通用高分子材料

1、第四章第四章 通用高分子材料通用高分子材料4.1 4.1 塑料塑料1. 1. 概述概述塑料是以塑料是以聚合物聚合物為主要成分，在一定溫度和壓力下塑造為主要成分，在一定溫度和壓力下塑造成一定形狀，并在常溫下能保持既定形狀的有機(jī)高分子成一定形狀，并在常溫下能保持既定形狀的有機(jī)高分子材料。材料。 塑料塑料是在玻璃態(tài)下使用的、具有可塑性的高分子材是在玻璃態(tài)下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以樹脂為主要組分，加入各種添加劑，能在一定料。它以樹脂為主要組分，加入各種添加劑，能在一定溫度和壓力下加工成形的各種材料的總稱。溫度和壓力下加工成形的各種材料的總稱。汽車刮雨器汽車刮雨器的馬達(dá)系統(tǒng)的馬達(dá)系統(tǒng)塑鋼塑鋼

2、門窗門窗塑料的應(yīng)用塑料的應(yīng)用遍及人們生活的各個(gè)領(lǐng)域遍及人們生活的各個(gè)領(lǐng)域賽璐珞與塑料的歷史賽璐珞與塑料的歷史 第一個(gè)合成塑料（第一個(gè)合成塑料（1872年工業(yè)化）年工業(yè)化） 賽璐珞賽璐珞 celluloid (Xylonite) 假象牙；電影膠片假象牙；電影膠片 發(fā)明人：發(fā)明人：Parkesine, John Hyatt 即硝化纖維或纖維素硝酸酯即硝化纖維或纖維素硝酸酯+樟腦樟腦 特點(diǎn)：堅(jiān)硬特點(diǎn)：堅(jiān)硬 合適的韌性合適的韌性 在潛入物體周圍有在潛入物體周圍有“后收縮后收縮” 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易燃易燃、不耐化學(xué)腐蝕、不耐化學(xué)腐蝕賽璐珞制造的乒賽璐珞制造的乒乓球和眼鏡架乓球和眼鏡架 1 1）按組分?jǐn)?shù)目分類

3、：）按組分?jǐn)?shù)目分類：?jiǎn)我唤M分塑料：?jiǎn)我唤M分塑料：由聚合物構(gòu)成或少量輔助物料由聚合物構(gòu)成或少量輔助物料多組分塑料：多組分塑料：除聚合物外，含大量輔助料。除聚合物外，含大量輔助料。2 2）按塑料熱性質(zhì)分類：）按塑料熱性質(zhì)分類： 線型或支鏈型結(jié)構(gòu)線型或支鏈型結(jié)構(gòu), ,加熱軟化、加熱軟化、冷卻變硬；成形方便；韌性好，可反復(fù)成形。耐冷卻變硬；成形方便；韌性好，可反復(fù)成形。耐熱性與剛性差。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙熱性與剛性差。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 體型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)，在加熱、加壓并經(jīng)，在加熱、加壓并經(jīng)過一定時(shí)間后即固化為不溶、不

4、熔的堅(jiān)硬制品，過一定時(shí)間后即固化為不溶、不熔的堅(jiān)硬制品，不可再生。不可再生。 具有更好耐熱性和抗蠕變能力。具有更好耐熱性和抗蠕變能力。 常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅樹脂等?；鶚渲⒂袡C(jī)硅樹脂等。3 3）按塑料的使用范圍和用途分類：）按塑料的使用范圍和用途分類： ：產(chǎn)量大用途廣價(jià)格低的塑料，力學(xué)性能一產(chǎn)量大用途廣價(jià)格低的塑料，力學(xué)性能一般。般。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的醛塑料、氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75%75%以上。以上。

5、具有較高性能，能替代金屬制造機(jī)械零件具有較高性能，能替代金屬制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件的塑料。和工程構(gòu)件的塑料。聚酰胺、聚酰胺、ABSABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。 具有特殊功能和特殊用途的塑料具有特殊功能和特殊用途的塑料. .導(dǎo)電塑導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料等。料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料等。通用塑料通用塑料(Universal Plastics) 聚乙烯（聚乙烯（PE）環(huán)氧樹脂（環(huán)氧樹脂（EP）聚丙烯（聚丙烯（PP）酚醛樹脂（酚醛樹脂（PF）聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）聚氨酯（聚氨酯（PU

