橡膠基礎(chǔ)知識教案課件

50/50第一章概論一、橡膠的作用橡膠是一種高分子彈性體，是重要的戰(zhàn)略物資和經(jīng)濟(jì)物質(zhì)。橡膠與國民經(jīng)濟(jì)及人民生活緊密相關(guān)，對我國農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、科學(xué)技術(shù)、交通運輸、人民生活都起著極為重要的作用。二、橡膠工業(yè)進(jìn)展史人類使用橡膠已有二百多年歷史。1770年，人們開始用橡膠樹上自然凝固的橡膠來制造文具橡皮等。1823年在英國建立了世界上第一個橡膠工廠，它將橡膠溶于有機(jī)溶劑中，然后涂在布上，生產(chǎn)發(fā)防水膠布。1826年漢考克（Hancock）發(fā)覺橡膠反復(fù)通過兩個轉(zhuǎn)動圓筒的縫隙后，彈性下降，易于加工，從而誕生了專用橡膠設(shè)備，為現(xiàn)代橡膠加工方法奠定了基礎(chǔ)。直到1839年美國科學(xué)家固特異（Goodyear）發(fā)覺了橡膠可用硫黃硫化方法改善其強(qiáng)度、彈性及耐溫性后，橡膠才真正進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)時期，開發(fā)了橡膠制品廣泛應(yīng)用的前景。1880年鄧錄普（Dunlop）發(fā)明了充氣輪胎，利用橡膠制造輪胎，使橡膠制品從雨衣、雨鞋等日常用品轉(zhuǎn)入以輪胎、膠帶等工業(yè)用品為主，使橡膠工業(yè)突飛猛進(jìn)地進(jìn)展起來。我國橡膠工業(yè)僅有幾十年的歷史，1917年萌芽于廣州，建立起第一個小型橡膠廠，以后相繼在上海、天津、青島等地建立起小型橡膠工廠。通過幾十年的進(jìn)展，到今天橡膠工業(yè)已成為我國化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，橡膠消耗量居世界首位，產(chǎn)品品種已達(dá)到四萬種以上，是世界上橡膠制品的生產(chǎn)大國。三、橡膠制品的分類橡膠制品通常分五大類，即輪胎、管帶、工業(yè)用品、膠鞋及其他（文化、醫(yī)療衛(wèi)生、日常用品等）。四、橡膠制品生產(chǎn)差不多工藝高彈性是橡膠特有的性質(zhì)，這種高彈性增加了產(chǎn)品制造的困難，生膠需要通過加工，才能制成各種各樣的制品。同時，單純的橡膠，其性能是不十分完善的，為了提高制品的使用性能，改善加工性能，節(jié)約生膠，降低成本，必須在生膠中加入各種配合劑。其膠料的組成，可概括五個體系。主體材料：生膠、橡膠代用品硫化體系：硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、防焦劑補強(qiáng)及填充體系：補強(qiáng)劑、填充劑增塑及軟化體系：增塑劑、塑解劑、軟化劑防護(hù)體系；化學(xué)防老劑、物理防老劑其他性能體系：著色劑、發(fā)泡劑、芳香劑、其他專用配合劑金屬材料橡膠制品生產(chǎn)的差不多工藝過程包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化六個差不多工序，如圖所示。金屬材料溶劑釬維材料配合劑生膠溶劑釬維材料配合劑生膠化學(xué)處理化學(xué)處理膠漿制備浸漿預(yù)加工切膠，烘膠膠漿制備浸漿預(yù)加工切膠，烘膠成品硫化成型擠出壓延混煉塑煉成品硫化成型擠出壓延混煉塑煉第二章橡膠的種類第一節(jié)、天然橡膠一．天然橡膠的來源天然橡膠是從天然植物中采集出來的一種高彈性材料，自然界專門多植物都含有橡膠成分，其中產(chǎn)量最大，質(zhì)量最好，經(jīng)濟(jì)價值最高的是人工栽培的三葉橡膠樹；目前全世界天然橡膠總產(chǎn)量的98%以上差不多上產(chǎn)自這種橡膠樹，因此三葉橡膠樹在天然橡膠的來源中占有最重要的地位。天然橡膠的制造和分級從樹上采集的膠乳除含有橡膠成分和水格外，還有少量雜質(zhì)，如蛋白質(zhì)、丙酮抽出物、醣分、灰分等；這些成分對橡膠的性能有著重要的阻礙。煙膠片的制造工藝流程如下：膠乳粗濾稀釋沉淀細(xì)濾凝固壓片熏煙煙片天然橡膠要緊品種有煙膠片（RSS）、縐片膠、風(fēng)干膠片、顆粒膠或標(biāo)準(zhǔn)馬來西亞橡膠（SMR）、充油天然橡膠（OENR）、易操作橡膠（SPR）、膠清膠、輪胎橡膠、接枝橡膠。三、天然橡膠的化學(xué)組成橡膠和其他有機(jī)化合物一樣，其化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)不僅決定了它們的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，而且決定著它的機(jī)械性質(zhì)。天然橡膠的化學(xué)組成有以下成分：橡膠烴、丙酮抽出物、蛋白質(zhì)、灰分、水分、水熔物天然橡膠的分子量和分子量分布天然橡膠是由許多異戊二烯鏈節(jié)組成，其聚合度n平均在5000左右，平均分子量約35萬。天然橡膠不是單一分子量的物質(zhì)，而是各種長度不一的分子鏈的混合物，各種長度的分子鏈所占比例不同。分子鏈長的，其分子量也大，分子鏈短的，其分子量也小，天然橡膠這種大小不同的分子量各占有不同比例的性質(zhì)稱為橡膠分子量的多分散性或分子量分布。天然橡膠的用途天然橡膠是一種用途廣泛的通用橡膠，大量用于制造各類輪胎、膠管、膠帶及其它工業(yè)橡膠制品，還廣泛用于日常生活用品如膠鞋、雨衣及醫(yī)療衛(wèi)生制品的制造。第二節(jié)、合成橡膠合成橡膠的進(jìn)展概況及分類早在1860年，通過對天然橡膠化學(xué)組成的分析，就開始了早期人工合成橡膠的研究。1932年蘇聯(lián)開始了丁納橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)；進(jìn)入六十年代后，合成橡膠品種的開發(fā)達(dá)到了新的高潮，開發(fā)出了專門多專門性能的合成橡膠。合成橡膠的品種按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠兩大類。凡是性能與天然橡膠相近，物理機(jī)械性能和加工性能較好，能廣泛用于輪胎和其它一般橡膠制品的稱為通用合成橡膠；凡是具有耐寒、耐熱、耐油、耐臭氧等專門性能，用于制造特定條件下使用的橡膠制品的合成橡膠稱為特種合成橡膠。合成橡膠的要緊品種和分類如下：通用合成橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠合成橡膠特種合成橡膠：丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠、聚硫橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇橡膠、丁吡橡膠常用合成橡膠的性能和作用丁苯橡膠（SBR）丁苯橡膠是合成橡膠中產(chǎn)量最大的品種；是以丁二烯和苯乙烯為單體，在乳液或溶液中用催化劑催化共聚所得的高分子彈性體。丁苯橡膠的品種依照苯乙烯的含量比例要緊有：丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50。后面數(shù)字表示苯乙烯所占的重量百分比；苯乙烯含量高的（超過50%）叫高苯乙烯橡膠，適用于耐磨及高硬度的制品，苯乙烯含量低的則適用于耐寒制品。丁苯橡膠為淺褐色，微具苯乙烯氣味，比重0.90-0.93，玻璃化溫度-60~-70℃。其性能和加工性能如下：1）丁苯橡膠是不飽和橡膠，其分子結(jié)構(gòu)中雙鍵含量較天然橡膠低，且因苯環(huán)的存在減少了雙鍵的活性，因此與天然橡膠比較，其硫化速度較慢，膠料不易焦燒或過硫，有較好的耐熱、耐氧、耐臭氧、耐日光老化性。2）丁苯橡膠是非結(jié)晶橡膠，沒有添加補強(qiáng)劑時抗張強(qiáng)度專門低，約1.96MPa，加入炭黑補強(qiáng)，抗張強(qiáng)度可達(dá)到16.7~23.5MPa，其性能也大為改善。3）丁苯橡膠分子鏈側(cè)基中帶有龐大的苯環(huán)側(cè)基，分子鏈的柔順性差、內(nèi)摩擦大，使其彈性、強(qiáng)度、耐屈撓龜裂、耐撕裂、耐寒性等不如天然橡膠；在加工過程中壓延、壓出變形大，較難加工。但與天然橡膠相比，有較好的耐磨性和耐透氣性。丁苯橡膠要緊用于制造各種輪胎和其他絕緣制品，如膠管、膠帶、電纜、模型制品和膠鞋等。順丁橡膠（BR）順丁橡膠是順式-1，4聚丁二烯橡膠的簡稱。它是近年來進(jìn)展最快的一種通用合成橡膠，用量僅次于丁苯橡膠。依照順丁橡膠順式機(jī)構(gòu)含量分為高順丁橡膠、中順丁橡膠和低順丁橡膠三種。目前使用和生產(chǎn)的順丁橡膠都以高順丁橡膠為主。順丁橡膠的物理機(jī)械性能接近天然橡膠，某些性能還超過天然橡膠，現(xiàn)介紹如下：1）順丁橡膠因為其順式機(jī)構(gòu)，因此具有比天然橡膠還好的彈性，是所有橡膠中彈性最大的一種橡膠；另外具有較好耐寒性、耐磨性，生熱性低，耐屈撓性。2）順丁橡膠是不飽和橡膠，與天然橡膠比較，其硫化速度較慢，耐老化和耐熱性能好。3）順丁橡膠是結(jié)晶性橡膠，其扯斷強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度都比天然橡膠差。4）順丁橡膠是非極性橡膠，能溶于烴類溶劑中，不耐油。由于對油類和補強(qiáng)劑的親和性能好，能夠大量填充油和炭黑而物理機(jī)械性能下降較小，因而可降低膠料成本。順丁橡膠要緊用于輪胎工業(yè)，還能夠制造其它耐磨性橡膠制品，如膠管、膠帶、膠鞋、膠輥等，也能夠用于各種耐寒性要求高的制品和用作防震材料。異戊橡膠（IR）異戊橡膠是聚異戊二烯橡膠的簡稱，化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)與天然橡膠相同，因此又稱為合成天然橡膠。差不多特性：顏色透明光亮，無氣體；比天然橡膠純凈，凝膠含量少，無雜質(zhì)，質(zhì)量均一；不需塑煉，混煉簡便，冬季不用保溫；硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度高，物理性能均衡性好，為最接近天然橡膠的合成橡膠；粘著性好，流淌性好，加工容易，但易發(fā)生降解，硫化速度較慢；振動汲取性和電性能好。

