第七講 橡膠課件

1、LOGOCompany namePowerPointDesign Template add your subheading本講主要內容1橡膠的定義和分類2橡膠的結構與性能3橡膠的加工和制備4典型橡膠簡介橡膠的定義 定義定義：具有可逆形變的高彈性聚合物材料。 性質性質：在室溫下富有彈性，在很小的外力作用下能產生較大形變，除去外力后能恢復原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物，它的玻璃化轉變溫度（T g）低。結構：線性或者體型高分子材料橡膠的分類天然橡膠天然橡膠：由天然或人工種植的橡膠樹經過割膠,過濾、清洗、干燥等工序加工而成。合成橡膠合成橡膠：由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（單體）可以合成出不同

2、種類的橡膠。4橡膠的分類1770年，英國化學家約瑟夫 普里斯特利發(fā)現(xiàn)，橡皮可以用來擦去鉛筆的字跡。當時，將這一用途的材料稱為“rubber ” （中譯名橡膠），于是這個名詞一直使用到今天。 天然橡膠天然橡膠合成橡膠合成橡膠1000T的天然橡膠，需要300萬棵，管理和生產人員需要5500人，每噸橡膠的投資額在大于1300美元 合成橡膠的成本在600美元，90年代，合成橡膠占橡膠總量的70%以上。橡膠的分類根據(jù)性能和用途分類：1 通用橡膠 ，丁苯橡膠，順丁橡膠，氯丁橡膠等2 特種橡膠 耐寒、耐油、耐熱、耐腐蝕、耐輻射等性能優(yōu)異，硅橡膠，氟橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠等按照主鏈分類1 碳鏈 ，二烯，烯

3、烴2 雜鏈，主鏈含S、O、Si、N等元素。橡膠的性能橡膠具有優(yōu)良的彈性，在受到應力作用后會發(fā)生明顯的形變，但應力消失后又會發(fā)生回彈恢復原有形狀。橡膠具有優(yōu)異的氣密性，可以有效阻隔水、氣體等的進入。橡膠通常都具有良好的化學穩(wěn)定性，尤其是交聯(lián)結構的橡膠不溶于有機溶劑中。橡膠具有良好的耐磨性。橡膠的性能橡膠的彈性1 橡膠的分子量比較大，橡膠的分子鏈通常是一種卷曲雜亂的線團狀。2 分子間相互作用小 橡膠的主要成分異戊二烯和丁二烯等都是由非極性的碳氫組成，因此相互作用力比較小，運動的阻力小，易產生形變。3 分子對稱小，不易結晶4 具有交聯(lián)結構橡膠的組成生膠：未加入配合劑的天然橡膠和合成橡膠。配合劑：改善

4、橡膠及其制品的使用性能或成型加工性能的各種添加劑。如硫化劑，增塑劑、補強劑等。增強材料：布，纖維，鋼絲等橡膠的結構特征柔順性，TgTroom, 使用溫度介于Tg和Tm之間不結晶或者小量結晶。無冷流冷流：橡膠在無使用時分子鏈發(fā)生相對運動。通過適度交聯(lián)加以改善。10橡膠的加工工藝11四個階段塑煉混煉壓片硫化八大工藝生膠塑煉混煉壓出烘/切纖維/金屬成型硫化修整檢測橡膠的加工工藝u塑煉：通過剪切等作用破壞分子鏈相互作用，使生膠變軟，具有塑性，同時與其他配合料均勻的混合。通常是在塑煉機中完成。 u混煉 將塑化的生膠同其他配合劑均勻的混合在一起，現(xiàn)在通常在高速混煉機中進行。u壓片：將混煉好的生膠在壓片機中

5、壓成薄片，經過裁剪，制成形狀。u硫化：在硫化機中，在120180的溫度下，用飽和蒸汽或者熱空氣進行硫化。12橡膠的加工工藝硫化的主要作用就是在分子鏈與分子鏈之間形成交聯(lián)，從而使分子鏈間作用力量增強。 常用橡膠l天然橡膠l丁苯橡膠l順丁橡膠l氯丁橡膠l乙丙橡膠l丁基橡膠l特種橡膠l熱塑性彈性體14天然橡膠19世紀英國科學家法拉第首先對天然橡膠進行了分析，確定了橡膠的化學式是 C5H8。1860年，英國化學家威廉斯從天然橡膠的熱裂解產物中分離出 C5H8 ，它是一種不飽和烴，叫異戊二烯。1879年，法國化學家布恰特先用熱裂解法制得異戊二烯，又把異戊二烯重新合成為彈性體。 15天然橡膠 以橡膠烴（聚

