橡胶基本常识

  • A+
所属分类:橡胶
橡胶基础知识_自然科学_专业资料。橡胶基础知识 一、关于橡胶的几个概念 1.橡胶:ASTM - D1566 中定义如下,橡 橡胶: 中定义如下, 橡胶 它在大的形变下, 胶是一种材料 ,它在大的形
橡胶基本常识

橡胶基本常识

  

橡胶基本常识

橡胶基本常识

  橡胶基础知识_自然科学_专业资料。橡胶基础知识 一、关于橡胶的几个概念 1.橡胶:ASTM - D1566 中定义如下,橡 橡胶: 中定义如下, 橡胶 它在大的形变下, 胶是一种材料 ,它在大的形变下,能迅 速而有力恢复其形变,能 橡胶基础知识 一、关于橡胶的几个概念 1.橡胶:ASTM - D1566 中定义如下,橡 橡胶: 中定义如下, 橡胶 它在大的形变下, 胶是一种材料 ,它在大的形变下,能迅 速而有力恢复其形变,能够被改性。 速而有力恢复其形变,能够被改性。 定义中所指的改性实质是指硫化。) (定义中所指的改性实质是指硫化。) 2.硫化:橡胶的线型大分子通过化学交联 硫化: 硫化 而构成三维网络结构的化学变化过程。 而构成三维网络结构的化学变化过程。 3.生胶:尚未被硫化交联的橡胶,上交所机合上百名董秘调研海南橡胶由线型 生胶: 生胶 尚未被硫化交联的橡胶, 大分子或者带支链的线型大分子构成。 大分子或者带支链的线.混炼胶:配合剂混合于块状、粒状 混炼胶:配合剂混合于块状、 混炼胶 和粉末状生胶中的未交联状态,且具 和粉末状生胶中的未交联状态 且具 有流动性的胶料。 有流动性的胶料。 5.硫化胶:使混炼胶在一定的时间、 硫化胶:使混炼胶在一定的时间、 硫化胶 温度、 温度、压力下发生交联反应后的橡 胶。 橡胶分子链硫化前后网络结构示意图 A.生胶 生胶 B.硫化胶 硫化胶 二、橡胶的分类 1.按来源结构和用途分类 按来源结构和用途分类 丁苯橡胶(SBR) 天然橡胶 顺丁橡胶(BR) 通用合成橡胶 丁腈橡(NBR) 乙丙橡(EPDM) 合成橡胶 特种合成橡胶 丁基橡胶(IIR) 氟橡胶(FKM) 硅橡胶(MVQ) 丙烯酸酯橡胶(ACM) 氯磺化聚乙烯(CSM) 2.按化学结构分类 按化学结构分类 碳链橡胶 天然橡胶(NR) 丁苯橡胶(SBR) 不饱和非极性橡胶 顺丁橡胶(BR) 异戊橡胶(IR) 丁腈橡胶(NBR) 不饱和极性橡胶 氯丁橡胶(CR) 乙丙橡胶(EPDM) 饱和非极性橡胶 丁基橡胶(IIR) 氟橡胶(FKM) 饱和极性橡胶 丙稀酸酯橡胶(ACM) 氯磺化聚乙烯(CSM) 杂链橡胶 硅橡胶(MVQ) 聚硫橡胶(T) 3.按形态分类 按形态分类 固体橡胶 按形态分类 液体橡胶 粉末橡胶 4.按交联方式分类 按交联方式分类 化学交联的传统橡胶 热塑性弹性体 热塑性弹性体(TPE) 是常温下表现出硫化 热塑性弹性体 橡胶性能, 而在高温下可进行塑化, 橡胶性能 而在高温下可进行塑化 且可用 塑料加工机械进行成型的高分子材料。 塑料加工机械进行成型的高分子材料。 三、橡胶的配合 橡胶的配合是指: 橡胶的配合是指:根据成品的性能 要求, 要求,考虑加工工艺性能的要求和 成本诸因素, 成本诸因素,把生胶和各种配合剂 组合在一起的过程。 组合在一起的过程。 配合体系 1.生胶 生胶 2.硫化体系 硫化体系 3.补强填充体系 补强填充体系 4.增塑体系 增塑体系 5. 防护体系 1.生胶种类 生胶种类 2.硫化体系 硫化体系 作用:与橡胶大分子起化学作用,使橡胶线性 作用:与橡胶大分子起化学作用 使橡胶线性 大分子交联,形成空间网络结构 提高性能,稳定 形成空间网络结构,提高性能 大分子交联 形成空间网络结构 提高性能 稳定 形状. 