應(yīng)用范圍：能差不多代替天然橡膠，用于輪胎、膠帶、膠管、鞋和其它工業(yè)制品。尤適于制造食品用制品、醫(yī)藥衛(wèi)生制品及橡膠絲、橡膠筋等日用制品。氯丁橡膠（CR）氯丁橡膠是以氯丁二烯為要緊原料，通過均聚或少量其它單體共聚而成的。氯丁橡膠為淺黃色或褐色彈性體；要緊分為以下三種類型：⑴硫黃調(diào)節(jié)型（G型）：制造中采納硫黃或含硫有機(jī)化合物（秋蘭姆）作調(diào)節(jié)劑，故含有硫黃和秋蘭姆。其中最常用的為GN-A型，相當(dāng)于國產(chǎn)的通用型橡膠。⑵非硫黃調(diào)節(jié)型（W型）：聚合時用硫醇化合物作調(diào)節(jié)劑，故不含硫黃。相當(dāng)于國產(chǎn)的54-1型氯丁橡膠。⑶其他類型：這類氯丁橡膠多具有專門的性能和專門用途。要緊有粘接型氯丁橡膠、氯丙橡膠、氯苯橡膠、凝膠氯丁橡膠。氯丁橡膠在合成橡膠中的綜合性能是獨一無二的。如抗張強(qiáng)度高，耐熱、耐光、耐老化性能優(yōu)良，耐油性能均優(yōu)于天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠。具有較強(qiáng)的耐燃性和優(yōu)異的抗延燃性，其化學(xué)穩(wěn)定性較高，耐水性良好。缺點是電絕緣性能，耐寒性能較差，生膠在貯存時不穩(wěn)定。氯丁橡膠用途廣泛，如用來制作運輸皮帶和傳動帶，電線、電纜的包皮材料，制造耐油膠管、墊圈以及耐化學(xué)腐蝕的設(shè)備襯里。有專門高的抗張強(qiáng)度和氣密性，耐無機(jī)酸堿的腐蝕性。特不是它既耐油又耐熱，可用來制油箱、印刷膠滾、耐油膠管，也可用作涂料和膠粘劑。

乙丙橡膠乙丙橡膠是乙烯、丙烯為主單體定向共聚制得的共聚物，是橡膠制品工業(yè)中一項極為重要的原材料?？煞譃槎冶鹉z（EPM）、三元乙丙橡膠（EPDM）二類。二元乙丙橡膠是乙烯、丙烯共聚而成，分子鏈不含雙鍵，不能用硫黃硫化，只能用過氧化物交聯(lián)，因而限制了它的應(yīng)用。三元乙丙橡膠是以乙烯、丙烯及少量非共軛雙烯為單體共聚而制得；分子主鏈上，乙烯和丙烯單體呈無規(guī)則排列，失去了聚乙烯或聚丙烯結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，從而成為彈性體，由于三元乙丙橡膠二烯烴位于側(cè)鏈上，因此三元乙丙橡膠不但能夠用硫黃硫化，同時還保持了二元乙丙橡膠的各種特性，從而獲得了廣泛的應(yīng)用，并成為乙丙橡膠的要緊品種，在乙丙橡膠商品牌號中占90%左右。三元乙丙橡膠常用的第三單體有乙叉降冰片烯(ENB)、雙環(huán)戊二烯(DCPD)、1，4-己二烯(HD)。要緊性能：⑴低密度高填充性：乙丙橡膠的密度是較低的一種橡膠，其密度為0.87。加之可大量充油和加入填充劑，因而可降低橡膠制品的成本，彌補了乙丙橡膠生膠價格高的缺點，同時對高門尼值的乙丙橡膠來講，高填充后物理機(jī)械性能降低幅度不大。

⑵耐老化性：乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、充油性及常溫流淌性。乙丙橡膠制品在120℃下可長期使用，在150-200℃下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。以過氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在更苛刻的條件下使用。三元乙丙橡膠在臭氧濃度50pphm、拉伸30%的條件下，可達(dá)150h以上不龜裂。

⑶耐腐蝕性：由于乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性；但在脂屬和芳屬溶劑(如汽油、苯等)及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長期作用下性能也要下降。⑷耐水蒸汽性能：乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并優(yōu)于其耐熱性。在230℃過熱蒸汽中，近100h后外觀無變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠在同樣條件下，經(jīng)歷較短時刻外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。

⑸耐過熱水性能：乙丙橡膠耐過熱水性能亦較好，但與所用硫化系統(tǒng)緊密相關(guān)。以二硫代二嗎啡啉、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125℃過熱水中浸泡15個月后，力學(xué)性能變化甚小，體積膨脹率僅0.3%。

⑹電性能：

乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于或接近丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。

⑺彈性：

由于乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無極性取代基，分子內(nèi)聚能低，分子鏈可在較寬范圍內(nèi)保持柔順性，僅次于天然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持。

