《高分子材料》第4章橡膠

1、制作人：李祎4.1 概述4.2 天然橡膠4.3 通用合成橡膠4.4 特種合成橡膠制作人：李祎4.1 概述概述寶貴的高彈性。大致分為輪胎、膠管、膠帶、鞋業(yè)制品和其他橡膠制品，其中輪胎制品的橡膠消耗量最大，約占世界橡膠量的50%60%，全世界年橡膠用量約1700萬(wàn)噸。4.1.1 橡膠的特征（常溫下的高彈性）橡膠為什么會(huì)有彈性呢？橡膠分子之間的作用力狀況決定了橡膠的柔性。橡膠制作人：李祎4.1.2 橡膠的發(fā)展史1. 天然橡膠的發(fā)展和利用時(shí)期14931496年，哥倫布在發(fā)現(xiàn)新大陸，發(fā)現(xiàn)植物汁液做成的橡膠(Rubber)。1823年，蘇格蘭人發(fā)明雨衣。1839年，發(fā)明了硫化橡膠。1845年，湯姆森發(fā)明了

2、充氣橡膠1890年，輪胎用于自行車1895年，汽車也裝上了輪胎。制作人：李祎2 合成橡膠的發(fā)展和應(yīng)用時(shí)期 德國(guó)首先用異戊二烯中合成了橡膠。 一戰(zhàn)時(shí)期的德國(guó)，曾制成一種叫甲基橡膠的合成橡膠。1955年，(齊格勒納塔催化劑)聚合異戊二烯。首次用人工方法合成了結(jié)構(gòu)與天然橡膠基本一樣的合成天然橡膠。制作人：李祎4.1.3 橡膠的分類來(lái)源、用途天然橡膠特種合成橡膠合成橡膠通用合成橡膠橡膠形態(tài)粉末橡膠固體橡膠液體橡膠碳鏈橡膠化學(xué)結(jié)構(gòu)雜鏈橡膠制作人：李祎4.1.4 橡膠的配合生產(chǎn)工藝：生膠塑煉 混煉 壓延或壓出 半成品 成型 硫化 修整 成品制作人：李祎制作人：李祎 生膠：天然和合成橡膠為橡膠制品的主要成分

3、。2. 硫化體系a. 硫化劑：在一定條件下，能使橡膠發(fā)生交聯(lián)的物質(zhì)，稱之為硫化劑。硫化：橡膠的交聯(lián)過(guò)稱稱之為硫化，硫化的實(shí)質(zhì)使線型橡膠分子交聯(lián)形成體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。制作人：李祎（1）硫、硒、碲等元素，最常用的是硫磺。（2）金屬氧化物：如氧化鋅、氧化鎂。（3）有機(jī)過(guò)氧化物：如過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯。（4）有機(jī)含硫化物：主要有秋蘭姆。（5）醌類化合物。CORRN CS(S)xR1R2RON=NOR硫化劑的種類（結(jié)構(gòu)）：制作人：李祎b. 硫化促進(jìn)劑：凡能加快橡膠與硫化劑反應(yīng)速度，縮短硫化時(shí)間，降低硫化溫度，減少硫化劑用量，并能改善硫化膠物理機(jī)械性能的物質(zhì)稱為硫化促進(jìn)劑。硫化促進(jìn)劑的分類： 無(wú)機(jī)：效率

4、低，硫化膠性能差。 有機(jī)：效率高，硫化特性好，硫化膠的物理機(jī)械性能 與耐老化性能優(yōu)良。化學(xué)結(jié)構(gòu) ：二硫代氨基甲酸鹽類、秋蘭姆類、噻唑類、次磺酰胺類、醛胺類、硫脲類、胺類等。促進(jìn)效率：超促進(jìn)劑，中超促進(jìn)劑、中速促進(jìn)劑和弱促進(jìn)劑。制作人：李祎c. 硫化活性劑：指能促進(jìn)促進(jìn)劑活性，充分發(fā)揮其效能，并能達(dá)到減少促進(jìn)劑用量或縮短硫化時(shí)間的一類物質(zhì)。硫化活性劑分類：無(wú)機(jī)：金屬氧化物，如氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、 氧化鈣等。有機(jī)：脂肪酸，如硬脂酸、油酸、月桂酸等。制作人：李祎3. 填充增強(qiáng)體系：凡能提高橡膠物理機(jī)械性能的物質(zhì)稱補(bǔ)強(qiáng)劑，凡在膠料中能增加容積的物質(zhì)叫為填料。常用補(bǔ)強(qiáng)劑是炭黑，其次是白炭黑，還有碳酸