6、）聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）不飽和聚脂不飽和聚脂聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 工程塑料工程塑料(Engineering Plastics) 丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯（苯乙烯（ABS）聚甲醛（聚甲醛（POM）聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺（聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺（Kevlar）聚醚砜（聚醚砜（PES）超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEK）聚苯硫醚（聚苯硫醚（PPS）聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）聚砜（聚砜（PSU） 塑料有塑料有三個(gè)三個(gè)最主要的最主要的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)第一

7、，比較輕，電絕緣性。第一，比較輕，電絕緣性。第二，耐化學(xué)腐蝕，塑料易于加工。第二，耐化學(xué)腐蝕，塑料易于加工。第三，均為電的不良導(dǎo)體，塑料不會(huì)腐爛也不會(huì)生銹。第三，均為電的不良導(dǎo)體，塑料不會(huì)腐爛也不會(huì)生銹。1 1）聚合物）聚合物: : 。它膠粘著。它膠粘著塑料中的其它一切組成部分，并使其具有塑料中的其它一切組成部分，并使其具有成型性能。絕大多數(shù)塑料就是以所用樹脂成型性能。絕大多數(shù)塑料就是以所用樹脂命名的。命名的。 2 2）填充劑（填料）填充劑（填料）: : 。在塑料占有相當(dāng)大的比例（。在塑料占有相當(dāng)大的比例（20%-20%-50%50%）。）。 如加入如加入鋁粉鋁粉可提高可提高光反射能力和防老化

8、光反射能力和防老化；加入；加入二硫化鉬可提高潤(rùn)滑性。二硫化鉬可提高潤(rùn)滑性。 常用填充劑有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化鋁常用填充劑有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化鋁粉、木屑、玻璃纖維、碳纖維等。粉、木屑、玻璃纖維、碳纖維等。 3 3）增塑劑）增塑劑: : 。 常用熔點(diǎn)低的低分子化合物來增加大分子鏈常用熔點(diǎn)低的低分子化合物來增加大分子鏈間距離，從而達(dá)到增加大分子鏈的柔順性的目的。間距離，從而達(dá)到增加大分子鏈的柔順性的目的。 常用增塑劑有甲酸酯類、磷酸酯類、氯化石常用增塑劑有甲酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。蠟等。 4 4）穩(wěn)定劑（防老劑）穩(wěn)定劑（防老劑）: : 。 常用常用熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑有硬酯酸鹽、環(huán)氧

9、化合物和鉛的化合有硬酯酸鹽、環(huán)氧化合物和鉛的化合物等。物等。光穩(wěn)定劑光穩(wěn)定劑有炭黑、氧化鋅等遮光劑。有炭黑、氧化鋅等遮光劑。5 5）潤(rùn)滑劑）潤(rùn)滑劑: : 。 常用潤(rùn)滑劑有硬酯酸、鹽類等。常用潤(rùn)滑劑有硬酯酸、鹽類等。6 6）抗靜電劑）抗靜電劑: : 抗靜電劑一般是有機(jī)氮化物或具有醚結(jié)構(gòu)的化合物抗靜電劑一般是有機(jī)氮化物或具有醚結(jié)構(gòu)的化合物7 7）阻燃劑：）阻燃劑：用以減緩塑料燃燒性能的助劑用以減緩塑料燃燒性能的助劑。8 8）著色劑）著色劑: : 。 常用的著色劑是一些有機(jī)染料和無機(jī)顏料。有時(shí)也常用的著色劑是一些有機(jī)染料和無機(jī)顏料。有時(shí)也采用能產(chǎn)生熒光或磷光的顏料。采用能產(chǎn)生熒光或磷光的顏料。9 9

