考研化學第八章橡膠加工課件

第三篇橡膠加工★定義：由生膠及其配合劑經(jīng)過一系列化學和物理作用制成橡膠制品的過程。★工藝過程：塑煉→混煉→成型→硫化第八章膠料的組成及配合第一節(jié)橡膠一、分類1.按來源分天然膠合成膠再生膠生膠廢舊橡膠制品和生產(chǎn)中的硫化膠邊角廢料經(jīng)加工處理制成的具有塑性加工性和能重新硫化的橡膠。尚未交聯(lián)的橡膠，由線型大分子或者帶支鏈的線型大分子構(gòu)成。2.按物理性狀捆包膠：塊狀，加工工序多，過程復雜，自動化程度低，但綜合性能好，主要膠種。顆粒膠：熱塑性橡膠，不需硫化，易于回收再用。粉末膠：粒子直徑在1mm以下，常用的是丁腈粉末橡膠，不需塑煉，易實現(xiàn)連續(xù)化和自動化，主要問題是易粘結(jié)。液體膠：包括膠乳和橡膠溶液，常溫下為粘稠狀液體，分子量在1萬以下。便于自動化連續(xù)生產(chǎn)，不需大型設備，勞動強度低。二、天然橡膠（NR）1.來源是從自然界植物中采集的一種高彈性物質(zhì)，含有橡膠成分的植物有2000多種。天然橡膠總產(chǎn)量的98％以上來自巴西橡膠樹（三葉橡膠樹），其含膠最多，膠質(zhì)最好，產(chǎn)量最高，采集最容易。2.天然生膠的品種剛從樹上流出的新鮮膠乳為近中性乳白色液體，易腐敗變質(zhì)，需經(jīng)凝固、壓片、干燥等步驟制成膠片。主要有煙片膠、縐片膠、風干膠片、顆粒膠（標準膠）等。

海南民營瓊島牌優(yōu)級煙片膠型號RSS3#

三、合成橡膠（SR）是由某些低分子物質(zhì)作為原料，經(jīng)過各種化學反應制成的高分子彈性體物質(zhì)。按性能和用途分為：丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠丁基橡膠丁腈橡膠硅橡膠氟橡膠聚氨酯橡膠丙烯酸酯橡膠丁吡橡膠通用合成橡膠與特種合成橡膠之間沒有嚴格的界限。通用特種第二節(jié)配合劑★作用：改善和提高制品的物理機械性能和使用壽命，改善其加工性能，節(jié)約聚合物原材料和降低成本等?！钸@些化學物質(zhì)在橡膠中習慣稱為配合劑，在塑料中稱為添加劑。一、硫化劑1.定義硫化劑是使橡膠由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子的物質(zhì)。硫化劑的種類很多，主要有硫黃、硒、碲、含硫化合物、金屬氧化物、過氧化物等?！钕鹉z的交聯(lián)過程稱為硫化，塑料的交聯(lián)過程稱作固化、硬化、熟化等。2.硫黃在自然界以含有8個硫原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)S8分子形式穩(wěn)定存在。室溫下呈淡黃色結(jié)晶固體，不溶于水，易溶于二硫化碳。硫黃品種有粉末硫黃、沉降硫黃、膠體硫黃、不溶性硫黃。工業(yè)中多采用硫黃粉。室溫下，硫黃與橡膠不發(fā)生作用。必須加熱到160℃使硫黃裂解，Sμ形態(tài)化學活性最大，才能發(fā)生硫化反應。斜方形Sα單斜形Sβ淡黃色Sλ黑褐色Sμ94.5℃120℃160℃結(jié)晶固體無定形液體445℃氣體3.使用方法★用量：軟質(zhì)1~4份，半硬質(zhì)約為10份，硬質(zhì)為30～50份?！锶芙猓毫螯S均勻溶解在膠料，才能發(fā)揮作用。但硫黃在橡膠中的溶解度隨生膠種類和溫度不同而異。溶解度隨著溫度升高而增加?！顕娏颍▏娝寒斄螯S用量過多或溫度降低時形成過飽和的不穩(wěn)定狀態(tài)，過量的硫黃會遷移析出至橡膠表面形成結(jié)晶。降低了膠料的混合質(zhì)量，損害粘著性能，故硫黃的用量應嚴格限制在規(guī)定范圍以內(nèi)。二、硫化促進劑1.定義凡在膠料中能加快硫化反應速度．縮短硫化時間，降低硫化溫度，減少硫化劑用量，并能提高或改善硫化膠物理機械性能的物質(zhì)統(tǒng)稱為硫化促進劑，簡稱促進劑。2.要求

