橡膠生產工藝學 緒論ppt

1、橡膠生產工藝學橡膠生產工藝學張張 耀耀化學與材料科學學院化學與材料科學學院教材及參考書教材及參考書n1朱敏莊編著朱敏莊編著.橡膠工藝學橡膠工藝學.廣州廣州:華南理工大學出版社，華南理工大學出版社， 1993n2楊清芝主編楊清芝主編. .現(xiàn)代橡膠工藝學現(xiàn)代橡膠工藝學. .北京：北京：中國石化出版社，中國石化出版社，1999n3 鄧本誠主編鄧本誠主編 . . 橡膠工藝原理橡膠工藝原理. . 北京：化學工業(yè)出版北京：化學工業(yè)出版社社 ，1994n4杜軍，袁仲雪主編杜軍，袁仲雪主編. . 材料配合與混煉加工材料配合與混煉加工. .北京：北京： 化化學工業(yè)出版社，學工業(yè)出版社，2003n5橡膠工業(yè)手冊（

2、第一二三分冊）橡膠工業(yè)手冊（第一二三分冊）. .北京：北京：化學工業(yè)出化學工業(yè)出版社，版社，2001n6王貴恒主編王貴恒主編. . 高分子材料成型加工原理高分子材料成型加工原理. .北京：北京：化學化學 工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，19961.1.參考書參考書2.2.參考文摘參考文摘（1）中國化工文摘（季刊）；（）中國化工文摘（季刊）；（2）化學文摘（）化學文摘（Chemical Abstract）（）（CA）；（）；（3）PAPRA Abstract英國塑料橡膠英國塑料橡膠協(xié)會文摘；（協(xié)會文摘；（4）日本科技文獻速報；（）日本科技文獻速報；（5）橡膠文摘。）橡膠文摘。3.3.中文刊物中文刊物（1

3、）橡膠工業(yè)（月刊）（北京橡膠設計院）；（）橡膠工業(yè)（月刊）（北京橡膠設計院）；（2）合成橡）合成橡膠工業(yè)（雙月刊）（蘭化）；（膠工業(yè)（雙月刊）（蘭化）；（3）特種橡膠制品；（）特種橡膠制品；（4）橡）橡膠參考資料；（膠參考資料；（5）橡膠譯叢；（）橡膠譯叢；（6）膠帶工業(yè)；（）膠帶工業(yè)；（7）乳膠）乳膠工業(yè)；（工業(yè)；（8）炭黑工業(yè)。）炭黑工業(yè)。4.4.主要外文刊物主要外文刊物（1）Rubber Chemistry and Technology（2）協(xié)會志）協(xié)會志1、2班班 周三周三 7、8節(jié)節(jié) 4#301D （單周）（單周） 周五周五 5、6節(jié)節(jié) 4#301D （全周）（全周）3、4班班 周三

4、周三 3、4節(jié)節(jié) 9#308D （雙周）（雙周） 周五周五 3、4節(jié)節(jié) 9#308D （全周）（全周）上課時間地點上課時間地點 緒緒 論論n一、橡膠的發(fā)展歷史一、橡膠的發(fā)展歷史n二、橡膠工業(yè)的重要性二、橡膠工業(yè)的重要性n三、本課程的內容三、本課程的內容n四、本課程的特點四、本課程的特點n五、橡膠的基本概念五、橡膠的基本概念n六、橡膠制品的分類六、橡膠制品的分類 n七、生膠和配合劑七、生膠和配合劑n 配方例子配方例子 緒緒 論論學習要求學習要求學習目的：學習目的： 通過學習，初步了解本門課程的主要內容，通過學習，初步了解本門課程的主要內容，能正確使用相關術語，并對本門課程產生興趣。能正確使用相關

5、術語，并對本門課程產生興趣。 學習重點：學習重點： 橡膠行業(yè)中常見的幾個概念：橡膠（包括生橡膠行業(yè)中常見的幾個概念：橡膠（包括生膠和硫化膠）以及橡膠類似物。膠和硫化膠）以及橡膠類似物。 學習難點：學習難點： 生膠和硫化膠概念的區(qū)別。生膠和硫化膠概念的區(qū)別。 一、橡膠的發(fā)展歷史一、橡膠的發(fā)展歷史1.天然橡膠的發(fā)現(xiàn)和利用天然橡膠的發(fā)現(xiàn)和利用（1）考古發(fā)現(xiàn)人類在考古發(fā)現(xiàn)人類在11世紀就開始使用橡膠。世紀就開始使用橡膠。（2）14931496年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸時看到當?shù)孛裢婺旮鐐惒及l(fā)現(xiàn)美洲大陸時看到當?shù)孛裢?耍橡膠球并將其帶回歐洲，歐洲人開始認識天然橡膠。耍橡膠球并將其帶回歐洲，歐洲人開始認識天然橡