⑻粘接性：乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)中缺少活性基團(tuán)，內(nèi)聚能低，加上膠料易于噴霜，自粘性和互粘性專門差。乙丙橡膠的應(yīng)用：.⑴汽車工業(yè)乙丙橡膠在汽車制造行業(yè)中應(yīng)用量最大，要緊應(yīng)用于汽車密封條、散熱器軟管、火花塞護(hù)套、空調(diào)軟管、膠墊、膠管等。⑵建筑行業(yè)由于乙丙橡膠具有優(yōu)良的耐水性、耐熱耐寒性和耐候性，又有施工簡便等特點，因此乙丙橡膠在建筑行業(yè)中要緊用于塑膠運動場、防水卷材、房屋門窗密封條、玻璃幕墻密封、衛(wèi)生設(shè)備和管道密封件等。⑶電氣和電子行業(yè)在電氣和電子行業(yè)中要緊利用乙丙橡膠的優(yōu)良電絕緣性、耐候性和耐腐蝕性，在許多電氣部件中采納了此類橡膠。例如用乙丙橡膠生產(chǎn)電纜，尤其是海底電纜用EPDM或EPDM/PP代替了PVC/NBR制作電纜的絕緣層，電纜的絕緣性能和使用壽命有了大幅度提高。丁基橡膠丁基橡膠是由異丁烯和異戊二烯合成的共聚物。丁基橡膠中雙鍵含量極少，按其不飽和度可分為五類，既不飽和度分不分0.6~1.0%、1.1~1.5%、1.6~2.0%、2.1~2.5%、2.6~3.3%（克分子數(shù)）。不飽和度越小，橡膠的硫化速度越慢，但越耐老化和耐化學(xué)腐蝕。要緊性能：氣密性好。它還能耐熱、耐臭氧、耐老化、耐化學(xué)藥品，并有吸震、電絕緣性能。丁基橡膠的應(yīng)用：制作各種輪胎的內(nèi)胎、無內(nèi)胎輪胎的氣密層、各種密封墊圈，在化學(xué)工業(yè)中作盛放腐蝕性液體容器的襯里、管道和輸送帶，農(nóng)業(yè)上用作防水材料。丁腈橡膠（NBR）丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經(jīng)乳液聚合法制得的共聚物。依照丁腈橡膠中丙烯腈含量的不同，丁腈橡膠大致可分為五類，既極高丙烯腈含量（42~46%）；高丙烯腈含量（36~41%）；中高丙烯腈含量（31~35%）；中丙烯腈含量（25~30%）和低丙烯腈含量（18~24%以下）。差不多性能：丁腈橡膠具有優(yōu)良的耐油性,其耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠，同時具有的耐磨性和氣密性。丁晴橡膠的缺點是不耐臭氧及芳香族、鹵代烴、酮及酯類溶劑，不宜做絕緣材料。

要緊用途：丁腈橡膠要緊用于制作耐油制品，如耐油管、膠帶、橡膠隔膜和大型油囊等，常用于制作各類耐油模壓制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活門、波浪管等，也用于制作膠板和耐磨零件。硅橡膠硅橡膠是各種硅氧烷縮聚而成的一種元素有機(jī)彈性聚合物。側(cè)鏈上有不同的有機(jī)基團(tuán)；不同的基團(tuán)，硅橡膠有不同的品種和特性。差不多性能及要緊用途：硅橡膠是含有硅氧鍵（Si-O）的線型高分子彈性體，因而具有專門高的熱穩(wěn)定性。并具有優(yōu)異的耐臭氧老化、氧老化、光老化和天候老化的性能，同時具有優(yōu)良的電絕緣性能、防霉性能和高透氣性能，能夠制作專門多模型制品，如各種O型圈、墊片、皮碗、油封、活門、減震器及膜片等。由于硅橡膠具有生理惰性、無毒，與其他材料無粘著能力，并能經(jīng)受多次蒸煮消毒的特點，廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生和食品工業(yè)方面，如人造心臟瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和藥瓶塞等。作為各種電子管或電氣元件的涂層、密封，具有防潮、避塵、防震以及改進(jìn)電性能的效果。氟橡膠（FPM）氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。最早的氟橡膠為1948年美國DuPont公司試制出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其與苯乙烯、丙烯等的共聚體，但性能并不比氯丁橡膠、丁橡膠突出，而且價格昂貴，沒有實際工業(yè)價值。50年代后期，美國Thiokol公司開發(fā)了一種低溫性好，耐強(qiáng)氧化劑（N2O4）的二元亞硝基氟橡膠，氟橡膠開始進(jìn)入實際工業(yè)應(yīng)用。此后，隨著技術(shù)進(jìn)步，各種新型氟橡膠不斷開發(fā)出來。差不多性能：⑴化學(xué)穩(wěn)定性佳：氟橡膠具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能最好的一種。⑵耐高溫性優(yōu)異：氟橡膠的耐高溫性能和硅橡膠一樣，能夠講是目前彈性體中最好的?？稍?50℃下可長期使用，300℃下短期使用。⑶耐老化性能好：氟橡膠具有極好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。據(jù)報導(dǎo)，DuPont開發(fā)的VitonA在自然存放十年之后性能仍然令人中意。

⑷真空性能極佳：26型氟橡膠具有極好的真空性能。246氟橡膠差不多配方的硫化膠真空放氣率僅為37×10-6乇升/秒．厘米2。246型氟橡膠已成功應(yīng)用在10-9乇的真空條件下。

⑸機(jī)械性能優(yōu)良：氟橡膠具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能。

⑹電性能較好：23型氟橡膠的電性能較好，吸濕性比其他彈性體低，可作為較好的電絕緣材料。26型橡膠可在低頻低壓下使用。

⑺透氣性?。悍鹉z對氣體的溶解度比較大，但擴(kuò)散速度卻比較小，因此總體表現(xiàn)出來的透氣性也小。據(jù)報導(dǎo)，26型氟橡膠在30℃下關(guān)于氧、氮、氦、二氧化碳?xì)怏w的透氣性和丁基橡膠、丁橡膠相當(dāng)，比氯丁膠、天然橡膠要好。

⑻低溫性能不行：氟橡膠的低溫性能不行，這是由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)所致，如23-11型的Tg＞0℃。

