橡膠生產(chǎn)工藝學(xué) 緒論ppt

1、橡膠生產(chǎn)工藝學(xué)橡膠生產(chǎn)工藝學(xué)張張 耀耀化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教材及參考書教材及參考書n1朱敏莊編著朱敏莊編著.橡膠工藝學(xué)橡膠工藝學(xué).廣州廣州:華南理工大學(xué)出版社，華南理工大學(xué)出版社， 1993n2楊清芝主編楊清芝主編. .現(xiàn)代橡膠工藝學(xué)現(xiàn)代橡膠工藝學(xué). .北京：北京：中國(guó)石化出版社，中國(guó)石化出版社，1999n3 鄧本誠(chéng)主編鄧本誠(chéng)主編 . . 橡膠工藝原理橡膠工藝原理. . 北京：化學(xué)工業(yè)出版北京：化學(xué)工業(yè)出版社社 ，1994n4杜軍，袁仲雪主編杜軍，袁仲雪主編. . 材料配合與混煉加工材料配合與混煉加工. .北京：北京： 化化學(xué)工業(yè)出版社，學(xué)工業(yè)出版社，2003n5橡膠工業(yè)手冊(cè)（

2、第一二三分冊(cè)）橡膠工業(yè)手冊(cè)（第一二三分冊(cè)）. .北京：北京：化學(xué)工業(yè)出化學(xué)工業(yè)出版社，版社，2001n6王貴恒主編王貴恒主編. . 高分子材料成型加工原理高分子材料成型加工原理. .北京：北京：化學(xué)化學(xué) 工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，19961.1.參考書參考書2.2.參考文摘參考文摘（1）中國(guó)化工文摘（季刊）；（）中國(guó)化工文摘（季刊）；（2）化學(xué)文摘（）化學(xué)文摘（Chemical Abstract）（）（CA）；（）；（3）PAPRA Abstract英國(guó)塑料橡膠英國(guó)塑料橡膠協(xié)會(huì)文摘；（協(xié)會(huì)文摘；（4）日本科技文獻(xiàn)速報(bào)；（）日本科技文獻(xiàn)速報(bào)；（5）橡膠文摘。）橡膠文摘。3.3.中文刊物中文刊物（1

3、）橡膠工業(yè)（月刊）（北京橡膠設(shè)計(jì)院）；（）橡膠工業(yè)（月刊）（北京橡膠設(shè)計(jì)院）；（2）合成橡）合成橡膠工業(yè)（雙月刊）（蘭化）；（膠工業(yè)（雙月刊）（蘭化）；（3）特種橡膠制品；（）特種橡膠制品；（4）橡）橡膠參考資料；（膠參考資料；（5）橡膠譯叢；（）橡膠譯叢；（6）膠帶工業(yè)；（）膠帶工業(yè)；（7）乳膠）乳膠工業(yè)；（工業(yè)；（8）炭黑工業(yè)。）炭黑工業(yè)。4.4.主要外文刊物主要外文刊物（1）Rubber Chemistry and Technology（2）協(xié)會(huì)志）協(xié)會(huì)志1、2班班 周三周三 7、8節(jié)節(jié) 4#301D （單周）（單周） 周五周五 5、6節(jié)節(jié) 4#301D （全周）（全周）3、4班班 周三

4、周三 3、4節(jié)節(jié) 9#308D （雙周）（雙周） 周五周五 3、4節(jié)節(jié) 9#308D （全周）（全周）上課時(shí)間地點(diǎn)上課時(shí)間地點(diǎn) 緒緒 論論n一、橡膠的發(fā)展歷史一、橡膠的發(fā)展歷史n二、橡膠工業(yè)的重要性二、橡膠工業(yè)的重要性n三、本課程的內(nèi)容三、本課程的內(nèi)容n四、本課程的特點(diǎn)四、本課程的特點(diǎn)n五、橡膠的基本概念五、橡膠的基本概念n六、橡膠制品的分類六、橡膠制品的分類 n七、生膠和配合劑七、生膠和配合劑n 配方例子配方例子 緒緒 論論學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 通過學(xué)習(xí)，初步了解本門課程的主要內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)，初步了解本門課程的主要內(nèi)容，能正確使用相關(guān)術(shù)語，并對(duì)本門課程產(chǎn)生興趣。能正確使用相關(guān)