6、膠。（3） 1735年，法國科學家年，法國科學家 Condamine等將當?shù)鼐用袼葘數(shù)鼐用袼?制橡膠制品帶回歐洲，引起進一步研究和利用橡膠的興趣。制橡膠制品帶回歐洲，引起進一步研究和利用橡膠的興趣。（4）1823年在英國建立第一個橡膠工廠，將橡膠溶于苯中制成年在英國建立第一個橡膠工廠，將橡膠溶于苯中制成防水布生產雨衣。此為橡膠工業(yè)的開始。防水布生產雨衣。此為橡膠工業(yè)的開始。（5）1826年年Hancock發(fā)現(xiàn)了用機械使橡膠獲得塑性的方法，這發(fā)現(xiàn)了用機械使橡膠獲得塑性的方法，這一發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代橡膠加工方法的基礎。一發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代橡膠加工方法的基礎。（6）1830年至年至1876年英國人把橡膠

7、樹種和幼苗從倫敦皇家年英國人把橡膠樹種和幼苗從倫敦皇家植物園移植到印尼、新加坡、馬來西亞等地，完成了野生植物園移植到印尼、新加坡、馬來西亞等地，完成了野生天然橡膠變成人工栽培種植的艱難工作。天然橡膠變成人工栽培種植的艱難工作。（7）1839年，年，CGoodyear發(fā)明橡膠硫化法：將橡膠和硫發(fā)明橡膠硫化法：將橡膠和硫磺共熱，特別是在鉛化合物存在下與硫磺共熱之后，橡膠磺共熱，特別是在鉛化合物存在下與硫磺共熱之后，橡膠就會變成堅實而富有彈性的物質，不再因溫度的改變而變就會變成堅實而富有彈性的物質，不再因溫度的改變而變硬發(fā)粘。硬發(fā)粘。（8） 1888年英國醫(yī)生年英國醫(yī)生Dunlop（鄧祿普鄧祿普 ）

8、發(fā)明了充氣輪胎。）發(fā)明了充氣輪胎。（9） 1904年發(fā)現(xiàn)某些金屬氧化物有促進硫化作用，但效果年發(fā)現(xiàn)某些金屬氧化物有促進硫化作用，但效果不十分明顯。不十分明顯。1906年發(fā)現(xiàn)苯胺有促進硫化作用，直到年發(fā)現(xiàn)苯胺有促進硫化作用，直到1919年才開始大量應用噻唑類促進劑。年才開始大量應用噻唑類促進劑。（10） 1920年炭黑作為橡膠的補強劑大量使用。年炭黑作為橡膠的補強劑大量使用。2.合成橡膠的工業(yè)化和發(fā)展合成橡膠的工業(yè)化和發(fā)展（1）合成橡膠的歷史一般認為從合成橡膠的歷史一般認為從1879年布卻特發(fā)現(xiàn)異戊二年布卻特發(fā)現(xiàn)異戊二烯聚合試驗開始，直到烯聚合試驗開始，直到1900年人們了解了天然橡膠分子結年人

9、們了解了天然橡膠分子結構后，合成橡膠才真正成為可能。構后，合成橡膠才真正成為可能。（2）在高分子鏈狀結構學說和橡膠彈性分子動力學理論指在高分子鏈狀結構學說和橡膠彈性分子動力學理論指導下，導下， 19141918年第一次世界大戰(zhàn)期間德國生產了甲基年第一次世界大戰(zhàn)期間德國生產了甲基橡膠，開了合成橡膠生產的新紀元。橡膠，開了合成橡膠生產的新紀元。（3） 1932年，前蘇聯(lián)大規(guī)模生產丁鈉橡膠后相繼生產的合年，前蘇聯(lián)大規(guī)模生產丁鈉橡膠后相繼生產的合成膠有氯丁、丁苯及丁腈橡膠。成膠有氯丁、丁苯及丁腈橡膠。（4）50年代，年代，Zeigler-Natta發(fā)現(xiàn)定向聚合法，導致了合成橡發(fā)現(xiàn)定向聚合法，導致了合成

