橡膠加工工藝學(xué)

1、橡膠加工工藝學(xué) Rubber Processing Technology主講人：劉繼濤主講人：劉繼濤Email：chm_單單 位：濟(jì)南大學(xué)位：濟(jì)南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑2 第一節(jié)第一節(jié) 石油系軟化劑石油系軟化劑 第二節(jié)第二節(jié) 動植物油動植物油系軟化劑系軟化劑 第三節(jié)第三節(jié) 煤焦油煤焦油系軟化劑系軟化劑 第四節(jié)第四節(jié) 酯類增塑劑酯類增塑劑 第五節(jié)第五節(jié) 軟化劑、增塑劑的作用機(jī)理軟化劑、增塑劑的作用機(jī)理 第六節(jié)第六節(jié) 軟化劑和增塑劑的選擇軟化劑和增塑劑的選擇橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)

2、Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑3一、定義 指能起增加橡膠塑性作用的物質(zhì)。二、軟化劑、增塑劑在膠料中的作用 增加塑性、流動性，便于加工；2. 降低混煉溫度和膠料的粘度，有利于配合劑分散，達(dá)到節(jié)能目的；3. 使硫化膠的伸長率、回彈性高，低溫性能好，生熱小。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑4三、應(yīng)用上的差異軟化劑為非極性物質(zhì)，來源于天然物質(zhì)，常用于非極性橡膠中。增塑劑為極性物質(zhì)，多數(shù)是人工合成產(chǎn)物，多半用于極性橡膠和塑料中。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Process

3、ing Technology第四章 軟化劑與增塑劑5四、作用機(jī)理的差異物理增塑劑：物理增塑劑：是通過物理的是通過物理的作用來使橡作用來使橡增加塑性增加塑性. 化學(xué)增塑劑：即塑解劑,是通過化學(xué)塑解作用來使橡膠增加塑性.五、類型按其來源不同分為： 礦物油系；動植物油系； 合成增塑劑按作用方式分為：內(nèi)增塑劑和外增塑劑橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑6第一節(jié)第一節(jié) 石油系軟化劑石油系軟化劑 一、操作油及其類似物一、操作油及其類似物 1.操作油的組成和結(jié)構(gòu)操作油的組成和結(jié)構(gòu) 操作油主要是由分子量在操作油主要是由分子量在300600

4、左右左右含含20個(gè)或個(gè)或20個(gè)以上碳原子的烴類化合物所組個(gè)以上碳原子的烴類化合物所組成。其中的結(jié)構(gòu)烴有鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香成。其中的結(jié)構(gòu)烴有鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。烴。 2.操作油的品種操作油的品種 包括鏈烷油、環(huán)烷油和芳烴油包括鏈烷油、環(huán)烷油和芳烴油 橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑73.操作油的性能指標(biāo)分類按化學(xué)性質(zhì)分為：按物理性質(zhì)分：氮堿瀝青質(zhì)第一類硫酸親和物第二類硫酸親和物石油烴比重（密度）粘度苯胺點(diǎn)粘度比重常數(shù)（VGC）橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章

5、軟化劑與增塑劑84.操作油對橡膠性能的影響（1）對降低粘度，有利于混煉及促進(jìn)硫化的影響。 芳烴油環(huán)烷油鏈烷油（2）對有利于擠出操作的影響 鏈烷油環(huán)烷油芳烴油（3）對硫化膠性能的影響橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑95.用途用途（1）作為加工操作助劑 以鏈烷油為主，用 量為5份左右。（2）作一般的軟化劑 環(huán)烷油、芳烴油均 可，用量為1015份。（3）作增粘劑 以芳烴油為主，15份以上。（4）作增容劑 2050份，有時(shí)可多些。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與

6、增塑劑106.操作油的類似物操作油的類似物機(jī)械油機(jī)械油錠子油錠子油軟化重油軟化重油變壓器油變壓器油三線油、五線油三線油、五線油橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑11二、其它石油系軟化劑二、其它石油系軟化劑1.凡士林凡士林 功用：與橡膠互溶性差，主要作為潤滑性的軟化劑使用。有時(shí)會噴出表面，也可作為物理防老劑使用。配方例子：綠色海綿拖鞋底2.石蠟石蠟 功用：與橡膠相容性差，對橡膠有潤滑作用，可作加工助劑使用 ；又作為物理防老劑 。3.瀝青及礦質(zhì)橡膠瀝青及礦質(zhì)橡膠 功用：能提高膠料的粘著性和塑性 ，對橡膠制品兼有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用

