橡膠材料知識(shí)了解

1、DEPA/DSTC/DST/MNM 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料知識(shí)了解 授課人：授課人：馮燕明馮燕明2007年年12月月 第第1 版版 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司目錄目錄 1.橡膠材料的定義橡膠材料的定義 2.橡膠材料的分類與選用橡膠材料的分類與選用 3.橡膠材料的配合與加工工藝橡膠材料的配合與加工工藝 4.橡膠材料在汽車上的應(yīng)用橡膠材料在汽車上的應(yīng)用 DEPA/DSTC/DST/MNM 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料的定義橡膠材料的定義1 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司橡膠的主要特征是分子量大，一般都在數(shù)十萬，甚

2、至達(dá)到上百萬左右；其次是橡膠具有多分散性，也即橡膠的分子是大小不等的，有一個(gè)分布范圍。這些內(nèi)在的特點(diǎn)賦予橡膠在外力作用下很容易發(fā)生變形，除去外力后又很快恢復(fù)到原來的形狀。這一特性是其它材料所不具備的，也是橡膠區(qū)別其它材料的主要標(biāo)志。橡膠(Rubber)是一種高彈性的高分子化合物。它具有其它材料所沒有的高彈性，因而也稱做彈性體。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司這些內(nèi)在的特點(diǎn)賦予橡膠在外力作用下很容易發(fā)生變形，除去外力后又很快恢復(fù)到原來的形狀。這一特性是其它材料所不具備的，也是橡膠區(qū)別其它材料的主要標(biāo)志。ASTM D1566定義如下：“橡膠是一種材料，它在大的變形下能迅速而有力地恢復(fù)其變形” 。

3、 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司能被改性（硫化）改性后的橡膠實(shí)質(zhì)上不溶于（但能溶脹于）沸騰的苯，丙酮和乙醇-甲苯混合物等溶劑中。改性后的橡膠在室溫下被拉伸到原來長度的2倍并保持1分鐘后除去外力，它能在1分鐘內(nèi)恢復(fù)到原來長度的1.5倍以下。 有關(guān)橡膠最早的文字記載是1525年西班牙人安吉拉著的New world，南美印地安人的方言土語則把橡膠稱作“Caoutchouc”，原意為“樹的眼淚”。 至今還是法語對橡膠的稱呼。我們把這種未形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的相交材料叫生膠，生膠的性能很差，機(jī)械強(qiáng)度低，不耐老化。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司1839年,美國人Goodyear發(fā)明硫化橡膠，即通過硫黃的交聯(lián)

4、，把生膠的線性結(jié)構(gòu)變成三維結(jié)構(gòu)，從這以后橡膠材料才作為一種重要的基礎(chǔ)材料蓬勃發(fā)展起來。橡膠是熱固性的材料-在溫度下不可熔融，只能分解。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司除天然橡膠外，各種合成橡膠是以石油為原料的化工產(chǎn)品，能夠表現(xiàn)出多種性能的彈性體材料，用途更為廣闊。DEPA/DSTC/DST/MNM 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料的分類與選用橡膠材料的分類與選用 2 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司21橡膠的分類：根據(jù)原材料的來源不同，橡膠可分為天然和合成；根據(jù)性能和用途可分為通用橡膠，半通用橡膠和特種橡膠；根據(jù)物理狀態(tài)又可分為生膠，混練膠，硫化膠，再

5、生膠。211美國材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)按橡膠的性能以ASTM D2000標(biāo)準(zhǔn)用代碼給橡膠材料分類。參照該標(biāo)準(zhǔn)，我國制訂了HG/T2196-2004（機(jī)動(dòng)車輛用橡膠材料）將橡膠材料分為20種，以“類型，級別，基本物性，品級數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)號”進(jìn)行標(biāo)記。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司212 PSA按橡膠的形態(tài)分為密實(shí)和發(fā)泡橡膠。同時(shí)也按橡膠的性能將橡膠材料分為6類，按“膠種，一般性能（類別，硬度，拉伸強(qiáng)度），特殊要求，標(biāo)準(zhǔn)號”進(jìn)行標(biāo)記（可參見標(biāo)準(zhǔn)B630100， 硫化的密實(shí)橡膠分類-符號-性能）。如：EPDM 2710B1C2，B63 2100 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司213在PSA新的橡

6、塑材料的圖紙技術(shù)要求為B620030，分類標(biāo)準(zhǔn)B620300中，將熱塑性，熱固性塑料，熱塑性彈性體和密實(shí)橡膠統(tǒng)一在該標(biāo)準(zhǔn)下。并用一些性能代碼來表述要求，如：17/208E/32/40/52/A1/F2/G1/J5/P208E/M1/Q1R1，提醒注意同一個(gè)代碼對不同類型的材料的試驗(yàn)項(xiàng)目和要求是不同的。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司22橡膠材料的選用：首先要考慮零件的使用環(huán)境和工作條件，滿足其使用性能的要求。這是選材的一條最基本原則。其次也要考慮材料的加工工藝性能，各種膠料的價(jià)格，供應(yīng)和企業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)能力等因素。通過全面地綜合考慮，才能做到合理選擇，獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。我們在橡膠零件設(shè)計(jì)