10、橡膠工業(yè)的新飛躍。膠工業(yè)的新飛躍。（5）19651973年出現(xiàn)熱塑性彈性體，這是第三代橡膠。年出現(xiàn)熱塑性彈性體，這是第三代橡膠。3.我國橡膠發(fā)展簡況我國橡膠發(fā)展簡況（1）我國從我國從1904年開始種植天然橡膠，并于年開始種植天然橡膠，并于20世世紀紀50年代初將橡膠樹北移試種成功。在北緯年代初將橡膠樹北移試種成功。在北緯1824的廣西、云南等地大面積種植橡膠樹。的廣西、云南等地大面積種植橡膠樹。（2）1917年在廣州建立了第一個規(guī)模甚小的膠鞋年在廣州建立了第一個規(guī)模甚小的膠鞋工廠。隨后，在上海、天津、青島等地相繼營建工廠。隨后，在上海、天津、青島等地相繼營建了一些橡膠廠，早期以生產膠鞋為主。了

11、一些橡膠廠，早期以生產膠鞋為主。（3）新中國成立后，橡膠工業(yè)已建成為具有強大新中國成立后，橡膠工業(yè)已建成為具有強大物質基礎的完整工業(yè)體系。物質基礎的完整工業(yè)體系。二、橡膠工業(yè)的重要性二、橡膠工業(yè)的重要性1.橡膠是重要的工業(yè)材料，同時又是重要的戰(zhàn)略橡膠是重要的工業(yè)材料，同時又是重要的戰(zhàn)略物資，應用廣泛。物資，應用廣泛。2.目前世界橡膠制品的品種和規(guī)格的總數(shù)約有目前世界橡膠制品的品種和規(guī)格的總數(shù)約有10萬之多。萬之多。三、本科程的內容三、本科程的內容以生膠為原料以生膠為原料制造橡膠制品制造橡膠制品1.橡膠工藝生產所用的橡膠工藝生產所用的原材料原材料包括包括生膠及橡膠類似物生膠及橡膠類似物、硫化硫化

12、體系配合劑體系配合劑、補強填充劑補強填充劑、軟軟化增塑劑化增塑劑、防老劑防老劑等原材料等原材料2.原材料的配方原材料的配方3.橡膠加工工藝的過程橡膠加工工藝的過程包括包括塑煉、混煉、壓延擠出、成型塑煉、混煉、壓延擠出、成型、硫化硫化等工藝等工藝 四、本科程的特點四、本科程的特點1.專業(yè)性強專業(yè)性強2. 需記憶的東西多：需記憶的東西多： 各種常用生膠的代號、性能、結構。各種常用生膠的代號、性能、結構。 配合劑的品種、分類、性能等。配合劑的品種、分類、性能等。 各工藝過程的工藝條件。各工藝過程的工藝條件。3.理論性、實踐性強。理論性、實踐性強。橡膠是高彈性的高分子材料，也稱彈性體。橡膠是高彈性的高

13、分子材料，也稱彈性體。橡膠在較小的外力作用下能顯示出高度變橡膠在較小的外力作用下能顯示出高度變形的能力，而在外力除去后，又能恢復原來形的能力，而在外力除去后，又能恢復原來的形狀的形狀。 五、橡膠的基本概念五、橡膠的基本概念n橡膠除在小變形區(qū)域外橡膠除在小變形區(qū)域外（小于（小于50%50%），沒有固定的），沒有固定的楊氏模量，小變形范圍內的楊氏模量，小變形范圍內的楊氏模量約為楊氏模量約為1.0N/mm1.0N/mm2 2。n橡膠的拉斷強度不高。橡膠的拉斷強度不高。常見概念常見概念1.橡膠橡膠生膠生膠原料橡膠，即沒有原料橡膠，即沒有經過加工和配合的未交聯(lián)經過加工和配合的未交聯(lián)狀態(tài)的橡膠狀態(tài)的橡膠。

14、分子呈分子呈線型結構。線型結構。硫化膠硫化膠生膠經過加工和配合生膠經過加工和配合已交聯(lián)的橡膠。即交聯(lián)結構已交聯(lián)的橡膠。即交聯(lián)結構的橡膠的橡膠。按按形形態(tài)態(tài)分分固態(tài)生膠固態(tài)生膠(干膠干膠)膠乳或膠乳或乳膠乳膠 指高聚物的粒子分散在指高聚物的粒子分散在水介質中所形成的具有一定水介質中所形成的具有一定穩(wěn)定性的膠體分散體系。穩(wěn)定性的膠體分散體系。彈性高聚物，是未交彈性高聚物，是未交聯(lián)和已交聯(lián)兩種狀態(tài)聯(lián)和已交聯(lián)兩種狀態(tài)的總稱。的總稱。常見概念常見概念2.橡膠類似物橡膠類似物指橡膠代用品，可部分代替指橡膠代用品，可部分代替橡膠來使用。如再生膠、硫化膠粉。橡膠來使用。如再生膠、硫化膠粉。 n(一）常規(guī)物理機

