橡膠工藝學(xué)多媒體教程(緒論)VIP

1、 吳明生吳明生TelEmail: 高分子科學(xué)與工程學(xué)院高分子科學(xué)與工程學(xué)院人的一生很短暫人的一生很短暫 眼睛一閉一開(kāi)，一天就過(guò)去了眼睛一閉一開(kāi)，一天就過(guò)去了 眼睛一閉不開(kāi)，一輩子就過(guò)去了眼睛一閉不開(kāi)，一輩子就過(guò)去了 所以，珍惜時(shí)間就是珍惜生命所以，珍惜時(shí)間就是珍惜生命努力學(xué)習(xí)吧，朋友們！努力學(xué)習(xí)吧，朋友們！ 我相信，一份耕耘就會(huì)有一份收獲我相信，一份耕耘就會(huì)有一份收獲 吃苦耐勞 堅(jiān)韌不拔樸實(shí)無(wú)華 甘于奉獻(xiàn)同心協(xié)力 勇承重載 青島科技大學(xué)之精華 4緒 論2學(xué)時(shí)橡膠工藝學(xué)橡膠工藝學(xué)精品課程多媒體教程精品課程多媒體教程主要內(nèi)容主要內(nèi)容： （1）橡膠的概念與特征 （2）橡

2、膠工藝學(xué)的主要內(nèi)容 （3）橡膠的發(fā)展歷史及趨勢(shì) （4）橡膠的應(yīng)用本章重點(diǎn)與難點(diǎn)本章重點(diǎn)與難點(diǎn)： （1）橡膠的概念 （2）橡膠材料的特征 （3）橡膠配方的組成及作用 橡膠是一種橡膠是一種材料材料，能夠在大的變形下迅能夠在大的變形下迅速恢復(fù)其形變速恢復(fù)其形變；能夠被；能夠被改性改性；改性的橡改性的橡膠不溶于（但能溶脹于）沸騰的苯、甲膠不溶于（但能溶脹于）沸騰的苯、甲乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶劑中乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶劑中；改；改性的橡膠在室溫下被拉伸到原長(zhǎng)的性的橡膠在室溫下被拉伸到原長(zhǎng)的2倍倍并保持并保持1min后除掉外力，它能在后除掉外力，它能在1min內(nèi)恢復(fù)到原長(zhǎng)的內(nèi)恢復(fù)到原長(zhǎng)的1.5倍以

3、下。倍以下。有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料（polymer)高彈性高彈性(elasticity)硫化硫化（curing)硫化橡膠不溶解，硫化橡膠不溶解，但能溶脹但能溶脹粘彈性粘彈性(viscoelasticity)永久變形永久變形(set)小小形變回復(fù)迅速而有力形變回復(fù)迅速而有力回彈性（回彈性（elastic resilience）小應(yīng)力（小應(yīng)力（stress）下大變形（）下大變形（strain）（）（1000%）彈性模量彈性模量(elasticity modulus)低低高彈性（橡膠最典型特征）表現(xiàn)粘彈性粘彈性（ viscoelasticity）蠕變（蠕變（creep）應(yīng)力松弛（應(yīng)力松弛（st

4、ress relaxation）滯后損失（滯后損失（hysteresis loss）抗冰滑性抗冰滑性抗?jié)窕钥節(jié)窕詽L動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力生熱性生熱性損耗因子損耗因子（loss tangent）輪胎的高速行駛性能，生熱輪胎的高速行駛性能，生熱輪胎輪胎抗?jié)窕節(jié)窕秃涂贡贡芰δ芰ζ?chē)耗油能力汽車(chē)耗油能力減震制品的減震制品的減震減震能力，能力，阻尼阻尼橡膠的橡膠的加工性能加工性能heat generationwet skid resistance ice skid resistancevibration dampingdampprocessing property其他概念其他概念生膠生膠raw

5、rubber混煉膠混煉膠compounded stock硫化膠硫化膠vulcanizate橡膠材料的特征橡膠材料的特征高彈性、粘彈性高彈性、粘彈性氣密性、耐水、氣密性、耐水、能燃燒、比重輕能燃燒、比重輕電絕緣性電絕緣性(insulating property)有老化（有老化（aging）現(xiàn)象）現(xiàn)象傳熱慢傳熱慢模量低、強(qiáng)度低模量低、強(qiáng)度低gas-tightnessconduction of heat性能測(cè)試性能測(cè)試橡膠橡膠配合配合配合與配合與配方配方配合內(nèi)容配合內(nèi)容配方組成配方組成各成分作用各成分作用表示方法表示方法配方設(shè)計(jì)配方設(shè)計(jì)橡膠加工橡膠加工 煉膠煉膠(compounding) 壓延壓延(

