橡膠制品加工分解PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第八章 膠料的組成及配合1第九章 膠料的加工2第十章 硫化3第三篇 主要章節(jié)第1頁/共57頁8第2頁/共57頁 第3頁/共57頁第4頁/共57頁1第5頁/共57頁二、加工工序：生膠的塑煉塑煉膠和配合劑的混煉膠料的成型膠料的硫化第6頁/共57頁三、生膠的分類1、按來源分為：天然膠和合成膠。2、按物理性能分為：捆包膠、顆粒膠、粉末膠、乳膠和液體膠。（1）捆包膠：天然或合成膠乳經(jīng)凝聚、干燥、捆包而成的膠塊，一般重30公斤；其加工工序較多，過程較復(fù)雜，加工自動(dòng)化程度低，但綜合性能好。（2）顆粒膠：熱塑性橡膠，又叫熱塑性彈性體，可以象塑料一樣加工，不用硫化，可回收，成本低，生產(chǎn)效率高，可用于生產(chǎn)

2、膠底、膠管和膠帶等。（3）粉末膠：由于易實(shí)現(xiàn)加工過程的連續(xù)化和自動(dòng)化，混煉時(shí)間短，配方與捆包膠一樣，設(shè)備也一樣，發(fā)展前途無量，但橡膠的粉碎是一大問題。第7頁/共57頁（4）膠乳和橡膠溶液：呈液狀，易于加工處理，膠乳含4060%的水分，用于做醫(yī)用手套、膠絲、海綿等薄壁或多孔制品；橡膠溶液必須脫溶劑，只能做膠布圖層和粘結(jié)劑等成膜制品。（5）液體橡膠：分子量低，小于10000，硫化呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：常溫下用泵輸送、計(jì)量容易、成型容易，自動(dòng)化與連續(xù)化程度高，功率損失小，一般作改性劑，但貯存又成問題。 熱塑性橡膠、粉末橡膠、液體橡膠是發(fā)展方向，但其綜合性能趕不上捆包膠，故橡膠加工主要講捆包膠的加工。第8

3、頁/共57頁捆包膠加工為橡膠制品的工藝過程：第9頁/共57頁第10頁/共57頁五、橡膠制品生產(chǎn)工藝 生膠塑煉塑煉膠配合劑配料混煉混煉膠成型（半成品）注壓、模壓、壓出、壓延、涂浸膠硫化制品纖維材料金屬材料溶劑成型硫化同時(shí)進(jìn)行第11頁/共57頁第12頁/共57頁第13頁/共57頁第14頁/共57頁4、天然膠的特點(diǎn) 一般指順式，無一定的熔點(diǎn)，一般加熱軟化，到140熔融，200下開始分解，270劇烈分解，常溫下有塑性，降溫變硬，-70變脆，故天然膠加工一般在140160。天然膠有卓越的彈性，彈性伸長率可達(dá)1000%，機(jī)械性較高，有一定的結(jié)晶性，自補(bǔ)性良好，耐屈撓性、透氣性、電絕緣性好。 天然膠溶于汽油

4、、苯、二硫化碳和鹵代烷中，故耐溶性不好。 天然膠中含不飽和雙鍵，易進(jìn)行加成、取代、氧化、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)，耐化學(xué)性能差。順式：不易結(jié)晶，如巴西膠、三葉膠，在室溫下具有彈性和柔軟性，是名符其實(shí)的彈性橡膠。反式：易結(jié)晶，在室溫下呈固態(tài)，在50以上才成類橡膠的彈性體。3、天然膠的分類第15頁/共57頁1、分類（1）按其性能和用途分：通用合成橡膠和特種合成橡膠。（2）按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：飽和膠和不飽和膠；極性膠和非極性膠。 通用合成橡膠用以代替天然橡膠來制造輪胎及其他常用橡膠制品。 特種合成橡膠具有耐寒、耐熱、耐臭氧、耐油等特殊性能，用來制造特定條件下使用的橡膠制品。第16頁/共57頁2、常用的合成膠（1）合