5、鈣、碳酸鎂、陶土等。4. 軟化增塑體系：分子量較低的化合物。使橡膠分子鏈間作用力降低，混煉時(shí)間變短，流動(dòng)性增加，便于成型。制作人：李祎防老劑：凡能防止和延緩橡膠老化的物質(zhì)稱為防老劑（抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑）5. 防護(hù)體系： 延緩橡膠老化，延長(zhǎng)使用壽命。老化：受氧、臭氧、光、熱、高能輻射、應(yīng)力作用，逐漸發(fā)粘、變硬、彈性降低的現(xiàn)象。制作人：李祎4.2 天然橡膠（天然橡膠（NR）制作人：李祎（1）天然橡膠品種 新鮮膠乳 濃縮膠乳 干膠（生膠）膠乳制品a. 通用固體天然橡膠：可分為煙膠片、風(fēng)干膠片、皺膠片和 顆粒膠。制作人：李祎制作人：李祎 特殊固體橡膠：采用特殊方法加工，使天然膠具特殊操作性能和

6、理化性能。包括易操作橡膠、純化天然橡、膠清橡膠、炭黑共沉淀膠、粘土共沉淀膠等。 改性天然橡膠：改變?cè)瓉?lái)天然橡膠的物理和化學(xué)性質(zhì)或進(jìn)行化學(xué)改性（接枝共混），使其具有不同于天然橡膠的性質(zhì)和用途。 例如難結(jié)晶橡膠，接枝天然膠、熱塑天然膠、環(huán)化天然膠、 環(huán)氧化天然膠、液體天然膠、氯化天然膠等。制作人：李祎（2）天然膠的組成與結(jié)構(gòu) 橡膠烴：30%-42%，聚異戊二烯。 丙酮抽提物：1%-1.3%，類酯類和分解物，有防老化作用。 蛋白質(zhì)：1.62%，影響橡膠的電絕緣性和耐水性。 灰分：0.3%-0.5%，無(wú)機(jī)鹽類及少量的金屬化合物，金屬離 子會(huì)加速天然橡膠的老化。 水份：55%-64%，水分過(guò)多易使生膠發(fā)

7、霉，硫化時(shí)長(zhǎng)生氣泡，并降低電絕緣性。CH2C=CHCH3CH2n制作人：李祎（3）性能及用途性能：具有良好的綜合性能，包括良好的彈性，機(jī)械強(qiáng)度，是一種結(jié)晶性橡膠，還有很好的抗疲勞性能、滯后損失小，多次形變時(shí)發(fā)熱低，還有良好的氣密性、防水性和可恢復(fù)原有彈性。天然橡膠為非極性物質(zhì)?？蛇M(jìn)行加成，取代、氯化、交聯(lián)等反應(yīng)。用途：大量用于制造各種輪胎及工業(yè)橡膠制品，如膠管、膠帶等，日常生活用品，如膠鞋、雨衣及醫(yī)療衛(wèi)生用品。制作人：李祎制作人：李祎4.3 通用合成橡膠4.3.1丁苯橡膠（styrene-Butaeliene-Rubber, SBR） 結(jié)構(gòu)：CH2CH=CHCH2nCH2CHCHCH2yCH2

8、CH2制作人：李祎1. 種類和制法 制作人：李祎制作人：李祎 （1）乳聚高溫丁苯橡膠：以丁二烯75份和苯乙烯25份，水為分散相，在50下聚合可得丁苯橡膠。（2）乳聚低溫丁苯橡膠：丁二烯12份和苯乙烯28份，以水分散相，在5下進(jìn)行自由基聚合。（3）溶聚丁苯橡膠：在有機(jī)溶劑中，以丁二烯、苯乙烯為單體，烷基鋰為催化劑，進(jìn)行陰離子共聚得丁苯橡膠。制作人：李祎2. 性能與用途：耐磨、耐熱、耐油、耐老化性能比天然橡膠好，不易焦燒和過(guò)硫，與天然橡膠，混溶性好。缺點(diǎn)是彈性、耐寒性、抗撕裂性和粘著性較天然橡膠差，純膠強(qiáng)度低，生熱高，硫化速度慢，但成本低。主要用于制造輪胎及其它工業(yè)、橡膠制品。制作人：李祎4.3.