7、和材料選用時(shí)首先必須考慮以下幾個(gè)方面： 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司22橡膠材料的選用：首先要考慮零件的使用環(huán)境和工作條件，滿足其使用性能的要求。這是選材的一條最基本原則。其次也要考慮材料的加工工藝性能，各種膠料的價(jià)格，供應(yīng)和企業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)能力等因素。通過全面地綜合考慮，才能做到合理選擇，獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。我們在橡膠零件設(shè)計(jì)和材料選用時(shí)首先必須考慮以下幾個(gè)方面 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司221力學(xué)性能：力學(xué)性能是材料的基礎(chǔ)性能，橡膠零件是利用材料的彈性使之具有減震，緩沖，密封，柔性等作用，為了保證適于裝配和保持零件的功能，要求橡膠材料具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，良好的彈性和耐疲勞性能，

8、而且在長期使用情況下保持其應(yīng)有的性能。 橡膠材料的強(qiáng)度是不高的，即使是用碳黑補(bǔ)強(qiáng)的天然橡膠和聚氨酯橡膠（強(qiáng)度最高的橡膠材料） ，其拉伸強(qiáng)度也不大于50Mpa。而最低的硅橡膠僅為4 Mpa左右。完全無法與金屬材料甚至與塑料材料相比，尤其當(dāng)橡膠材料內(nèi)部有缺陷或零件表面有裂紋時(shí)，拉伸更容易使材料破壞。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司因此除應(yīng)按零件要求的承載能力選擇材料品種和配方外，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意零件的受力情況，盡可能不處于拉伸狀態(tài)，而應(yīng)將其處于受壓下工作；同時(shí)不要使橡膠零件承受的應(yīng)力過高，以免零件出現(xiàn)早期破壞。為了防止產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，橡膠零件表面應(yīng)有平滑的過渡，模具應(yīng)倒圓角。222工作溫度：不

9、同橡膠零件的工作溫度有很大的區(qū)別，發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣管附近要求材料能耐高溫達(dá)150以上，一些密封或減震件要求材料在-30甚至更低的溫度下仍保持彈性，而一些發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)動(dòng)件即要耐低溫又要耐高溫，同時(shí)還應(yīng)保持適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司不同的橡膠材料耐高低溫性能有很大差別，通用橡膠長期耐溫在100左右，氟橡膠（FKM）可達(dá)250，為了提高橡膠零件的使用壽命應(yīng)根據(jù)零件的使用環(huán)境和工作溫度，選擇適當(dāng)?shù)哪z種，改善零件的受磨擦狀態(tài)和散熱條件。通過橡膠配方設(shè)計(jì)和耐溫或耐寒添加劑的合理使用，在相同膠種也可在一定程度改善其耐溫耐寒性能。值得注意的是隨著零件裝備和覆蓋件的不斷增加，零件間隔空間日益

10、局促，散熱越來越困難。很多橡膠零件的工作溫度有提高的趨勢。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司223介質(zhì)的影響： 大部分橡膠零件是在各種介質(zhì)的環(huán)境下工作的，包括各種燃油（汽油，含醇汽油，柴油天然氣，液化石油氣等），機(jī)油（發(fā)動(dòng)油，減震器油，動(dòng)力轉(zhuǎn)向油，壓縮機(jī)油等，）各種潤滑酯，制動(dòng)液，防凍液，玻璃清洗液 ，蓄電池液等。介質(zhì)對橡膠材料的作用基本遵循相似相容原理,對零件的體積,質(zhì)量,性能產(chǎn)生影響, 不同的膠種，它們抵抗介質(zhì)侵蝕的能力有極大的不同。因此要選擇適當(dāng)?shù)南鹉z種類，保證其在工作環(huán)境中有良好的性能。224 耐候和耐臭氧性能：在大氣環(huán)境中存在的微量臭氧是橡膠產(chǎn)生龜裂的主要原因,尤其是在拉伸狀態(tài)下的薄

11、壁零件(例如防塵罩,橡膠管等),合理選擇膠種,添加化學(xué)和物理抗臭氧老化劑,可提高材料的耐候和耐臭氧性能。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司225其它性能：橡膠的彈性通常是用壓縮永久變形來表征的,對密封類的零件在工作溫度范圍內(nèi)低的壓變是保持功能的基本要素。輪胎的胎面膠,橡膠皮帶要考慮材料的摩擦和磨耗。動(dòng)態(tài)變形零件，材料的疲勞破壞往往決定零件的使用壽命。 各種橡膠材料有其各自的材料特性，合理利用優(yōu)勢避免材料缺陷，達(dá)到物盡其用這才是材料設(shè)計(jì)的理想境界DEPA/DSTC/DST/MNM 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料的配合與加工工藝橡膠材料的配合與加工工藝 3