5、術(shù)語，并對(duì)本門課程產(chǎn)生興趣。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 橡膠行業(yè)中常見的幾個(gè)概念：橡膠（包括生橡膠行業(yè)中常見的幾個(gè)概念：橡膠（包括生膠和硫化膠）以及橡膠類似物。膠和硫化膠）以及橡膠類似物。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)：學(xué)習(xí)難點(diǎn)： 生膠和硫化膠概念的區(qū)別。生膠和硫化膠概念的區(qū)別。 一、橡膠的發(fā)展歷史一、橡膠的發(fā)展歷史1.天然橡膠的發(fā)現(xiàn)和利用天然橡膠的發(fā)現(xiàn)和利用（1）考古發(fā)現(xiàn)人類在考古發(fā)現(xiàn)人類在11世紀(jì)就開始使用橡膠。世紀(jì)就開始使用橡膠。（2）14931496年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸時(shí)看到當(dāng)?shù)孛裢婺旮鐐惒及l(fā)現(xiàn)美洲大陸時(shí)看到當(dāng)?shù)孛裢?耍橡膠球并將其帶回歐洲，歐洲人開始認(rèn)識(shí)天然橡膠。耍橡膠球并將其帶回歐洲，歐洲人開始認(rèn)識(shí)天然橡

6、膠。（3） 1735年，法國(guó)科學(xué)家年，法國(guó)科學(xué)家 Condamine等將當(dāng)?shù)鼐用袼葘?dāng)?shù)鼐用袼?制橡膠制品帶回歐洲，引起進(jìn)一步研究和利用橡膠的興趣。制橡膠制品帶回歐洲，引起進(jìn)一步研究和利用橡膠的興趣。（4）1823年在英國(guó)建立第一個(gè)橡膠工廠，將橡膠溶于苯中制成年在英國(guó)建立第一個(gè)橡膠工廠，將橡膠溶于苯中制成防水布生產(chǎn)雨衣。此為橡膠工業(yè)的開始。防水布生產(chǎn)雨衣。此為橡膠工業(yè)的開始。（5）1826年年Hancock發(fā)現(xiàn)了用機(jī)械使橡膠獲得塑性的方法，這發(fā)現(xiàn)了用機(jī)械使橡膠獲得塑性的方法，這一發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代橡膠加工方法的基礎(chǔ)。一發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代橡膠加工方法的基礎(chǔ)。（6）1830年至年至1876年英國(guó)人把橡膠

7、樹種和幼苗從倫敦皇家年英國(guó)人把橡膠樹種和幼苗從倫敦皇家植物園移植到印尼、新加坡、馬來西亞等地，完成了野生植物園移植到印尼、新加坡、馬來西亞等地，完成了野生天然橡膠變成人工栽培種植的艱難工作。天然橡膠變成人工栽培種植的艱難工作。（7）1839年，年，CGoodyear發(fā)明橡膠硫化法：將橡膠和硫發(fā)明橡膠硫化法：將橡膠和硫磺共熱，特別是在鉛化合物存在下與硫磺共熱之后，橡膠磺共熱，特別是在鉛化合物存在下與硫磺共熱之后，橡膠就會(huì)變成堅(jiān)實(shí)而富有彈性的物質(zhì)，不再因溫度的改變而變就會(huì)變成堅(jiān)實(shí)而富有彈性的物質(zhì)，不再因溫度的改變而變硬發(fā)粘。硬發(fā)粘。（8） 1888年英國(guó)醫(yī)生年英國(guó)醫(yī)生Dunlop（鄧祿普鄧祿普 ）

8、發(fā)明了充氣輪胎。）發(fā)明了充氣輪胎。（9） 1904年發(fā)現(xiàn)某些金屬氧化物有促進(jìn)硫化作用，但效果年發(fā)現(xiàn)某些金屬氧化物有促進(jìn)硫化作用，但效果不十分明顯。不十分明顯。1906年發(fā)現(xiàn)苯胺有促進(jìn)硫化作用，直到年發(fā)現(xiàn)苯胺有促進(jìn)硫化作用，直到1919年才開始大量應(yīng)用噻唑類促進(jìn)劑。年才開始大量應(yīng)用噻唑類促進(jìn)劑。（10） 1920年炭黑作為橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑大量使用。年炭黑作為橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑大量使用。2.合成橡膠的工業(yè)化和發(fā)展合成橡膠的工業(yè)化和發(fā)展（1）合成橡膠的歷史一般認(rèn)為從合成橡膠的歷史一般認(rèn)為從1879年布卻特發(fā)現(xiàn)異戊二年布卻特發(fā)現(xiàn)異戊二烯聚合試驗(yàn)開始，直到烯聚合試驗(yàn)開始，直到1900年人們了解了天然橡膠分子結(jié)年人