⑼耐輻射性能較差：氟橡膠的耐輻射性能是彈性體中比較差的一種，26型橡膠輻射作用后表現(xiàn)為交聯(lián)效應(yīng)，23型氟橡膠則表現(xiàn)為裂解效應(yīng)。要緊用途：由于氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學(xué)藥品的特點，已應(yīng)用于現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等尖端技術(shù)及汽車、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀儀、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。聚氨酯橡膠（U）聚氨酯橡膠是聚氨基甲酸酯橡膠的簡稱，它由聚酯（或聚醚）與二異睛酸酯類化合物聚合而成的。耐磨性能好、其次是彈性好、硬度高、耐油、耐溶劑。缺點是耐熱老化性能差。聚氨酯橡膠在汽車、制鞋、機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用最多。聚硫橡膠聚硫橡膠是一種主鏈上含有-S-C-，-S-S-鏈的飽和橡膠，致使其橡膠制品具有最好的耐油性能，且耐臭氧老化性能優(yōu)良，低的氣透性，良好的低溫屈撓性和對其他材料的粘接性。但強(qiáng)度差，耐熱性差，價格昂貴。丙烯酸酯橡膠（ACM）丙烯酸酯橡膠是以丙烯酸酯為主單體經(jīng)共聚而得的彈性體，其主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為極性酯基。其主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為極性酯基。由于專門結(jié)構(gòu)給予其許多優(yōu)異的特點，如耐熱、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外線等，力學(xué)性能和加工性能優(yōu)于氟橡膠和硅橡膠，其耐熱、耐老化性和耐油性優(yōu)于丁腈橡膠。ACM被廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中，成為近年來汽車工業(yè)著重開發(fā)推廣的一種密封材料，特不是用于汽車的耐高溫油封、曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等。氯醇橡膠氯醇橡膠是以環(huán)氧氯丙烷開環(huán)聚合而成的高分子量彈性體。它兼具了飽含橡膠和極性橡膠的通性，具有耐熱、耐寒、耐油、耐臭氧、耐燃燒、耐酸堿和耐溶劑等性能。氯醇橡膠的硫化膠可作汽車零件、耐熱耐油膠管、耐氟利昂膠管及膠墊、飛機(jī)用密封圈等。共聚橡膠則用于耐寒、耐油密封圈、軸封、膠管等。第三章橡膠的配合第一節(jié)、橡膠的硫化體系橡膠在硫化過程中的結(jié)構(gòu)及性能變化硫化是將塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性或硬質(zhì)橡膠的化學(xué)過程。在加熱條件下，膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使橡膠由線型結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，導(dǎo)致該膠料的物理機(jī)械性能及其它性能有明顯的改善，那個過程稱為硫化。橡膠物理機(jī)械性能的變化在硫化過程中，交聯(lián)密度在一定的硫化時刻內(nèi)逐漸增加，而達(dá)到極限后又有所下降。此外，交聯(lián)鍵類型以及交聯(lián)鍵的分布都隨硫化過程而變化。橡膠物理機(jī)械性能一般指強(qiáng)度（扯斷強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度）、扯斷時的伸長率、硬度、彈性、永久變形、溶脹程度等。硫化開始時，橡膠扯斷強(qiáng)力隨著交聯(lián)密度的增加而逐漸上升，當(dāng)扯斷力達(dá)到最大值以后開始下降，伸長率和永久變形的變化趨勢則相反。橡膠物理性質(zhì)的變化⑴可溶性硫化過程會使橡膠溶于溶劑的能力逐漸降低，而只能溶脹；硫化到一定時刻后，溶脹性出現(xiàn)最小值，接著硫化又有使溶脹性逐漸增大的趨勢。⑵熱穩(wěn)定性硫化提高了橡膠的熱穩(wěn)定性，既橡膠的物理機(jī)械性能隨溫度變化的程度減少，大大提高了橡膠的使用溫度范圍。⑶密度和氣透性在一定的硫化時刻范圍內(nèi)，隨著交聯(lián)密度的增大，橡膠密度有所提高，而氣透性則隨交聯(lián)密度的增大而下降；這是由于大分子鏈的熱運動受到一定限制引起的。⑷化學(xué)穩(wěn)定性的變化硫化過程中，由于交聯(lián)作用，使橡膠大分子結(jié)構(gòu)中的活性官能團(tuán)或雙鍵逐漸減少，從而加強(qiáng)了化學(xué)穩(wěn)定性。另一方面，由于生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使橡膠大分子鏈段的運動減弱，低分子物質(zhì)的擴(kuò)散作用受到嚴(yán)峻阻礙，結(jié)果提高了橡膠對化學(xué)物質(zhì)作用的穩(wěn)定性。硫化歷程硫化歷程硫化是一個復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，在硫化過程中，橡膠的各種性能都隨硫化時刻而變化。若將膠料從受熱到硫化某一性能變化與硫化時刻作曲線圖，可表示出整個硫化歷程。依照硫化曲線圖的分析，硫化歷程可分為四個時期，既焦燒時期、熱硫化時期、平坦硫時期和過硫化時期。⑴焦燒時期是指硫化時刻膠料開始變硬而后不能進(jìn)行熱塑性流淌那一段的時刻，既圖中ab段。在這一時期內(nèi)，交聯(lián)尚未開始，膠料在模型內(nèi)有良好的流淌性。膠料硫化起步的快慢，直接阻礙膠料的焦燒和操作安全性。這一時期的長短取決于所用配合劑，特不是促進(jìn)劑的種類。在硫化模壓制品時，總是希望有較長的焦燒期，使膠料有充分時刻在模型內(nèi)進(jìn)行流淌，而不致使制品出現(xiàn)花紋不清晰或缺膠等到缺陷。在非模型硫化中，則應(yīng)要求硫化起步應(yīng)盡可能早一些，因為膠料起步快而迅速變硬，有利于防止制品因受熱變軟而發(fā)生變形。只是在大多數(shù)情況下仍希望有較長的焦燒時刻以保證操作的安全性。⑵熱硫化時期是指硫化反應(yīng)進(jìn)入交聯(lián)時期，既圖中bc段。現(xiàn)在，橡膠中逐漸產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促使橡膠彈性和抗張強(qiáng)度急劇上升。那個時期常作為硫化反應(yīng)速度的標(biāo)志。⑶平坦硫時期是指在硫化時達(dá)到適當(dāng)?shù)慕宦?lián)度的時期，也叫做正硫化時期，既圖中cd段。在現(xiàn)在期，硫化膠的各項物理機(jī)械性能并非在同一時都達(dá)到最高值，而是分不達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最好。現(xiàn)在期所取的溫度和時刻稱為正硫化溫度和正硫化時刻。