6、異戊二烯）為主，含少量蛋白質、水分、樹脂酸、糖類和無機鹽等分子量在3萬3000萬之間。經過1,4順式加成。反式加成為古塔波膠，脆而硬。反式加成為古塔波膠，脆而硬。優(yōu)點： 1彈性大，彈性模量為36MN/m2,伸長率約為鋼鐵材料的300倍。2機械強度高，硫化橡膠：1725MPa，經過炭黑增強2535MPa3 耐撓曲疲勞性好，滯后小，生成熱量少4綜合性能方面優(yōu)于多數(shù)合成橡膠，耐磨、耐寒，氣密、絕緣、絕熱加工性佳等天然橡膠使用溫度：使用溫度：-6080缺點： 1 耐氧和耐臭氧性差，容易老化變質；2 耐油和耐溶劑性不好，（苯，汽油等非極性溶劑）抗酸堿的腐蝕能力低；3 耐熱性不高4 價格較高。用途：主要用

7、于制備輪胎，也可用于膠帶、教官、膠鞋等。丁苯橡膠1937年德國首先投入生產。目前合成橡膠產量最大（合成橡膠的80%），用途最廣的一種橡膠。由丁二烯和苯乙烯聚合而成的順式結構橡膠。 苯乙烯含量影響橡膠性能。優(yōu)點是：1 耐磨性優(yōu)良，（優(yōu)于天然橡膠）2 耐老化性好，（優(yōu)于天然橡膠）3 耐熱性優(yōu)異，（優(yōu)于天然橡膠）4 氣密性好5 耐撕裂性能好6 成本低18丁苯橡膠缺點是1強度和彈性較低，抗撕裂性差，2 加工性能與自粘性差（與簾子布）。3 硫化速度慢4 內耗大，發(fā)熱量高使用溫度范圍：約50100。用途：類似于天然橡膠， 一般多和天然橡膠或丁苯橡膠并用，主要制作輪胎胎面、運輸帶和特殊耐寒制品。聚苯乙烯含量

8、分別10% ，25% ，50%，90%耐寒橡膠通用橡膠硬橡膠板塑料順丁橡膠順丁橡膠全稱為順1，4聚丁二烯，是由丁二烯聚合而成的橡膠。20世紀50年代開發(fā)性能：1 彈性最好（碳鏈高分子）2 耐低溫性能優(yōu)，Tg約-110，比天然橡膠低403 耐磨性能好，耐老化性能、耐候性好。4 滯后性能好，產熱量少缺點：1 加工性能差，2 抗張強度、抗撕裂強度差，3 抗?jié)窕阅懿?4 粘著性差用途：主要用于制造輪胎，占用量的90%以上。 20氯丁橡膠氯丁橡膠（CR） 英文全稱:Chloroprene Rubber 又稱氯丁二烯橡膠，是氯丁二烯（即2-氯-1,3-丁二烯）為主要原料進行-聚合生成的彈性體。 它由杜邦

9、公司的華萊士卡羅瑟斯于1930年4月17日首先制得。聚合速度是異戊二烯的700倍。用途最廣特點：特點： 1、綜合性能優(yōu)異 2、耐油3、阻燃性好4 抗老化缺點：1耐寒性差，2 密度大 3 易變質使用溫度使用溫度：（-45 120 ）用途用途：抗臭氧、耐老化性高的電纜護套及各種防護套、保護罩；耐油、耐化學腐蝕的膠管、膠帶和化工襯里；耐燃的地下采礦用橡膠制品，以及各種模壓制品、密封圈、墊、粘結劑等。 21乙丙橡膠乙烯和丙烯的共聚體，一般分為二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠。 最輕的橡膠。特點：1抗臭氧、耐紫外線、耐天候性和耐老化性優(yōu)異，居通用橡膠之首。2 質輕 0.860.87g/cm3，3 耐酸堿，4

10、耐熱可達150 5 彈性略次于天然橡膠而優(yōu)于丁苯橡膠 6 電絕緣性。缺點：1 自粘性和互粘性很差，不易粘合。2不耐油 3易燃 4 氣密性差 5 硫化困難。使用溫度范圍：約50150。 用途：主要用作化工設備襯里、電線電纜包皮、蒸汽膠管、耐熱運輸帶、汽車用橡膠制品及其他工業(yè)制品。22丁基橡膠異丁烯和少量異戊二烯或丁二烯的共聚體。氣密性最好。 特點1氣密性好，2 耐臭氧、耐老化性能好，3耐熱性較高，長期工作溫度可在130以下4吸振和阻尼特性良好，5 電絕緣性也非常好。缺點：1彈性差，2 加工性能差，3 硫化速度慢，4 粘著性和耐油性差。使用溫度范圍：約40120。 主要用作內胎、水胎、氣球、電線電