10、）發(fā)泡劑）發(fā)泡劑: : 1010）偶聯(lián)劑：）偶聯(lián)劑：增強(qiáng)劑或填料用偶聯(lián)劑處理后可提高其效增強(qiáng)劑或填料用偶聯(lián)劑處理后可提高其效能，改善塑料制品的性能能，改善塑料制品的性能。 常用的偶聯(lián)劑有有機(jī)硅、有機(jī)鈦酸酯等。常用的偶聯(lián)劑有有機(jī)硅、有機(jī)鈦酸酯等。1111）固化劑）固化劑: : 。 常用的固化劑如六次甲基四胺、過氧化二苯甲酰等。常用的固化劑如六次甲基四胺、過氧化二苯甲酰等。 塑料制品通常由聚合物或聚合物與其他組分的塑料制品通常由聚合物或聚合物與其他組分的混合物混合物，于于受熱受熱后在一定條件下后在一定條件下塑制塑制成一定成一定形狀形狀，并經(jīng)，并經(jīng)冷卻定型冷卻定型、修整而成。修整而成。 主要：擠出、

11、注射、壓延、吹塑、模壓主要：擠出、注射、壓延、吹塑、模壓 擠出、注射、壓延、吹塑是擠出、注射、壓延、吹塑是熱塑性塑料熱塑性塑料的主要加工方的主要加工方法模壓、鑄塑及傳遞模塑是法模壓、鑄塑及傳遞模塑是熱固性塑料熱固性塑料的主要加工方法。的主要加工方法。 將原料在料筒中加熱至將原料在料筒中加熱至流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)通過螺桿向，同時(shí)通過螺桿向前推壓至機(jī)頭，通過不同形狀和結(jié)構(gòu)的口模連續(xù)擠出，前推壓至機(jī)頭，通過不同形狀和結(jié)構(gòu)的口模連續(xù)擠出，獲得不同形狀的型材，如管、棒、帶、絲、板等。獲得不同形狀的型材，如管、棒、帶、絲、板等。 擠出成形的生產(chǎn)效率高，可自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，一般擠出成形的生產(chǎn)效率高，可自動(dòng)化

12、連續(xù)生產(chǎn)，一般使用熱塑性塑料作原料。使用熱塑性塑料作原料。擠出過程：第一階段第一階段固體輸送（Conveying）固體熔融（Melting）混合均化（Mixing）增壓泵送（Pumping）第二階段第二階段口模成型（Die Forming）制品定型（Product Sizing）制品冷卻（Product Cooling）切割或卷取（Cutting or furling） 1. 1.按塑化方式分類按塑化方式分類(Plasticating Manner)(Plasticating Manner) 1 1）干法擠出）干法擠出 (Dry Extrusion)(Dry Extrusion) 2 2）濕法

13、擠出）濕法擠出 (Wet Extrusion)(Wet Extrusion) 2. 2. 按加壓方式分類按加壓方式分類(Pressuring Manner)(Pressuring Manner) 1 1）連續(xù)擠出）連續(xù)擠出 (Continuous Extrusion)(Continuous Extrusion) 2 2）間歇擠出）間歇擠出 (Intermittent Extrusion)(Intermittent Extrusion)擠出成型的分類擠出成型的分類 (Classification)(Classification) 近近6060的塑料材料需要用擠出成型，擠出的塑料材料需要用擠出成型

14、，擠出設(shè)備廣泛用于塑料材料的塑化、熔體輸送和泵送設(shè)備廣泛用于塑料材料的塑化、熔體輸送和泵送加壓，從而成為其他成型方法的基礎(chǔ)。加壓，從而成為其他成型方法的基礎(chǔ)。擠出成型在聚合物加工中的地位擠出成型在聚合物加工中的地位塑化能力強(qiáng)塑化能力強(qiáng)生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高材料適應(yīng)寬材料適應(yīng)寬產(chǎn)品范圍大產(chǎn)品范圍大突出的優(yōu)點(diǎn)突出的優(yōu)點(diǎn) 將塑料原料在注射將塑料原料在注射機(jī)料筒內(nèi)加熱熔化，通機(jī)料筒內(nèi)加熱熔化，通過推桿或螺桿向前推壓過推桿或螺桿向前推壓至噴嘴，迅速注入封閉至噴嘴，迅速注入封閉模具內(nèi)，冷卻后即得塑模具內(nèi)，冷卻后即得塑料制品料制品。 主要用于主要用于熱塑性塑料。能生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁、嵌熱塑性塑料。能生產(chǎn)形狀復(fù)