⑷過硫化時期是指硫化反應(yīng)中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成期的后期時期，既圖中d以后段。這一時期要緊是交聯(lián)鍵發(fā)生重排作用，以及交聯(lián)鍵和鏈段熱裂解的反應(yīng)，因此膠料的扯斷強(qiáng)度顯著下降，又稱硫化“返原”現(xiàn)象。硫化平坦期的長短，不僅表明膠料熱穩(wěn)定性的高低，而且對硫化工藝的安全操作以及厚制品的硫化質(zhì)量的好壞均有直接阻礙。正硫化⑴正硫化的概念正硫化又稱最宜硫化，通常是指橡膠制品達(dá)到最佳值時的狀態(tài)。正硫化時刻是指達(dá)到正硫化狀態(tài)所需的時刻。只有處于正硫化狀態(tài)時，橡膠的各項物理機(jī)械性能指標(biāo)才出現(xiàn)最佳值。處在正硫化前期稱為欠硫，后期稱為過硫，橡膠物理機(jī)械性能都較差。通常，取扯斷強(qiáng)度或定伸強(qiáng)度的平坦線的前半部的某一點，或取扯斷伸長率或永久變形曲線下降到轉(zhuǎn)折點，這些曲線點上所對應(yīng)的硫化時刻，稱為正硫化點。⑵正硫化的測定方法測定正硫化的方法專門多，在工藝上常用的測定方法可分為物理-化學(xué)法、物理機(jī)械性能法和專用儀器法三大類。前兩種方法是在選定的硫化溫度下，用不同硫化時刻制得硫化試片，測定各項性能，然后制定曲線圖，從曲線上找出最佳值作為正硫化時刻。最后一類方法是在選定的硫化溫度下，連續(xù)測出硫化曲線，直接從曲線上找出正硫化時刻。近年來科學(xué)的進(jìn)展，采納門尼粘度計、硫化儀、圓盤振蕩流變儀等方法，是利用硫化過程中流變性的變化繪出硫化曲線，然后找出正硫化點。硫化劑硫化劑的概念及其作用“硫化”一詞是指包括硫黃在內(nèi)的許多化學(xué)藥品與橡膠產(chǎn)生交聯(lián)作用的過程。凡能引起橡膠產(chǎn)生交聯(lián)作用的化學(xué)藥品都可稱為硫化劑。硫黃硫黃是橡膠工業(yè)上最常用的硫化劑。采納硫黃—促進(jìn)劑—活性劑，所得硫化膠具有綜合性能好，成本低等優(yōu)點，因此在橡膠工業(yè)中，特不是在輪胎工業(yè)中仍占主導(dǎo)地位。硫黃是淺黃色或黃色的塊狀物質(zhì)，比重為2.0~2.6，熔點114℃，沸點444℃。硫黃通過處理可制得供橡膠工業(yè)使用的各種品種，有粉末硫黃、沉降硫黃、膠體硫黃、不溶性硫黃等。硫化用硫黃純度不得低于99.5%，因酸能延遲硫化，故硫黃中不得含酸。⑴粉末硫黃：將塊狀硫黃通過粉碎、脫酸等處理后得到硫黃粉末。⑵不溶性硫黃：采納特不改性的硫黃—將結(jié)晶硫黃加熱至200~250℃的熔融狀態(tài)，在20低溫下急速冷卻即得到透明無定形彈性硫黃，稱為不溶性硫黃。含硫化合物這類化合物分子結(jié)構(gòu)中含有硫原子，在硫化溫度下能釋放出硫黃，使橡膠分子起交聯(lián)作用，因此可作硫化劑。這種硫化劑常常用作“無硫”配合或低硫配合。常用的這類化合物有：⑴秋蘭姆類，如促進(jìn)劑TMTD或促進(jìn)劑TMTM等。⑵二硫化嗎啡啉（硫化劑MD）⑶脂肪族醚的多硫化物（硫化劑VA-7）非硫黃硫化劑非硫黃硫化劑種類專門多，其品種有：⑴過氧化物過氧化物在硫化溫度下，專門容易分裂出自由基，參與橡膠的硫化反應(yīng)，使橡膠產(chǎn)生交聯(lián)。過氧化物要緊用來硫化飽和橡膠，也可用于不飽和二烯橡膠。常用的有：過氧化二異丙苯（簡稱DCP）過氧化二異丙苯是無色透明晶體，比重1.082，熔點42℃，分解溫度120~125℃。本品需要密封保管、于暗處。用過氧化二異丙苯硫化所得硫化膠熱穩(wěn)定性好，耐熱老化，壓縮變形小；但耐撕裂性能差，有強(qiáng)烈的臭味，工藝安全性差。二叔丁基過氧化物（簡稱DTBP）二叔丁基過氧化物為無色至微黃色透明液體。比重0.7940，熔點-40℃。常溫下穩(wěn)定，對撞擊不敏感。在各類過氧化物交聯(lián)劑中，其臨界溫度比較高，焦燒性能優(yōu)良，硫化溫度要求較高；為硅橡膠用硫化劑。⑵金屬氧化物氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁等作為氯丁膠、氯化丁基膠及聚硫橡膠的硫化劑。⑶醌肟化合物用醌類化合物的硫化膠盡管抗張強(qiáng)度和壓縮永久變形比硫黃硫化膠差，但有抗臭氧性能好，硫化速度快、定伸強(qiáng)力高等特點。常作丁基膠的硫化劑⑷合成樹脂樹脂硫化的特點，是由于在硫化結(jié)構(gòu)中，形成熱穩(wěn)定性較高的C—C和C—O—C交聯(lián)鍵，因此顯著地提高了耐熱性能。常用品種有：苯酚甲醛樹脂、間苯二酚甲醛樹脂、對叔丁基苯酚甲醛樹脂等。⑸胺類化合物多元胺要緊用作氟橡膠、丙烯酸酯橡膠的硫化劑。常用有三乙撐四胺。四、硫化促進(jìn)劑在橡膠硫化中，凡能加快橡膠與硫化劑的交聯(lián)（硫化）作用，使硫化時刻縮短的物質(zhì)，都叫硫化促進(jìn)劑，簡稱促進(jìn)劑。1、硫化促進(jìn)劑的作用及要求由于橡膠類型不同，同一促進(jìn)劑對不同的橡膠硫化的促進(jìn)也不同，應(yīng)合理選用橡膠的硫化促進(jìn)劑體系。硫化促進(jìn)劑的作用及要求如下：⑴促進(jìn)劑可縮短硫化時刻，減少硫化劑用量，降低硫化溫度，從而提高生產(chǎn)效率，降低成本。⑵促進(jìn)劑可改善膠料的焦燒性能。促進(jìn)劑的膠料的焦燒時刻起著決定性的阻礙，選用硫化速度快和焦燒時刻長的促進(jìn)劑，以保證膠料在加工中不致過早硫化（焦燒），有利于提高生產(chǎn)效率和改善加工過程的安全性。⑶使膠料硫化平坦性好，不易過硫，有利于改善橡膠制品，特不是厚制品的物理機(jī)械性能。⑷改善制品的外觀質(zhì)量。一方面是由于硫黃用量降低，不致產(chǎn)生噴硫現(xiàn)象；另一方面是硫化溫度降低了，且硫化時刻較短，能使制品保持鮮艷色澤。⑸要求促進(jìn)劑在膠料中良好分散。應(yīng)注意液態(tài)或低熔點促進(jìn)劑在混煉過程中，易引起膠料滑動，造成分散不均或降低生產(chǎn)效率。2、硫化促進(jìn)劑的類型常用硫化促進(jìn)劑分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)促進(jìn)劑包括氧化鋅、氧化鎂、氯化亞錫等。有機(jī)促進(jìn)劑的種類專門多，能夠按化學(xué)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)效力大小及與硫化氫反應(yīng)所呈現(xiàn)的酸堿性來分。⑴依照化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰胺類、胍類、二硫代胺基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲類等八大類。⑵依照促進(jìn)劑的硫化速度不同，國際上適應(yīng)以促進(jìn)劑M為標(biāo)準(zhǔn)。凡硫化速度大于促進(jìn)劑M的屬于超速或超超速促進(jìn)劑。硫化速度低于促進(jìn)劑M的中速或慢速促進(jìn)劑。和促進(jìn)劑M相同或相近的為準(zhǔn)超速促進(jìn)劑。⑶依照與硫化氫反應(yīng)所呈現(xiàn)的酸性，稱為酸性促進(jìn)劑；與硫化氫反應(yīng)所呈現(xiàn)的堿性，稱為堿性促進(jìn)劑。3、常用硫化促進(jìn)劑⑴噻唑類：這是有機(jī)促進(jìn)劑中較早的品種；屬于酸性促進(jìn)劑。