橡膠基礎(chǔ)知識(shí)

1、Ningbo Tuopu Group Co.,Ltd. Power Chassis Part Systems-R&D CenterLesson LearnedMay 8, 2022膠粘劑硫化時(shí)間試驗(yàn)武建新 橡膠種類及配合劑 硫化產(chǎn)品缺陷介紹 橡膠性能介紹 橡膠材料要求及標(biāo)準(zhǔn)介紹目錄2022-5-82u天然橡膠u順丁橡膠u丁苯橡膠u丁腈橡膠2022-5-83u防老體系u填充體系u硫化體系u混煉工藝u三元乙丙橡膠u氯丁橡膠u丁基橡膠u特種橡膠天然橡膠（NR）天然橡膠是從天然植物中獲取的以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物。使用溫度-50至80。按國(guó)際上統(tǒng)一的理化性能、指標(biāo)分為5L（特級(jí)

2、）、 5（一級(jí)）、 10（二級(jí)）、 20（三級(jí)）、 50（四級(jí)）共五個(gè)等級(jí) 。我國(guó)國(guó)產(chǎn)的天然膠標(biāo)準(zhǔn)膠代號(hào)SCR；泰國(guó)產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)膠代號(hào)為STR；馬來(lái)西亞的標(biāo)準(zhǔn)膠代號(hào)為SMR天然橡膠性能特點(diǎn)：具有較好的機(jī)械強(qiáng)度；較好的彈性；較好的粘結(jié)性能；較好的耐磨性；耐熱性差；耐臭氧性不佳；耐溶劑性較差。順丁橡膠（BR）2022-5-85化學(xué)名稱為順式-1，4-聚丁二烯橡膠，簡(jiǎn)稱順丁橡膠，代號(hào)BR，為化學(xué)合成橡膠，國(guó)內(nèi)牌號(hào)為BR9000。順丁橡膠性能特點(diǎn)：回彈性高；較好的彈性；滯后損失小、生熱低；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，低溫性能好；耐磨性優(yōu)越；撕裂強(qiáng)度較低，抗切割性差。順丁橡膠本身機(jī)械強(qiáng)度很低，一般不會(huì)單獨(dú)使用，通常與

3、天然橡膠、丁苯橡膠等并有，以改善橡膠的性能。使用溫度-60至80。丁苯橡膠（SBR）2022-5-86化學(xué)名稱為丁二烯-苯乙烯橡膠，簡(jiǎn)稱丁苯橡膠，國(guó)內(nèi)牌號(hào)為SBR1502、SBR1712等。丁苯橡膠本身機(jī)械強(qiáng)度也比較低，需要填充大量的補(bǔ)強(qiáng)劑才能達(dá)到一定的機(jī)械強(qiáng)度，通常與天然橡膠、順丁橡膠等并有。使用溫度-40至100。丁苯橡膠性能特點(diǎn)：耐老化、耐熱、耐磨耗等性能比天然橡膠優(yōu)良； 彈性不如天然橡膠好，滯后損失大，生熱高。丁腈橡膠（NBR）2022-5-87丁腈橡膠是丁二烯與丙烯腈兩單體經(jīng)乳液聚合而得的共聚物，稱為丁二烯-丙烯腈橡膠，簡(jiǎn)稱丁腈橡膠。根據(jù)丙烯腈的含量分為不同的牌號(hào)。丁腈橡膠化學(xué)結(jié)構(gòu)中

4、帶有極性基團(tuán)，對(duì)非極性或弱極性的油類、液體燃料和溶劑等有較高的穩(wěn)定性。使用溫度-40至100，可短時(shí)間在120下使用。丁腈橡膠性能特點(diǎn)：耐油、耐非極性溶劑好； 耐寒性、耐低溫性較差彈性差；滯后損失大，生熱高。三元乙丙橡膠（EPDM）2022-5-88乙丙橡膠是乙烯和丙烯為基礎(chǔ)單體合成的共聚物。橡膠分子鏈中依單體單元組成不同，有二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠之分，二元乙丙橡膠為乙烯和丙烯的共聚物，代號(hào)為EPM；三元乙丙橡膠為乙烯、丙烯和少量第三單體的共聚物，代號(hào)為EPDM，統(tǒng)稱為乙丙橡膠（EPR），其國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的牌號(hào)很多，性能也差異較大。由于三元乙丙橡膠的橡膠分子鏈中雙鍵很少，使其具體優(yōu)異的耐熱、耐

