《橡膠工藝原理》講稿解析

1、精品文檔橡膠工藝原理講稿緒論橡膠材料的特點(diǎn)1. 高彈性：彈性模量低，伸長(zhǎng)變形大，有可恢復(fù)的變形，并能在很寬的溫度（-50150 C）范圍內(nèi)保持彈性。2. 粘彈性 ：橡膠材料在產(chǎn)生形變和恢復(fù)形變時(shí)受溫度和時(shí)間的影響，表現(xiàn)有明顯的 應(yīng)力松弛 和 蠕變 現(xiàn)象，在震動(dòng)或交變應(yīng)力作用下，產(chǎn)生滯后損失。3. 電絕緣性 ：橡膠和塑料一樣是電絕緣材料。4有老化現(xiàn)象 ：如金屬腐蝕、木材腐朽、巖石風(fēng)化一樣，橡膠也會(huì)因?yàn)榄h(huán)境條件的變 化而產(chǎn)生老化現(xiàn)象，使性能變壞，壽命下降。5. 必須進(jìn)行 硫化 才能使用，熱塑性彈性體除外。6. 必須加入 配合劑 。其它如比重小、硬度低、柔軟性好、氣密性好等特點(diǎn)，都屬于橡膠的寶貴性能

2、。表征橡膠物理機(jī)械性能的指標(biāo)：1 拉伸強(qiáng)度：又稱扯斷強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度，指試片拉伸至斷裂時(shí)單位斷面上所承受的負(fù)荷，單位為兆帕（MP3,以往為公斤力/平方厘米（kgf/cm 2）。2 定伸應(yīng)力：舊稱定伸強(qiáng)度，指試樣被拉伸到一定長(zhǎng)度時(shí)單位面積所承受的負(fù)荷。計(jì)量單位同拉伸強(qiáng)度。 常用的有 100、 300和 500定伸應(yīng)力。 它反映 的是橡膠抵抗外力變形能力的高低。3撕裂強(qiáng)度：將特殊試片（帶有割口或直角形）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/ mo4伸長(zhǎng)率：試片拉斷時(shí)，伸長(zhǎng)部分與原長(zhǎng)度之比叫作伸長(zhǎng)率；用百分比表示。5 永久變形：試樣拉伸至斷裂后，標(biāo)距伸長(zhǎng)變形不可恢復(fù)部分占原始長(zhǎng)

3、度的百分比。 在解除了外力作用并放置一定時(shí)間 （一般為 3分鐘），以%表示。6回彈性：又稱沖擊彈性，指橡膠受沖擊之后恢復(fù)原狀的能力，以表示。7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，單位為邵氏 A。關(guān)于橡膠的幾個(gè)概念1. 橡膠：世界上通用的橡膠的定義引自美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASTM-D1566（America Societyof Test and Material） 。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， 能夠被 改性 （硫化 ）。改性的橡膠實(shí)質(zhì)上不溶于（但能溶脹于）沸騰的苯、甲乙酮、 乙醇一甲苯混合物等溶劑中。改

4、性的橡膠室溫下（1829 C）被拉伸到原來長(zhǎng)度的兩倍并保持一分鐘后除掉外力，它能在一分鐘內(nèi)恢復(fù)到原來長(zhǎng)度的 1.5 倍以下，具有上述特征的材料稱為橡膠。注： 1）橡膠是一種材料，具有特定的使用性能和加工性能，屬有機(jī)高分子材料。2）橡膠在室溫下具有高彈性。3）橡膠能夠被改性是指它能夠硫化。4）改性的橡膠即硫化膠不溶解但能溶脹。2. 生膠：沒有加入配合劑且尚未交聯(lián)的橡膠。 一般由線型大分子或帶有支鏈的線型大分子構(gòu)成，可以溶于有機(jī)溶劑。3 混煉膠：生膠與配合劑經(jīng)加工混合均勻且未被交聯(lián)的橡膠。 常用的配合劑有硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、防老劑等。4硫化膠：混煉膠在一定的溫度、壓力和時(shí)間作用下，

5、經(jīng)交聯(lián)由線型大分子變成三維 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而得到的橡膠。一般不溶于溶劑。三橡膠工藝原理的主要內(nèi)容橡膠工藝原理是研究和探討橡膠的性質(zhì)、加工及應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)，是數(shù)學(xué)、物理、 化學(xué)、 高分子物理、 高分子化學(xué)、化學(xué)工程等多學(xué)科得相互滲透及應(yīng)用，是把基礎(chǔ)理論應(yīng)用 到橡膠得加工及使用得橋梁。 橡膠工藝原理講述了由單純的原材料變?yōu)榫哂刑囟ǖ男阅芎托?狀的橡膠制品的過程。主要內(nèi)容包括：1. 橡膠的配合：根據(jù)制品的性能要求，考慮加工工藝性能和成本等因素，把生膠和配合劑組合在一起的 過程。一般的配合體系包括生膠、硫化體系、補(bǔ)強(qiáng)體系、防護(hù)體系、增塑體系等。有時(shí)還包 括其它一些特殊的體系如阻燃、著色、發(fā)泡、抗靜電、導(dǎo)