其特點是具有較高的硫化活性，能給予硫化膠良好的耐老化性能和耐疲勞性能。因此在橡膠工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，耗用量較大。要緊品種有如下二種：①硫醇基苯并噻唑，商品名稱為促進(jìn)劑M。本品為淡黃色粉末，味極苦，無毒，貯藏穩(wěn)定；為通用型促進(jìn)劑。對天然橡膠及二烯類通用合成橡膠具有快速促進(jìn)作用，硫化平坦性較好，硫化臨界溫度為125℃，混煉時有焦燒的可能。②二硫化二苯并噻唑，商品名稱為促進(jìn)劑DM。本品為淡黃色粉末，味極苦，無毒，貯藏穩(wěn)定；其特性和用途與M相似。⑵秋蘭姆類：這類促進(jìn)劑呈酸性，屬于超速促進(jìn)劑。包括一硫化秋蘭姆、二硫化秋蘭姆和多硫化秋蘭姆。作為促進(jìn)劑一般用作第二促進(jìn)劑，與噻唑類和次磺酰胺類并用以提高硫化速度。要緊品種是二硫化四甲基秋蘭姆，商品名稱為促進(jìn)劑TMTD，簡稱促進(jìn)劑TT。它即可作促進(jìn)劑使用，也可作硫化劑使用。⑶次磺酰胺類：這是一類遲效性促進(jìn)劑，呈酸性。具有焦燒時刻長、硫化活性大的特點。硫化膠的硫化程度比較高，物理機(jī)械性能優(yōu)良，耐老化性能新的好。膠料具有較寬廣的硫化平坦性，該類促進(jìn)劑占有相當(dāng)重要的地位，成為近年來進(jìn)展最快，也是最有前途的一類促進(jìn)劑。要緊品種有以下幾種：①N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，商品名稱為促進(jìn)劑CZ。本品為淡黃色粉末，稍有氣味，無毒，比重1.31~1.34，熔點不低于94℃，貯藏穩(wěn)定。其硫化臨界溫度為138℃。兼有抗焦燒性能優(yōu)良和硫化速度快的優(yōu)點。本品變色輕微、不噴霜、硫化膠耐老化性能優(yōu)良。②N-氧二乙撐-2-苯并噻唑次磺酰胺或2-（4-嗎啡啉基硫代）苯并噻唑，商品名稱為促進(jìn)劑NOBS。本品為淡黃色粉末，無毒，比重1.34~1.40，熔點80~86℃。遇熱時逐漸分解，故應(yīng)低溫貯存。硫化臨界溫度為138℃以上，焦燒時刻比促進(jìn)劑CZ更長，操作更安全。③N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，商品名稱為促進(jìn)劑NS。本品為淡黃色粉末，有專門氣味。比重1.29，熔點不低于105℃。其性能和用法與促進(jìn)劑CZ差不多相似。④N，N-二環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，商品名稱為促進(jìn)劑DZ。本品為淡黃色粉末，無臭，比重1.2，熔點不低于90℃，貯藏穩(wěn)定。⑷胍類：這類促進(jìn)劑為堿性、中速促進(jìn)劑，使用較早。硫化平坦性差，硫化起點較慢，焦燒時刻短，硫化操作安全性較差，具有污染性。一般并用作第二促進(jìn)劑，其硫化膠的抗張強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度和彈回率均比較高，生熱性低。常用的品種有二苯胍，商品名稱為促進(jìn)劑D或促進(jìn)劑DPG。本品為白色粉末，無毒，對皮膚有刺激作用。比重1.13~1.19。熔點不低于144℃，硫化臨界溫度為141℃。有污染性，不適于白色和淺色制品。⑸二硫代胺基甲酸鹽類：這是一類超超速促進(jìn)劑，呈堿性。硫化速度特不快，硫化曲線平坦范圍小，焦燒時刻短，因此加工過程中膠料容易產(chǎn)生早期硫化現(xiàn)象。硫化操作不安全。硫化條件掌握不當(dāng)，專門容易發(fā)生欠硫或過硫現(xiàn)象。若使用得當(dāng)，則硫化膠的物理機(jī)械性能及耐老化性能均優(yōu)越，不污染。適用于高溫短時刻硫化的薄制品、室溫硫化制品和膠乳制品的硫化。常用的是如下鋅鹽品種：①二甲基二硫代氨基甲酸鋅，商品名稱為促進(jìn)劑PZ。本品為白色粉末，無毒，無味。比重1.65~1.74，熔點240~255℃。硫化臨界溫度為100℃，硫化活性與促進(jìn)劑TT相似，但低溫時活性較大，焦燒傾向大。②二丁基二硫代氨基甲酸鋅，商品名稱為促進(jìn)劑BZ。本品為乳白色粉末，無毒，有專門氣味。比重1.18~1.24，熔點104~108℃。用于干膠中通常作第二促進(jìn)劑，不變色、不污染、容易分散。⑹醛胺類：這類促進(jìn)劑是脂肪族醛和氨或胺的縮合物。呈堿性。品種不同時，它們的硫化活性及所得硫化膠性能的差不都較大。其活性范圍一般從準(zhǔn)超級到慢速級，有較好的硫化平坦性，焦燒時刻不長。最大的特點是所得硫化膠的耐老化性能優(yōu)良。要緊品種有以下幾種：①六次甲基四胺，商品名稱為促進(jìn)劑H。本品為白色至淡黃色結(jié)晶粉末，幾乎無臭，味苦，對皮膚有刺激作用，比重為1.3。多用作第二促進(jìn)劑，不變色、不污染、不易分散；要緊用于透明的和厚壁制品。②正丁醛和苯胺縮合物，商品名稱為促進(jìn)劑808。本品為棕紅色或琥珀色粘稠油狀液體，有專門氣味。比重0.94~0.98。硫化平坦性高，在干膠中分散性好，適用于含再生膠的膠料和硬質(zhì)膠。⑺黃原酸鹽類：這是一類活性特不高的超速促進(jìn)劑，促進(jìn)作用甚至比二硫代氨基甲酸的銨鹽還要快。一般用于膠乳和低溫硫化膠漿。常用的品種是正丁基黃原酸鋅，商品名稱為促進(jìn)劑ZBX。本品為白色粉末，有專門氣味，無毒，比重1.40，為超促進(jìn)劑，不污染。⑻硫脲類：這類促進(jìn)劑的抗焦燒性能較差，促進(jìn)效果較小。系氯丁橡膠的專用促進(jìn)劑，對氯醇橡膠也專門適用。最常用的要緊是乙撐硫脲，又叫2-硫醇基咪唑啉，商品名稱為促進(jìn)劑NA-22。本品為白色結(jié)晶粉末，味苦，無毒。比重1.43，熔點不低于190℃。在膠料中容易分散，不污染、不變色。第二節(jié)、橡膠的老化及防護(hù)體系橡膠及其制品在加工、貯存和使用過程中，由于受內(nèi)外因素的綜合作用而引起橡膠物理化學(xué)性質(zhì)及機(jī)械性能的逐漸變壞，以致最后喪失使用價值，這種現(xiàn)象確實是老化。老化表面上表現(xiàn)為龜裂、發(fā)粘、硬化、軟化、粉化、發(fā)霉、變色等。老化是一種不可逆的變化，它是高分子材料的通病。然而人們能夠通過對高分子老化過程的研究，采取適當(dāng)?shù)姆览匣胧?，提高材料的耐老化的性能，延緩老化的速率，以達(dá)到延長使用壽命的目的。在橡膠及其制品中加入某些化學(xué)物質(zhì)來提高對各種破壞作用的抵抗能力，延緩或抑制老化過程，從而延長橡膠及其制品的貯存期和使用壽命，這類物質(zhì)叫做防老劑。通常防老劑可分為如下幾大類：胺類防老劑胺類防老劑的防護(hù)效果最為突出，它的要緊作用是抗熱氧老化、抗臭氧老化，并對銅離子、光和屈撓等老化的防護(hù)也有顯著的效果。其中酮胺類防老劑有最好的防老效果。⑴酮胺類防老劑常用品種簡介如下6-乙氧基-2，24-三甲基-1，2-二氫喹啉,商品名稱為防老劑AW。本品為褐色粘稠液體。無毒，比重為1.029~1.031（25℃），沸點為169℃。貯藏穩(wěn)定，是特效的防臭氧防老劑，對屈撓龜裂和熱氧老化也有優(yōu)異的防護(hù)作用。特不適用動態(tài)條件下使用的橡膠制品。2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體，商品名稱為防老劑RD。