高聚物加工工程71-胶料-橡胶1课件.ppt

1、第一节 橡 胶v 橡胶是一种高弹性的高分子化合物。它具有其它材料所没有的高弹性，因而也称做弹性体。其主要特征是分子量巨大，一般都在数十万，甚至达到上百万左右；其次是具有多分散性，也即橡胶的分子是大小不等的，具有一个分布范围，这是决定橡胶成为工程材料的内在原因。v 橡胶材料的特点（1）具有高弹性 v 橡胶的弹性模量小，一般在19.8Mpa。伸长变形大，伸长率可高达1000，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温度（-50150）范围内保持有弹性，这就是“橡胶状弹性”。（2）具有粘弹性 v 橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡胶受外力作用，产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有明显的应

2、力松弛和蠕变现象。v（3）具有缓冲减震作用 v 橡胶对声音及振动的传播有缓和作用，可利用这一特点来防除噪音和振动。v（4）具有电绝缘性 v 天然橡胶和丁基橡胶的体积电阻率可达到105cm以上。v（5）具有温度依赖性 v 高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧等。v（6）具有老化现象）具有老化现象 如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因环境条如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因环境条件变化而发生老化，使性能变坏，使用寿命缩短。件变化而发生老化，使性能变坏，使用寿命缩短。v（7）必须进行硫化）必须进行硫化

3、橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化（或交联）的物质，使橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化（或交联）的物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的橡橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的橡胶制品。但是，热塑性橡胶可不必硫化。胶制品。但是，热塑性橡胶可不必硫化。v（8）必须加入配合剂）必须加入配合剂 为提高橡胶材料的工程价值，一般都必须在橡胶中加入各种配为提高橡胶材料的工程价值，一般都必须在橡胶中加入各种配合剂合剂(亦称助剂亦称助剂)。橡胶密度低，属于轻质材料；硬度低，柔软性好；透气性差，橡胶密度低，属于轻质材料；硬度低，柔软性好；透气性差，可做气密性材料；还是较好的

4、防水性材料等等。正因为这些宝可做气密性材料；还是较好的防水性材料等等。正因为这些宝贵的性能，使得橡胶材料和橡胶制品的应用范围特别广泛贵的性能，使得橡胶材料和橡胶制品的应用范围特别广泛。v一、天然橡胶一、天然橡胶v天然橡胶的工业研究和应用始于天然橡胶的工业研究和应用始于19世纪初。世纪初。1819年苏格兰年苏格兰化学家马金托希发现橡胶能被煤焦油溶解，此后人们开始化学家马金托希发现橡胶能被煤焦油溶解，此后人们开始把橡胶用煤焦油、松节油等溶解，制造防水布。把橡胶用煤焦油、松节油等溶解，制造防水布。v天然橡胶生胶的玻璃化温度为天然橡胶生胶的玻璃化温度为-72，粘流温度，粘流温度130，开，开始分解温度

5、始分解温度200。天然橡胶的。天然橡胶的弹性较高弹性较高，在通用橡胶中，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶仅次于顺丁橡胶。v在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。天然橡胶机械强度高的原因在于它是自补强橡都比较高。天然橡胶机械强度高的原因在于它是自补强橡胶，当拉伸时会使大分子链沿应力方向取向形成结晶。胶，当拉伸时会使大分子链沿应力方向取向形成结晶。v天然橡胶是非极性物质，是一种较好的绝缘材料。绝缘体的天然橡胶是非极性物质，是一种较好的绝缘材料。绝缘体的体积电阻率在体积电阻率在10101020cm范围内，天然橡胶生胶一般为范围内，天然

6、橡胶生胶一般为1015cm，当天然橡胶硫化后，因引入极性因素，如硫黄、，当天然橡胶硫化后，因引入极性因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。促进剂等，从而使绝缘性能下降。v天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然橡胶不耐环己烷、汽油、苯等介质，未硫化胶油中。天然橡胶不耐环己烷、汽油、苯等介质，未硫化胶能在上述介质中溶解，硫化橡胶则溶胀。天然橡胶不溶于能在上述介质中溶解，硫化橡胶则溶胀。天然橡胶不溶于极性的丙酮、乙醇中，更不溶于水中。极性的丙酮、乙醇中，更不溶于水中。产品份额产品份额/%产品份额产品份额/%轮胎轮胎68.0