12、 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司3.1配合劑制造橡膠零件的材料除生膠外,還必須有配合劑。配合操作傳統(tǒng)上是采用手工開練，現(xiàn)在大型的密練機(jī)多采用上輔機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。配合劑及其作用如下：-生膠:母體材料-硫化及硫化促進(jìn)體系: 使橡膠由線性大分子快速變成立體網(wǎng)狀大分子。-補(bǔ)強(qiáng)填充體系:提高力學(xué)性能,降低成本.通常是炭黑。-防老體系:延長使用壽命,主要有防熱氧,臭氧,光熱,有害金屬離子的催化老化,疲勞,濕熱老化等 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司-增塑及操作體系:降低膠料粘度,改善加工性能,降低成本,主要有增塑劑,分散劑,塑解劑,防焦劑,脫模劑等.-特種配合體系:賦予橡膠特殊的功能

13、,如粘合,著色,發(fā)泡,抗靜電,導(dǎo)電,潤滑等3.2加工過程不同的橡膠零件有不同的加工工藝,但煉膠,成型和硫化是橡膠加工的基本工藝,簡介如下: -煉膠:分塑煉和混煉.塑煉可降低生膠分子量,增加塑性,改善加工性能,制成可塑性符合要求的塑煉膠.混煉是將生膠與配合劑均勻地混合和分散,制成混煉膠.煉膠的設(shè)備為密煉機(jī),開煉機(jī)或螺桿擠出機(jī)。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司-模壓和注射成型: 通過模壓和注射使混煉膠進(jìn)入加溫的模腔,成型過程往往伴隨硫化過程. 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司-擠出成型:通過螺桿擠出機(jī)將混煉膠從口模中擠出成型。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司-壓延成型:通過壓延機(jī)可制成膠片及簾

14、布,帆布,鋼絲簾布等骨架材料的覆膠(輥軋和涂覆) 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司-硫化：可連續(xù)或硫化罐硫化。硫化的時(shí)間，溫度和壓力是關(guān)鍵工序三要素，由硫化儀測得的硫化曲線是確定生產(chǎn)工藝參數(shù)的依據(jù)。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司DEPA/DSTC/DST/MNM 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料知識(shí)了解橡膠材料在汽車上的應(yīng)用橡膠材料在汽車上的應(yīng)用 4 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司汽車橡膠零件按用途通常分為6類：4.1擠出成型的密封條：主要涉及門密封條；玻璃導(dǎo)槽密封條；窗臺(tái)內(nèi)外密封條；流水槽密封條發(fā)動(dòng)機(jī)罩密封條，前后風(fēng)擋及角窗裝飾條等等，由于EPDM橡膠良好的耐候

15、性，高低溫性能，該類產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用。熱塑性彈性體（TPE）有減化工藝，降低能耗和重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，在密封條制品上的用量逐步提高，并且其氣味輕，可揮發(fā)成份低，尤其適用于內(nèi)飾的橡膠零件上。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司4.2汽車膠管包含冷卻水管，燃油管，空調(diào)軟管，制動(dòng)軟管，轉(zhuǎn)向油管等由于膠管內(nèi)部工作介質(zhì)復(fù)雜，外部環(huán)境多樣化，決定了要采用多種材料。冷卻水管要求耐冷卻液，耐溫耐候，一般采用內(nèi)外EPDM橡膠，針織加強(qiáng)層。燃油管和轉(zhuǎn)向油管主要采用NBR，NBR+PVC，CM，ECO，CSM，ACM和PFM，選材的原則是內(nèi)膠要耐汽油，柴油，含醇汽油，氣體燃料或轉(zhuǎn)向液壓油，外部要耐溫耐候且一定程度要耐油

16、，零件的燃油滲透產(chǎn)生的蒸發(fā)排放要低；轉(zhuǎn)向油管要求耐高壓，中間含織物夾層?？照{(diào)管要耐制冷劑滲透，耐壓和耐溫，采用尼龍做防滲透層，EPDM和鹵化丁基橡膠做內(nèi)外層膠料。制動(dòng)軟管材料目前以EPDM加織物夾層為主。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司4.3橡膠減震件通常采用力學(xué)性能好，有一定阻尼作用的膠種，常用NR，CR，PU，IIR等。是最易產(chǎn)生失效的橡膠零件，粘結(jié)層的脫膠和本體破裂是常見的失效方式。所以從零件的設(shè)計(jì)，膠料配方的優(yōu)化，粘接工藝等各方面需嚴(yán)格控制。 神龍汽車有限公司神龍汽車有限公司4.4 油封和密封件：該類產(chǎn)品要求耐油耐介質(zhì)，耐溫；壓縮永久變形低。油封隨溫度提高通常用NBR，HNBR，ACM，F(xiàn)PM。密封件根據(jù)工作介質(zhì)選用不同膠種，要注