本品為琥珀色至棕色片狀或粉末狀。比重1.05，能溶于苯、氯仿及丙酮中，不溶于水，微溶于石油烴。能抑制條件苛刻的氧化、熱老化及天候老化作用。⑵二芳基仲胺類防老劑常用品種簡介如下N-苯基-1-萘胺，商品名稱為防老劑A。本品為黃色或紫色片狀結(jié)晶，熔點53℃，閃點188℃，比重1.16-1.17，微溶于水，易溶于丙酮、醋酸乙脂、苯、四氯化碳、乙醇、汽油中。對熱、氧、屈撓及天候老化作用均有良好的防護(hù)效果。N-苯基-2-萘胺,商品名稱為防老劑D。本品為淺灰色至棕色粉末，沸點365.5℃。易溶于丙酮、氯仿、乙醇、四氯化碳，不溶于汽油和水。天然橡膠、合成橡膠通用型防老劑。⑶對苯二胺類防老劑常用品種簡介如下N-苯基-N'-基對苯二胺，商品名稱為防老劑4010。本品為灰白色粉末，在空氣中遇光變深色。密度1.29。熔點115℃以上。溶于丙酮、乙酸乙酯、乙醇，微溶于汽油，不溶于水。對空氣、熱和屈撓老化都有防護(hù)作用。并用有硬化劑的作用。適用于深色的天然橡膠和合成橡膠制品。N-異丙基-N’-苯基對苯二胺，商品名稱為防老劑4010NA。本品為淺紅色至紫紅色、褐色粒狀。相對密度1.14，熔點：(°C)80.5℃。溶于油類、丙酮、苯、四氯化碳、二硫化碳和乙醇，難溶于汽油，不溶于水，暴露于空氣及陽光下會變色，毒性較小。與防老劑4010作用相似。N，N’-二苯基對苯二胺，商品名稱為防老劑H。本品為灰褐色粉末，溶于苯、甲苯、乙醚、丙酮，微溶于乙醇，不溶于水?？扇迹┞队诳諝庵屑叭展庀乱籽趸兩?，遇熱稀鹽酸變綠。天然橡膠、合成橡膠通用型防老劑，可使其具有良好的耐多次撓曲性和防龜裂性能。提高定伸強(qiáng)力，增強(qiáng)對熱氧、臭氧以及銅、錳等有害金屬的防護(hù)作用。酚類防老劑酚類防老劑及其它類防老劑的防護(hù)效果均不如胺類防老劑好。只是具有突出的非污染性能。由于每一種防老劑的防護(hù)作用都有局限性，而橡膠制品在實際使用過程中的老化又是多種因素阻礙的結(jié)果。因此單用一種防老劑不能專門好地滿足制品的防護(hù)要求，故一般差不多上兩種以上的防老劑并用才能發(fā)揮其最大的防護(hù)效果。第三節(jié)、橡膠的補強(qiáng)填充體系橡膠材料不通過增強(qiáng)，往往難以獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度，加入補強(qiáng)劑和填充劑后，能顯著提高橡膠材料的物理機(jī)械性能。在配方設(shè)計中，這些能有效提高橡膠材料物理機(jī)械性能的粉狀材料，即稱為橡膠的補強(qiáng)填充體系。凡在膠料中要緊起補強(qiáng)作用的填料叫做補強(qiáng)劑。凡在膠料中要緊起增容作用的填料叫做填充劑。依照填料的化學(xué)組成和性狀能夠分成粒狀填料、樹脂填料、纖維填料三大類。粒狀填料是橡膠工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類，要緊有炭黑、白炭黑和其它礦物填料。炭黑炭黑是橡膠工業(yè)最要緊的補強(qiáng)性填料。由于炭黑能給予橡膠制品一系列優(yōu)異性能，因此橡膠工業(yè)離不開炭黑。⑴炭黑的品種和分類炭黑一種無定形碳。輕、松而極細(xì)的黑色粉末，比表面積特不大，范圍從10-3000m2/g（全自動F-Sorb2400比表面積分析儀BET法測試），是有機(jī)物（天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物?，F(xiàn)在炭黑分類命名方法要緊是以炭黑的制造方法，再輔之以制造時所采納的原料，以及炭黑的性質(zhì)和在膠料中起的作用進(jìn)行分類和命名的。按制造方法不同，炭黑分為接觸法炭黑（如槽法炭黑、混氣炭黑和滾筒炭黑）、爐法炭黑（如油爐法炭黑和氣爐法炭黑等）和熱裂解法炭黑（如乙炔炭黑等）。在橡膠工業(yè)實際應(yīng)用中，適應(yīng)從炭黑對橡膠的補強(qiáng)效果和加工性能來命名，如高耐磨爐黑（HAF）、超高耐磨爐黑（SAF）、中超耐磨爐黑（ISAF）、易混槽黑（EPC）、快壓出爐黑（FEF）、半補強(qiáng)爐黑（SRF）和細(xì)粒子熱裂炭黑（FT）等。另外，還有一些新的命名分類方法。ASTM對橡膠用炭黑采納了一個字頭和三個數(shù)字的命名法。這種命名法是把炭黑膠料的硫化速、炭黑的粒徑和結(jié)構(gòu)性等聯(lián)系起來作為命名的原則。如：N330、S315等，其中字頭代表炭黑的硫化速度（N表示正常，S表示緩慢）；第一個數(shù)字代表炭黑粒子的平均直徑（以電子顯微鏡測定的粒徑表示），數(shù)字越大表示粒徑越大；最后兩位數(shù)字能夠選定。⑵炭黑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成依照X射線衍射法測定，炭黑粒子的結(jié)構(gòu)單元是六圓環(huán)組成的平面網(wǎng)絡(luò)，環(huán)中的碳原子以主價鍵相互連接，三、五個如此的平面網(wǎng)絡(luò)無規(guī)則地層疊成炭黑粒子的單元晶體，相鄰兩平面間碳原子以共價鍵連接，單元結(jié)晶體邊緣部分的碳原子因不飽和，能夠和其它原子或基團(tuán)作用生成各種官能團(tuán)。炭黑中除碳元素為主體外，還含有少量其它化學(xué)元素，如氧、氫和硫等元素。還有0.5%以下的灰分。其它元素含量多少依炭黑品種和制法不同而異，從而對炭黑的表面化學(xué)性質(zhì)有不同程度的阻礙。槽法炭黑表面含有3~5%的氧，含近0.7%的氫，呈酸性；爐法炭黑含氧量一般在0.1~0.6%，含氫量0.3~0.7%，呈堿性。⑶炭黑的差不多性質(zhì)及對膠料性能的阻礙炭黑對膠料的工藝性能和制品物理機(jī)械性能的阻礙要緊決定于炭黑的三個要緊性質(zhì)：炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)和粒子表面的化學(xué)性質(zhì)。粒徑是指炭黑粒子的平均直徑。炭黑粒子的平均直徑在1毫微米到數(shù)百微米范圍。粒子越小，細(xì)度越大；單位重量炭黑所具有的表面積越大，膠料的混煉時刻越長，發(fā)熱量越大，對硫化膠補強(qiáng)性越大。炭黑結(jié)構(gòu)性大小是指炭黑粒子熔合成鏈狀三度空間結(jié)構(gòu)的程度。炭黑的結(jié)構(gòu)性越高，對橡膠的補強(qiáng)作用越大，炭黑在膠料中的分散也越容易，膠料壓出速度快，收縮率低。炭黑粒子的表面粗糙度和化學(xué)活性大小對補強(qiáng)作用的阻礙雖不及炭黑粒徑和結(jié)構(gòu)度那樣顯著，但也是專門重要。表面粗糙度大，化學(xué)活性大的，補強(qiáng)性能也越好。另外，炭黑粒子表面含官能團(tuán)越多，含氧越大、酸性越大；反之堿性大。這些對硫化速度都會產(chǎn)生阻礙。白炭黑白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱，要緊是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑是多孔性物質(zhì)，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶于苛性堿和氫氟酸，不溶于水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有專門好的電絕緣性。