7、胶鞋胶鞋5.5机械制品机械制品13.5胶乳制品胶乳制品9.5胶黏剂胶黏剂1.0其他其他2.5 天然橡胶的用途天然橡胶的用途世界上第一个橡胶工厂于世界上第一个橡胶工厂于1820年在英国哥拉斯格年在英国哥拉斯格(Glasgow)建建立。为使橡胶便于加工，立。为使橡胶便于加工，1826年汉考克年汉考克(Hancock)发明了用机械发明了用机械使天然橡胶获得塑性的方法。使天然橡胶获得塑性的方法。但在但在硫化硫化方法出现前，纯胶制品遇冷变硬而破裂，遇热变软而方法出现前，纯胶制品遇冷变硬而破裂，遇热变软而发粘，用它制出的橡胶制品质量很差，使用价值不大。发粘，用它制出的橡胶制品质量很差，使用价值不大。v18

8、39年美国发明家年美国发明家查尔斯查尔斯固特异固特异(Charles Goodyear)把把配制的橡胶和硫黄的混合物进行加热，发现橡胶不再受配制的橡胶和硫黄的混合物进行加热，发现橡胶不再受温度的影响，橡胶的弹性温度范围变宽了，这就是现在温度的影响，橡胶的弹性温度范围变宽了，这就是现在广泛采用的硫黄硫化法的开端。此后，橡胶才真正进入广泛采用的硫黄硫化法的开端。此后，橡胶才真正进入了工业实用阶段。了工业实用阶段。v但是，当时硫黄用量很高，硫化温度高、时间长，硫化胶但是，当时硫黄用量很高，硫化温度高、时间长，硫化胶质量也差。因此，怎样质量也差。因此，怎样降低降低硫化温度、硫化温度、缩短缩短硫化时间，

9、就硫化时间，就成为迫切需要解决的问题。成为迫切需要解决的问题。v1904年发现氧化铅、氧化镁等年发现氧化铅、氧化镁等无机无机促进剂有促进硫化促进剂有促进硫化作用，但效果不显著。作用，但效果不显著。1906年又发现苯胺有促进硫化年又发现苯胺有促进硫化作用，直到作用，直到1919年才普遍应用年才普遍应用有机有机硫化促进剂。硫化促进剂。v使用有机硫化促进剂提高了生产效率，橡胶制品的应用使用有机硫化促进剂提高了生产效率，橡胶制品的应用范围扩大了，特别是范围扩大了，特别是1910年后，由于汽车工业的发展，年后，由于汽车工业的发展，促使亟待解决橡胶材料的促使亟待解决橡胶材料的强度和耐磨性强度和耐磨性等重要

10、课题。等重要课题。v直到直到1920年年把大量炭黑用于橡胶中以后，才使橡胶的性能把大量炭黑用于橡胶中以后，才使橡胶的性能得到全面的提高。炭黑的应用促进了橡胶工业的发展。随得到全面的提高。炭黑的应用促进了橡胶工业的发展。随着橡胶消耗量的迅猛增加，着橡胶消耗量的迅猛增加，天然橡胶天然橡胶已远远不能满足要求，已远远不能满足要求，这就促使用人为的方法去研究、开发合成橡胶。这就促使用人为的方法去研究、开发合成橡胶。二、合成橡胶二、合成橡胶v合成橡胶的种类合成橡胶的种类va、按性能、用途：、按性能、用途：v分为分为通用通用合成橡胶和合成橡胶和特种特种合成橡胶合成橡胶v通用橡胶：性能与天然橡胶相同或接近，能

11、广泛用于轮通用橡胶：性能与天然橡胶相同或接近，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品；胎和其他一般橡胶制品；v特种橡胶：具有耐热、耐寒、耐油、耐溶剂特殊性能。特种橡胶：具有耐热、耐寒、耐油、耐溶剂特殊性能。vb、按结构特点、按结构特点v 分饱和胶，不饱和胶；极性胶，非极性胶分饱和胶，不饱和胶；极性胶，非极性胶v三、热塑性橡胶和液体橡胶三、热塑性橡胶和液体橡胶 v橡胶加工工业所用的原料生胶，大多数是固体块状物。橡胶加工工业所用的原料生胶，大多数是固体块状物。这样在加工成型、硫化时要消耗大量能量，而且生产效这样在加工成型、硫化时要消耗大量能量，而且生产效率低、劳动强度大，需要大型设备。同时产品质量由于率