形状 (1)硫化剂 橡胶分子间的交联助剂 硫化剂:橡胶分子间的交联助剂 硫化剂 一般采用硫磺及含硫化合物, 一般采用硫磺及含硫化合物,部分合成橡胶 也采用金属氧化物,过氧化物,合成树脂, 也采用金属氧化物,过氧化物,合成树脂, 胺类皂盐。 胺类皂盐。 (2)硫化促进剂 加快硫化速度,缩短硫 硫化促进剂:加快硫化速度 缩短硫 硫化促进剂 加快硫化速度 化时间,提高物理机械性能 提高物理机械性能. 化时间 提高物理机械性能 按硫化速度快慢分为:氨基甲酸盐类、 按硫化速度快慢分为:氨基甲酸盐类、 秋兰姆类、噻唑类、 秋兰姆类、噻唑类、次磺酰胺类和胍 类 常见举例如下: 常见举例如下: 氨基甲酸盐类:ZDC,ZDMC 氨基甲酸盐类 秋兰姆类:TMTD,TMTM 秋兰姆类 噻唑类:M,DM 噻唑类 次磺酰胺类: 次磺酰胺类 NOBS ,CZ,DZ 胍类:D 胍类 (3)硫化促进助剂 活化剂 活化胶料 硫化促进助剂(活化剂 硫化促进助剂 活化剂): 体系,主要有氧化锌 主要有氧化锌(ZnO)和脂肪酸 和脂肪酸. 体系 主要有氧化锌 和脂肪酸 (4)硫化延迟剂 防焦剂 常用的防焦 硫化延迟剂(防焦剂 硫化延迟剂 防焦剂):常用的防焦 剂有芳香族有机酸及N-环己基硫代 剂有芳香族有机酸及 环己基硫代 邻苯二甲酰亚胺(CTP) 邻苯二甲酰亚胺 3.补强填充体系 补强填充体系 补强填充体系,提高胶料物理机械性能 提高胶料物理机械性能. 补强填充体系 提高胶料物理机械性能 (1)炭黑 炭黑: 炭黑 炭黑的主要牌号 (ASTM) N110 (SAF) 俗称:超耐磨炭黑;平均粒径19nm 俗称:超耐磨炭黑 平均粒径19nm 超耐磨炭黑;平均粒径 N220 (ISAF)俗称 中超耐磨炭黑 平均粒径 俗称:中超耐磨炭黑 平均粒径23nm 俗称 中超耐磨炭黑;平均粒径 N330 (HAF) 俗称 高耐磨炭黑 平均粒径 俗称:高耐磨炭黑 平均粒径29nm 高耐磨炭黑;平均粒径 N550 (FEF) 俗称 快压出炭黑 ;平均粒径 俗称:快压出炭黑 平均粒径 平均粒径42nm N660 (GPF) 俗称 通用炭黑 ;平均粒径 俗称:通用炭黑 平均粒径 平均粒径60nm 炭黑粒子表面模型 炭黑聚集体的透射电子显微镜照片 补强性填充剂对橡胶补强性的大 与橡胶和填充剂的结合力(相互 小, 与橡胶和填充剂的结合力 相互 作用)、 作用 、补强剂在橡胶中的分散状态 关系密切。 关系密切。 (2)白炭黑 白炭黑 超微细粒子的二氧化硅,外观呈白色 外观呈白色, 超微细粒子的二氧化硅 外观呈白色 其配合胶料的拉伸强度,耐磨性不如 其配合胶料的拉伸强度 耐磨性不如 炭黑,但可用于白色制品或浅色制品 但可用于白色制品或浅色制品. 炭黑 但可用于白色制品或浅色制品 (3)无机填料:对橡胶增容,降低 )无机填料:对橡胶增容, 成本,但与橡胶的结合力较差, 成本,但与橡胶的结合力较差,降低 胶料的物理机械性能。 胶料的物理机械性能。 碳酸钙、陶土、硅藻土、滑石粉、 碳酸钙、陶土、硅藻土、滑石粉、云 母粉等。 母粉等。 4.增塑体系 增塑体系 增塑剂通常是一类分子量较低的化合物, 增塑剂通常是一类分子量较低的化合物, 加入胶料中能降低橡胶分子链间作用力, 加入胶料中能降低橡胶分子链间作用力, 使粉末状配合剂很好的浸润, 使粉末状配合剂很好的浸润,从而改善 混炼工艺,使配合剂分散均匀, 混炼工艺,使配合剂分散均匀,混炼时 间缩短,节约能耗, 间缩短,节约能耗,并能降低混炼过程 中的升热现象,同时它能增加胶料的可 中的升热现象, 塑性、流动性、黏着性,便于压延, 塑性、流动性、黏着性,便于压延,压 出和成型。 