5、臭氧性能，其使用溫度-60至150。乙丙橡膠性能特點(diǎn)：耐熱性好； 耐臭氧性好；耐寒性、耐低溫性好；粘結(jié)較差。氯丁橡膠(CR)2022-5-89氯丁橡膠是氯丁二烯經(jīng)乳液聚合而成，稱聚氯丁二烯橡膠，簡(jiǎn)稱氯丁橡膠。由于氯丁橡膠分子結(jié)構(gòu)中引入了氯原子，使其具有了一定的極性，所以其耐油性、耐燃性較好。使用溫度-40至100，短時(shí)間可至120。氯丁橡膠性能特點(diǎn)：耐油僅次于丁腈橡膠； 具有一定的耐燃性；粘結(jié)性能較好耐寒性較差；動(dòng)態(tài)生熱大；儲(chǔ)存穩(wěn)定性較差。丁基橡膠（IIR）2022-5-810丁基橡膠是異丁烯單體與少量異戊二烯共聚合而成。由于丁基橡膠具有優(yōu)異的氣密性，在內(nèi)胎、瓶塞等產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。丁基橡膠性

6、能特點(diǎn)：氣體透過(guò)性小，氣密性好； 回彈性非常小，具有吸收振動(dòng)和沖擊能量的特性；耐熱老化性優(yōu)良；耐水性好，水滲透率極低粘合性和自粘性差；與金屬粘合性不好。 1. 丙烯酸酯橡膠（ACMAEM）： 它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。 其特點(diǎn)是兼有良好的耐熱、耐油性能，同時(shí)耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外線、氣密性優(yōu)良。缺點(diǎn)是耐寒性差，不耐水，不耐蒸汽及有機(jī)和無(wú)機(jī)酸、堿。在甲醇、乙二醇、酮酯等水溶性溶液內(nèi)膨脹嚴(yán)重。同時(shí)彈性和耐磨性差，電絕緣性差。 可用于制造耐油、耐熱、耐老化的制品。 2.硅橡膠（VMQ） 為主鏈含有硅、氧原子的特種橡膠，其中起主要作用的是硅元素。 其主要特點(diǎn)是既耐高溫（最高300）又耐低

7、溫（最低100），是目前最好的耐寒、耐高溫橡膠；同時(shí)電絕緣性優(yōu)良，對(duì)熱氧化和臭氧的穩(wěn)定性很高，化學(xué)惰性大。缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低，耐油、耐溶劑和耐酸堿性差，較難硫化，價(jià)格較貴。使用溫度：60200。 主要用于制作耐高低溫制品、耐高溫電線電纜絕緣層，由于其無(wú)毒無(wú)味，還用于食品及醫(yī)療工業(yè)。特種橡膠2022-5-811 3. 氟橡膠（FPM/FKM） 是由含氟單體共聚而成的有機(jī)彈性體。 其特點(diǎn)耐溫高可達(dá)300，耐酸堿，耐油性是耐油橡膠中最好的，抗輻射、耐高真空性能好；電絕緣性、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐臭氧、耐大氣老化性均優(yōu)良。缺點(diǎn)是加工性差，價(jià)格昂貴、耐寒性差。 主要用于國(guó)防工業(yè)制造飛機(jī)、火箭上的耐真

8、空、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕的制品。 4. 聚氨酯橡膠（AUEU） 由聚酯（或聚醚）與二異氰酸酯類化合物聚合而成的彈性體。 其特點(diǎn)是耐磨性好，在各種橡膠中是最好的；強(qiáng)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(diǎn)是耐低溫性能較差，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。 制作墊圈、防震制品，以及耐磨、高強(qiáng)度和耐油的橡膠制品。 除了上述特種膠外，還有耐化學(xué)溶劑的氯醇橡膠（COECO）、阻燃好耐溶劑耐酸堿的氯磺化聚乙烯橡膠（CSM），耐油性優(yōu)良的聚硫橡膠，各種可重復(fù)利用的熱塑性彈性體等。特種橡膠2022-5-812橡膠配合劑防老體系2022-

9、5-813 為了防止生膠及硫化膠的老化，在橡膠配方組成中加入一類特殊的物質(zhì)，這類物質(zhì)稱為防老劑。按使用性質(zhì)劃分有： 防止光老化的防光老化劑； 防止熱氧老化的耐熱老化劑； 防止交變負(fù)荷導(dǎo)致老化的抗疲勞劑； 防止臭氧老化的抗臭氧老化劑； 防止重金屬老化的有害金屬抑制劑。為防止多種老化方式，通常需加入多種防老劑組成防老體系，同時(shí)多種防老劑也可以起到協(xié)同效應(yīng)。橡膠配合劑填充體系2022-5-8141. 炭黑：它是橡膠中最重要的填料，對(duì)橡膠能起到補(bǔ)強(qiáng)的作用，提高橡膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐磨性等機(jī)械性能，同時(shí)也能增加橡膠的模量，按粒徑大小劃分為不同的型號(hào)。2. 油料：在橡膠中起到軟化作用，又稱為物理增塑

