橡胶加工

橡胶简介及其加工工艺李鹏1Contents橡胶简介1橡胶的塑炼和混炼2压延成型3轮胎的简介和成型42橡胶的简介•胶料的组成与配合•胶料的加工•硫化生胶及其配合剂经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。3一、胶料的组成（生胶与配合剂）1.生胶•天然胶•合成胶：通用合成胶：丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异戊二烯、乙丙、丁腈等。特种合成胶：三元乙丙、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、PU、硅橡胶、氟橡胶、氯醇胶等。橡胶的简介41.天然橡胶(NR)从橡胶树流出的胶乳是中性乳白色液色胶粒一般带负电，粒径平均在0.25一0.50微米之间。这种天然胶乳除直接用于胶乳工业，其它绝大部分经凝聚(加入醋酸)后，压片成天然生胶，以便于运输和加工。橡胶的简介5天然橡胶(NR)的特性及用途特性（1）为不饱和橡胶，化学性质活泼，硫化反应速度快；（2)为非极性胶,不耐油;(3)室温下具有较高的弹性;低温下或伸长时能出现结晶,具有自补强性;(4)较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性,耐透气性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管、胶鞋及医疗卫生制品等。橡胶的简介62.通用合成橡胶（1）丁苯橡胶（SBR)由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。优点：其耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性均比天然橡胶好。缺点：生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢。用途：制造轮胎胎面，胶管、胶带、胶鞋大底等制品。（2）顺丁橡胶(BR)由丁二烯聚合而成。优点：其弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性(Tg=-105°C)均优于天然橡胶，良好的动态性能。缺点：强度较低，加工性能差、抗撕性差。用途：制造轮胎胎面，胶管、胶带、鞋类及耐寒制品。橡胶的简介7（3）氯丁橡胶(CR)由氯丁二烯聚合而成。具有天然橡胶和一般通用橡胶所没有的优良性能。故有“万能橡胶”之称。良好的耐油性和气密性、化学稳定性、耐燃性、黏着性。缺点是耐寒性差，密度大，生胶稳定性差储存时会逐渐变凝失去弹性。用于制造矿井的运输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等。（4)丁基橡胶(IIR)有异丁烯和少量异戊二烯低温共聚而成.优点:优异的气密性,优良的耐热、耐臭氧、耐化学腐蚀等性能，良好的弹性和较高的伸长率，优良的吸收冲击性能。缺点：自粘性与互粘性差，不耐油、硫化速度较慢。用途：内胎、减震产品、防辐射制品、电线电缆等。橡胶的简介8（5）乙丙橡胶由乙烯与丙烯共聚而成。具有结构稳定、抗老化能力强，绝缘性、耐热性、耐寒性好、耐蚀性好等优点。缺点是耐油性差，粘着性差、硫化速度慢。3.特种合成橡胶（1）丁腈橡胶由丁二烯与丙烯腈聚合而成。优点：其耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂，优良的导电性。缺点：耐寒性差，其脆化温度为-10℃～-20℃。用途：耐油制品、化工衬里、胶辊、导电橡胶等。橡胶的简介9（2）硅橡胶由二甲基硅氧烷与其它有机硅单体共聚而成。优点：具有高耐热性和耐寒性，抗老化能力强、绝缘性好，无毒、无味、生理惰性，对人体无不良影响。缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差，价格较贵。用途：密封制品、防震制品、医疗制品、人造器官。（3）氟橡胶以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为300℃。主要用于国防和高技术中的密封件。橡胶的简介102.配合剂★硫化剂硫化剂是一类使橡胶由线形长链分子转变为网状大分子的物质，这种转变称为硫化。硫化剂：硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化物、有机过氧化物以及某些金属氧化物。硫磺硫化橡胶最佳温度120～140℃。橡胶的简介11★硫化促进剂硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用，降低硫化所需温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理机械性能。硫化促进剂的种类很多。无机类硫化促进剂(如氧化铅，氧化镁等）硫化效果较差，已被淘汰。目前主要使用有机类硫化促进剂，橡胶的简介12NC-SHS促进剂M（2-硫醇苯丙噻唑）NC-S-SNS-CS促进剂DM（二硫化二苯丙噻唑）N-C-S-S-C-NSS(CH3)2(CH3)2促进剂TMTD（二硫化，四甲基秋兰姆）橡胶的简介13★防老剂物理防老剂：石蜡、微晶蜡；化学防老剂：酚类与胺类。橡胶的分子结构极易受氧及臭氧的氧化作用，光和热都能促进氧化作用，使橡胶分子链断裂，支化或进一步交联，从而使橡胶发粘变硬，物理机械性能变坏，以至失去使用价值，这种情况叫做老化。凡能抑制橡胶老化现象的物质就叫做防老剂。橡胶的简介14★增塑剂（物理和化学增塑）目的：1.使生胶软化，增加可塑性便于加工，减少动力消耗；2.润湿炭黑等粉状配合剂，提高混炼效果，增加制品柔软性和耐寒性；3.增进胶料的自粘性和粘性。橡胶的简介15★填充剂补强填充剂提高硫化橡胶的强力，撕裂强度，定伸强度，耐磨性等物理机械性能。