7、，但有遲延硫化的作用 。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑12配方例子：綠色海綿拖鞋底配方例子：綠色海綿拖鞋底NR 100 松香松香 5ZnO 5 210樹脂樹脂 25硬脂酸硬脂酸 7 酞青綠酞青綠 2.1防防D 1 醇溶黃醇溶黃 0.75石蠟石蠟 7 發(fā)泡劑發(fā)泡劑H 6.5陶土陶土 37 促促M(fèi) 1.15MgCO3 40 促促DM 1.15立德粉立德粉 15 硫黃硫黃 3.5凡士林凡士林 5 白礦油白礦油 1.5松香改性酚醛樹脂，控制發(fā)孔及均勻，支撐壁孔，使制品有挺性。 橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Proc

8、essing Technology第四章 軟化劑與增塑劑13配方例子：輪胎胎面膠及簾布膠配方例子：輪胎胎面膠及簾布膠 胎面膠胎面膠 簾布膠簾布膠天然橡膠天然橡膠 100 100硫磺硫磺 2.6 2.7促促M(fèi) 0.4 促促TMTD 0.03氧化鋅氧化鋅 5 5硬脂酸硬脂酸 3 2.5HAF 35 混氣炭黑混氣炭黑 15 SRF 35松焦油松焦油 3.5 3.5防防A 1 防防D 1 1防防4010 1 1石蠟石蠟 1 橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑14第二節(jié)動植物油系軟化劑第二節(jié)動植物油系軟化劑一、松油系軟化劑一、松油系

9、軟化劑1. 松香2. 岐化松香（氫化松香） 能增加膠料的塑性和粘著性，易與硫黃作用，能促使膠料老化，并有遲延硫化的作用，主要用于擦布膠（簾布膠）及膠漿中。 能增加NR和SR的粘著性，促使填料均勻分散，耐老化，無遲延硫化的作用，特別適用于SBR橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑153. 松焦油松焦油 與橡膠互溶性好，工藝性能較好，有補(bǔ)強(qiáng)性，低溫下有遲延硫化防止焦燒的作用，會加速橡膠的老化。主要用于NR和和SBR 4.妥爾油妥爾油（松漿油）（松漿油） 性能與松焦油相近，是優(yōu)良的橡膠再生軟化劑，也可作為一般橡膠的增塑劑，用量45

10、份。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑16二、脂肪油系軟化劑二、脂肪油系軟化劑1.油膏2.硬脂酸3.油酸 又稱硫化油膏，包括黑油膏和白油膏。為良好的加工操作助劑和增容劑，可防止噴硫以及日光老化龜裂。擦字橡皮配方 與橡膠有很好的互溶性，能促使炭黑、氧化鋅等粉狀配合劑在膠料中均勻分散。本品還是主要的硫化活性劑。 對生膠有很好的軟化作用，并可使ZnO活化，故可作為軟化劑及活性劑，但有增加橡膠老化的傾向。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑17橡膠加工工藝學(xué)橡膠

11、加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑18配方例子：擦字橡皮配方例子：擦字橡皮1.鉛筆用擦字橡皮鉛筆用擦字橡皮 2.鋼筆、圓珠筆用擦字橡皮鋼筆、圓珠筆用擦字橡皮 NR 100 NR 100 氧化鋅氧化鋅 21 氧化鋅氧化鋅 21 氧化鎂氧化鎂 6 氧化鎂氧化鎂 6 輕質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣 380 氧化鋁氧化鋁 400立德粉立德粉 171 輕質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣 340 白油膏白油膏 915 白油膏白油膏 560促促M(fèi) 10 促促M(fèi) 10 促促TT 13.7 促促TT 10合計(jì)合計(jì) 1616.7 合計(jì)合計(jì) 1444橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubb

12、er Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑19第三節(jié)煤焦油系軟化劑第三節(jié)煤焦油系軟化劑古馬隆樹脂 液體古馬隆聚合度低，常用作軟化劑和增粘劑固體古馬隆聚合度高，常用作軟化劑和補(bǔ)強(qiáng)劑橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑20古馬隆樹脂的性能古馬隆樹脂的性能1.與各種橡膠的互溶性好，用于極性或非極性橡膠中。2.工藝性能好。3.液體古馬隆有很好的增粘性能，可用于制備膠漿 及半成品粘合。 4.固體古馬隆補(bǔ)強(qiáng)性大，且對膠料的硫化及耐老化 性能基本無影響。5.古馬隆適用于NR及SR中，用量不超15份。橡膠加工工藝

