橡膠原材料知識

1、橡膠原材料知識 講師：講師： 課時：課時：1小時小時橡膠的定義 通俗定義: 橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬 以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.因而也稱為彈性體.橡膠的基本特性 其基本特性如下： 1. 有橡膠狀彈性。 2. 具有粘彈性。 3. 有減震緩沖的作用。 4. 對溫度依賴大 5. 具有電絕緣性。 6. 有老化現(xiàn)象。 7. 必須進行硫化。 8. 必須加入配合劑 9 比重小，硬度低，柔軟性好，透氣性差。 橡膠的起源 在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲以前（1492年），中美洲和南美洲的當?shù)鼐用窬鸵呀涢_始了應用：他們從某些樹木的樹皮割取膠乳，制成實心膠球、鞋子、瓶子或其他用品，這種樹當

2、地稱為：ulli或cau-uchu意思是“流淚的樹”， 學名為巴西橡膠樹.巴西橡膠樹 1. 1. 野生橡膠：由野生樹木植物采制的橡膠。銀色橡膠野生橡膠：由野生樹木植物采制的橡膠。銀色橡膠 菊，野藤橡膠等也屬此類。菊，野藤橡膠等也屬此類。 2. 2. 栽培橡膠：主要是三葉橡膠樹。栽培橡膠：主要是三葉橡膠樹。3. 3. 橡膠草橡膠：一公頃可收橡膠草橡膠：一公頃可收150-200KG150-200KG。4. 4. 杜仲膠：由杜仲樹的枝葉根莖中提取。常溫下無彈杜仲膠：由杜仲樹的枝葉根莖中提取。常溫下無彈 性，軟化點高，比重大，耐水性好性，軟化點高，比重大，耐水性好 生膠天然橡膠來源 但是所有這些產品凡

3、是遇到氣溫高和經太陽暴曬后就但是所有這些產品凡是遇到氣溫高和經太陽暴曬后就變軟發(fā)粘，在氣溫低時就變硬和脆裂變軟發(fā)粘，在氣溫低時就變硬和脆裂. .制品不能經久耐用制品不能經久耐用. . 直到美國人直到美國人C.GoodyearC.Goodyear（固特異）在一個偶然的機（固特異）在一個偶然的機會發(fā)現(xiàn)硫磺粉灑在晾曬的膠塊上可以避免膠塊發(fā)粘，使會發(fā)現(xiàn)硫磺粉灑在晾曬的膠塊上可以避免膠塊發(fā)粘，使膠塊表明光滑有彈性，后經一年多的實驗，證明在橡膠膠塊表明光滑有彈性，后經一年多的實驗，證明在橡膠中加入硫磺粉和堿式碳酸鉛，經共同加熱熔化后所制出中加入硫磺粉和堿式碳酸鉛，經共同加熱熔化后所制出的橡膠制品可以長久的

4、保持良好的彈性的橡膠制品可以長久的保持良好的彈性. . 固特異于固特異于18391839年發(fā)現(xiàn)了橡膠的硫化，從此天然橡膠才年發(fā)現(xiàn)了橡膠的硫化，從此天然橡膠才真正被確定具有特殊的使用價值，成為一種極其重要的真正被確定具有特殊的使用價值，成為一種極其重要的工業(yè)原料工業(yè)原料橡膠為什么要硫化CH2CCHCH2CH3SCH2CCHCH2CH3CH2CCHCH2CH3SS 1900 1900年年.孔達科夫用孔達科夫用2,3-2,3-二甲基二甲基-1-1，3-3-丁二烯丁二烯聚合成革狀彈性體。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國的聚合成革狀彈性體。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國的海上運輸被封鎖海上運輸被封鎖, ,切斷了天然橡

5、膠的輸入切斷了天然橡膠的輸入, ,他們于他們于19171917年首次用年首次用2 2，3-3-二甲基二甲基-1,3-1,3-丁二烯生產了合成丁二烯生產了合成橡膠，取名為甲基橡膠橡膠，取名為甲基橡膠WW和甲基橡膠和甲基橡膠H H。 甲基橡膠甲基橡膠WW是是2,3-2,3-二甲基二甲基-1,3-1,3-丁二烯在丁二烯在7070熱熱聚合歷經聚合歷經 5 5個月后制得的，而甲基橡膠個月后制得的，而甲基橡膠 H H是上述單是上述單體在體在30303535聚合歷經聚合歷經3 34 4個月后制成的硬橡膠。個月后制成的硬橡膠。在戰(zhàn)爭期間，甲基橡膠共生產了在戰(zhàn)爭期間，甲基橡膠共生產了 2350T2350T。這種