11、纜絕緣層、化工設備襯里及防震制品、耐熱運輸帶、耐熱老化的膠布制品。23特種橡膠特種合成橡膠是指能在特殊場合（如高溫、低溫、輻射、高空、特殊介質等）使用的橡膠。常見的特種橡膠：丁腈橡膠，氟橡膠，硅橡膠，聚氨酯橡膠等丁腈橡膠由 1,3-丁二烯（75%）和丙烯腈為原料聚合成的具有抗老化性、耐油性特別好和耐高溫的特點。耐寒性低，彈性差。廣泛用于制各種耐油橡膠制品、多種耐油墊圈、套管、軟包裝、印染膠輥、電纜膠材料等，特種橡膠硅橡膠是一種在冷熱環(huán)境下均具有良好性能的彈性體，能耐 300高溫和 -100低溫 。硅橡膠是由有機硅（如八甲基環(huán)四硅氧烷）部分水解后縮聚而成。它的高分子主鏈由硅、氧原子交替組成，在硅

12、原子上帶有有機基團。除了優(yōu)良的溫度特性外，硅橡膠還具有其它一系列優(yōu)異性能，如優(yōu)良的電絕性、耐臭氧氧化性、無味、無毒、和耐老化等。 抗張強度差，耐酸堿性能差，加工性能差。主要用于：高溫密封，高溫絕緣等特種橡膠氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的合成橡膠。最早的氟橡膠為1948年美國DuPont公司試制出。50年代后期，美國Thiokol公司開發(fā)了一種低溫性好，耐強氧化劑（N2O4）的二元亞硝基氟橡膠，氟橡膠開始進入實際工業(yè)應用。此后，隨著技術進步，各種新型氟橡膠不斷開發(fā)出來。中國從1958年開始也開發(fā)了多種氟橡膠，主要為聚烯烴類氟橡膠。特種橡膠特點：耐熱，耐化學腐蝕，耐油，抗老化。缺點：彈

13、性低，耐寒性差，價格昂貴。氟橡膠在軍事工業(yè)、航空工業(yè)和化學工業(yè)上的應用比較廣泛。用做飛機、火箭、發(fā)動機以及其它機器設備上的密封墊圈、密封帶，氣體泵和熱空氣用的薄膜、輸送熱液用的膠管，火箭里各種復雜的液壓和風動系統(tǒng)零件。制造石油工業(yè)上各種與溶劑、流體接觸的密封件，氟橡膠可保證設備在苛刻條件下長期正常運行。 特種橡膠有聚酯（或聚醚）與二異氰酸酯類化合物聚合而成的彈性體。 特點是耐磨性好，在各種橡膠中是最好的；強度高、彈性好、耐油性優(yōu)良。耐臭氧、耐老化、氣密性等也優(yōu)異。缺點是耐溫性能較差，耐水和耐堿性差，耐芳香烴、氯化烴及酮、酯、醇類等溶劑性較差。使用溫度范圍：約3080。 制作輪胎緊挨油零件、墊圈

14、、防震制品，以及耐磨、高強度和耐油的橡膠制品。橡膠的問題橡膠經過硫化處理，形成不溶不熔 的交聯(lián)結構，是熱固性材料。2001年以來，我國已成為世界橡膠消費第一大國，橡膠消費量超過500萬噸/年，其中60左右的橡膠消費需要進口，對外依存度不斷擴大。而橡膠消費總量的近70用于生產輪胎。與此同時，廢舊輪胎產生量急劇增長，已超過1.12億條。預計到2010年，我國廢舊輪胎的產生量將達到2億多條。橡膠的問題熱塑性彈性體新型橡膠熱塑性彈性體，常溫下具有橡膠的彈性，高溫下可塑化成型。1環(huán)保、無毒、無污染，2不用硫化、簡化生產加工過程3 具有優(yōu)良的耐低溫、耐高溫性 4 觸感柔軟、表面質量優(yōu)異5 水口料、邊角料可循環(huán)使用 6可依使用要求調整最適合的材料7 加工過程無毒性，更不會產生令人不愉快的氣味，8