6、電等體系。1）生膠（或與其它高聚物并用） ：母體材料或基體材料2）硫化體系 ：與橡膠大分子起化學(xué)作用， 使橡膠由線型大分子變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 提高橡膠性能、穩(wěn)定形態(tài)的體系。3）補(bǔ)強(qiáng)填充體系： 在橡膠中加入炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑或其它填充劑，或者提高其力學(xué)性 能，改善工藝性能，或者降低制品成本。4）防護(hù)體系： 加入防老劑，延緩橡膠的老化，提高制品的使用壽命。5）增塑體系 ：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工工藝性能。2. 橡膠的加工工藝過程：無論什么橡膠制品， 都要經(jīng)過混煉和硫化這兩個(gè)過程。 對(duì)許多橡膠制品， 如膠管、 膠帶、輪胎等，還需經(jīng)過壓延、壓出這兩個(gè)過程，對(duì)門尼粘度比較高的生膠，還要塑 煉。因此

7、，橡膠加工中最基礎(chǔ)、最重要的加工過程包括以下幾個(gè)階段：1）塑煉： 降低生膠的分子量，增加塑性，提高可加工性。2）混煉： 使配方中各個(gè)組分混合均勻，制成混煉膠。3）壓延 ：混煉膠或與紡織物、鋼絲等骨架材料通過壓片、壓型、貼合、擦膠、貼膠等操作制成一定規(guī)格的半成品的過程。4）壓出： 混煉膠通過口型壓出各種斷面的半成品的過程，如內(nèi)胎、胎面、胎側(cè)、膠管等。5）硫化： 橡膠加工的最后一道工序，通過一定的溫度、壓力和時(shí)間后，使橡膠大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)的過程。四橡膠的發(fā)展歷史1天然橡膠的發(fā)展歷史考古發(fā)現(xiàn)， 人類在 11 世紀(jì)就開始使用橡膠在南美制造橡膠球、 橡膠鞋及橡膠瓶。 1493 年1496 年哥

8、侖布發(fā)現(xiàn)新美洲大陸時(shí)，發(fā)現(xiàn)海地島上土人玩的球能從地上彈起來，此后，歐 洲人才知道橡膠的這種性質(zhì)。 1735 年，法國(guó)科學(xué)家 Condamine 參加南美洲科考，帶回了最 早的橡膠制品。直到 1823 年，英國(guó)人馬辛托希創(chuàng)辦了世界上第一個(gè)橡膠廠，生產(chǎn)防水布， 這是橡膠工業(yè)的開始。1839 年， Goodyear 發(fā)明了硫化 ，這兩項(xiàng)發(fā)明為橡膠工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1862 年， Honcock 發(fā)明了雙輥機(jī)1876 年，英國(guó)開始在東南亞殖民地國(guó)家種植橡膠樹1888 年， Dunlop 發(fā)明了充氣輪胎1904年，發(fā)現(xiàn)硫化活化劑 ZnQ炭黑可以補(bǔ)強(qiáng)1906 年，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑苯胺1921年，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑

9、D,從此橡膠工業(yè)得到迅速發(fā)展。2合成橡膠的發(fā)展歷史（ 1 ）對(duì)天然橡膠的剖析和仿制1820年，法拉第明確了橡膠由 C和H組成；1860年，威廉姆斯（Williams ）發(fā)現(xiàn)橡膠 經(jīng)蒸餾可產(chǎn)生異戊二烯化合物，并認(rèn)為它是橡膠的基本化學(xué)組成；1875 年，鮑查達(dá)（ Bouchardat ）認(rèn)為異戊二烯能合成出類似橡膠的物質(zhì)， 這是最早的關(guān)于人工合成橡膠的報(bào) 道。（ 2）合成橡膠的誕生、建立與發(fā)展1881 年霍夫曼用 1 ， 3- 戊二烯合成橡膠；1900年，前蘇聯(lián)孔達(dá)科夫用 2， 3-二甲基-1 ， 3-丁二烯合成出橡膠；1929年，美國(guó)齊柯爾（ Thiokol ）公司生產(chǎn)了聚硫系合成橡膠； 193