10、劑，機(jī)理是它能夠增加橡膠大分子間的距離，減少分子間作用力。加入后有利于橡膠混煉，但對(duì)橡膠的機(jī)械性能有不利影響，并減小橡膠的模量。3. 白炭黑，其主要化學(xué)成分是二氧化硅，由于其對(duì)橡膠具有補(bǔ)強(qiáng)左右，故稱為白炭黑。由于其將相對(duì)便宜，可部分代替炭黑使用。 橡膠填充體系是橡膠配方中的主要原材料之一，它能賦予橡膠一些優(yōu)異的性能，同時(shí)也損害橡膠一些性能。 除了上述主要填充劑外，還有碳酸鈣、陶土、滑石粉等非補(bǔ)強(qiáng)性填充劑，這類填充劑價(jià)格便宜，可有效降低橡膠混煉膠的成本。橡膠配合劑硫化體系2022-5-815 未硫化的橡膠是塑性的，不具有使用性，需加入硫化劑，使其發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，變成具備各種性能的高彈態(tài)的橡膠。使用

11、最廣泛的硫化劑是硫磺，其次還有含硫化合物，有機(jī)過(guò)氧化物，金屬氧化物等。按加入硫化劑的種類，橡膠的硫化分為硫磺硫化體系與過(guò)氧化物硫化體系。為了獲得較高的硫化速度，還需加入硫化促進(jìn)劑，加入膠料后能促使硫化劑活化，加速硫化劑與橡膠分子間的交聯(lián)反應(yīng)，達(dá)到縮短硫化時(shí)間的目的。促進(jìn)劑有很多種，通過(guò)調(diào)整促進(jìn)劑的種類可調(diào)整膠料的硫化速度計(jì)交聯(lián)程度。過(guò)氧化物硫化體系可賦予橡膠較好的耐熱性，較低的壓縮永久變形，但耐疲勞性較差。為消除橡膠硫化后殘余過(guò)氧化物，使用此硫化體系的橡膠需經(jīng)過(guò)二次硫化過(guò)程。橡膠混煉工藝2022-5-816生膠塑煉加入配合劑一段混煉一段混煉膠加入硫化劑二段混煉二段混煉膠按工藝分為開(kāi)煉混煉與密煉

12、混煉混煉過(guò)程：密煉混煉過(guò)程需控制的參數(shù)：1. 生膠塑煉時(shí)間；2. 一段混煉壓力；3. 一段混煉排膠溫度；4. 開(kāi)煉翻煉時(shí)間；5. 二段混煉壓力；6. 二段混煉排膠溫度；7. 開(kāi)煉翻煉時(shí)間。開(kāi)煉混煉過(guò)程需控制的參數(shù)：1. 加料順序；2. 混煉時(shí)間；3. 混煉溫度。u缺膠u脫膠u氣泡u爛泡u開(kāi)裂u欠硫u粘模u燙模缺膠、脫膠缺膠：因膠料重量不足或流動(dòng)性差導(dǎo)致應(yīng)該有橡膠的地方出現(xiàn)部分缺損。脫膠：橡膠與骨架嵌件粘接失效，出現(xiàn)脫開(kāi)或分離。氣泡、爛泡2022-5-819氣泡：又稱“鼓包”，因氣體被包裹在橡膠表皮層中而形成局部表皮層起泡的現(xiàn)象；爛泡：又稱“窩氣”，因氣體沒(méi)有被排出模腔外，以致模腔死角處的橡膠呈

