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橡胶技术和知识简介主要内容一、天然橡胶与合成橡胶二、橡胶配合材料（加工助剂）主要的配合剂体系：1、硫化体系配合剂2、防护体系配合剂3、补强——填充体系配合剂4、其他加工添加剂三、橡胶加工技术1.塑炼2.混炼3.压延4.压出5.成型6.硫化四、橡胶的物理机械性能1.抗张（拉）强度2.伸长率3.定伸强度4.永久变形5.硬度6.弹回率7.耐磨性8.抗撕裂性9.耐老化性10.动疲劳性能（耐疲劳性）11.抗膨润性（耐溶剂性）12.耐氯化性五、橡胶密封制品六、其他问题1、各种高分子材料之间的相混与相配使用问题2、注塑型橡胶弹性体的分类和应用。3、聚碳酸酯（PC）的加工条件问题一、天然橡胶与合成橡胶橡胶是一类重要的工业材料，包括天然橡胶（NR），合成橡胶（SR）和热塑弹性体（TPE），1960年起合成橡胶的产量就超过天然橡胶。目前世界合成橡胶总产量已达1200万吨，我国近100万吨，居第4位，天然橡胶世界总产700万吨，我国约60万吨，我国是橡胶工业大国，年生胶消耗量达210万吨，在美日后居第3位。合成橡胶按性质与应用可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶，前者有丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、乙丙橡胶（EPM，EPDM）、异戊二烯橡胶（IR）、丁腈橡胶（NBR）、丁基橡胶（PIB）和氯丁橡胶（CR）七大类；后者有聚丙烯酸酯类橡胶（ACM）、氯磺化聚乙烯（CSM）、聚硫橡胶（TR）、聚氨酯橡胶（EU）、硅橡胶（Q、MQ）和氟橡胶（FPM）等。热塑弹性体（TPE，TPR）主要有丁苯嵌段共聚物（SBS，SIS，SEBS）、乙烯共聚物类（EVA、EEA）等。二、橡胶配合材料（加工助剂）未加工的橡胶称为“生胶”，一般均需加入各种配合材料经过加工进行硫化，才能制出适应使用要求的产品，具有各种性能。配合剂品种繁多，作用复杂，同一配合剂在不同橡胶中或在不同配合条件下使用所起的作用也有所不同。配合剂主要有如下几个体系：1、硫化体系配合剂硫化体系由硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂、防焦剂组成。其要求①硫化速度快，②有足够的焦烧时间，③有较长的硫化平坦性。（1）硫化剂是能使橡胶分子链起交联反应的物质，也称为交联剂。橡胶的硫化（Vulcanization）是将线型高分子交联成网状结构物的过程，使橡胶塑性降低，弹性增加、强度提高，耐溶剂性增加和在更大温度范围内使用。硫化剂包括硫黄（用量约0.2-5份，硬质胶可达25-30份）、硫给予体如二硫化二吗啡啉（DTDM）、二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）也可作硫化促进剂，有机过氧化物如过氧化二异丙苯（DCP主要用于不含双健的二元乙丙橡胶，丁基橡胶及硅橡胶等）、金属氧化物如ZnO、MgO、PbO、HgO，二胺类（主要用于氟橡胶，聚氨酯橡胶）、酚醛树脂（尤其对丁基橡胶制品有特殊意义）。（2）硫化促进剂加入胶料中能促进橡胶与硫化剂之间反应，提高硫化速度，降低硫化温度、缩短硫化时间、减少硫化剂用量，同时改善硫化胶物理性能的物质称为硫化促进剂，简称促进剂。促进剂按其效力分：超促进剂、半超促进剂、中速促进剂和弱促进剂；按硫化反应所呈现酸碱性可分为酸性、中性和碱性促进剂。但一般多按化学结构来分下列各类，各类促进剂商品品种甚多，多用其代号，常用的仅数十种。①二硫代氨基甲酸盐类这是一类活性很高的超促进剂，其中一些可用于常温下自然硫化、主要用于乳胶配料中，昀常用的锌盐如甲基二硫代氨基甲酸锌（促进剂PZ）和乙基苯基二硫代氨基甲酸锌（促进剂PX）。②黄原酸盐类促进剂也是一类活性很高的超促进剂，一般多用于胶乳配料和低温硫化胶浆。