6、calendering) 擠出擠出(extruding) 成型成型(assembling) 硫化硫化(curing)Textcompoundformula/recipeformulation 是指根據(jù)制品的性能要求性能要求，考慮加工加工工藝性能工藝性能及成本成本等因素，將生膠和各種配合劑按照一定的比例組合在一起的過(guò)程。 橡膠配方橡膠配方：生膠與各種配合劑按照一定比例的一種組合，稱為一種配方。 橡膠配合的主要內(nèi)容：橡膠配合的主要內(nèi)容： （1）確定生膠及配合劑的品種 （2）確定配合劑的用量和配比 （3）確定配合劑的性能指標(biāo) （4）計(jì)算配方成本（一）橡膠的配合（一）橡膠的配合1 1、橡膠配方的組成橡

7、膠配方的組成配方配方生膠生膠(raw rubber)：天然橡膠、通用合成橡膠、特種合成橡膠天然橡膠、通用合成橡膠、特種合成橡膠硫化體系硫化體系(curing system)：由硫化劑、促進(jìn)劑、活化劑組成由硫化劑、促進(jìn)劑、活化劑組成補(bǔ)強(qiáng)填充體系：補(bǔ)強(qiáng)劑（炭黑、白炭黑、短纖維等）、補(bǔ)強(qiáng)填充體系：補(bǔ)強(qiáng)劑（炭黑、白炭黑、短纖維等）、 填充劑（碳酸鈣、陶土、滑石粉、粘土）填充劑（碳酸鈣、陶土、滑石粉、粘土）防護(hù)體系：防老劑、光屏蔽劑、防霉劑防護(hù)體系：防老劑、光屏蔽劑、防霉劑增塑與操作體系：增塑劑、潤(rùn)滑劑、分散劑、防焦劑等增塑與操作體系：增塑劑、潤(rùn)滑劑、分散劑、防焦劑等特種配合體系：增粘劑、著色劑、阻燃劑

8、、導(dǎo)電劑、發(fā)泡特種配合體系：增粘劑、著色劑、阻燃劑、導(dǎo)電劑、發(fā)泡 劑、抗靜電劑、香味劑、抗返原劑等劑、抗靜電劑、香味劑、抗返原劑等2 2、橡膠配方各成分的作用橡膠配方各成分的作用生膠生膠：主體材料或基體材料，決定制品主要性能硫化體系硫化體系：硫化劑硫化劑的作用是與橡膠大分子反應(yīng)， 形成交聯(lián)鍵，提高制品的性能和 穩(wěn)定制品的形狀； 促進(jìn)劑促進(jìn)劑的作用是加快硫化反應(yīng)速度， 提高生產(chǎn)效率； 活化劑活化劑的作用是降低反應(yīng)活化能（溫 度），使硫化反應(yīng)更容易發(fā)生。curing agentacceleratoractivator補(bǔ)強(qiáng)填充體系補(bǔ)強(qiáng)填充體系：補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)劑的作用是提高橡膠的強(qiáng)度，改善加工性能 填充劑

9、填充劑(filler)的作用是降低成本。防護(hù)體系防護(hù)體系：防老劑防老劑作用是延緩老化，延長(zhǎng)制品使用壽命。增塑與操作體系增塑與操作體系：增塑劑增塑劑:改善橡膠的加工性能，降低成本，改善 硫化膠的某些性能。 分散劑分散劑:改善配合劑在橡膠中的分散性。 防焦劑防焦劑:延長(zhǎng)焦燒時(shí)間，改善加工安全性 。 均勻劑均勻劑:改善橡膠之間的相容性。 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑:改善橡膠的流動(dòng)性和預(yù)防粘輥 脫模劑脫模劑:改善制品的脫模性 reinforcing agentanti-agerplasticizerdispersantanti-scorcheruniform agentlubricatorstripping com