白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態(tài)下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無毒，有巨大的比表面積（100~400m2／g）。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產(chǎn)品純度可達(dá)９９％，粒徑可達(dá)１０~２０ｎｍ，但制備工藝復(fù)雜，價格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統(tǒng)沉淀法白炭黑和專門沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為差不多原料生產(chǎn)的二氧化硅，后者是指采納超重力技術(shù)、溶膠-凝膠法、化學(xué)晶體法、二次結(jié)晶法或反相膠束微乳液法等專門方法生產(chǎn)的二氧化硅。廣泛用于各種橡膠制品，特不是淺色和白色制品。3.填充劑橡膠工業(yè)中常用的填充劑有碳酸鈣、陶土、滑石粉、碳酸鎂等。它們在膠料中要緊起填充作用，但也有不同程度的補強(qiáng)作用。第四節(jié)、橡膠的軟化增塑體系凡能增加膠料的塑性，有利于配合劑在膠料中的分散，便于加工，并能適當(dāng)改善橡膠制品耐寒性能的物質(zhì)，叫做軟化劑。它能夠加速橡膠的塑煉和混煉過程，降低混煉過程的發(fā)熱量，便于壓延、壓出、模壓等，從而使膠料半成品易于獲得所需要的形狀，降低膠料的軟化溫度，減少制品的收縮率等。軟化劑的種類繁多，按其來源和化學(xué)成分可分成石油類軟化劑、煤焦油類軟化劑、植物油類軟化劑、酯類軟化劑和脂肪酸類軟化劑等幾大類。石油類軟化劑是石油加工產(chǎn)物。要緊有加工油、機(jī)械油、重油、柴油、凡士林、石蠟、瀝青等。煤焦油類軟化劑是煤加工產(chǎn)物。有煤焦油、古馬隆樹脂和煤瀝青等。植物油類軟化劑要緊是一些林業(yè)化工產(chǎn)品。有松焦油、松節(jié)油、松香和油膏等。酯類軟化劑要緊是鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛酯等。第五節(jié)、其他配合劑除上述幾類配合劑以外，橡膠工業(yè)中常用的其它還有著色劑、溶劑、隔離劑、脫模劑、發(fā)泡劑、膠粘劑、塑解劑和膠乳專用配合劑等等，品種繁多，用途廣泛。第六節(jié)、橡膠配方設(shè)計原理為了適應(yīng)各種制品的使用條件，除了進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計以外，還要進(jìn)行合理的配方設(shè)計。隨著原材料的進(jìn)展，以及新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，對橡膠制品的使用要求不斷提高，橡膠配方設(shè)計已成為一門復(fù)雜的原材料應(yīng)用技術(shù)，是橡膠工業(yè)中的重要環(huán)節(jié)。1.橡膠的物理機(jī)械性能一個膠料配方的好壞，在半成品狀態(tài)要緊看工藝性能；所謂工藝性能，通常是指膠料在設(shè)備上操作時的綜合加工性能，要緊的有可塑度、粘度、均一性。關(guān)于成品來講，則要緊表現(xiàn)在使用壽命和成本高低上。制品的使用壽命能夠通過硫化膠的物理機(jī)械性能指標(biāo)來衡量，簡述如下：⑴扯斷強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度）橡膠具有一定的強(qiáng)度，能承受一定的作用力，常以扯斷強(qiáng)度（或稱抗張強(qiáng)度）來表示。扯斷強(qiáng)度是將橡膠試樣在拉力試驗機(jī)上以一定的速度拉斷時單位面積所需要的力，以Mpa（公斤/厘米2）表示。扯斷強(qiáng)度是橡膠物理機(jī)械性能中最差不多、最要緊的一項指標(biāo)。⑵定伸強(qiáng)度將試樣拉伸到一定長度單位斷面積所需的力叫做定伸強(qiáng)度。例如300%定伸強(qiáng)度，立即原試樣拉伸原長度的四倍（凈增長三倍）時，單位斷面積所需的力，以Mpa（公斤/厘米2）表示。⑶伸長率當(dāng)橡膠試樣拉斷時，其伸長部分與原長度之比叫做伸長率，以百分率（%）表示。⑷硬度橡膠受外力壓縮時，抵抗變形的能力叫做硬度。⑸永久變形橡膠在外力作用下，產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消除后，并不能完全恢復(fù)原狀，其不能恢復(fù)的部分叫做永久變形，以百分率（%）表示。永久變形是膠料彈性的重要指標(biāo)。試樣拉斷后，停放一定時刻，其變形部分與原長度或原厚度的比值叫做扯斷永久變形。⑹彈回率彈回率是指橡膠被伸長、壓縮或沖擊之后恢復(fù)原狀的能力，是橡膠彈性的一種表示方法。⑺老化系數(shù)橡膠的耐老化性能可用老化系數(shù)來表示，即試樣老化前后性能測定值之比。一般天然橡膠膠料用抗張老化系數(shù)表示，合成橡膠膠料用伸長率老化系數(shù)表示。⑻撕裂強(qiáng)度橡膠制品在使用時，受機(jī)械損傷出現(xiàn)裂口，在外力作用下，從裂口處易產(chǎn)生撕裂。撕裂強(qiáng)度指產(chǎn)生撕裂時割口部位的單位厚度所需的負(fù)荷，用kn/m(公斤/厘米)表示。⑼耐磨性橡膠的磨耗，是一種由于摩擦而使橡膠表面發(fā)生微觀破損而脫落的破壞現(xiàn)象。耐磨性的測定可使環(huán)形試樣在一定負(fù)荷作用下，以一定傾斜角與砂輪接觸進(jìn)行滾動摩擦，測定試樣行程1.61km內(nèi)的磨損體積（阿克隆磨耗），以cm3/1.61km表示。⑽動疲勞性橡膠制品在使用中因受各種應(yīng)力（壓縮、伸張、剪切）的反復(fù)作用而產(chǎn)生疲勞，如制品的裂口、生熱、剝離、破壞等。在周期應(yīng)力或應(yīng)變的作用下，機(jī)械強(qiáng)度降低，這種疲勞性能用硫化膠產(chǎn)生破損時的轉(zhuǎn)數(shù)（或時刻）來衡量，稱疲勞壽命。⑾耐介質(zhì)性能部分橡膠制品在使用中常與酸、堿、油等類物質(zhì)接觸，這些物質(zhì)能使橡膠制品膨脹、表面發(fā)粘，最后使制品報廢。橡膠抵抗酸、堿、油等作用的性能稱耐介質(zhì)性能。⑿電性能橡膠是比較好的絕緣體，最大特點之一是具有高電阻率，故橡膠的電性能以單位體積的電阻值歐姆．厘米表示，稱為體積電阻系數(shù)。2.配方設(shè)計的目的和設(shè)計程序配方設(shè)計，確實是依照產(chǎn)品的使用特點、國家規(guī)定的物理機(jī)械性能指標(biāo)，依照橡膠和配合劑的性質(zhì)，運用積存的經(jīng)驗和科學(xué)的方法選用橡膠原材料及制定各組分之間配比的方案，然后通過試驗驗證設(shè)計目的，獲得產(chǎn)品所需的性能及技術(shù)要求，就把這種橡膠與各種助劑的配比方案固定下來，這確實是我們所講的配方設(shè)計。⑴配方設(shè)計目的①改善橡膠某些性能方面的不足。任何一種生膠都不可能各方面性能達(dá)到理想水平，然而這種不足，能夠通過配方設(shè)計來得到補償，從而提高制品使用壽命。②改進(jìn)橡膠的工藝性能，以利工藝操作。③滿足和適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的要求。④在不阻礙或少阻礙性能的前提下，保證提高或不降低生成效率，配合填充材料，以降低產(chǎn)品成本。在配方設(shè)計時，還必須注意下列原則①配方設(shè)計必須貫徹勤儉節(jié)約的原則。②在配方設(shè)計之前，首先必須了解制品的使用條件，并考慮到制品的質(zhì)量、使用壽命及物理機(jī)械性能。③必須了解對使用的生膠和配合劑的性質(zhì)以及各種配合劑之間的相互關(guān)系。④在考慮選取配合劑時，要幸免使用有毒原材料，盡量不使用導(dǎo)致職業(yè)病的配合劑，以減少污染，加強(qiáng)勞動愛護(hù)，確保操作人員的健康。⑤須從產(chǎn)品的整體著眼，即要考慮各種不同部件在使用性能方面的差異性，又要考慮它們的共性。此外在工藝上要協(xié)調(diào)一致。⑥在制定配方時，必須考慮到設(shè)備的特點和制造工藝上的方便，盡量降低成本，降低原材料消耗。⑦配方設(shè)計要減少繁瑣，在保證質(zhì)量的前提下，盡量要簡化配方。⑵配方設(shè)計的差不多程序依照上述原則，便可進(jìn)行配方設(shè)計工作。制定一個配方的程序是：①通過調(diào)查研究確切了解產(chǎn)品的具體使用條件，然后依照這些條件，收集國內(nèi)外有關(guān)資料，總結(jié)過去的經(jīng)驗教訓(xùn)，擬出一系列性能指標(biāo)。具體如下：A．具體使用條件，溫度、壓力、接觸介質(zhì)、受力負(fù)荷、作用周期、頻率和使用壽命等。B．具有的機(jī)械性能。C．具有在大生產(chǎn)規(guī)模中順利投產(chǎn)的工藝性能。②依照產(chǎn)品的使用要求，制定出一些差不多配方。各具體配方，需要通過如下的步驟：A．依照要緊性能指標(biāo)，確定生膠品種。B．依照生膠的分子結(jié)構(gòu)類型及產(chǎn)品加工要求確定硫化體系及用量。C．依照性能要求和經(jīng)濟(jì)性確定膠料的含膠率，選定補強(qiáng)填充劑的種類和用量。D．依照生膠種類及加工條件確定軟化劑、增塑劑的種類和用量。E．依照產(chǎn)品使用環(huán)境確定防老劑的種類和用量。F．依照產(chǎn)品的專門要求確定其它專用配合劑的種類和用量。③確定配方設(shè)計的試驗方法、變量范圍及制定變量試驗的配方3.膠料配方的表示方法在生產(chǎn)中每個配方有編號或代號，但不管哪種編號的配方，其表示形式不外乎有四種：⑴重量份配方，也叫差不多配方。它是以生膠重量為100份，其它各種配合劑都以相對的重量份數(shù)來表示。⑵重量百分?jǐn)?shù)配方，它是以差不多配方的總