15、雜、薄壁、嵌有金屬或非金屬的塑料制品。有金屬或非金屬的塑料制品。注射成型工作循環(huán)注射成型工作循環(huán)加料 合模 注射充模保壓補(bǔ)縮冷卻定型開模清模塑件脫模預(yù)塑注射過程：注射過程： 加料加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機(jī)的料斗。將粒狀或粉狀塑料加入注射機(jī)的料斗。 塑化塑化 通過注射機(jī)加熱裝置的加熱，使得通過注射機(jī)加熱裝置的加熱，使得 螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可塑性的塑料熔體塑性的塑料熔體 。 充模充模 塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞或塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞或螺桿的推動(dòng)作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)螺桿的推動(dòng)作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注

16、系統(tǒng)進(jìn)入并充滿模具型過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿模具型腔。腔。 保壓補(bǔ)縮保壓補(bǔ)縮 從熔體充滿型腔后，在注射機(jī)從熔體充滿型腔后，在注射機(jī)柱塞或螺桿推動(dòng)下，熔體仍然保持壓力進(jìn)行柱塞或螺桿推動(dòng)下，熔體仍然保持壓力進(jìn)行補(bǔ)料，補(bǔ)料，使料筒中的熔料繼續(xù)進(jìn)入型腔使料筒中的熔料繼續(xù)進(jìn)入型腔，以補(bǔ)，以補(bǔ)充型腔中充型腔中塑料的收縮塑料的收縮需要，并且可以防止熔需要，并且可以防止熔體倒流。體倒流。 澆口凍結(jié)后的冷卻澆口凍結(jié)后的冷卻 經(jīng)過一段時(shí)間使型經(jīng)過一段時(shí)間使型腔內(nèi)的熔融塑料凝固成固體，確保當(dāng)脫模時(shí)腔內(nèi)的熔融塑料凝固成固體，確保當(dāng)脫模時(shí)塑件有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形。塑件有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形

17、。 脫模脫模 塑件冷卻到一定的溫度塑件冷卻到一定的溫度, ,推出機(jī)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。將塑件推出模外。Injection molding process料斗hopper料筒barrel螺桿screw原料materials噴嘴nozzle模具mold制品parts脫模裝置unmolding apparatus注射成型過程注射成型過程形形色色的塑料注射制品形形色色的塑料注射制品注射成型產(chǎn)品注射成型產(chǎn)品注塑成型產(chǎn)品注射成型產(chǎn)品注射成型產(chǎn)品 注射成型是最重要，也是最廣泛使用的聚合物加工技術(shù)之一注射成型在塑料加工中的地位注射成型在塑料加工中的地位注射產(chǎn)品的共性：注射產(chǎn)品的共性：品種繁多形狀復(fù)雜三維

18、制品尺寸精度高應(yīng)用領(lǐng)域廣注射成型的特點(diǎn)：注射成型的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件屬嵌件的塑料制件 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 適應(yīng)范圍廣適應(yīng)范圍廣 到目前為止，除到目前為止，除氟塑料氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用料都可以用注射成型注射成型的方法成型。另外，一些流動(dòng)性的方法成型。另外，一些流動(dòng)性好的好的熱固性塑料熱固性塑料也可用也可用注射成型注射成型。缺點(diǎn)缺點(diǎn) 注射設(shè)備價(jià)格較高注射設(shè)備價(jià)格較高 注射注射模具結(jié)構(gòu)

19、復(fù)雜模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 生產(chǎn)成本高、不適合于單件小批生產(chǎn)成本高、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)量的塑件生產(chǎn)3 3）壓延成型）壓延成型 將已塑化的物料通過將已塑化的物料通過一組熱輥一組熱輥之間使其厚之間使其厚度減薄，從而制得均勻片狀制品的方法稱度減薄，從而制得均勻片狀制品的方法稱為為壓延成型壓延成型。 壓延成型主要用于制備壓延成型主要用于制備聚氯乙烯片材聚氯乙烯片材或或薄薄膜。膜。 壓延成型設(shè)備壓延成型設(shè)備 (equipment) 將將塑料原料塑料原料放入成型放入成型模模加熱熔化，加壓，使塑加熱熔化，加壓，使塑料充滿整個(gè)料充滿整個(gè)型腔型腔，同時(shí)發(fā)，同時(shí)發(fā)生生交聯(lián)反應(yīng)而固化交聯(lián)反應(yīng)而固化。 模壓成型模壓成