13、欠硫粘糊狀，并高突于周圍橡膠表面的現(xiàn)象。開(kāi)裂、欠硫2022-5-820橡膠開(kāi)裂：橡膠面上呈現(xiàn)裂口的現(xiàn)象；欠硫：橡膠內(nèi)部呈微孔狀態(tài)，外部呈隆起變形的現(xiàn)象。粘模、燙模2022-5-821粘模：指硫化產(chǎn)品局部橡膠被粘于模腔壁上而缺損的現(xiàn)象。燙模：又稱“卷邊”，“咬邊”等，指產(chǎn)品分模線處不光滑，出現(xiàn)裂口，鋸齒型廢邊等現(xiàn)象；u門(mén)尼粘度測(cè)試u硫化儀測(cè)試u硬度測(cè)試u拉伸性能測(cè)試u撕裂強(qiáng)度測(cè)試2022-5-822u熱老化測(cè)試u壓縮永久變形測(cè)試u耐液體測(cè)試u耐臭氧測(cè)試u其他測(cè)試門(mén)尼粘度測(cè)試門(mén)尼粘度：門(mén)尼粘度(Mooney viscosity)又稱轉(zhuǎn)動(dòng)(門(mén)尼) 粘度，是用門(mén)尼粘度計(jì)測(cè)定的數(shù)值，門(mén)尼粘度計(jì)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

14、的轉(zhuǎn)子，以恒定的轉(zhuǎn)速，在密閉室的試樣中轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所受到的剪切阻力受橡膠粘度的大小影響。門(mén)尼粘度反應(yīng)的是橡膠流動(dòng)性的大小。ML100（1+4）或MS100（1+4）中：M表示門(mén)尼；L表示用大轉(zhuǎn)子；S表示用小轉(zhuǎn)子；100指測(cè)試溫度；1表示預(yù)熱1分鐘；4表示試驗(yàn)4分鐘。硫化儀測(cè)試 膠料硫化儀測(cè)試主要測(cè)試的是膠料的硫化速度，主要參數(shù)有ML、MH、 TS1、TC10、TC90。橡膠的硫化速度受溫度的影響比較顯著，所以測(cè)試時(shí)必須指明測(cè)試溫度。TS1：焦燒時(shí)間，曲線上由最低轉(zhuǎn)矩上升1kgcm所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。TC10：起始硫化時(shí)間，轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+10%（MHML）時(shí)所對(duì)應(yīng)的硫化時(shí)間。ML：最小轉(zhuǎn)矩值，反映未

15、硫化膠在一定溫度下的流動(dòng)性。MH：最大轉(zhuǎn)矩值，可一定程度上反映硫化膠最大交聯(lián)程度。TC90：正硫化時(shí)間，轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+90%（MHML）時(shí)所對(duì)應(yīng)的硫化時(shí)間。橡膠硬度測(cè)試2022-5-825橡膠硬度：表示橡膠抵抗外力壓入的能力，常用邵爾硬度計(jì)測(cè)定。橡膠的硬度范圍一般在20100之間，單位有邵氏A、邵氏D，橡膠國(guó)際硬度。橡膠硬度測(cè)試方法：GB/T 531 橡膠袖珍硬度計(jì)壓入硬度試驗(yàn)方法；ISO 7619-1 硫化或熱塑性橡膠 壓痕硬度的測(cè)定 硬度計(jì)法；ASTM D2240 用硬度計(jì)測(cè)定橡膠硬度的試驗(yàn)方法；DIN 53505 橡膠試驗(yàn) 肖式A和D的硬度試驗(yàn)；JIS K6253 硫化橡膠及熱塑性橡膠的

16、硬度試驗(yàn)方法。拉伸測(cè)試2022-5-826橡膠拉伸測(cè)試的性能主要有扯斷強(qiáng)度（MPa）、扯斷伸長(zhǎng)率（%）、100%定伸（MPa） 、300% （MPa）定伸等。橡膠拉伸測(cè)試方法：GB/T 528 硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定；ISO 37 硫化橡膠和熱塑性塑料 拉伸應(yīng)力 應(yīng)變特性的測(cè)定；ASTM D412 硫化橡膠、熱塑橡膠和熱塑合成橡膠張力DIN 53504 硫化橡膠的拉伸試驗(yàn)方法JIS K6251 硫化橡膠的拉伸試驗(yàn)方法。橡膠撕裂強(qiáng)度測(cè)試2022-5-827橡膠撕裂強(qiáng)度：橡膠撕裂時(shí)單位厚度所承受的負(fù)荷，表示材料的抗撕裂性，單位為KN/m(或N/mm) 。橡膠撕裂強(qiáng)度的測(cè)試方法：