10、1 年，美國(guó) Du Pont 公司生產(chǎn) CR； 1932 年前蘇聯(lián)工業(yè)生產(chǎn)了丁鈉橡膠后，相繼生產(chǎn)的合成橡膠有SBR （ 1 935 年德國(guó) Farbon 公司） 、NBR（ 1 937年德國(guó) Farbon 公司）； 50年代， Zeigler Natta 發(fā)現(xiàn)了定 向聚合，導(dǎo)致了橡膠工業(yè)的新飛躍，出現(xiàn)了 BR（ 1960年美國(guó)Phillips 公司）、EPDM（ 1960 年意大利 Montedison 公司）、 IR 等新膠種， 19651973 年間出現(xiàn)了熱塑性彈性體。3國(guó)內(nèi)橡膠工業(yè)的發(fā)展概況我國(guó)從 1 904年開始在雷州半島等地種植 NR， 50年代將橡膠樹北移種植成功，并在云南、廣西等

11、地大面積種植，現(xiàn)在，我國(guó)NR產(chǎn)量占世界第四位。1915 年，在廣州建立第一個(gè)橡膠加工廠廣州兄弟創(chuàng)制樹膠公司，生產(chǎn)鞋底1919年，在上海建立清和橡皮工廠1927 年，在上海建立正泰橡膠廠，生產(chǎn)膠鞋1928年，建立大中華橡膠廠，生產(chǎn)膠鞋1937 年，日本在青島建立現(xiàn)在的青島橡膠二廠我國(guó)從 1958 年開始合成橡膠，國(guó)產(chǎn)第一塊合成膠是四川長(zhǎng)壽化工廠于 1958 年生產(chǎn)的 CR I960年蘭州化工廠生產(chǎn) SBR 1962年蘭化生產(chǎn)NBR目前國(guó)內(nèi)幾家大石化如燕山石化、 蘭州石化、齊魯石化等均生產(chǎn)合成橡膠，通用的合成橡膠除了IIR 外，其它均能生產(chǎn)。我國(guó)橡膠工業(yè)從 50 年代后開始飛速發(fā)展，逐漸形成了以上

12、海的正泰、大中華，青島的 橡膠二廠，黑龍江的樺林橡膠廠為中心的橡膠工業(yè)格局號(hào)稱橡膠界的四大家族。其中正泰、 大中華生產(chǎn)膠鞋、膠帶，膠二和樺林生產(chǎn)輪胎。到 1990 年止，全國(guó)縣級(jí)以上的橡膠企業(yè)就 有 1000 多家，產(chǎn)值 180 億元，約占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的 1.5%, 約占化工工業(yè)總產(chǎn)值的 25%。90 年代， 我國(guó)橡膠工業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，個(gè)體、 私營(yíng)橡膠企業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來，僅山東 省大小橡膠企業(yè)就有 1000 多家，青島市有幾百家， 96 年以后由于受氣候等因素的影響，世 界NR的產(chǎn)量銳減，致使NR的價(jià)格飛漲，橡膠工業(yè)的發(fā)展受到一定程度的影響，但在國(guó)內(nèi)工業(yè)總產(chǎn)值、化工工業(yè)總產(chǎn)值中仍然占

13、有相當(dāng)比重。橡膠企業(yè)主要集中在北京、上海、山東、 沈陽、貴陽、重慶、牡丹江等地。我院為我國(guó)橡膠工業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，為橡膠工業(yè) 培養(yǎng)了近萬名人才，許多畢業(yè)生已成為各個(gè)橡膠企業(yè)的負(fù)責(zé)人和骨干技術(shù)人員。五橡膠的用途橡膠的用途非常廣泛，在交通運(yùn)輸、建筑、電子、石油化工、農(nóng)業(yè)、機(jī)械、軍事、醫(yī)療 等各個(gè)工業(yè)部門以及信息產(chǎn)業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用。橡膠的最大用途是在于作輪胎， 包括各種轎車胎、 載重胎、 力車胎、 工程胎、 飛機(jī)輪胎、 炮車胎等，一輛汽車約需要240Kg橡膠，一艘輪船約需要 6070噸橡膠，一架飛機(jī)需要600kg 橡膠，一門高射炮約需要 86Kg 橡膠。橡膠的第二大用途是作膠管、 膠帶、

14、膠鞋等制品， 另外如密封制品、 輪船護(hù)弦、 攔水壩、 減震制品、人造器官、粘合劑等，范圍非常廣泛。有些制品雖然不大，但作用卻非常重要， 如美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)因密封圈失靈而導(dǎo)致航天史上的重大悲慘事件。六橡膠工藝原理的學(xué)習(xí)方法及主要參考資料橡膠工藝原理課理論性不是很強(qiáng)， 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)比較多， 不需要死記硬背， 它與實(shí)際的聯(lián)系 比較緊密， 所以學(xué)習(xí)時(shí)一定要與實(shí)際相結(jié)合， 有條件的話多到工廠生產(chǎn)第一線學(xué)習(xí)參觀。 重 點(diǎn)掌握生膠的性能特點(diǎn)與用途，橡膠的配合，橡膠的加工，對(duì)常見的專業(yè)術(shù)語要能夠理解， 要學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)資料。 最終目的是要運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)， 借助已有的工具和資料， 根據(jù)產(chǎn) 品的性能要求，設(shè)