出和成型。 增塑剂分类 (1)石油系增塑剂:常用的有石蜡 油)、 )石油系增塑剂:常用的有石蜡(油 环烷烃、芳香烃。 环烷烃、芳香烃。 (2)煤焦油系增塑剂:常用的有古马隆树 )煤焦油系增塑剂: 煤焦油。 脂,煤焦油。 (3)松油系增塑剂:松焦油、松香等 )松油系增塑剂:松焦油、 (4)脂肪油系增塑剂:常用的有硬脂酸和 )脂肪油系增塑剂: 油膏。 油膏。 (5)合成增塑剂:邻苯二甲酸酯类,环氧 )合成增塑剂:邻苯二甲酸酯类, 类、含氯类和磷酸酯类 (后两种为耐燃性 增塑剂)。 常见的有DOP,DBP 增塑剂 。 常见的有 5.防护体系 防护体系 老化的概念:橡胶在加工存储和使用过程中, 老化的概念:橡胶在加工存储和使用过程中, 由于受到光、 金属元素、 由于受到光、热、氧、金属元素、腐蚀介质 等外界因素的影响, 等外界因素的影响,使其发生物理或化学变 导致性能逐渐下降, 化,导致性能逐渐下降,防护剂能起到抑制 或延迟老化的作用。 或延迟老化的作用。 影响橡胶老化的外部因素: 影响橡胶老化的外部因素 物理因素:热 光 电 应力 应力,变形 物理因素 热,光,电,应力 变形 化学因素:氧 臭氧 臭氧,SO2 , H2S,NOx,酸,碱,及金属 化学因素 氧,臭氧 碱 及金属 离子等. 离子等 生物因素:微生物 霉菌,细菌 微生物(霉菌 细菌)等 生物因素 微生物 霉菌 细菌 等 1.老化导致的最常见的外观变化:变软、 老化导致的最常见的外观变化:变软、 老化导致的最常见的外观变化 发粘、变硬、变脆、龟裂、发霉、变色、 发粘、变硬、变脆、龟裂、发霉、变色、 失光、粉化等。 失光、粉化等。 2.使用性能逐渐变坏表现为:强度降低、 使用性能逐渐变坏表现为:强度降低、 使用性能逐渐变坏表现为 弹性消失、电绝缘性下降,耐磨性降低。 弹性消失、电绝缘性下降,耐磨性降低。 3.在老化过程中分子结构发生以下变化: 在老化过程中分子结构发生以下变化: 在老化过程中分子结构发生以下变化 (1)分子链降解 ) (2)分子链之间产生交联 ) (3)主链或侧链的改性 ) 常见的几种防老剂 防老剂4010 防老剂 防老剂4020 防老剂 防老剂RD 防老剂 防老剂2246 防老剂 防老剂264 防老剂 上述各配合体系中, 上述各配合体系中,进一步细分还会 有许多品种及类别, 有许多品种及类别,且各自的机理不 另外随着橡胶工业的发展, 同。另外随着橡胶工业的发展,各种 加工助剂及功能材料应用越来越广泛, 加工助剂及功能材料应用越来越广泛, 诸如塑解剂、分散剂、增粘剂、 诸如塑解剂、分散剂、增粘剂、着色 发泡剂、隔离剂和阻燃剂等。 剂、发泡剂、隔离剂和阻燃剂等。 四、橡胶的加工 对于一般的橡胶, 对于一般的橡胶,不论做什么制品均必 须经过炼胶和硫化两个加工过程。 须经过炼胶和硫化两个加工过程。 常用的加工方式: 常用的加工方式: 1.塑炼 塑炼 2.混炼 混炼 3.压延 压延 4.压出 压出 5.硫化 硫化 1.塑炼 塑炼 目的:降低橡胶的分子量,增加胶料塑性, 目的:降低橡胶的分子量,增加胶料塑性, 提高加工性能的工艺过程。 提高加工性能的工艺过程。 常用的加工设备有开炼机、密炼机和挤出机。 常用的加工设备有开炼机、密炼机和挤出机。 开炼机 密炼机 2.混炼 混炼 目的:使配合剂混入到胶料中, 目的:使配合剂混入到胶料中,并且均 匀分散,制成混炼胶的加工过程。 匀分散,制成混炼胶的加工过程。 