17、GB/T 529-1999 硫化橡膠或熱塑橡膠 撕裂強(qiáng)度的測(cè)定 第1部分: 褲形, 角形和新月形試片；ASTM D624-00E1 常規(guī)硫化橡膠和熱塑性彈性體抗撕裂強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法； ISO 34-1:2004 硫化橡膠或熱塑橡膠 撕裂強(qiáng)度的測(cè)定 第1部分: 褲形, 角形和新月形試片。熱老化測(cè)試2022-5-828橡膠熱老化：指橡膠材料在規(guī)定的溫度下放置一定的時(shí)間，看其老化后性能的變化。通常考察的性能有硬度變化、扯斷強(qiáng)度變化、伸長(zhǎng)率變化等。橡膠熱老化的測(cè)試方法：GB/T 3512 硫化橡膠或熱塑性橡膠 熱空氣加速老化和耐熱試驗(yàn)；ASTM D573 用熱空氣箱對(duì)橡膠損蝕的試驗(yàn)方法；ISO 18

18、8 硫化或熱塑性橡膠 加速老化和耐熱試驗(yàn)；DIN 53508 硫化橡膠 加速老化試驗(yàn)性能指標(biāo)：硬度變化(Shore A)=老化后硬度-老化前硬度；扯斷強(qiáng)度變化（%）=（老化后強(qiáng)度-老化前強(qiáng)度）/老化前強(qiáng)度*100%；伸長(zhǎng)率變化（%）=（老化后伸長(zhǎng)率-老化前伸長(zhǎng)率）/老化前伸長(zhǎng)率*100%。壓縮永久變形測(cè)試2022-5-829橡膠壓縮永久變形指橡膠試樣在一定的變形與規(guī)定的溫度下放置一定的時(shí)間后，除去外力后橡膠的變形程度。試驗(yàn)參數(shù)有壓縮比、溫度、時(shí)間等。性能指標(biāo)：壓縮永久變形（%）=（壓變前高度-壓變后高度）/（壓變前高度-限位塊高度）*100%橡膠熱老化的測(cè)試方法：ASTM D395 橡膠壓縮永

19、久變形特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法； GB/T 7759 硫化橡膠、熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形測(cè)定；ISO 815 硫化橡膠、熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形測(cè)定；耐液體測(cè)試2022-5-830橡膠耐液體指橡膠試樣在規(guī)定的液體環(huán)境里與規(guī)定的溫度下放置一定的時(shí)間后，其機(jī)械強(qiáng)度、體積、質(zhì)量等變化程度。試驗(yàn)參數(shù)有液體環(huán)境、溫度、時(shí)間等，性能指標(biāo)有硬度變化、拉伸強(qiáng)度變化、伸長(zhǎng)率變化、體積變化等。性能指標(biāo)：硬度變化(Shore A)=耐液體后硬度-耐液體前硬度；扯斷強(qiáng)度變化（%）=（耐液體后強(qiáng)度-耐液體前強(qiáng)度）/耐液體前前強(qiáng)度*100%；伸長(zhǎng)率變化（%）=（耐液體后伸長(zhǎng)率-耐液體前伸長(zhǎng)率）/

20、耐液體前伸長(zhǎng)率*100%；體積變化（%）=（耐液體后體積-耐液體前體積）*100%。橡膠熱老化的測(cè)試方法：ASTM D471 液體對(duì)橡膠性能影響的試驗(yàn)方法； GB/T 1690 硫化橡膠液體試驗(yàn)方法；ISO 1817 硫化橡膠液體作用的測(cè)定 ；DIN 53521 橡膠和彈性體的檢驗(yàn) 對(duì)液體 蒸氣和氣體性能的測(cè)定。耐臭氧測(cè)試2022-5-831橡膠試樣在規(guī)定的臭氧環(huán)境下老化一定的時(shí)間后，其表面有無(wú)臭氧龜裂的現(xiàn)象來(lái)評(píng)判橡膠的耐臭氧能力。橡膠熱老化的測(cè)試方法：ASTM D1171-1999 橡膠在小室中臭氧龜裂(三角形試樣) ； GB/T 7762-2003 硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 靜態(tài)拉伸試驗(yàn)；DIN 53509-1-2001 橡膠試驗(yàn)抗臭氧龜裂穩(wěn)定性的測(cè)定 第一部分:靜應(yīng)力；橡膠其他性能測(cè)試2022-5-832橡膠耐低溫測(cè)試橡膠耐磨耗試驗(yàn)橡膠密度測(cè)試：橡膠回彈測(cè)試除此之外，還有橡膠粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試、耐光性測(cè)試、耐候性測(cè)試、油漆污染測(cè)試、電阻率測(cè)試、銅腐蝕測(cè)試、熱失重測(cè)試等等。u各個(gè)主機(jī)廠的橡膠材料要求標(biāo)準(zhǔn)u橡膠材料要求代碼解讀2022-5-833各個(gè)主機(jī)廠的橡膠材料要求標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)名稱橡