5、成橡膠：如丁苯膠、順丁、氯丁、丁基、聚異戊二烯、乙丙=丁腈等。（2）特種橡膠：如三元乙丙、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨基甲酸酯以及硅橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇膠、聚硫橡膠等。 另外按結(jié)構(gòu)來看乙丙橡膠為飽和非極性橡膠；丁腈膠為不飽和極性膠；順丁膠為不飽和非極性膠。第17頁/共57頁1、定義 丁二烯與苯乙烯經(jīng)共聚合得到的彈性體。英文縮寫SBR。2、分類 按聚合方法分為乳液丁苯和溶液丁苯膠，填充改性后又分為充油、充炭黑、充樹脂丁苯膠等。3、主要用途（1）工業(yè)制品中的線套,墊片。（2）一般要求的剎車皮碗,皮膜。（3）一般要求的食品瓶蓋等。第18頁/共57頁4、主要特點(diǎn) 丁苯膠中苯乙烯含量增加，

6、密度與硬度增大，介電性改善，但耐油性、彈性、塑性和耐寒性降低。通用膠中苯乙烯含量 20%30%( 重量 )。生膠抗拉強(qiáng)度2035千克力/厘米2， 炭黑補(bǔ)強(qiáng)后達(dá)250280千克力/厘米2 。耐磨性、 耐老化性 、耐水性和氣密性優(yōu)于天然橡膠，粘合性、彈性和形變發(fā)熱量低于天然橡膠。丁苯橡膠綜合性能優(yōu)良，是合成橡膠的第一大品種，產(chǎn)量占合成橡膠的60%。 （1）耐磨性好。（2）耐熱性比天然膠優(yōu)。（3）耐低溫性好。（4.耐撞擊性佳。（5）氣味,毒性少。第19頁/共57頁1、定義 氯丁橡膠是由單體氯丁二烯經(jīng)乳液聚合反應(yīng)制成的彈性體。全世界年生產(chǎn)量約為70萬噸。2、特點(diǎn)單體：無色、易揮發(fā)、有麻醉性和毒性的液體

7、；微溶于水，可溶于很多有機(jī)溶劑；熔點(diǎn)為-1302，沸點(diǎn)為59.4，2具有共軛雙鍵的一般特性，雙鍵很活潑，容易發(fā)生加成和聚合反應(yīng)。其聚合速率比丁二烯高1000倍。氯丁膠的結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，又有極性較大的氯原子，故結(jié)晶性高，使其在室溫下就有較好的粘接性能和較大的內(nèi)聚強(qiáng)度，非常適 宜作膠粘劑， 第20頁/共57頁3、生產(chǎn) 氯丁膠均以乳液聚合法生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝流程多為單釜間歇聚合。聚合溫度多控制在4060，轉(zhuǎn)化率則在90左右。生產(chǎn)中用硫磺秋蘭姆（四烷基甲氨基硫羰二硫化物）體系調(diào)節(jié)分子量。硫磺秋蘭姆體系的主要缺點(diǎn)在于硫鍵不夠穩(wěn)定，這是影響貯存性的重要原因之一。若用硫醇調(diào)節(jié)分子量，則可改善此種性能。氯丁膠與一般

8、合成橡膠不同，它不用硫磺硫化，而是用氧化鋅、氧化鎂等硫化。 第21頁/共57頁第22頁/共57頁第23頁/共57頁2配合劑第24頁/共57頁 生膠是橡膠制品的主要成分，但它的強(qiáng)度低，適用的溫度范圍窄，易變質(zhì)，在溶劑中易溶解或溶脹，必須加配合劑。1、配合劑的作用（1）提高橡膠性能；（2）降低橡膠成本。第25頁/共57頁硫化劑是一類使橡膠由線型長鏈分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng) 狀大分子的物質(zhì)。硫化線型長鏈分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子的過程。 硫化劑：硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化合物、重氮化合物、有機(jī)過氧化物以及某些金屬（鋅、鉛、鎂）的氧化物等。但硫磺適用于不飽和膠，過氧化物適用于飽和膠，氯丁膠采用氧化鋅作硫化