9、2聚丁二烯橡膠（Butadiene, rubber, BR）1. 聚丁二烯的異構(gòu)現(xiàn)象：CH2C=CHHCH2CH2CHCHCH2順CH2C=CHCH2H反乙烯基制作人：李祎2. 聚合分類：用Zeigler-Nutta催化劑可得規(guī)整性好的二烯類橡膠。聚合方法溶聚丁二烯橡膠丁鈉橡膠乳聚丁二烯橡膠分子結(jié)構(gòu)反式丁二烯順勢(shì)丁二烯低順式中順式高順式制作人：李祎3. 性能及用途：彈性高，是當(dāng)前橡膠中彈性最好的，耐寒性好，是通用橡膠中耐低溫性能最好的。耐磨性能優(yōu)良，與其它橡膠相容性好，缺點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度低于天然橡膠和丁苯橡膠，用于輪胎在濕路面易打滑，加工性能差。主要用于制造輪胎、膠鞋、膠帶、膠輥等耐磨

10、制品。制作人：李祎4.3.3氯丁橡（Chloroprene Rubber, CR） 聚合：反應(yīng)式：n CH2=CClCH=CH2CH2C=CHCH2Cln制作人：李祎2. 性能與用途：具有優(yōu)異的耐燃性，是通用橡膠中耐燃性最好的一種。另外還具有優(yōu)良的耐油性，耐溶劑性，良好的粘著性，耐水性和氣密性。缺點(diǎn)是電絕緣性、耐寒性及貯存穩(wěn)定性差。氯丁橡膠被廣泛應(yīng)用于各種橡膠制品，如耐熱運(yùn)輸帶，耐油、耐化學(xué)腐蝕膠管和化驗(yàn)室容器襯里、膠輥、密封膠條。制作人：李祎4.3.4 丁基橡膠（IIR）分子式CCH3CH3CH2CH2C=CHCH2CH3nCCH3CH3CH2x制作人：李祎 制法：按不飽和度即異戊二烯含量不

11、同，可以合成：0.6%-1.0%,1.1%-1.5%, 1.6%-2.0%,2.1%-2.5%,2.6%-3.0%五類。 制作人：李祎2. 性能：優(yōu)異的耐熱性，最高使用溫度可達(dá)200；優(yōu)異的耐候性，很好的抗臭氧性能，是天然橡膠、丁苯橡膠的十倍；化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、堿和極性溶劑；耐水性能優(yōu)異；電絕緣性、減震性能良好；丁基橡膠是氣密性最好的橡膠，其透氣率約為天然橡膠的1/20，順丁橡膠的1/30。缺點(diǎn)，硫化速度慢，長(zhǎng)時(shí)間硫化，自粘性和互粘性差，與其它橡膠相溶性差，耐溶性不好。制作人：李祎3. 應(yīng)用：主要用于氣密性制品如汽車內(nèi)胎，無(wú)內(nèi)胎輪胎的氣密層，也廣泛應(yīng)用于蒸汽軟管，耐熱輸送帶，化工設(shè)備襯里，

12、耐熱、耐水密封墊圈，電絕緣材料及防震緩沖器等。制作人：李祎4.4 特種合成橡膠特種合成橡膠丁腈橡膠（NBR）：丁二烯與丙烯腈制得的彈行共聚物，分子結(jié)構(gòu)式為：丙烯腈含量越多，耐油性越好,但耐寒性則相應(yīng)下降。它還具有良好的耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。丁腈橡膠的極性非常強(qiáng)。丁腈膠最大的用途是生產(chǎn)耐油膠管及阻燃輸送帶，其次是密封制品，在電線電纜、膠粘劑、印刷和箱包制品等方面也有應(yīng)用。制作人：李祎硅橡膠（SiR）：較高的耐熱性，很好的耐寒性，能在-100-300很寬的溫度范圍內(nèi)使用，還有良好的電絕緣性能和良好的耐候，耐臭氧性能，并且無(wú)毒、無(wú)味?？梢灾瞥赡透邷亍⒛偷蜏氐闹破?，如墊圈、密封線、高溫電線、電纜料及食品工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中的高