13、學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑21例：幾種軟化劑性能的比較例：幾種軟化劑性能的比較物機(jī)性能物機(jī)性能 固體古馬隆固體古馬隆 瀝青瀝青 松焦油松焦油 重柴油重柴油拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa 23.5 20.3 19.3 19.6伸長率伸長率/% 664 754 667 537硬度（邵爾硬度（邵爾A）/度度 63 61 65 62300%定伸應(yīng)力定伸應(yīng)力/MPa 7.4 4.8 5.7 8.8撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度/（KN/m） 131 98 102 77橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章

14、 軟化劑與增塑劑22第四節(jié)酯類增塑劑第四節(jié)酯類增塑劑一、鄰苯二甲酸酯類結(jié)構(gòu)通式：主要品種：鄰苯二甲酸二辛酯DOP鄰苯二甲酸二丁酯DBP功用： 極性橡膠通用型增塑劑。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑23配方例子：骨架油封膠料配方例子：骨架油封膠料 NBR-26 100 防防4010 1 DBP 10 防防D 1 ZnO 10 硫黃硫黃 0.1 硬脂酸硬脂酸 1 SRF 60 促促CZ 4 HAF 20 促促TT 2橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑24

15、1.磷酸三甲苯酯（TCP） 本品為橡膠阻燃性增塑劑，具有良好的耐燃、耐熱、耐磨、耐霉菌、耐油及電絕緣性，但耐寒性差。2. 磷酸三辛酯（TOP） 本品為乙烯基樹脂、纖維素和合成橡膠的阻燃性增塑劑，性能與TCP相似，耐寒性較好，但耐油性差，加工性能不及TCP。二、磷酸酯類二、磷酸酯類結(jié)構(gòu)通式：（RO）3 PO橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑251.癸二酸二辛酯（DOS） 功用：優(yōu)良的耐寒增塑劑，既具有優(yōu)良的耐寒性，又有較好的耐熱性、耐光性和電絕緣性。2.己二酸二辛酯（DOA） 功用：NR、SR、樹脂等用的增塑劑、軟化劑，不影

16、響硫化。耐寒性優(yōu)越，但耐油性不夠好。制品可用于包裝食物。三、脂肪族二烷基酸酯類三、脂肪族二烷基酸酯類橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑26四、脂肪酸酯類常用：油酸丁酯BO 具有優(yōu)越的耐寒性和耐水性，但耐候性及耐油性差。n五、聚酯類 分子量較大，一般在10008000范圍內(nèi)，其揮發(fā)性和遷移性小，耐熱性和耐油性良好。特別適用于NBR、IIR和CR。橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑27第五節(jié)軟化劑、增塑劑的作用機(jī)理第五節(jié)軟化劑、增塑劑的作用機(jī)理 一、作用機(jī)

17、理一、作用機(jī)理 1.軟化劑（對非極性橡膠）的作用軟化劑（對非極性橡膠）的作用RH軟化劑滲透、溶脹橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑28 2.增塑劑（對極性橡膠）的作用增塑劑（對極性橡膠）的作用 RH 增塑劑增塑劑+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-包圍、隔離橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑291.溶解度參數(shù)相近相溶溶解度參數(shù)（簡稱S.P.）是表示物質(zhì)互溶能力的參數(shù)，可表示物質(zhì)極性的大小。2.相似相溶或同類相溶 即結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)能夠相溶。這即是

18、“同類相溶”原理一般來說：（12）0時(shí)，互溶性最好（12）1.2時(shí)，能互溶二、判斷互溶性的基本原則二、判斷互溶性的基本原則橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑303.溶劑化效應(yīng)（1）概念：由于軟化劑和增塑劑分子與橡膠分子之間產(chǎn)生分子間吸引力，而引起橡膠分子鏈分離的作用。（2）兩種物質(zhì)間產(chǎn)生溶劑化的條件兩者之間能形成氫鍵兩者之間能產(chǎn)生親電親核作用橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑31三、溶劑型與非溶劑型軟化增塑劑溶劑型溶劑型軟化劑、增塑劑軟化劑、增塑劑非溶劑型軟化劑、增塑劑如芳烴油、松焦油、古馬隆、酯類等如鏈烷油、石蠟、凡士林、油膏、機(jī)油等橡膠加工工藝學(xué)橡膠加工工藝學(xué)Rubber Processing Technology第四章 軟化劑與增塑劑32第六節(jié)軟化劑和增塑劑的選擇第六節(jié)軟化劑和增塑劑的選擇一、與橡膠的互溶性一、與橡膠的互溶性二、對膠料加工性能的影響二、對膠料加工性能的影響 1.對填料分散的影響對填料分散的影響 2.對膠料粘著性的影響對膠料粘著性的影響 3.對于壓延、擠出工藝對于壓延、擠出工藝三、對硫化膠物