9、劑。第26頁/共57頁硫磺 由八個(gè)硫原子環(huán)組成，淡黃色結(jié)晶固體，不溶于水，易溶于二硫化碳，微溶于酒精和苯。 硫磺的同分異構(gòu)體：結(jié)晶斜方形硫、結(jié)晶型單斜形硫、無定型淡黃色液體硫、無定型黑褐色粘性硫。第27頁/共57頁 S化學(xué)活性最大，故在120160硫化。 天然橡膠在140轉(zhuǎn)入熔融態(tài)，故與硫化配合較好。 配合劑的用量在橡膠配方中以份數(shù)表示，所謂份數(shù)指100克生膠中加入的配合劑的克數(shù)。在軟質(zhì)膠料中，硫磺加入量為14份；在半硬質(zhì)膠料中，加入量10份，有時(shí)加入3050份。 硫磺必須均勻分散在膠料中，因此必須研究硫磺在生膠中的溶解，擴(kuò)散和結(jié)晶作用。 硫磺能溶于橡膠，其溶解度因橡膠類型不同而不同；溫度升高

10、，溶解度增大。如：天然橡膠，4份硫磺，加熱到68，硫磺完全溶解成穩(wěn)定的溶液；冷卻到3568，處于亞穩(wěn)態(tài)，在膠料表面呈微細(xì)晶體析出中，這種現(xiàn)象為噴硫。噴硫的影響：使膠料不均，破壞了表面粘著力，給生產(chǎn)造成困難。第28頁/共57頁噴硫原因：1、混煉不均勻 2、混煉溫度過高；3、配方中硫磺用量過多 4、停留時(shí)間過長。減少和避免噴硫的方法：1、低溫混煉； 2、停留時(shí)間短；3、提高分散性； 4、加入膠料；5、加入炭黑； 6、加入軟化劑；7、加入吸附硫磺的配合劑。第29頁/共57頁1、作用促進(jìn)硫化； 降低硫化溫度；縮短硫化時(shí)間； 改善硫化膠的物理機(jī)械性能。2、種類無機(jī)類：如氧化鉛、氧化鎂，但效果差，已被淘汰

11、。有機(jī)類：主要促進(jìn)劑第30頁/共57頁主要的有機(jī)硫化促進(jìn)劑1、促進(jìn)劑M2、促進(jìn)劑DM3、促進(jìn)劑TMTD第31頁/共57頁硫化促進(jìn)劑的四點(diǎn)要求（1）有較高的活性活性指縮短橡膠達(dá)到正硫化所需的時(shí)間的能力。 促進(jìn)劑促進(jìn)劑 舉例舉例5050硫化時(shí)間硫化時(shí)間超促進(jìn)劑超促進(jìn)劑氨基二硫代甲酸鹽、秋蘭姆氨基二硫代甲酸鹽、秋蘭姆類、黃原酸鹽類類、黃原酸鹽類510min強(qiáng)活性強(qiáng)活性某些醛胺類某些醛胺類1030min中活性中活性胍類、某些醛胺類胍類、某些醛胺類3060min弱活性弱活性硫脲衍生物硫脲衍生物30120min第32頁/共57頁(2)硫化平坦線長 正硫化前后，性能卻不好，硫化平坦線長，說明加工時(shí)間比較好控

12、制，性能較好，增加硫化平坦線為好。（3）硫化的臨界溫度較高臨界溫度指硫化促進(jìn)劑對硫化過程發(fā)生促進(jìn)作用的溫度。 為了防止膠料早期硫化，通常要求促進(jìn)劑的臨界溫度較高。（4）對橡膠老化性能及物理機(jī)械性能不產(chǎn)生惡化作用 促進(jìn)劑對物理機(jī)械性有好的作用，有些也有壞的作用。如：天然橡膠促進(jìn)劑M、一硫代秋蘭姆：推遲惡化；二苯胍等加速老化；促進(jìn)劑M：增加柔性，提高耐磨性；促進(jìn)劑DM：適合于多孔橡膠；醛胺促進(jìn)劑：降低熱性能和內(nèi)耗，提高撕裂強(qiáng)度。第33頁/共57頁第34頁/共57頁 促進(jìn)能力 M 超促進(jìn)劑 促進(jìn)能力 = M 強(qiáng)促進(jìn)劑 促進(jìn)能力 M 中促進(jìn)劑（如：促進(jìn)劑D） 促進(jìn)能力 D 弱促進(jìn)劑 遲效促進(jìn)劑：CZ、