10、pound3 3、橡膠配方的表示方法橡膠配方的表示方法（1）質(zhì)量份配方（又稱基本配方）質(zhì)量份配方（又稱基本配方） 生膠的質(zhì)量為100份，其他配合劑相對(duì)以質(zhì)量份（mi）表示的配方。（2）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配方）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配方(recipe of percentage by mass) mi%=(mi/mi) 100%（3）體積百分?jǐn)?shù)配方）體積百分?jǐn)?shù)配方(recipe of percentage by volume) Vi%= (Vi/Vi) 100%（4）生產(chǎn)配方）生產(chǎn)配方(production formula) Mi=(煉膠量Q/ mi) mibase recipe生膠生膠硫化劑硫化劑促進(jìn)劑促進(jìn)劑活化

11、劑活化劑補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)劑填充劑填充劑增塑劑增塑劑防老劑防老劑 混煉混煉壓延壓延擠出擠出膠片膠片膠布膠布胎面胎面胎側(cè)胎側(cè)胎圈胎圈成型成型墊膠墊膠硫化硫化成成品品（二）橡膠基本加工工藝（二）橡膠基本加工工藝和面和面搟皮搟皮擠面擠面條條包餃子、包餃子、做花卷做花卷蒸煮蒸煮（三）橡膠測(cè)試（三）橡膠測(cè)試測(cè)測(cè)試試內(nèi)內(nèi)容容原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)：元素組成、粒徑、灰分、 揮發(fā)份、含水率、表面積、結(jié)構(gòu)度、 pH值、金屬離子含量等加工過(guò)程中質(zhì)量控制加工過(guò)程中質(zhì)量控制：半成品檢測(cè)，如混煉膠 的門(mén)尼黏度、門(mén)尼焦燒、硫化特性、 配合劑分散性以及工藝條件的測(cè)試成品質(zhì)量檢測(cè)成品質(zhì)量檢測(cè)：膠料的物理機(jī)械性能、成品的 使

12、用性能如模擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)用實(shí)驗(yàn)等（四）常用物理性能的意義（四）常用物理性能的意義 膠料產(chǎn)生塑性變形的程度，反映膠料的流動(dòng)性。通常用P表示，其值在01之間，該值越大，流動(dòng)性越好。用威氏、華氏、德弗三種塑性計(jì)測(cè)。1020+_=hhhhP威氏可塑度華氏可塑度：P=1hplasticity1、混煉膠的性能、混煉膠的性能 用門(mén)尼粘度計(jì)()測(cè)量的橡膠的本體黏度，該值越大，膠料的黏度越高。常用ML1+4100表示。 在120 下，從開(kāi)始加熱起，至膠料的門(mén)尼從最低值上升5個(gè)門(mén)尼值所需要的時(shí)間，用T5表示。反映膠料的加工安全性，該時(shí)間越長(zhǎng)，加工過(guò)程中越安全，不易出現(xiàn)焦燒焦燒(scorch)現(xiàn)象。 用硫化儀(cure

13、 meter)測(cè)硫化曲線，獲得膠料的硫化特性參數(shù)，如焦燒時(shí)間(scorch time)、正硫化時(shí)間(optimum cure time)長(zhǎng)短、硫化速度快慢、交聯(lián)程度、返原(reversion)現(xiàn)象及程度等。（1 1）拉伸性能（用電子拉力機(jī)測(cè)試）拉伸性能（用電子拉力機(jī)測(cè)試）拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度(tensile strength)：試樣拉斷時(shí)單位面積上所受到的拉伸力，單位：MPa定伸應(yīng)力定伸應(yīng)力(tension modulus)：試樣拉伸到一定長(zhǎng)度時(shí)單位面積上所受到的拉伸力，單位：MPa拉斷伸長(zhǎng)率拉斷伸長(zhǎng)率(elongation at break)：試樣拉伸斷裂時(shí)伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的比值，用%表示。拉伸

14、永久變形拉伸永久變形(tension set at break)：試樣拉伸除掉外力后殘留在試樣中不可恢復(fù)的變形，用%表示。tensile properties 撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度( (tear strength) )：將一定形狀的試樣撕裂單位厚度所需要的最大拉伸力，單位：kN/m。反映膠料的抗撕性能(tear resistance)。 回彈性回彈性(rebound elasticity)又稱沖擊彈性，是指試樣受到?jīng)_擊后迅速由變形狀態(tài)恢復(fù)原狀的能力，用%表示?？砷g接反映膠料滯后損失大小。試樣試樣 硬度硬度(hardness)試樣抵抗外力壓入的能力，反映膠料在壓縮狀態(tài)下變形能力大小。阿克隆磨耗阿克隆