20、型主要用于熱固性塑料主要用于熱固性塑料，適用于形狀復(fù)雜或帶，適用于形狀復(fù)雜或帶有復(fù)雜有復(fù)雜嵌件嵌件的制品，但生產(chǎn)率低、模具成本較高。的制品，但生產(chǎn)率低、模具成本較高。 熔融態(tài)的塑料坯通過擠出機(jī)或注射機(jī)擠出后，置于熔融態(tài)的塑料坯通過擠出機(jī)或注射機(jī)擠出后，置于模具模具內(nèi)，用內(nèi)，用壓縮空氣壓縮空氣將此坯料將此坯料吹脹吹脹，使其緊貼，使其緊貼模內(nèi)壁模內(nèi)壁成成型而獲得型而獲得中空中空制品。制品。 吹塑成型還吹塑成型還可以用壓縮空可以用壓縮空氣將型坯連續(xù)氣將型坯連續(xù)吹脹成薄膜。吹脹成薄膜。Extrusion Blown Film Unit 薄膜平擠平吹生產(chǎn) 又稱又稱澆塑法澆塑法，根據(jù)澆注方式的差異可分為靜

21、態(tài)鑄型，根據(jù)澆注方式的差異可分為靜態(tài)鑄型、嵌鑄型和離心鑄型等。、嵌鑄型和離心鑄型等。 在在液態(tài)樹脂液態(tài)樹脂中加入適量中加入適量固化劑固化劑，然后，然后澆入澆入模具型腔模具型腔中，中，在常壓或低壓及常溫或適當(dāng)加熱條件下在常壓或低壓及常溫或適當(dāng)加熱條件下固化成型固化成型。此法主要用于生產(chǎn)大型制品，設(shè)備簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)率低。此法主要用于生產(chǎn)大型制品，設(shè)備簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)率低。塑料啤酒瓶塑料啤酒瓶 Diamond Like Carbon, DLC 技術(shù)技術(shù) 未處理未處理PET瓶瓶DLC技術(shù)處理后的技術(shù)處理后的PET瓶瓶塑料加工工程的進(jìn)展塑料加工工程的進(jìn)展法國(guó)西德樂公司的DLC高效成型機(jī)正在成型的塑料瓶日精AS

22、B公司的DLC高效成型機(jī)精確厚度控制多層復(fù)合膜吹塑成型大型擠出機(jī)（600mm）塑料加工工程未來發(fā)展熱點(diǎn)塑料加工工程未來發(fā)展熱點(diǎn)高效化高效化高速化高速化精密化精密化WP公司的遠(yuǎn)程控制36噸/小時(shí)產(chǎn)量的設(shè)備可注射萬分之一克的精密注射機(jī)4.2 4.2 橡橡 膠膠 橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)的、具有良好高彈性橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)的、具有良好高彈性的材料。以的材料。以生膠為原料生膠為原料加入適量配合劑而形成的高分子加入適量配合劑而形成的高分子彈性體。彈性體。分類分類橡膠橡膠天然橡膠天然橡膠（從自然界含（從自然界含膠植物中制取膠植物中制取的物質(zhì)）的物質(zhì)）合成橡膠合成橡膠通用橡膠通用橡膠特種橡膠特種橡

23、膠丁苯橡膠丁苯橡膠順丁橡膠順丁橡膠氯丁橡膠氯丁橡膠聚硫橡膠聚硫橡膠氟橡膠氟橡膠硅橡膠硅橡膠性能與天然橡膠相同或相近，廣泛用性能與天然橡膠相同或相近，廣泛用于制造輪胎及其他大批量橡膠制品的，于制造輪胎及其他大批量橡膠制品的，稱通用橡膠稱通用橡膠具有耐寒、耐熱、耐油、耐臭氧等性能，用于制造具有耐寒、耐熱、耐油、耐臭氧等性能，用于制造特定條件下使用的橡膠制品，特定條件下使用的橡膠制品，稱為特種橡膠稱為特種橡膠4.2.1 橡膠的結(jié)構(gòu)與性能橡膠的結(jié)構(gòu)與性能1 1 結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征（1 1）大分子鏈具有足夠的柔順性，玻璃化溫）大分子鏈具有足夠的柔順性，玻璃化溫 度比室溫低很多。度比室溫低很多。（2 2）在