常用加工设备开炼机、密炼机。 常用加工设备开炼机、密炼机。 开 炼 机 混 炼 的 模 拟 图 1—未混入配合剂和填充剂的包辊胶 4—混入配合剂和填 未混入配合剂和填充剂的包辊胶;2, 未混入配合剂和填充剂的包辊胶 混入配合剂和填 充剂的堆积胶;3—浮动的堆积胶 5—高速拉伸力和高剪切 浮动的堆积胶; 充剂的堆积胶 浮动的堆积胶 高速拉伸力和高剪切 力的粉碎及混合分散 开炼机炼胶时, 影响开炼机炼胶的主要因素: 开炼机炼胶时 影响开炼机炼胶的主要因素: 胶温、填胶容量、辊温、辊距、辊速、 胶温、填胶容量、辊温、辊距、辊速、辊 筒速比、 筒速比、配合剂添加顺序及其分别所需的 时间和全工序结束时间等。 时间和全工序结束时间等。 密炼机混炼 密炼机混炼与开炼机混炼的不同点 密炼机混炼基本上继承了开炼机的混炼方法, 密炼机混炼基本上继承了开炼机的混炼方法, 但两者之间仍存在以下不同点, 但两者之间仍存在以下不同点, 即: 密炼机混炼是在密闭的混炼室中进行的, ①密炼机混炼是在密闭的混炼室中进行的,所 以看不见混炼状态(变化) 以看不见混炼状态(变化) ; 密炼机混炼是在密闭状态下进行的, ②密炼机混炼是在密闭状态下进行的,所以可 防止橡胶的氧化老化; 防止橡胶的氧化老化; 密炼机转子 混炼示意图 ③并用胶料在开炼机里混炼花费的时间很 而用密炼机则可在短时间内完成; 长, 而用密炼机则可在短时间内完成 密炼机混炼因混炼时间短, ④密炼机混炼因混炼时间短 而橡胶温度 上升幅度大, 所以多半采用两段混炼, 上升幅度大 所以多半采用两段混炼 即: (a) 在生胶中加入除硫化剂、促进剂等硫化 在生胶中加入除硫化剂、 体系以外的配合剂进行混炼。 体系以外的配合剂进行混炼。这种工艺称 为一段混炼。 为一段混炼。 ( b) 对一段混炼胶料和硫化体系进行混炼 对一段混炼胶料和硫化体系进行混炼, 用密炼机混炼时宜采用低速进行, 用密炼机混炼时宜采用低速进行 以免胶温 上升, 也可用开炼机边冷却边添加硫化体系 上升 进行混炼。该混炼工艺称为二段混炼。 进行混炼。该混炼工艺称为二段混炼。 3.压延 3.压延 压延加工是采用辊筒(二辊以上 二辊以上) 压延加工是采用辊筒 二辊以上 不同排 列的压延机制造胶片(压片 压片) 列的压延机制造胶片 压片 和对织物进 行挂胶、压型等的操作。 行挂胶、压型等的操作。 胶料在压延机辊筒间隙中的行为和作用于辊筒的分离力 压延加工种类 1.压片:胶料通过速比较小的辊筒之间 1.压片:胶料通过速比较小的辊筒之间, 压制成 压片 有一定厚度、宽度和长度的未硫化胶片。 有一定厚度、宽度和长度的未硫化胶片。 2.贴合 通过压延机等速辊的同时, 贴合: 2.贴合:通过压延机等速辊的同时 将两层薄胶 片贴合成一层胶片。 片贴合成一层胶片。 3.贴胶:用压延机两个等速辊筒的压力将一定 3.贴胶: 贴胶 厚度的胶片贴合于织物上。 厚度的胶片贴合于织物上。 4.擦胶 以粘合为目的, 擦胶: 4.擦胶:以粘合为目的 用速比较大的压延机辊 筒将胶料擦入织物的纤维中。 筒将胶料擦入织物的纤维中。 5.压型 将胶料压制成带一定花纹的胶片(用作 压型: 5.压型:将胶料压制成带一定花纹的胶片 用作 轮胎胎面胶、门窗密封条和压型制品等)。 轮胎胎面胶、门窗密封条和压型制品等 。 4.压出(挤出)成型 压出(挤出) 压出 一般所说的挤出, 多指螺杆式挤出。 一般所说的挤出 多指螺杆式挤出。挤出 机由输送胶料的螺杆和控制半成品规格尺 寸及几何形状的口型组成。 寸及几何形状的口型组成。