6、橡膠。這種橡膠的性能比天然橡膠差得多，而且當時單體的合成和的性能比天然橡膠差得多，而且當時單體的合成和聚合技術都很落后，故戰(zhàn)后停止生產聚合技術都很落后，故戰(zhàn)后停止生產合成橡膠的誕生 合成橡膠工業(yè)的建立和發(fā)展合成橡膠工業(yè)的建立和發(fā)展 1927192719281928年，美國的年，美國的J.C.J.C.帕特里克首先合成了帕特里克首先合成了 “聚硫橡膠聚硫橡膠” ” W.H.W.H.卡羅瑟斯紐蘭德利用卡羅瑟斯紐蘭德利用J.A.J.A.紐蘭德的方法合成了紐蘭德的方法合成了 2-2-氯氯-1,3-1,3-丁二烯，制得了丁二烯，制得了“氯丁橡膠氯丁橡膠”杜邦公司進行了杜邦公司進行了小量試產小量試產. 到到

7、19441944年相繼生產出了：丁鈉橡膠、丁苯橡膠、丁年相繼生產出了：丁鈉橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠. . 第二次世界大戰(zhàn)期間，由于日本占領了馬來西亞等第二次世界大戰(zhàn)期間，由于日本占領了馬來西亞等天然橡膠產地，更加促使北美和蘇聯(lián)等加速合成橡膠的天然橡膠產地，更加促使北美和蘇聯(lián)等加速合成橡膠的研制和生產研制和生產 使得合成橡膠的產量在使得合成橡膠的產量在1939194419391944年間年間2312023120噸劇增噸劇增到到885500885500噸噸 發(fā)展新階段發(fā)展新階段 5050年代中期年代中期, ,由于發(fā)明了齊格勒由于發(fā)明

8、了齊格勒- -納塔和鋰系等新型催納塔和鋰系等新型催化劑；石油工業(yè)為合成橡膠提供了大量高品級的單體；化劑；石油工業(yè)為合成橡膠提供了大量高品級的單體；人們也逐漸認識了橡膠分子的微觀結構對橡膠性能的重人們也逐漸認識了橡膠分子的微觀結構對橡膠性能的重要性；加上配合新型催化劑而開發(fā)的溶液聚合技術，使要性；加上配合新型催化劑而開發(fā)的溶液聚合技術，使有效地控制橡膠分子的立構規(guī)整性成為可能。這些因素有效地控制橡膠分子的立構規(guī)整性成為可能。這些因素使合成橡膠工業(yè)進入生產立構規(guī)整橡膠的嶄新階段代表使合成橡膠工業(yè)進入生產立構規(guī)整橡膠的嶄新階段代表性的產品有：異戊橡膠、順丁橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯性的產品有：異戊橡膠、

9、順丁橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠橡膠. . 合成橡膠的產量合成橡膠的產量,1950,1950年約達年約達600kt,50600kt,50年代以后年代以后, ,由于由于石油化工高速度發(fā)展，相應的合成橡膠產量也幾乎是每石油化工高速度發(fā)展，相應的合成橡膠產量也幾乎是每5 5年增加年增加 1000kt1000kt左右。左右。橡膠配方的組成橡膠配方的組成 配方結構配方結構: : 配方組成的五大體系：配方組成的五大體系： 主體材料、主體材料、 軟化增塑體系、軟化增塑體系、 硫化體系、硫化體系、 補強填充體系、補強填充體系、 防護體系；防護體系；（一）主體材料生膠、再生膠：為橡膠配合料中的主生膠、再生膠：為橡

10、膠配合料中的主成分，是主體材料，決定橡膠的使用成分，是主體材料，決定橡膠的使用性能、工藝性能和產品成本、壽命的性能、工藝性能和產品成本、壽命的主要因素主要因素. .天 然 橡 膠 （ N R ）合 成 橡 膠通 用 合 成 橡 膠特 種 合 成 橡 膠丁 苯 橡 膠 （ S B R ）順 丁 橡 膠 （ B R ）丁 腈 橡 膠 （ N B R ）氯 丁 橡 膠 （ C R ）乙 丙 橡 膠 （ E P M 、 E P D M ）丁 基 橡 膠 （ I I R ）異 戊 橡 膠 （ I R ）氟 橡 膠 （ F P M ）硅 橡 膠 （ M V Q 或 Q ）聚 氨 酯 橡 膠 （ P U ）