24、使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度很小。）在使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度很小。（3 3）在使用條件下無分子間相對(duì)滑動(dòng)。）在使用條件下無分子間相對(duì)滑動(dòng)。2 結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（1 1）彈性和強(qiáng)度）彈性和強(qiáng)度 柔性越大，彈性越大；分子量越大，彈性和柔性越大，彈性越大；分子量越大，彈性和強(qiáng)度越大。強(qiáng)度越大。 交聯(lián)使橡膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可提高橡膠的彈交聯(lián)使橡膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可提高橡膠的彈性和強(qiáng)度。性和強(qiáng)度。（2 2）耐熱性和耐老化性）耐熱性和耐老化性 耐熱性主要取決于主鏈上耐熱性主要取決于主鏈上化學(xué)鍵的鍵能化學(xué)鍵的鍵能。鍵。鍵能越大，耐熱性越好。能越大，耐熱性越好。 不飽和橡膠不飽和橡膠主鏈上的雙鍵易被

25、臭氧氧化，主鏈上的雙鍵易被臭氧氧化，次甲次甲基基的氫也易被氧化，耐老化性差。的氫也易被氧化，耐老化性差。（3 3）耐寒性）耐寒性 溫度低于溫度低于TgTg時(shí)，由于結(jié)晶，橡膠失去彈時(shí)，由于結(jié)晶，橡膠失去彈 性。因此降低性。因此降低TgTg或避免結(jié)晶，可提高橡膠的或避免結(jié)晶，可提高橡膠的耐寒性耐寒性（4 4）化學(xué)反應(yīng)性：有兩個(gè)方面）化學(xué)反應(yīng)性：有兩個(gè)方面 有利：交聯(lián)反應(yīng)或進(jìn)行取代等改性反應(yīng)有利：交聯(lián)反應(yīng)或進(jìn)行取代等改性反應(yīng) 有害：氧化降解等有害：氧化降解等（5 5）加工性能）加工性能 分子量越大，熔體粘度越大，壓出膨脹分子量越大，熔體粘度越大，壓出膨脹率增加，膠料的強(qiáng)度增大。率增加，膠料的強(qiáng)度增大

26、。 4.2.2 橡膠的組分橡膠的組分 橡膠是以橡膠是以生膠和再生膠生膠和再生膠為主要成分，添加各種為主要成分，添加各種配合配合劑和增強(qiáng)材料劑和增強(qiáng)材料制成的。有些制品還需用纖維或金屬材料制成的。有些制品還需用纖維或金屬材料作為骨架材料。作為骨架材料。 生膠生膠是指無配合劑、未經(jīng)硫化的橡膠。按原料來源是指無配合劑、未經(jīng)硫化的橡膠。按原料來源有天然橡膠和合成橡膠。有天然橡膠和合成橡膠。 再生膠再生膠是廢硫化橡膠經(jīng)化學(xué)、熱及機(jī)械加工處理后是廢硫化橡膠經(jīng)化學(xué)、熱及機(jī)械加工處理后制得的，具有一定可塑性，可重新硫化的橡膠材料。制得的，具有一定可塑性，可重新硫化的橡膠材料。 用來改善橡膠的用來改善橡膠的某些

27、性能某些性能以及以及降低成本降低成本。常用配合。常用配合劑有硫化劑、硫化促進(jìn)劑、活化劑、填充劑、增塑劑、劑有硫化劑、硫化促進(jìn)劑、活化劑、填充劑、增塑劑、防老化劑、著色劑等。防老化劑、著色劑等。 硫化劑硫化劑: : 用來使生膠的結(jié)構(gòu)由用來使生膠的結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變線型轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)為交聯(lián)體型體型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，從而具有一定，從而具有一定強(qiáng)度、韌性、高彈性強(qiáng)度、韌性、高彈性。 常用硫化劑有常用硫化劑有硫磺和含硫化合物硫磺和含硫化合物，有機(jī)過氧化物，有機(jī)過氧化物，胺類化合物、樹脂類化合物、金屬氧化物等。胺類化合物、樹脂類化合物、金屬氧化物等。 活化劑：活化劑：用來提高促進(jìn)劑的作用。幾乎所有促進(jìn)劑都用來提高促進(jìn)劑的