常用的有异丙基黄原酸钠（促进剂SIP）和正丁基黄原酸锌（促进剂ZBX）③秋兰姆类促进剂是一类重要的酸性超促进剂，代表品种如一硫化四甲基秋兰姆（促进剂TMTM）、二硫化四甲基秋兰姆（促进剂TMTD）和四硫化四甲基秋兰姆（促进剂TMTT），后两者在硫化温度下能释放出活性硫，为硫给予体，使胶料进行硫化，所以也可作硫化剂，也称“无硫硫化”，胶料耐热老化性优良。可用于NR、SBR、NBR和PIB。此类促进剂也可作防焦剂使用，因可延长胶料的焦烧时间、喷霜倾向也较小，操作较安全。④噻唑类促进剂是酸性半超促进剂，由于硫化平坦性较好，硫化胶综合性能良好，应用面较广，消耗量较大的一类促进剂。常用的有2—巯基苯并噻唑（促进剂M）、二硫化苯并噻唑（促进剂DM）和2—巯基苯并噻唑锌盐（促进剂MZ）。活性虽不如①③类，但其抗焦烧性较好，硫化速度较慢，使用时可适当增加硫黄和促进剂的用量，且适于提高硫化温度。适用于NR和一般合成橡胶，M和DM主要用于轮胎、内胎、胶管、胶带、胶鞋和工业制品，MZ适用于胶乳制品。⑤次磺酰胺类促进剂是一种中性迟效促进剂，大量用于SBR和BR轮胎工业，常用的有N—环乙基2—苯并噻唑次磺酰胺（促进剂CZ）、N，N—二环乙基—2苯并噻唑次磺酰胺（促进剂DZ）、N一氧联二亚乙基—2苯并噻唑次磺酰胺（促进剂NOBS）。此类促进剂在胶料中硫化诱导期较长，不易焦烧，工艺安全性好，且有较宽的硫化平坦性，硫化胶交联度较高，物机性能优良，且有好的耐老化性。⑥醛胺类促进剂是碱性促进剂，常用于厚壁制品，可防止硫化返原且耐老化性较好。常用的有六次甲基四胺（促进剂H，乌洛托品，甲醛胺，也是酚醛塑料的固化剂，一般不单独使用，多作第二促进剂，与其它促进剂并用效果大）和丁醛与苯胺缩合物（促进剂808），多用于胶鞋，胶辊胶乳制品和输送带，可得坚韧而耐老化的制品。⑦胍类促进剂是碱性中速促进剂，一般作噻唑类的第二促进剂用，硫化胶的拉伸强度、定伸应力、回弹性均较高，生热低，常用的二苯胍（促进剂D，DPG），二邻甲苯胍(促进剂DOTG),多用于轮胎和厚壁制品。（3）硫化活化剂配入胶料中能增加促进剂活性,减少促进剂用量或缩短硫化时间的配合剂称为活化剂。有无机活化剂与有机活化剂。①无机活化剂有金属氧化物,氢氧化物或碱式碳酸盐,昀常用的是ZnO、能加快硫化速度和提高硫化程度，又是氯丁橡胶的硫化剂，与MgO同用可改善焦烧性能。CaO作活化剂外还能吸收硫化中产生的湿气，防止起泡.②有机活化剂有胺、醇和脂肪酸类.如二乙醇胺、三乙醇胺、醇类常用二甘醇，均用于非炭黑补强剂，也可做分散剂。酸类常用硬脂酸，也作增塑剂与软化剂，能与金属氧化物形成可溶性盐，增加对促进剂的活化能力。硬脂酸锌既是活化剂并有脱模和润滑作用。（4）防焦剂（硫化延缓剂）在胶料加工工艺中能防止发生焦烧现象（早期硫化）有不影响硫化温度下促进剂正常作用的配合剂称为防焦剂，其目的是提高加工操作的安全性和胶料的贮存寿命。主要有亚硝基化合物如N—亚硝基二苯胺（防焦剂NA）有机酸如邻苯二甲酸和含有N—S的化合物如N—环乙基硫化邻苯二甲酰亚胺（防焦剂CTP或PVI）。2、防护体系配合剂对橡胶制品从不同老化因素和其些特殊使用条件起防护的配合剂，主要包括下列各类：（1）防老剂橡胶制品在加工、贮存和使用过程中，会受各种内外因素的综合作用，使其外观和性能劣化变坏，昀终甚至失去使用价值的现象称为老化。老化的内在因素是橡胶本身结构中有不饱和键和活性基因，易与氧、臭氧和其他活性物质反应使分子断裂或交联，外在因素有光、热、电、高能辐射、机械应力及微生物等作用。橡胶的老化是一较复杂的过程，表现为臭氧龟裂、屈挠龟裂、疲劳、表面发粘、变硬、性能下降。为制造性能好又经久耐用的橡胶制品，在胶料中必需加入一些能防止或抑制老化作用的物质，称为老化剂。一般抗氧剂、抗臭氧剂和有害金属抑制剂。①抗氧剂对橡胶制品抑制其氧化作用而延长使用寿命的物质称为抗氧剂，多是胺类和酚类化合物，常用的有：防老剂AH和AP（3—羟基丁醛萘胺）、防老剂RD和124（2，2，4三甲基—1，2—二氢化喹啉聚合物）、防老剂AW（6—乙氧基—2，2，4三甲基-1，2—氧化喹啉）、防老剂A或甲（N—苯胺—α萘胺）、防老剂D或丁（N—苯胺-β-萘胺）、防老剂H（DPPI，N，N’二苯基对苯二胺），是昀重要的又昀有发展前途的防老剂，属多功能性，作用范围广。