11、丙 烯 酸 酯 橡 膠 （ A C M ）聚 硫 橡 膠 （ T ）氯 化 聚 乙 烯 （ C P E ）氯 磺 化 聚 乙 烯 （ C S M ）氯 醚 橡 膠 或 氯 醇 橡 膠 （ C O 、 E C O ）環(huán) 氧 化 天 然 橡 膠 （ E N R ）（一）主體材料 合成橡膠合成橡膠 將石油進行高溫分解將石油進行高溫分解,再化學合成再化學合成 合成橡膠的分類合成橡膠的分類: 1.丁苯橡膠丁苯橡膠: ( SBR)聚合單體：丁二烯聚合單體：丁二烯苯乙烯苯乙烯. 性能：彈性比性能：彈性比NR稍差稍差,耐磨和耐老化比耐磨和耐老化比NR好好應用：轎車、輕卡車輪胎等、膠鞋、膠布、文體用品、應用：轎

12、車、輕卡車輪胎等、膠鞋、膠布、文體用品、 膠板、蓄電池殼、膠帶等膠板、蓄電池殼、膠帶等 ASTM AA規(guī)范規(guī)范（一）主體材料 2. 異戊膠異戊膠 ( IR ) 聚合單體：異戊二烯聚合單體：異戊二烯. 因為結構與因為結構與NR一樣一樣,所以也稱為人造天然膠所以也稱為人造天然膠. 性能：性質與性能：性質與NR類似類似.但純凈度要比但純凈度要比NR高高 應用：輪胎、膠鞋、膠帶、膠管、工藝橡膠應用：輪胎、膠鞋、膠帶、膠管、工藝橡膠 制品、醫(yī)療、食品用橡膠制品等制品、醫(yī)療、食品用橡膠制品等. ASTM AA規(guī)范規(guī)范（一）主體材料3. 順丁膠順丁膠 ( BR ) 聚合單體：丁二烯聚合單體：丁二烯. 性能：

13、其彈性、耐磨性和耐低溫性是通用膠性能：其彈性、耐磨性和耐低溫性是通用膠 中最好的中最好的, 用途：輪胎胎面及胎側等，多為并用。鞋、用途：輪胎胎面及胎側等，多為并用。鞋、 減震品、膠輥、膠帶、膠管、跳跳球減震品、膠輥、膠帶、膠管、跳跳球 ASTM AA BA規(guī)范規(guī)范（一）主體材料4. 三元乙丙膠三元乙丙膠 ( EPDM ) 聚合單體聚合單體: 乙烯乙烯丙烯丙烯第三單體第三單體. 性能：耐老化耐臭氧性、耐極性液體、耐水性能：耐老化耐臭氧性、耐極性液體、耐水 及過熱水、水蒸氣好、耐電性能好及過熱水、水蒸氣好、耐電性能好 用途：電線電纜絕緣層、汽車玻璃除水條、用途：電線電纜絕緣層、汽車玻璃除水條、 窗

14、戶密封條、窗戶密封條、 蒸汽膠管、輸送帶等蒸汽膠管、輸送帶等ASTM 規(guī)范：規(guī)范：BA CA DA（一）主體材料 5. 氯丁橡膠（氯丁橡膠（CR）聚合單體：氯丁二烯聚合單體：氯丁二烯特性：耐候性、耐臭氧性、阻燃、耐熱性及特性：耐候性、耐臭氧性、阻燃、耐熱性及 耐化學藥品性均好耐化學藥品性均好 用途：輪胎內襯層、低壓電線電纜、輸送帶、用途：輪胎內襯層、低壓電線電纜、輸送帶、 減震橡膠、窗戶密封條、膠粘劑、膠布、減震橡膠、窗戶密封條、膠粘劑、膠布、 涂料涂料（一）主體材料 6.丁腈橡膠丁腈橡膠聚合單體：丁二烯聚合單體：丁二烯/丙烯腈丙烯腈特性：耐油性、耐磨性、耐老化好特性：耐油性、耐磨性、耐老化好