28、作用。幾乎所有促進(jìn)劑都必須在活性劑存在下，才能充分發(fā)揮促進(jìn)效能。必須在活性劑存在下，才能充分發(fā)揮促進(jìn)效能。 常用活化劑有氧化鋅、氧化鎂、硬酯酸等。常用活化劑有氧化鋅、氧化鎂、硬酯酸等。 硫化促進(jìn)劑硫化促進(jìn)劑: : 縮短縮短硫化時(shí)間硫化時(shí)間，降低，降低硫化溫度硫化溫度，改善，改善橡膠性能。橡膠性能。 常用促進(jìn)劑有二硫化氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類、噻常用促進(jìn)劑有二硫化氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類、噻唑（唑（sai zuosai zuo）類、硫脲類和部分醛類及醛胺類等有機(jī)物。）類、硫脲類和部分醛類及醛胺類等有機(jī)物。 填充劑：填充劑： 用來提高橡膠的強(qiáng)度、改善工藝性能和用來提高橡膠的強(qiáng)度、改善工藝性能和降低成本

29、。降低成本。 用于提高性能的填充劑稱為補(bǔ)強(qiáng)劑，如炭黑、二氧用于提高性能的填充劑稱為補(bǔ)強(qiáng)劑，如炭黑、二氧化硅、氧化鋅、氧化鎂等；另外還有用于降低成本的填化硅、氧化鋅、氧化鎂等；另外還有用于降低成本的填充劑，如滑石粉、硫酸鋇等。充劑，如滑石粉、硫酸鋇等。 增塑劑：增塑劑： 用來增加橡膠的塑性和柔韌性。用來增加橡膠的塑性和柔韌性。 常用增塑劑有石油系列、煤油系列和松焦油系列增塑常用增塑劑有石油系列、煤油系列和松焦油系列增塑劑。劑。 防老劑：防老劑：用來防止或延緩橡膠老化。用來防止或延緩橡膠老化。 主要有石蠟、胺類和酚類防老劑。主要有石蠟、胺類和酚類防老劑。（3 3）纖維和金屬材料：）纖維和金屬材料：

30、以纖維和金屬材料作骨架材料，以纖維和金屬材料作骨架材料，增大制品的機(jī)械強(qiáng)度，減少變形。增大制品的機(jī)械強(qiáng)度，減少變形。橡膠的制備及成形橡膠的制備及成形 聚異戊二聚異戊二烯 的 硫 化烯 的 硫 化反應(yīng)反應(yīng) 生膠流動(dòng)溫度高、粘度大，它與各種配合劑的混合，生膠流動(dòng)溫度高、粘度大，它與各種配合劑的混合，需要通過塑煉和混煉來實(shí)現(xiàn)。需要通過塑煉和混煉來實(shí)現(xiàn)。 1 1） 塑塑 煉：煉： 強(qiáng)迫生膠反復(fù)通過兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的強(qiáng)迫生膠反復(fù)通過兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的滾筒滾筒之間的間隙，之間的間隙，使之在強(qiáng)剪切力作用下長(zhǎng)分子鏈被使之在強(qiáng)剪切力作用下長(zhǎng)分子鏈被切斷切斷，相對(duì)分子量減小，相對(duì)分子量減小，從而，從而流動(dòng)性增加流動(dòng)性增加

31、（即塑性增加）的工藝過程。（即塑性增加）的工藝過程。 塑煉一般在螺桿式塑煉機(jī)或兩輥式塑煉機(jī)上進(jìn)行。塑煉一般在螺桿式塑煉機(jī)或兩輥式塑煉機(jī)上進(jìn)行。 2） 混混 煉：煉： 將塑煉后的生膠和配合劑將塑煉后的生膠和配合劑混合均勻混合均勻的過程。的過程。 混煉的加料順序是：塑煉膠、防老劑、填充劑、增塑混煉的加料順序是：塑煉膠、防老劑、填充劑、增塑劑、硫化劑及硫化促進(jìn)劑等。混煉時(shí)要注意嚴(yán)格控制溫度劑、硫化劑及硫化促進(jìn)劑等?；鞜挄r(shí)要注意嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間。和時(shí)間。 常用的混煉機(jī)有常用的混煉機(jī)有密煉機(jī)密煉機(jī)和和開煉機(jī)開煉機(jī)，通常聯(lián)合使用。，通常聯(lián)合使用。開煉后的狀態(tài)開煉后的狀態(tài) 2）注射法：）注射法： 與熱固性