抗氧剂264（T501，BHT，2，6-二叔丁基-4甲酚，不污染不变色昀好的一类抗氧剂）、防老剂SP（苯乙烯化苯酚）、防老剂2246—S（2，2’-硫代双4甲基-6叔丁基苯酚、防护性比取代酚高，为非污染性）、防老剂MBH（对苯二酚—苄醚，多用于白色或浅色橡胶制品）、防老剂MB（2-巯基苯并噻唑）。②抗臭氧剂在胶料中通过化学作用能防止臭氧引起龟裂产生和增长物质，有防老剂AW，H，4010-NA（N--异丙基对苯二胺），防老剂4020（N--4甲基—2戊基N’苯基对二胺）等。含石蜡的地蜡通过物理作用对静态的臭氧龟裂防护有效。③有害金属抑制剂天然橡胶中常含有害金属Cu、Mn、Fe等能催化橡胶老化，加入某些防老剂能起抑制作用，如防老剂A、D、H、RD、MB、4010NA、4020、TPP（亚磷酸三苯酯）。④光稳定剂能屏蔽紫外线光波，以减少或免受其破坏作用的物质，称为光稳定剂，也称紫外吸收剂。橡胶中多用炭黑补强剂，就有优良的抗紫外线老化性能，但对透明或浅色的制品，就常用紫外线吸收剂UV—9（2H4MBP，2—羟基4—甲氧基二苯甲酮）和UV—O（2，4，DHBP，2，4—二羟基二苯甲酮），使用于各种合成橡胶。⑤阻燃剂橡胶为可燃的碳氢化合物，配入以保护制品不着火或延缓燃烧的化学品称为阻燃剂或抑燃剂。常用的无机和有机两大类如氢氧化铝A1（OH）3、三氧化二锑（Sb2O3）和硼酸锌（2ZnO·3B2O3•4H2O）；含氯、溴、磷类和含磷卤类有机化合物，氯化石蜡多与Sb2O3并用，磷酸酯阻燃效能高，颇受重视，广为应用。常用阻燃剂多系用并用形式，可产生协同效应。⑥防霉剂防霉剂可防止或抑制橡胶制品霉菌滋生变质，延长使用寿命，常用的有防霉剂O（5，6--二氯苯并噁唑酮）和N—水杨酸苯胺。⑦抗静电剂有些橡胶制品，在动态应力摩擦下常产生表面电荷集聚，影响使用，可加入导电炭黑予以减少或消除，也可加入阳离子型表面活性剂，、抗静电剂SN，或非离子型的抗静电剂PES。3、补强——填充体系配合剂大多数橡胶制品都要配入较大量的填充料，按其功能可分为补强填充剂（活性填充剂，即补强剂）和增容（量）填充剂（非活性填充剂，即填充剂）、补强剂可提高硫化胶的拉伸强度，定伸应力、撕裂强度和耐磨性等，以延长使用寿命。常用的有如下各种。（1）炭黑有橡胶用炭黑、色素炭黑和导电炭黑三类。用于橡胶的占炭黑总量的90%以上，其耗量约为橡胶耗量的40~50%。按炭黑粒径分类命名，以符号和数字组成，符号“N”代表正常硫化速度的炉法炭黑，“S”代表迟延硫化速度的槽法炭黑或改性炉法炭黑，也称为代槽炉黑。数字表示炭黑平均粒径，如N110粒径范围11~19nm，为超耐磨炉黑，N220粒径20~25nm，为中超耐磨炉黑，N330粒径26~30nm，为高耐磨黑，N660粒径49~60nm，为通用炉黑，S212粒径20~25nm为中超耐磨代槽炉黑。炭黑对橡胶的补强作用取决于粒径、结构和表面化学性质，粒径越小，比表面积越大，补强性能越好，结构性越高，胶料的粘度、定伸应力及强度增加，加工性能改善更好。（2）白炭黑二氧化硅（SIO2）常称白炭黑，对橡胶的补强效果仅次于炭黑而优于其它白色补强填料。有沉淀法（湿法）和气相法（干法）白炭黑之分，90%为湿法生产，为无定型、无毒质轻而松散白色粉末，含有结晶水，称水合二氧化硅（SiO2·nH2O），一般含水4~8%，与炭黑相比，其粒子更小比表面积更大，活性高，表面微孔多且有硅醇基，易吸水。胶料粘度大对加工不利。干法白炭黑又称无水二氧化硅（SiO2）含水1%以下。其硫化胶优于湿法白炭黑或炭黑的胶料，且有拉伸强度、撕裂强度高，耐磨性好和较低水膨胀性，近年来利用偶联剂改性取得更好的效果。（3）硅酸盐补强剂有水合硅酸铝和水合硅酸钙，其补强性能仅次于白炭黑，也作为白色颜料可代替部分钛白粉作白色填料。（4）有机补强剂包括合成树脂、（酚醛、石油树脂、高苯乙烯树脂）短纤维，木质素和废胶粉类。（5）填充剂多是无机物，一般要求：化学活性不高，不影响胶料的耐水、耐化学药品性、耐候性和耐热性，不明显降低制品的物性，可