15、 ， 是通用耐油橡膠，在是通用耐油橡膠，在-40120下使用下使用用途：油封、襯墊、耐油膠管、輸送帶、印刷用途：油封、襯墊、耐油膠管、輸送帶、印刷 膠輥、紡織皮輥等耐油工業(yè)制品膠輥、紡織皮輥等耐油工業(yè)制品 （一）主體材料 7.丁基橡膠（丁基橡膠（IIR）聚合單體：聚合單體： 異丁烯與少量異戊二烯異丁烯與少量異戊二烯特性：耐候性、耐臭氧性、耐氣透性好，并可特性：耐候性、耐臭氧性、耐氣透性好，并可 耐極性溶劑耐極性溶劑 用途：輪胎內胎、內襯層、硫化膠囊層面防水用途：輪胎內胎、內襯層、硫化膠囊層面防水 卷材，電線電纜、蒸汽膠管、耐熱輸送卷材，電線電纜、蒸汽膠管、耐熱輸送 帶、藥品瓶塞、密封劑等帶、藥

16、品瓶塞、密封劑等 （一）主體材料8. 硅膠硅膠 (Q )聚合單體：主鏈由硅原子和氧原子交替組成聚合單體：主鏈由硅原子和氧原子交替組成性能：使用溫度范圍最廣性能：使用溫度范圍最廣,-120+250, 毒性最低、具生理惰性、透氣性好、毒性最低、具生理惰性、透氣性好、 電絕緣性好，物理機械性能較差電絕緣性好，物理機械性能較差用途：膠管、膠帶、膠輥、電絕緣制品、用途：膠管、膠帶、膠輥、電絕緣制品、 人造皮膚、器官等人造皮膚、器官等.（一）主體材料 9. 氟膠氟膠 ( FKM 、FPM、VITON)聚合單體：偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯聚合單體：偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯性能：防火性能：防火.耐油耐油

17、.耐溶劑是所有膠中最好的耐溶劑是所有膠中最好的.用途：導彈、飛機、汽車等用密封件，化工廠耐用途：導彈、飛機、汽車等用密封件，化工廠耐 腐蝕皮碗、襯墊、薄膜，油箱襯層、膠管腐蝕皮碗、襯墊、薄膜，油箱襯層、膠管 及泵用零件等及泵用零件等 ASTM規(guī)范：規(guī)范：HK KK（一）主體材料 10.丙烯酯橡膠（丙烯酯橡膠（ACM、AEM）聚合單體：丙烯酸與帶有可提供交聯(lián)反應的聚合單體：丙烯酸與帶有可提供交聯(lián)反應的 活性基團的單體共聚制得活性基團的單體共聚制得 特性：高溫狀態(tài)下耐油性好，并耐老化特性：高溫狀態(tài)下耐油性好，并耐老化 用途：汽車上用的密封件，主要是油封、皮碗、用途：汽車上用的密封件，主要是油封、皮

18、碗、 O型圈等（也稱車用橡膠）型圈等（也稱車用橡膠）AEM是乙烯丙烯酸酯橡膠，從性能上來說強度、是乙烯丙烯酸酯橡膠，從性能上來說強度、伸長、加工型要優(yōu)于伸長、加工型要優(yōu)于ACM；耐油性較；耐油性較ACM差差.AEM耐溫可達到耐溫可達到175 ACM 耐溫耐溫 150C；（二）補強填充體系 補強填充體系補強填充體系 包括補強劑和填充劑包括補強劑和填充劑 補強劑：補強劑： 指填充后起到顯著補強指填充后起到顯著補強 作用的則稱為補強劑作用的則稱為補強劑 例如：炭黑、白炭黑例如：炭黑、白炭黑. .（二）補強填充體系 炭黑：炭黑： 最常用的黑色橡膠補強劑，其橡膠用品級為：最常用的黑色橡膠補強劑，其橡膠用

19、品級為：N100N900系列，數(shù)字越大，其炭黑顆粒越系列，數(shù)字越大，其炭黑顆粒越大、補強效果越小、比表面積越小、越容易大、補強效果越小、比表面積越小、越容易分散。分散。像我們公司使用的炭黑有：像我們公司使用的炭黑有：N330、N326、N550、N774、N762、N990后面的兩位數(shù)字沒有實際意義后面的兩位數(shù)字沒有實際意義也就是說要使橡膠的硬度漲一度，也就是說要使橡膠的硬度漲一度，N330只要用只要用2 phr、而、而N990需要用需要用5 phr（二）補強填充體系 白炭黑白炭黑: 主要成分為水合二氧化硅，主要成分為水合二氧化硅，由于其補強效果好，是非黑色制品中主要的由于其補強效果好，是非黑