32、塑料注射成形類似。與熱固性塑料注射成形類似。 大多數(shù)橡膠制品都是被加熱到硫化溫度以上，在模大多數(shù)橡膠制品都是被加熱到硫化溫度以上，在模具中成形。具中成形。 1）模壓法：）模壓法： 將預(yù)壓好或經(jīng)稱重的型坯直接放入模腔，合模加將預(yù)壓好或經(jīng)稱重的型坯直接放入模腔，合模加熱加壓，使產(chǎn)品硫化直至定型。熱加壓，使產(chǎn)品硫化直至定型。 一種在常溫為一種在常溫為橡膠高彈性、高溫橡膠高彈性、高溫下又能下又能塑化成型塑化成型的的高分子材料。它是不需要硫化的橡膠。高分子材料。它是不需要硫化的橡膠。 苯乙烯和丁二烯苯乙烯和丁二烯(SBS)的三嵌段共聚物。分子鏈的兩的三嵌段共聚物。分子鏈的兩端是柔性較小的聚苯乙烯段，中間

33、是柔性很好的聚丁二端是柔性較小的聚苯乙烯段，中間是柔性很好的聚丁二烯。烯。兼有硫化橡膠物理機(jī)械性能和熱塑性塑料的加工特兼有硫化橡膠物理機(jī)械性能和熱塑性塑料的加工特性。性。 強(qiáng)度高，彈性好，可反復(fù)回收利用。強(qiáng)度高，彈性好，可反復(fù)回收利用。4.2.5 熱塑性彈性體結(jié)構(gòu)特征熱塑性彈性體結(jié)構(gòu)特征1、交聯(lián)是可逆的：溫度升高，交聯(lián)消失，冷卻到、交聯(lián)是可逆的：溫度升高，交聯(lián)消失，冷卻到 室溫，交聯(lián)產(chǎn)生室溫，交聯(lián)產(chǎn)生2、硬段和軟段：同時(shí)串聯(lián)或接枝化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的、硬段和軟段：同時(shí)串聯(lián)或接枝化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的 硬段和軟段。硬段和軟段。3、微相分離結(jié)構(gòu)、微相分離結(jié)構(gòu) 從從熔融熔融轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成固態(tài)固態(tài)，硬鏈段凝聚成不連續(xù)

34、相，硬鏈段凝聚成不連續(xù)相，形成形成物理交聯(lián)區(qū)域物理交聯(lián)區(qū)域，分散在周圍大量的橡膠彈性鏈，分散在周圍大量的橡膠彈性鏈段之中，從而形成相分離結(jié)構(gòu)。段之中，從而形成相分離結(jié)構(gòu)。與橡膠相比，這些材料的其他優(yōu)勢(shì)有：與橡膠相比，這些材料的其他優(yōu)勢(shì)有：加工工藝簡(jiǎn)單，工序少，加工周期短，生加工工藝簡(jiǎn)單，工序少，加工周期短，生產(chǎn)效率高，可節(jié)省加工費(fèi)用，降低最終產(chǎn)產(chǎn)效率高，可節(jié)省加工費(fèi)用，降低最終產(chǎn)品的成本；品的成本；加工助劑和配合劑較少，可節(jié)省產(chǎn)品質(zhì)量加工助劑和配合劑較少，可節(jié)省產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測(cè)的費(fèi)用；控制和檢測(cè)的費(fèi)用；材料可反復(fù)使用，可以說生產(chǎn)中無廢料；材料可反復(fù)使用，可以說生產(chǎn)中無廢料；產(chǎn)品尺寸精度高，質(zhì)量輕。產(chǎn)品尺寸精度高，質(zhì)量輕。4.2.6微孔高分子材料微孔高分子材料 內(nèi)部具有內(nèi)部具有大量微小氣孔大量微小氣孔的一類高分子材料稱的一類高分子材料稱為為微孔高分子材料微孔高分子材料。以樹脂為基體的稱以樹脂為基體的稱泡沫塑料泡沫塑料以生膠或乳膠為基體的稱為以生膠或乳膠為基體的稱為泡沫橡膠泡沫橡膠 微孔高分子材料具有質(zhì)輕、絕熱、吸