15、械一）常規(guī)物理機械性能性能 n（二）橡膠的動態(tài)力學性能（二）橡膠的動態(tài)力學性能 討論橡膠在遠未破壞的應力反復作用下的使用性能。討論橡膠在遠未破壞的應力反復作用下的使用性能。1.動態(tài)黏彈譜動態(tài)黏彈譜 在動態(tài)黏彈儀上 測定動態(tài)模量、彈性模量、損耗模量和損耗角正切。 在占特異奇壓縮疲勞試驗機上 測定在一定時間內的壓縮疲勞溫升，靜壓縮變形率、動壓縮變形率、永久變形和疲勞壽命.。 在德墨西亞屈撓試驗機上 鞋材試樣是在鞋類專用曲折試驗機上。2.壓縮疲勞壓縮疲勞3.屈撓龜裂屈撓龜裂n(三）橡膠的彈性三）橡膠的彈性 表示橡膠保持彈性變形的最低溫度。表示橡膠保持彈性變形的最低溫度。 彈性值以擺錘彈起的高度與原高

16、度的百分比表示。彈性值以擺錘彈起的高度與原高度的百分比表示。 橡膠試樣受力伸長后卸荷，試樣收縮時橡膠試樣受力伸長后卸荷，試樣收縮時恢復的功與伸長所消耗的功之比的百分數(shù)?；謴偷墓εc伸長所消耗的功之比的百分數(shù)。 使橡膠試樣于壓縮狀態(tài)下，在一定溫度的介質使橡膠試樣于壓縮狀態(tài)下，在一定溫度的介質 中經歷一定時間后卸荷，在常溫下恢復一定時間中經歷一定時間后卸荷，在常溫下恢復一定時間后測定其高度。后測定其高度。1012hhhhKyn(四四)耐老化性能耐老化性能 耐臭氧測試耐臭氧測試 試樣在一定臭氧濃試樣在一定臭氧濃度濕度條件下，產生度濕度條件下，產生龜裂的時間。龜裂的時間。熱空氣老化熱空氣老化 將橡膠試樣

17、置于規(guī)將橡膠試樣置于規(guī)定溫度的熱空氣中一定溫度的熱空氣中一定時間，取出后測定定時間，取出后測定其物理機械性能的變其物理機械性能的變化?；?。 橡膠的耐老化性能是硫化橡膠性能的重要指標。橡膠的耐老化性能是硫化橡膠性能的重要指標。n(五五)耐磨性能耐磨性能 試樣在砂紙輪上磨耗試樣在砂紙輪上磨耗2.54mm時砂紙輪轉動時砂紙輪轉動的圈數(shù)與標準試片在砂紙輪上磨耗的圈數(shù)與標準試片在砂紙輪上磨耗2.54mm時轉動圈數(shù)之比的百分數(shù)時轉動圈數(shù)之比的百分數(shù)(耐磨系數(shù)耐磨系數(shù))。 試樣在砂紙輪上走完規(guī)定距離所磨試樣在砂紙輪上走完規(guī)定距離所磨耗的體積（耗的體積（mm3）(磨耗值磨耗值)。 試樣在砂輪上走完試樣在砂輪上

18、走完1.61km所磨耗的所磨耗的體積（體積（cm3）。）。n(六六)與加工性能有關的品質指標與加工性能有關的品質指標 正硫化時間正硫化時間 硫化儀扭矩上升到最大扭矩的硫化儀扭矩上升到最大扭矩的90%所對應的時間所對應的時間 焦燒時間焦燒時間 膠料在模型中流動充模的時間膠料在模型中流動充模的時間 門尼焦燒門尼焦燒 表征未硫化膠硫化特性的指標表征未硫化膠硫化特性的指標 門尼黏度門尼黏度 判斷膠料加工性能的好壞判斷膠料加工性能的好壞可塑度可塑度 反映膠料可塑性的品質反映膠料可塑性的品質六、橡膠制品的分類六、橡膠制品的分類分類分類鞋類鞋類各類輪胎各類輪胎膠管膠管膠帶類膠帶類工業(yè)制品工業(yè)制品（雜制品）（雜制品）七、生膠和配合劑七、生膠和配合劑n配合劑配合劑在生膠中所加入的各種化學藥品在生膠中所加入的各種化學藥品。 類型類型 功能功能n生膠及橡膠類似物生膠及橡膠類似物 基本材料（主體）基本材料（主體）n硫化體系（硫化劑促進劑硫化體系（硫化劑促進劑 起硫化作用起硫化作用 活性劑防焦劑）活性