20、色制品中主要的補強劑，因此，常稱為：白炭黑補強劑，因此，常稱為：白炭黑由于制法不同，又分為：沉淀法及氣相法由于制法不同，又分為：沉淀法及氣相法沉淀法：沉淀法：HI-SIL-255、VN3#氣相法：分散差、補強好，常用做硅膠補強劑氣相法：分散差、補強好，常用做硅膠補強劑 我們公司購買的硅膠中已經加入氣相我們公司購買的硅膠中已經加入氣相 法白炭黑法白炭黑（二）補強填充體系填充劑（增容劑）填充劑（增容劑） ： 指加入橡膠后不起補強作用而主要降低成本指加入橡膠后不起補強作用而主要降低成本或改善工藝性能的填充劑或改善工藝性能的填充劑 我們公司常使用的有：我們公司常使用的有：CLAYCLAY、#321#3

21、21、N-85N-85、BaSO4BaSO4、CaCO3CaCO3、CCCC、P4P4硅藻土、滑石粉等硅藻土、滑石粉等（三）軟化增塑體系 分為軟化劑及增塑劑兩種分為軟化劑及增塑劑兩種 軟化劑：軟化劑：物理增塑劑，一般為軟化油，物理增塑劑，一般為軟化油，通過降低分子間作用力通過降低分子間作用力 達到軟化效果，達到軟化效果，加入后可以降低材料硬度，改善低溫性能等加入后可以降低材料硬度，改善低溫性能等. . 增塑劑：化學增塑劑，加入后可以使橡膠增塑劑：化學增塑劑，加入后可以使橡膠分子發(fā)生斷裂，從而達到增塑效果。分子發(fā)生斷裂，從而達到增塑效果。我們公司使用的：我們公司使用的：A-60A-60（三）軟化

22、增塑體系 物理增塑劑按其來源不同，物理增塑劑按其來源不同， 可分為以下五類：可分為以下五類： 石油系增塑劑石油系增塑劑 石油系增塑劑是石油加工過程中所得的油品石油系增塑劑是石油加工過程中所得的油品 如：如：1#油（芳香烴油）、油（芳香烴油）、 2280和和P600（鏈烷烴油）（鏈烷烴油） 煤焦油系增速劑煤焦油系增速劑 包括煤焦油、古馬隆樹脂和煤瀝青等包括煤焦油、古馬隆樹脂和煤瀝青等 （三）軟化增塑體系 松油系增塑劑松油系增塑劑 包括松香、松焦油、松香油及妥爾油包括松香、松焦油、松香油及妥爾油 脂肪油系增速劑脂肪油系增速劑 此類增塑劑包括動植物油制取的脂肪酸、干油、和黑油此類增塑劑包括動植物油制

23、取的脂肪酸、干油、和黑油膏、白油膏等膏、白油膏等 如：如：FACTICE 合成增塑劑合成增塑劑 按化學結構分為八類：苯二甲酸酯類、脂肪二元酸酯類、按化學結構分為八類：苯二甲酸酯類、脂肪二元酸酯類、脂肪酸酯類、磷酸酯類、聚酯類、環(huán)氧類、含氯類、其脂肪酸酯類、磷酸酯類、聚酯類、環(huán)氧類、含氯類、其他他.如：如：B-22、DOP、DOA、RS-107、PN150（四）硫化體系硫化體系硫化體系硫化劑、促進劑、活性劑、防焦劑硫化劑、促進劑、活性劑、防焦劑. .由于硫化劑不同所以硫化體系一般有：由于硫化劑不同所以硫化體系一般有： 硫磺硫化體系：硫磺硫化體系：S-80GA及載硫劑硫化及載硫劑硫化 過氧化物硫化

24、：過氧化物硫化：F-40、DCP99%、DCP40% 金屬氧化物硫化：金屬氧化物硫化：ZnO-A 雙酚硫化體系：雙酚硫化體系：公司常用氟橡膠中已經加入公司常用氟橡膠中已經加入 皂交聯(lián)：皂交聯(lián)： SK1、SN1 樹脂硫化：樹脂硫化：丁基橡膠可以使用，公司內未使用丁基橡膠可以使用，公司內未使用（四）硫化體系 促進劑：加快硫化速度，縮短硫化時間，促進劑：加快硫化速度，縮短硫化時間， 提高交聯(lián)效率提高交聯(lián)效率如：如：TT、TET、TRA、TL、CZ、DM、D、 M、DOTG等等 活性劑：提高促進劑活性，減少促進劑用量活性劑：提高促進劑活性，減少促進劑用量如：一般使用如：一般使用ZnO ST-ACD 通過他們生成硬脂通過他們生成硬脂 酸鋅達到活性劑的效果酸鋅達到活性劑的效果 防焦劑：延長硫化時間，提高加工安全性防焦劑：延長硫