根据口型的形 状可挤出管状、棒状、 状可挤出管状、棒状、片状和断面形状复 杂的异形橡胶制品, 杂的异形橡胶制品 而有时还可用于电线 等橡胶包覆金属挤出和异种胶料复合挤出 等。 1.螺杆 2.胶料 3.供料辊 4.调温夹套 5.机筒 6.凹槽 螺杆; 胶料 供料辊 调温夹套 机筒 凹槽 螺杆 胶料; 供料辊; 调温夹套; 机筒; 凹槽; 7.驱动部 稳定转速 8.供料段 与壁面、螺杆摩擦吃入 驱动部, 供料段, 驱动部 稳定转速; 供料段 与壁面、 胶料; 压缩段 减少流道断面, 以增大内压和生热塑化; 压缩段, 胶料 9.压缩段 减少流道断面 以增大内压和生热塑化 10.混合段 由于流道分开产生了紊流, 促进混合, 以便均 混合段, 由于流道分开产生了紊流 促进混合 混合段 匀塑化; 计量段, 匀塑化 11.计量段 使胶料层流化 以便稳定挤出量 12. 计量段 使胶料层流化, 以便稳定挤出量; 挤出机头, 控制流道形状, 以便于胶料流变化和整流; 挤出机头 控制流道形状 以便于胶料流变化和整流 13. 口型, 控制松驰; 口型 控制松驰 决定挤出形状 5.硫化 硫化 硫化是橡胶加工的最后一道工序, 硫化是橡胶加工的最后一道工序,在一定的 温度压力和时间的作用下, 温度压力和时间的作用下,橡胶大分子发生 化学反应形成交联的工艺过程。 化学反应形成交联的工艺过程。 硫化三要素:时间、温度、压力. 硫化三要素:时间、温度、压力. (1)硫化温度和时间 温度是硫化反应的最基本条件, 温度是硫化反应的最基本条件,对于某一种胶 当硫化温度被选定后, 料,当硫化温度被选定后,就存在一可使硫化 胶具有最佳性能的时间,称为工程正硫化时间。 胶具有最佳性能的时间,称为工程正硫化时间。 硫化温度高,硫化速度快,生产效率高; 硫化温度高,硫化速度快,生产效率高;反之 生产效率低。硫化温度的高低, 生产效率低。硫化温度的高低,决定于胶料的 配方,主要决定于胶种和硫化体系。高温, 配方,主要决定于胶种和硫化体系。高温,易 引起橡胶分子链的裂解, 引起橡胶分子链的裂解,最终导致橡胶性能下 降。 (2)施加压力的目的: )施加压力的目的: a. 防止胶料气泡的产生,提高胶料的致 防止胶料气泡的产生, 密性。 密性。 b.使胶料流动,充满模腔 使胶料流动, 使胶料流动 c. 改善硫化胶的物理机械性能。 改善硫化胶的物理机械性能。 硫化历程 1.焦烧阶段 焦烧阶段 相当于硫化反应 的诱导期, 的诱导期,它的 长短关系到生产 加工安全性, 加工安全性,决 定于胶料配方成 分,主要受促进 剂的影响。 剂的影响。 2.热硫化阶段 热硫化阶段 逐渐形成网络结 构,使橡胶弹性 和拉伸强度急剧 上升。 上升。 硫化历程图 3.平坦硫化阶段 平坦硫化阶段 交联反应基本完成,继而发生交联键的重排、 交联反应基本完成,继而发生交联键的重排、 裂解等反应 4.过硫化阶段 过硫化阶段 硫化反应中网络结构形成的后期, 硫化反应中网络结构形成的后期,存在着交联 重排,但主要是交联键及链段的裂解反应。 重排,但主要是交联键及链段的裂解反应。 较为理想的橡胶 硫化曲线)硫化诱导期 ) 焦烧时间) (焦烧时间)要 足够长, 足够长,充分保 证生产加工的安 全性。 全性。 (2)硫化速度要 ) 快,提高生产效 降低能耗。 率,降低能耗。 (3)硫化平坦期 ) 要长。 要长。 硫化曲线 谢谢!

  • 版权声明:本站文章于2019-11-14 00:51,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。
  • 转载请注明:橡胶基本常识