(1)焦燒時間長，操作安全；

(2)有較高的活性：

(3)硫化曲線平坦性好；

(4)硫化膠具有高強度及良好耐老化性；

(5)無毒、無臭、無污染；

(6)來源廣泛、價格低廉。3.分類★按化學結(jié)構(gòu)無機促進劑：逐漸淘汰有機促進劑：噻唑類、秋蘭姆類、亞磺酰胺類等★以促進劑M（2-硫醇基苯并噻唑、準超速）為標準可分為超超速級、超速級、準超速級、中速級和慢速級。★按酸堿性分酸性、堿性、中性促進劑。4.使用常將幾種促進劑并用，取長補短，使膠料具有良好的工藝性能和物理機械性能。一般將用量多的稱為第一促進劑（主促進劑），其它稱為第二、三促進劑（副促進劑）。三、硫化活化劑簡稱活性劑、活化劑、助促進劑，用以提高促進劑的活性．充分發(fā)揮其效能，以減少促進劑用量或縮短硫化時間的一類物質(zhì)。種類很多，分為無機物和有機物兩類。最常用的是氧化鋅和硬脂酸并用，用量分別為3～5份和1.5～2份。四、防老劑

按防護原理分為：物理防老劑：石蠟、微晶蠟等，在制品表面形成保護薄膜?；瘜W防老劑：通過自身的化學作用阻止或抑制橡膠的老化破壞。酚類：無污染，用于淺色、透明制品，防老性能較差。胺類：有污染，用于黑色、深色制品，防護作用更優(yōu)越、更全面。五、增塑劑橡膠工業(yè)中，習慣把來源于天然物質(zhì)，用于非極性橡膠的增塑劑稱為軟化劑。增塑劑則多為合成產(chǎn)品，主要用在某些極性合成橡膠中。按作用原理分為：物理增塑劑：硬脂酸、油酸、松焦油等溶脹

分子間距離↑，作用力↓分子鏈活動性和塑性↑?；瘜W增塑劑：含硫化合物加速塑煉時的斷鏈作用，促進降解而增塑。六、填充劑★按用途可分為補強劑：顯著提高硫化膠的物理機械性能，炭黑、白炭黑、酚醛樹脂等。增容劑：增加容積，節(jié)約生膠和降低成本，硫酸鋇、滑石粉、云母等。二者之間沒有嚴格界限★依化學組成和形狀又可分為：粉粒狀填料、樹脂類填料和纖維類填料。其中以粉粒狀填料應用最廣泛。1.炭黑種類炭黑是橡膠工業(yè)用最重要的補強性填料，它能賦予硫化膠一系列優(yōu)異性能，其總產(chǎn)量的90～95％用于橡膠工業(yè)，故橡膠工業(yè)離不開炭黑。

炭黑是烴類物質(zhì)經(jīng)高溫不完全燃燒裂解而生成的物質(zhì)。按制法和使用持點將現(xiàn)有炭黑分為三類：槽法炭黑、爐法炭黑和熱解法炭黑。槽法炭黑產(chǎn)率低，價格貴，產(chǎn)量少，不適于合成橡膠，但對天然膠補強效果良好。爐法炭黑原料豐富，適于合成橡膠，是現(xiàn)有品種最多，使用最廣泛的品種。2.炭黑的增強機理

橡膠大分子鏈滑動學說炭黑粒子表面的活性不均一，吸附在炭黑表面的橡膠鏈可以有各種不同的結(jié)合能量，由多數(shù)弱的物理吸附以至少量強的化學吸附。吸附的橡膠鏈段在應力作用下會滑動伸長。

炭黑產(chǎn)生的補強效應伸長時，最短的鏈不斷裂而是沿炭黑表面滑動。這時應力由多數(shù)伸直的鏈承擔，起應力均勻作用，緩解應力集中為第一個補強效應。伸長增大，鏈再滑動，使橡膠鏈高度取向，承擔大的應力，有高的模量，為第二個補強效應。由于滑動的摩擦使膠料有滯后損耗，消去一部分外力功，為第三個補強效應。收縮后再伸長時的應力軟化效應，膠料回縮后炭黑粒子間橡膠鏈的長度差不多一樣，再伸長就不需要再滑動一次，所需應力下降。3.影響炭黑補強效果的因素①種類：②用量：有峰值，之前隨用量的增加補強效果增加，之后即相反。③粒徑：粒子愈細（比表面積愈大），活性和補強作用愈大。④結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)性越高，混煉時吃粉越慢，但吃粉后的進一步分散越快，膠料的壓出速度也越快，壓出膨脹率越小，對橡膠的補強效果也越大。第三節(jié)配方設計的基本概念主體原料：生膠、再生膠硫化系統(tǒng)：硫化劑、促進劑、活性劑操作系統(tǒng)：增塑劑成本系統(tǒng)：增容劑性能系統(tǒng)：補強劑、防老劑、著色劑等制定配方，一般以生膠為10