15、計(jì)配方，加工制造出合格的產(chǎn)品。另一方面，能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，分析解 決生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題。主要參考資料：1 文摘性（ 1 ）中國(guó)化工文摘（季刊） ；（2）化學(xué)文摘（ Chemical Abstract ）（CA）；（3）PAPRA Abstract 英國(guó)塑料橡膠協(xié)會(huì)文摘； （4）日本科技文獻(xiàn)速報(bào)； （ 5）橡膠文摘；2中文刊物（1）橡膠工業(yè)（月刊） （北京橡膠設(shè)計(jì)院） ；（2）合成橡膠工業(yè)（雙月刊） （蘭化）； （3）特種橡膠制品； （4）橡膠參考資料； （5）橡膠譯叢；（6）膠帶工業(yè)； （7）乳膠 工業(yè)；（8）炭黑工業(yè)；等3主要外文刊物1) Rubber Chemistry and Tech

16、nology(2) 厶協(xié)會(huì)志第一章 生 膠1.1 前 言本章內(nèi)容及要求通過本章學(xué)習(xí)， 要掌握各種生膠的制造、 結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用特點(diǎn)。 重點(diǎn)是各種生膠的物 理性能、化學(xué)性能、使用性能及加工性能，以及這些性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。要求：1.掌握NR及通用合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能;2 掌握特種合成橡膠的結(jié)構(gòu)及主要特性；3. 了解新形態(tài)橡膠的結(jié)構(gòu)及特性;4. 了解再生橡膠的制造過程;5. 掌握再生橡膠的使用特點(diǎn)。.橡膠的分類1. 按來源和用途分：5歡迎。下載精品文檔12歡迎下載天然橡膠（NR）丁苯橡膠（SBR)順丁橡膠（BR)丁腈橡膠（NBR )丿氯丁橡膠（CR)乙丙橡膠（EPM、EPDM )丁基橡膠（IIR)一

17、異戊橡膠（IR)匸氟橡膠（FPM ）硅橡膠（MVQ或Q）聚氨酯橡膠(PU)丙烯酸酯橡膠（ACM ）聚硫橡膠（T)通用合成橡膠占寺種合成橡膠氯化聚乙烯（CPE）氯磺化聚乙烯（CSM ）氯醚橡膠或氯醇橡膠（ CO、ECO）環(huán)氧化天然橡膠（ENR）2 按主鏈結(jié)構(gòu)及極性分類飽和非極性：IIR、EPR、EPDM不飽和非極性： NR、IR、SBR、BR 碳鏈橡膠（飽和極性：CPE、CSM、FPM、ACM不飽和極性：NBR、CR雜鏈橡膠：T、CO、PU元素有機(jī)橡膠：Q3 按形態(tài)分：固體橡膠（塊狀橡膠）、液體橡膠、粉末橡膠4.按交聯(lián)結(jié)構(gòu)分：化學(xué)交聯(lián)的傳統(tǒng)橡膠、熱塑性彈性體以上各種橡膠，NR的用量最大，其次是

18、SBR BR EPDM IIR、CR NBR近年來,NR的用量占全部橡膠用量的 30%40% SBR占合成橡膠的40%50%1.2天然橡膠天然橡膠是從天然植物中采集來的一種彈性材料，在自然界中含橡膠成分的植物不下兩千種，如高大的喬木、灌木、草本植物和爬藤植物等，我們常見的橡膠樹、橡膠草、蒲公英 等都含有橡膠成分。一天然橡膠植物與采集含天然橡膠的植物很多，但具有采集價(jià)值的不多，天然橡膠的主要來源有以下幾種：1. 橡膠植物(1) 巴西橡膠樹(2) 橡膠草(3) 銀色橡膠菊(4) 杜仲樹2. 天然橡膠的采集膠乳存在于橡膠樹皮的乳管中，每日清晨在離地50cm的樹干上按一定的傾斜角度割破樹皮斷其乳管，乳白色的膠乳就會(huì)流到割口下盛膠乳的杯子中。割膠制度為當(dāng)割線長(zhǎng)為樹粗的1/31/2時(shí)隔日割，而全周則須隔三天再割一次?？傊畱?yīng)本著這樣的原則：不致使樹木受 損害，又要