性的途径如下：a、选用耐磨性好的胶种，如聚氨酯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶，氯丁胶、丁腈橡胶等。一般磨耗条件下，天然橡胶为好，高温下以丁苯橡胶为好，苛刻条件下（高速）顺丁第3页共8页橡胶为好；b、加粒子小的活性炭黑以提高耐磨性；白色填料以20nm的白炭黑为好。c、软化剂起操作助剂使用，以帮助填料的分散，一般不宜超过5份；d、加入防老剂能改善胶料耐老化性能，从而间接提高耐磨性，一般环境条件下，在天然橡胶中防老剂AW的耐磨性最好，其次是防老剂D+4010及防老剂D+H。2、以次磺酰胺的硫化反应过程为例，试述防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)的防焦作用机理？答：能够迟延硫化，但又不影响硫化速度和硫化胶性能；代表品种：N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺（CTP或PVI)应用：次磺酰胺类，DM、M、TMTD等也有一定的效果；CTP是实际上一种MBT（或阳离子物）的捕捉剂。它是通过捕捉MBT达到迟延硫化的目的。因此，使用这种防焦剂时，它只起迟延硫化的作用，而对硫化速度和硫化胶的结构无明显的影响。防焦剂CTP的用量通常为0.1~0.5份。随着用量增高，防焦效果越大，焦烧时间越长，在0.5份以内，其硫化速度无明显的影响。但当用量太大时，则会使硫化速度稍许减慢。CTP的作用机理NSCSNR2+NSCSHNSCS2R2NH+2NSCS22+S8NSCSx2NSCSHNSCSx2+RHNSCSxR+COCONSHNSCSH+NSCSH2COCONH+3、如何通过配方设计提高硫化胶的撕裂强度？答：通过配方设计提高撕裂强度的途径如下：a、选用结晶性的胶种；b、加粒子小的活性炭黑；c、软化剂起提高撕裂强度；；d、交联密度不要过高。第4页共8页4、如何通过配方设计提高硫化胶的耐疲劳性？答：耐疲劳性配方设计要点如下：a、采用易于形成多硫键交联的硫化体系；b、加补强性大的活性填料；c、软化剂最好是使用松焦油、古马隆树脂、石油树脂等，用量不宜太多；d、加防老剂可以抑制疲劳过程中的氧和臭氧老化作用，从而提高耐疲劳破坏。5、软化剂和增塑剂的选用原则是什么？答：在实际配方中对软化剂和增塑剂的选择，常常决定于生胶、填料等的种类和用量以及工艺性能和硫化胶性能的要求等因素，从其本身来说，选择时主要注意如下几个方面：a、与橡胶的互溶性；b、对填料的分散影响；c、对胶料加工性能和粘着性的影响；d、对硫化胶物理性能和老化性能的影响；e、对橡胶的污染性的影响；f、对制品成本的影响。四、计算题1、某外胎缓冲胶层，其胶料硫化温度系数为2，在实验室条件下的正硫化条件为140℃×24min，硫化平坦范围为24～100min。在实际生产中，硫化时间为70min，现测出其温度变化如下，判断是否达到了正硫化？解：a、先求各温度下的硫化强度，所得结果如下：IiI30I40I80I100I110I113I120I124I127I131I133计算结果0.0080.0160.25122.4645.286.58.599.86IiI137I138I140I141计算结果1313.931617.2b、求缓冲层胶料的硫化效应EE缓＝5×（（0.008＋17.2）/2＋0.016＋0.25＋1＋2＋2.46＋4＋5.28＋6.5＋8.59＋9.86＋13＋13.96＋16）＝457.6硫化时间，min0510152025303540455055606570胶层温度，℃304080100110113120124127131133137138140141第5页共8页C、计算允许硫化效应的极限值Emin和EmaxEmin＝16x24＝384Emax＝16x100＝1600EminE缓Emin故缓冲层胶料达到正硫化2、橡胶制品的结构如图所示，已知胶层A的厚度4㎜，热扩散系数为1.44×10－3㎝2/s，胶层B的厚度10㎜，热扩散系数为1.00×10－3㎝2/s，双面加热硫化，制品表面原始温度22℃，模型温度为144℃，试计算制品胶层B中心温度到达143℃时所需要的时间。