9、們了解了天然橡膠分子結(jié)構(gòu)后，合成橡膠才真正成為可能。構(gòu)后，合成橡膠才真正成為可能。（2）在高分子鏈狀結(jié)構(gòu)學(xué)說和橡膠彈性分子動(dòng)力學(xué)理論指在高分子鏈狀結(jié)構(gòu)學(xué)說和橡膠彈性分子動(dòng)力學(xué)理論指導(dǎo)下，導(dǎo)下， 19141918年第一次世界大戰(zhàn)期間德國(guó)生產(chǎn)了甲基年第一次世界大戰(zhàn)期間德國(guó)生產(chǎn)了甲基橡膠，開了合成橡膠生產(chǎn)的新紀(jì)元。橡膠，開了合成橡膠生產(chǎn)的新紀(jì)元。（3） 1932年，前蘇聯(lián)大規(guī)模生產(chǎn)丁鈉橡膠后相繼生產(chǎn)的合年，前蘇聯(lián)大規(guī)模生產(chǎn)丁鈉橡膠后相繼生產(chǎn)的合成膠有氯丁、丁苯及丁腈橡膠。成膠有氯丁、丁苯及丁腈橡膠。（4）50年代，年代，Zeigler-Natta發(fā)現(xiàn)定向聚合法，導(dǎo)致了合成橡發(fā)現(xiàn)定向聚合法，導(dǎo)致了合成

10、橡膠工業(yè)的新飛躍。膠工業(yè)的新飛躍。（5）19651973年出現(xiàn)熱塑性彈性體，這是第三代橡膠。年出現(xiàn)熱塑性彈性體，這是第三代橡膠。3.我國(guó)橡膠發(fā)展簡(jiǎn)況我國(guó)橡膠發(fā)展簡(jiǎn)況（1）我國(guó)從我國(guó)從1904年開始種植天然橡膠，并于年開始種植天然橡膠，并于20世世紀(jì)紀(jì)50年代初將橡膠樹北移試種成功。在北緯年代初將橡膠樹北移試種成功。在北緯1824的廣西、云南等地大面積種植橡膠樹。的廣西、云南等地大面積種植橡膠樹。（2）1917年在廣州建立了第一個(gè)規(guī)模甚小的膠鞋年在廣州建立了第一個(gè)規(guī)模甚小的膠鞋工廠。隨后，在上海、天津、青島等地相繼營(yíng)建工廠。隨后，在上海、天津、青島等地相繼營(yíng)建了一些橡膠廠，早期以生產(chǎn)膠鞋為主。了

11、一些橡膠廠，早期以生產(chǎn)膠鞋為主。（3）新中國(guó)成立后，橡膠工業(yè)已建成為具有強(qiáng)大新中國(guó)成立后，橡膠工業(yè)已建成為具有強(qiáng)大物質(zhì)基礎(chǔ)的完整工業(yè)體系。物質(zhì)基礎(chǔ)的完整工業(yè)體系。二、橡膠工業(yè)的重要性二、橡膠工業(yè)的重要性1.橡膠是重要的工業(yè)材料，同時(shí)又是重要的戰(zhàn)略橡膠是重要的工業(yè)材料，同時(shí)又是重要的戰(zhàn)略物資，應(yīng)用廣泛。物資，應(yīng)用廣泛。2.目前世界橡膠制品的品種和規(guī)格的總數(shù)約有目前世界橡膠制品的品種和規(guī)格的總數(shù)約有10萬之多。萬之多。三、本科程的內(nèi)容三、本科程的內(nèi)容以生膠為原料以生膠為原料制造橡膠制品制造橡膠制品1.橡膠工藝生產(chǎn)所用的橡膠工藝生產(chǎn)所用的原材料原材料包括包括生膠及橡膠類似物生膠及橡膠類似物、硫化硫化