12、低、劳动强度大，需要大型设备。同时产品质量由于固态混合的不均匀性，受到很大影响。所以，近年来人固态混合的不均匀性，受到很大影响。所以，近年来人们对热塑性橡胶和液体橡胶给予了极大的关注。们对热塑性橡胶和液体橡胶给予了极大的关注。v 1.热塑性橡胶热塑性橡胶v热塑性橡胶热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber-TPR)也叫也叫v热塑性弹性体热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer-TPE)v是一类在常温下具有是一类在常温下具有橡胶橡胶弹性，而在高温下能像弹性，而在高温下能像热塑性热塑性塑料塑料一样易于塑化成型的高分子材料。具有类似于橡胶一样易于塑化成型的高分子材料。

13、具有类似于橡胶的力学性能及使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和的力学性能及使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。v热塑性橡胶被工厂应用是在热塑性橡胶被工厂应用是在1965年美国壳牌年美国壳牌(Shell)化学公化学公司生产的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物司生产的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(简称简称SBS)之后。之后。v热塑性橡胶可以用热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成热塑性橡胶可以用热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型，如挤出、注射、吹塑等，不需硫化就可生产橡胶制品，型，如挤出、注射、吹塑等，不需硫化就可生产橡胶制品，节

14、约投资，工艺简单，加工周期缩短，生产效率高，加工节约投资，工艺简单，加工周期缩短，生产效率高，加工费用低，边角废料可回收使用，节省资源，也对环境保护费用低，边角废料可回收使用，节省资源，也对环境保护有利。有利。v热塑性橡胶的应用范围非常广泛，包括在胶鞋、粘合剂、汽热塑性橡胶的应用范围非常广泛，包括在胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管等方面大量使用。汽车工业用热车零部件、电线电缆、胶管等方面大量使用。汽车工业用热塑性弹性体主要是聚烯烃热塑性弹性体，在汽车外装件中主塑性弹性体主要是聚烯烃热塑性弹性体，在汽车外装件中主要用于保险杠、车身外板、车轮护罩等；在内饰件中主要用要用于保险杠、车身外板、

15、车轮护罩等；在内饰件中主要用于仪表板等。于仪表板等。v 2.液体橡胶液体橡胶v液体橡胶是低聚物中的一个重要组成部分。它是一种分子液体橡胶是低聚物中的一个重要组成部分。它是一种分子量在量在10000以下的粘稠状可流动液体。解聚天然橡胶是最早以下的粘稠状可流动液体。解聚天然橡胶是最早的液体橡胶。的液体橡胶。v最早的液体橡胶出现在最早的液体橡胶出现在1943年，美国科学家帕特里克和斐年，美国科学家帕特里克和斐佳松首先发明了液体聚硫橡胶。加利福尼亚理工学院的科佳松首先发明了液体聚硫橡胶。加利福尼亚理工学院的科学家又发明了液体聚氨酯橡胶。学家又发明了液体聚氨酯橡胶。v人们利用液体橡胶耐高温、粘性好的特点

16、，做人们利用液体橡胶耐高温、粘性好的特点，做火箭火箭固体燃固体燃料推进剂的粘合剂。它还能把表面性质截然不同的材料粘料推进剂的粘合剂。它还能把表面性质截然不同的材料粘合在一起，在合在一起，在氟塑料氟塑料和和金属金属之间也能进行有效的粘合。之间也能进行有效的粘合。v在桥梁架设中，可以用它来粘合桥身和桥墩。它的流动在桥梁架设中，可以用它来粘合桥身和桥墩。它的流动性特别好，可以用来浇铸形状复杂的橡胶制品。国外已性特别好，可以用来浇铸形状复杂的橡胶制品。国外已用液体橡胶来浇铸运动场的橡胶跑道。用液体橡胶来浇铸运动场的橡胶跑道。v国外近年来广泛使用的实心轮胎，也是用液体橡胶制国外近年来广泛使用的实心轮胎，也是用液体橡胶制成的，这种轮胎没有内胎，不需充气，负荷量是普通成的，这种轮胎没有内胎，不需充气，负荷量是普通轮胎的轮胎的2倍，而且耐磨性特别好，使用寿命比一般轮胎倍，而且耐磨性特别好，使用寿命比一般轮胎长长10倍，作巨型载重汽车轮胎最合适。倍，作巨型载重汽车轮胎最合适。