13、NOBS。M（硫醇基苯并噻唑）第35頁/共57頁第36頁/共57頁1、增塑劑分類 物理增塑劑，也稱軟化劑； 化學(xué)增塑劑，也稱塑解劑。2、增塑劑的作用 使生膠軟化，增加可塑性，便于加工，減少功 耗； 潤濕炭黑等粉狀配合劑，使其易于分散，縮短 混煉時(shí)間，提高混煉效果； 增加制品的柔軟性和耐寒性； 增進(jìn)膠料的自粘性。第37頁/共57頁3、增塑劑的作用原理物理增塑劑的作用原理 增大橡膠分子間的距離，降低分子間的作用力，從而使膠料的塑性增加。物理增塑劑有：硬脂酸、油酸、松焦油、三線油、六線油等?；瘜W(xué)增塑劑的作用原理 加速橡膠分子在塑煉時(shí)的斷裂作用，這類物質(zhì)還起著游離基接受體的作用。化學(xué)增塑劑有：噻唑類、

14、硫酚類、亞硝基化合物等。第38頁/共57頁分類：補(bǔ)強(qiáng)填充劑、惰性填充劑。1、補(bǔ)強(qiáng)劑 提高硫化橡膠的強(qiáng)力，撕裂強(qiáng)度，定伸強(qiáng)度，耐磨性等物理機(jī)械性能。 如炭黑、白炭黑、碳酸鎂、活性碳酸鈣、活性陶土、古馬隆樹脂、松香樹脂、苯乙烯樹脂和酚醛樹脂、木質(zhì)素。2、惰性填充劑 又叫增容劑，比重小，可降低成本，但增強(qiáng)效果不大。 如硫酸鋇、滑石粉、云母粉等。第39頁/共57頁3、炭黑的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理 炭黑的補(bǔ)強(qiáng)作用是其表面活性能與橡膠結(jié)合。物理吸附：炭黑很好的吸附橡膠分子?；瘜W(xué)結(jié)合：炭黑小，比表面積大，有很多不配對電子，有很大的活性，能與橡膠產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，而形成化學(xué)吸附。 炭黑的化學(xué)吸附占主導(dǎo)地位。4、特點(diǎn)：能表面上滑

15、移，產(chǎn)生兩種補(bǔ)強(qiáng)作用。當(dāng)橡膠受外力作用而變形時(shí)，分子鏈的滑移及大量的物理吸附作用能吸收大量的能量?；瘜W(xué)作用使應(yīng)力分布均勻。 二者都提高強(qiáng)度。第40頁/共57頁第41頁/共57頁1、炭黑種類（吸油能力判斷）熱裂解炭黑：低結(jié)構(gòu)炭黑，分散的；槽法炭黑：中等結(jié)構(gòu)炭黑，成團(tuán)的；爐法炭黑：搞結(jié)構(gòu)炭黑，鏈狀。高結(jié)構(gòu)：強(qiáng)度高，生熱高，模數(shù)高，壓出性能好， 出口效應(yīng)小，耐磨性好。低結(jié)構(gòu)：模數(shù)低，強(qiáng)度較高，生熱少。第42頁/共57頁2、用量 炭黑用量存在一個(gè)峰值。橡膠加入量對天然膠和丁苯膠抗張強(qiáng)度的影響第43頁/共57頁3、粒徑炭黑粒徑與橡膠性能的關(guān)系第44頁/共57頁4、分散性 分散性越好，活化點(diǎn)越多，粒徑越細(xì)。 炭黑是橡膠第二位的原材料，也決定了橡膠的物理機(jī)械性能。第45頁/共57頁3配方設(shè)計(jì)的基本概念第46頁/共57頁用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行描述的，有用計(jì)算設(shè)計(jì)的，有多無回歸的，有正交設(shè)計(jì)的。第47頁/共57頁