12、體系配合劑體系配合劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑補(bǔ)強(qiáng)填充劑、軟軟化增塑劑化增塑劑、防老劑防老劑等原材料等原材料2.原材料的配方原材料的配方3.橡膠加工工藝的過程橡膠加工工藝的過程包括包括塑煉、混煉、壓延擠出、成型塑煉、混煉、壓延擠出、成型、硫化硫化等工藝等工藝 四、本科程的特點(diǎn)四、本科程的特點(diǎn)1.專業(yè)性強(qiáng)專業(yè)性強(qiáng)2. 需記憶的東西多：需記憶的東西多： 各種常用生膠的代號(hào)、性能、結(jié)構(gòu)。各種常用生膠的代號(hào)、性能、結(jié)構(gòu)。 配合劑的品種、分類、性能等。配合劑的品種、分類、性能等。 各工藝過程的工藝條件。各工藝過程的工藝條件。3.理論性、實(shí)踐性強(qiáng)。理論性、實(shí)踐性強(qiáng)。橡膠是高彈性的高分子材料，也稱彈性體。橡膠是高彈性的高

13、分子材料，也稱彈性體。橡膠在較小的外力作用下能顯示出高度變橡膠在較小的外力作用下能顯示出高度變形的能力，而在外力除去后，又能恢復(fù)原來形的能力，而在外力除去后，又能恢復(fù)原來的形狀的形狀。 五、橡膠的基本概念五、橡膠的基本概念n橡膠除在小變形區(qū)域外橡膠除在小變形區(qū)域外（小于（小于50%50%），沒有固定的），沒有固定的楊氏模量，小變形范圍內(nèi)的楊氏模量，小變形范圍內(nèi)的楊氏模量約為楊氏模量約為1.0N/mm1.0N/mm2 2。n橡膠的拉斷強(qiáng)度不高。橡膠的拉斷強(qiáng)度不高。常見概念常見概念1.橡膠橡膠生膠生膠原料橡膠，即沒有原料橡膠，即沒有經(jīng)過加工和配合的未交聯(lián)經(jīng)過加工和配合的未交聯(lián)狀態(tài)的橡膠狀態(tài)的橡膠。

14、分子呈分子呈線型結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)。硫化膠硫化膠生膠經(jīng)過加工和配合生膠經(jīng)過加工和配合已交聯(lián)的橡膠。即交聯(lián)結(jié)構(gòu)已交聯(lián)的橡膠。即交聯(lián)結(jié)構(gòu)的橡膠的橡膠。按按形形態(tài)態(tài)分分固態(tài)生膠固態(tài)生膠(干膠干膠)膠乳或膠乳或乳膠乳膠 指高聚物的粒子分散在指高聚物的粒子分散在水介質(zhì)中所形成的具有一定水介質(zhì)中所形成的具有一定穩(wěn)定性的膠體分散體系。穩(wěn)定性的膠體分散體系。彈性高聚物，是未交彈性高聚物，是未交聯(lián)和已交聯(lián)兩種狀態(tài)聯(lián)和已交聯(lián)兩種狀態(tài)的總稱。的總稱。常見概念常見概念2.橡膠類似物橡膠類似物指橡膠代用品，可部分代替指橡膠代用品，可部分代替橡膠來使用。如再生膠、硫化膠粉。橡膠來使用。如再生膠、硫化膠粉。 n(一）常規(guī)物理機(jī)

15、械一）常規(guī)物理機(jī)械性能性能 n（二）橡膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能（二）橡膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 討論橡膠在遠(yuǎn)未破壞的應(yīng)力反復(fù)作用下的使用性能。討論橡膠在遠(yuǎn)未破壞的應(yīng)力反復(fù)作用下的使用性能。1.動(dòng)態(tài)黏彈譜動(dòng)態(tài)黏彈譜 在動(dòng)態(tài)黏彈儀上 測(cè)定動(dòng)態(tài)模量、彈性模量、損耗模量和損耗角正切。 在占特異奇壓縮疲勞試驗(yàn)機(jī)上 測(cè)定在一定時(shí)間內(nèi)的壓縮疲勞溫升，靜壓縮變形率、動(dòng)壓縮變形率、永久變形和疲勞壽命.。 在德墨西亞屈撓試驗(yàn)機(jī)上 鞋材試樣是在鞋類專用曲折試驗(yàn)機(jī)上。2.壓縮疲勞壓縮疲勞3.屈撓龜裂屈撓龜裂n(三）橡膠的彈性三）橡膠的彈性 表示橡膠保持彈性變形的最低溫度。表示橡膠保持彈性變形的最低溫度。 彈性值以擺錘彈起的高度與原高