胶料胶料胶料胶料胶料胶料解：先求胶料B的当量厚度H12/a1＝H22/a2，可得当量厚度H1＝1.2㎝；胶料的总厚度L=H1＋2×4＝2㎝S（z）＝0.0082，z＝0.51T＝0.51×2×2/（1.44×10－3）＝1416.7s＝23.6min3、一胶轴制品，正硫化条件为140℃×240min，因一次硫化易出现质量问题，故改为逐步升温硫化，第一段为120℃×120min，第二段为130℃×100min，第三段为140℃，问需要多长时间才能达到原有的硫化程度？（k＝2）解：E原＝16x240＝3840E1＝4x120＝480E2＝8x100＝800E3＝16tE原＝E1＋E2＋E3所以t＝160min4、某外胎缓冲胶层，其胶料硫化温度系数为2，在实验室条件下的正硫化条件为140℃×24min，硫化平坦范围为24～100min。在实际生产中，硫化时间为60min，现测出其温第6页共8页度变化如下，判断是否达到了正硫化？硫化时间，min051015202530354045505560胶层温度，℃304080100110113120124127131133140141解：a、先求各温度下的硫化强度，所得结果如下：IiI30I40I80I100I110I113I120I124I127I131I133计算结果0.0080.0160.25122.4645.286.58.599.86IiI140I141计算结果1617.2b、求缓冲层胶料的硫化效应EE缓＝5×（（0.008＋17.2）/2＋0.016＋0.25＋1＋2＋2.46＋4＋5.28＋6.5＋8.59＋9.86＋16）＝322.8C、计算允许硫化效应的极限值Emin和EmaxEmin＝16x24＝384Emax＝16x100＝1600E缓EminEmin故缓冲层胶料未达到正硫化5、橡胶制品的厚度12㎜，热扩散系数为1.44×10－3㎝2/s，双面加热硫化，制品表面原始温度22℃，模型温度144℃，试计算制品胶层中心温度到达143℃时所需要的时间。解：S（z）＝0.0082，z＝0.51T＝0.51×1.2×1.2/（1.44×10－3）＝510s＝8.5min6、通过测温得知轮胎缓冲胶层硫化条件如下：硫化时间，min05101520253035404550胶层温度，℃3040507090110130140140140140问缓冲胶层胶料在实验室硫化试片时采用130℃×20min，是否符合成品的硫化程度？应作如何调整（k＝2）。解：a、先求各温度下的硫化强度，所得结果如下：IiI30I40I50I70I90I110I130I140I140I140I140计算0.00780.01560.031250.1250.52816161616第7页共8页结果b、求缓冲层胶料的硫化效应EE缓＝5×（（0.0078＋16）/2＋0.0156＋0.03125＋0.125＋0.5＋2＋8＋16×3）＝333.4C、求与成品硫化效应相同的试片等效硫化时间令E缓＝E试t＝41.7min从试片的等效硫化时间远大于其实际的硫化时间看，试片的硫化条件必须调整，方法如下：延长硫化时间至41.7min（130℃下）或提高硫化温度，若硫化时间不变，硫化温度提高至140.6℃7.某橡胶制品硫化条件为130℃×20min，问140℃和120℃各需的硫化时间为多少？根据范特霍夫公式各需10min和40min.5．已知一胶料正硫化条件为135℃×30min，平坦范围为30～50min，已测出该胶料在实际硫化中的升温情况如下∶t(min)0510152025303540T(℃)70115120125130135135135135试判断该胶料经加热40min时是否达到正硫化?有无过硫?五、填空题1、天然橡胶的主要成分为橡胶烃，由异戊二烯基组成。2、硫化过程控制的三个主要条件即硫化温度、硫化压力、硫化时间称为硫化三要素。3、在实际中通常按硫磺用量及其与促进剂的配比情况，划分为四种典型配合的硫化体系即常硫量硫化体系、半有效硫化体系、有效硫化体系和无硫硫化体系。4、槽法炭黑含有较多的含氧基