炭黑、白炭黑、活性陶土、苯乙烯树脂、木质素等。惰性填充剂增加胶料体积，节约成本，改善加工性能。云母粉、滑石粉、硫酸钡。橡胶的简介16二塑炼1.塑炼的目的：橡胶受外力作用产生变形，当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力称为可塑性。增加橡胶可塑性的工艺过程称为塑炼。使橡胶具有必要的可塑性的工艺过程称为塑炼，因为橡胶有恰当的可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合；在压延加工时易于渗入纺织物中；在压型、注压时具有较好的流动性。此外，塑炼还能使橡胶的性质均匀，便于控制生产过程。但是，过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能．因此塑炼操作需严加控制。橡胶的塑炼和混炼172.塑炼机理橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使橡胶分子链断裂，降低大分子长度。断裂作用既可发生于大分子主链，又可发生于侧链。由于橡胶在塑炼时，遭受到氧、电、热，机械力和增塑剂等因素的作用，所以塑炼机理与这些因素密切相关，其中起重要作用的则是氧和机械力，而且两者相辅相成。低温塑炼高温塑炼橡胶的塑炼和混炼182.塑炼作用分子量变小分子量分布变窄橡胶的塑炼和混炼19开放式炼胶机（开炼机）橡胶的塑炼和混炼20密闭式炼胶机（密炼机）橡胶的塑炼和混炼21三混炼1.混炼的目的为了提高橡胶产品使用性能，改进橡胶工艺性能和降低成本，必须在生胶中加入各种配合剂。混炼就是通过机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。混炼是橡胶加工过程中最易影响质量的工序之一。混炼不良，胶料会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过低或过高、燋烧、喷霜等现象，使后续工序难以正常进行，并导致成品性能下降。橡胶的塑炼和混炼22三、混炼方法开放式混炼：生胶、小料（促进剂、活性剂、防老剂等）、液体软化剂、补强剂（填充剂）、硫磺。密炼机混炼：生胶、小料（促进剂、活性剂、防老剂等）、补强剂（填充剂）、液体软化剂压片机：硫磺。四、压延（胶片压延、压型、纺织物的贴胶和擦胶）五、压出（挤出）：橡胶的塑炼和混炼23压延成型把橡胶（或塑料）经过共混、加热塑化，然后通过两道或两道以上的相对旋转的热辊筒辊隙，受到辊筒连续地挤压、延展作用而成为一定厚度、宽度和较好表面光洁度的片材或薄膜。压延成型24压延成型25四辊压延工艺简易流程压延成型26压延成型27压延成型28压延成型29压延成型30压延成型31轮胎简介及成型技术轮胎是橡胶工业中的主要制品，其消耗的橡胶量占橡胶总用量的50%-60%,是一种不可缺少的战略物资。32轮胎简介及成型技术33轮胎简介及成型技术一.轮胎工业发展史1839年固特异发明了硫化技术。1845年研制出硫化橡胶实心轮胎。1888年邓禄普在英国发明充气轮胎。1890年成功试制出外胎和内胎组成的力车轮胎，胎圈内部装有金属圈，轮胎与轮辋紧密固着得以初步解决，这就是近代直角形胎圈轮胎的雏形。1895年发明了汽车，扩大了充气轮胎的应用范围。1904年马特发现了炭黑对橡胶具有补强作用。1914年-1919年发明了橡胶用的有机促进剂、防老剂和帘布胶乳浸渍技术，使得轮胎的生产技术日趋成熟和完善，轮胎的质量也大为改观。1933年法国米其林首创了用钢丝帘布制造汽车轮胎。1948年法国米其林生产出钢丝帘布的子午线结构轮胎。子午线结构轮胎对轮胎结构作了根本变革，是轮胎工业的一场革命。1960年-1970年出现了聚酯纤维和芳纶纤维，并试用于轮胎。1970年美国费尔斯通公司首先在乘用胎上试验了橡胶塑料并用的浇注轮胎,成为塑料与橡胶并用的先驱.34轮胎简介及成型技术二.轮胎工业的现状目前我国轮胎总产量达2.1亿条左右,轮胎生产继美国,日本之后排名世界第三位,子午化率在58%.目前,米其林、固特易、普利司通、住友、韩泰、锦湖、佳通等合资企业的轮胎产量占轮胎企业总产量的50%以上。35轮胎简介及成型技术三.轮胎技术的发展趋势1.子午线轮胎装有子午线轮胎的汽车与装有斜交胎的汽车相比,其耐磨性可提高50%-100%,滚动阻力降低20％-30%,可以节约油耗约6%-8%.2.轻量化轮胎如果轮胎的滚动阻力减少25%,则燃料消耗可减少5%.3.防滑轮胎4.泄气保用轮胎5.绿色轮胎(低噪音,低滚动阻力轮胎)6.具有传感器功能的智能轮胎7.仿生轮胎8.轮胎的时尚式样36轮胎简介及成型技术四.轮胎的分类与结构组成常用的几种轮胎分类法有:1.按结构不同分类可分为斜交轮胎和子午线轮胎.2.按胎体骨架材料不同分类分为棉帘线轮胎、人造丝帘线轮胎、尼龙帘线轮胎、聚酯帘线轮胎、钢丝帘线轮胎、浇注轮胎3.按有无内胎分类分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两类4.按规格大小范围不同分类汽车轮胎可分为巨型轮胎、大型轮胎、中型轮胎和小型轮胎等。37轮胎简介及成型技术一.斜交轮胎斜交轮胎的胎体是由数层挂胶帘布组成,相邻的帘线角度相同,相互交叉排列,帘布层数一般取偶数,这样能使胎体帘布层负荷均匀分布.二.子午线轮胎称为子午胎,其胎体帘线与外胎断面接近平行,象地球子午线形式排列,帘线角度小,一般为0º,胎体帘线间无维系交点.38轮胎简介及成型技术子午线轮胎与普通斜交轮胎相比：优点：弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易刺穿。缺点：胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差，制造技术要求高，成本高。39轮胎简介及成型技术4041