16、度的百分比表示。彈性值以擺錘彈起的高度與原高度的百分比表示。 橡膠試樣受力伸長(zhǎng)后卸荷，試樣收縮時(shí)橡膠試樣受力伸長(zhǎng)后卸荷，試樣收縮時(shí)恢復(fù)的功與伸長(zhǎng)所消耗的功之比的百分?jǐn)?shù)?；謴?fù)的功與伸長(zhǎng)所消耗的功之比的百分?jǐn)?shù)。 使橡膠試樣于壓縮狀態(tài)下，在一定溫度的介質(zhì)使橡膠試樣于壓縮狀態(tài)下，在一定溫度的介質(zhì) 中經(jīng)歷一定時(shí)間后卸荷，在常溫下恢復(fù)一定時(shí)間中經(jīng)歷一定時(shí)間后卸荷，在常溫下恢復(fù)一定時(shí)間后測(cè)定其高度。后測(cè)定其高度。1012hhhhKyn(四四)耐老化性能耐老化性能 耐臭氧測(cè)試耐臭氧測(cè)試 試樣在一定臭氧濃試樣在一定臭氧濃度濕度條件下，產(chǎn)生度濕度條件下，產(chǎn)生龜裂的時(shí)間。龜裂的時(shí)間。熱空氣老化熱空氣老化 將橡膠試樣

17、置于規(guī)將橡膠試樣置于規(guī)定溫度的熱空氣中一定溫度的熱空氣中一定時(shí)間，取出后測(cè)定定時(shí)間，取出后測(cè)定其物理機(jī)械性能的變其物理機(jī)械性能的變化?；?。 橡膠的耐老化性能是硫化橡膠性能的重要指標(biāo)。橡膠的耐老化性能是硫化橡膠性能的重要指標(biāo)。n(五五)耐磨性能耐磨性能 試樣在砂紙輪上磨耗試樣在砂紙輪上磨耗2.54mm時(shí)砂紙輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)砂紙輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)試片在砂紙輪上磨耗的圈數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)試片在砂紙輪上磨耗2.54mm時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)(耐磨系數(shù)耐磨系數(shù))。 試樣在砂紙輪上走完規(guī)定距離所磨試樣在砂紙輪上走完規(guī)定距離所磨耗的體積（耗的體積（mm3）(磨耗值磨耗值)。 試樣在砂輪上走完試樣在砂輪上

18、走完1.61km所磨耗的所磨耗的體積（體積（cm3）。）。n(六六)與加工性能有關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)與加工性能有關(guān)的品質(zhì)指標(biāo) 正硫化時(shí)間正硫化時(shí)間 硫化儀扭矩上升到最大扭矩的硫化儀扭矩上升到最大扭矩的90%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的時(shí)間 焦燒時(shí)間焦燒時(shí)間 膠料在模型中流動(dòng)充模的時(shí)間膠料在模型中流動(dòng)充模的時(shí)間 門尼焦燒門尼焦燒 表征未硫化膠硫化特性的指標(biāo)表征未硫化膠硫化特性的指標(biāo) 門尼黏度門尼黏度 判斷膠料加工性能的好壞判斷膠料加工性能的好壞可塑度可塑度 反映膠料可塑性的品質(zhì)反映膠料可塑性的品質(zhì)六、橡膠制品的分類六、橡膠制品的分類分類分類鞋類鞋類各類輪胎各類輪胎膠管膠管膠帶類膠帶類工業(yè)制品工業(yè)制品（雜制品）（雜制品）七、生膠和配合劑七、生膠和配合劑n配合劑配合劑在生膠中所加入的各種化學(xué)藥品在生膠中所加入的各種化學(xué)藥品。 類型類型 功能功能n生膠及橡膠類似物生膠及橡膠類似物 基本材料（主體）基本材料（主體）n硫化體系（硫化劑促進(jìn)劑硫化體系（硫化劑促進(jìn)劑 起硫化作用起硫化作用 活性劑防焦劑）活性