15、磨耗：試樣在一定壓力下在粗糙表面上運(yùn)行1.61km所磨下來(lái)的膠料的體積，用cm3/1.61km表示。邵波爾磨耗邵波爾磨耗：又稱DIN磨耗，試樣在旋轉(zhuǎn)的圓筒狀粗糙表面運(yùn)行40m所磨下來(lái)的膠料的體積，可用cm3/40m表示，但多用相對(duì)磨耗指數(shù)表示。阿克隆磨耗實(shí)驗(yàn)機(jī)邵波爾磨耗實(shí)驗(yàn)機(jī)耐疲勞性耐疲勞性(fatigue resistance)：試樣在一定頻率下屈撓一定次數(shù)后性能保持率，保持率大，耐疲勞性好。疲勞壽命疲勞壽命(fatigue life)：試樣在一定頻率下屈撓至斷裂時(shí)的屈撓次數(shù)，次數(shù)多，疲勞壽命長(zhǎng)。疲勞裂口增長(zhǎng)疲勞裂口增長(zhǎng)(fatigue crack growth)：預(yù)置裂口的試樣在一定頻率下

16、屈撓，其裂口增長(zhǎng)快慢，增長(zhǎng)快，試樣易斷裂。耐熱氧老化耐熱氧老化(heat and oxygen aging resistance)：用熱空氣老化箱測(cè)試試樣在一定溫度下老化一定時(shí)間后性能保持率，稱老化系數(shù)。耐臭氧老化耐臭氧老化(ozone aging resistance)：用臭氧老化箱測(cè)試試樣在一定濃度的臭氧環(huán)境中老化一定時(shí)間后表面產(chǎn)生裂口情況。耐天候老化耐天候老化(weathering resistance)：試樣在自然條件下存放一定時(shí)間后性能的保持率。耐介質(zhì)性耐介質(zhì)性(solvent resistance)：如耐酸、堿、腐蝕介質(zhì)、油等，用試樣在上述條件下浸泡一段時(shí)間后體積變化或性能變化來(lái)反

17、映。抗?jié)窕钥節(jié)窕?wet skid resistance)：橡膠制品在水或濕的路面上抓著力大小，抓著力大，抗?jié)窕院?，不易打滑。滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力(roll resistance)：輪胎等動(dòng)態(tài)下使用的制品需要考察的指標(biāo)，反映生熱及耗油情況。公元11世紀(jì)已經(jīng)開(kāi)始使用天然膠乳制造簡(jiǎn)單器具，如橡膠球、橡膠鞋、防水布等。直到1823年馬凱爾創(chuàng)辦了世界上第一個(gè)橡膠工廠，用苯溶解橡膠制造雨衣。1826年，Hancock發(fā)明雙輥機(jī)，橡膠加工業(yè)的開(kāi)始。1839年，Googyear發(fā)明硫化，橡膠工業(yè)獲得突破性進(jìn)展。1844年，Googyear在橡膠中添加堿式碳酸鉛作促進(jìn)劑，加快了硫化速度。該專(zhuān)利使用了約50年

18、。1876年，英國(guó)在東南亞大面積種植天然橡膠樹(shù)獲得成功，開(kāi)始橡膠種植時(shí)代，天然橡膠的產(chǎn)量激增。東南亞成為世界天然橡膠的主要生產(chǎn)基地。1879年，布卻特在實(shí)驗(yàn)室用異戊二烯合成出類(lèi)橡膠彈性體，開(kāi)創(chuàng)了合成橡膠的新紀(jì)元。20世紀(jì)30年代合成橡膠獲得快速發(fā)展。1888年，Dnulop發(fā)明充氣輪胎，使橡膠的應(yīng)用得到起飛。1900年前后，發(fā)現(xiàn)天然橡膠的結(jié)構(gòu)單元為異戊二烯。20世紀(jì)20年代，膠體化學(xué)的建立，天然膠乳保存和運(yùn)輸?shù)玫浇鉀Q，膠乳工業(yè)獲得快速發(fā)展。20世紀(jì)初，橡膠配方設(shè)計(jì)起步，促進(jìn)劑不斷更新，發(fā)現(xiàn)炭黑有補(bǔ)強(qiáng)作用，使炭黑成為橡膠工業(yè)必不可少的原材料。中國(guó)從1904年開(kāi)始零星種植天然橡膠樹(shù)，橡膠工業(yè)空白。1915年，中國(guó)創(chuàng)建第一個(gè)橡膠加工廠，廣州兄弟創(chuàng)制樹(shù)膠公司，生產(chǎn)鞋底。之后，在上