橡膠Rubber教學(xué)講解課件

橡膠

Rubber橡膠

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我們身邊有哪些橡膠制品？說一說:橡膠用品：橡膠用品：橡膠用品：橡膠用品：橡膠用品：橡膠用品：橡膠用品：橡膠用品：橡膠在汽車中的應(yīng)用汽車底盤用橡膠件真空助力密封件轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橡膠件

橡膠占汽車用材料總重量的5%，每輛汽車需橡膠件400-500個。汽車上大量使用的氟橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠等高檔橡膠和耐熱...輪胎車門窗密封條雨刮器連接軟管密封件防振件傳動件襯墊類液壓制動缸中的皮碗風扇皮帶輪胎橡膠在汽車中的應(yīng)用汽車底盤用橡膠件真空助力密封件轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橡膠

一架飛機需橡膠600Kg

（上萬個零件）

一艘35,000噸的輪船需橡膠60T一輛解放牌4噸載重汽車，需要橡膠制品200多公斤；一節(jié)硬座車廂需裝配橡膠制品總重300多公斤；一艘萬噸巨輪就需橡膠制品近10噸重；一架噴氣式客機需要將近600公斤的橡膠。在海、陸、空交通運輸上，哪一個都離不開撤膠制品。一架飛機需橡膠600Kg一艘35,0橡膠的定義橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,具有其它材料所沒有的高彈性，因而也稱為彈性體。橡膠與交通運輸、工業(yè)礦山、農(nóng)林水利、軍事固防、土木建筑、電氣通訊、醫(yī)療衛(wèi)生、文教體育、生活用品等各個領(lǐng)域息息相關(guān)。橡膠的定義橡膠是一種高彈性的高分子化合物橡膠與交通運輸、工業(yè)橡膠的基本特性具有橡膠彈性；有減震緩沖的作用；對溫度依賴大；具有電絕緣性；具有密封性；有老化現(xiàn)象；必須進行硫化；必須加入配合劑；比重小，硬度低，柔軟性好，透氣性差。橡膠的基本特性橡膠高彈形變示意圖橡膠的玻璃化溫度低于室溫，使得橡膠在常溫下具備高彈形變。玻璃化溫度（Tg）指高聚物由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，高聚物的比熱容、熱膨脹系數(shù)、粘度、折光率、自由體積以及彈性模量等都要發(fā)生一個突變。橡膠高彈形變示意圖（1）天然橡膠的發(fā)現(xiàn)和利用橡膠的發(fā)展歷史

早在11世紀，南美洲人即已開始利用野生天然橡膠。

1496，哥倫布第二次到美洲，發(fā)現(xiàn)橡膠樹；

1736年法國人孔達米納參加法國科學(xué)院赴南美考察隊，觀察到三葉橡膠樹流出的膠乳可固化為具有彈性的物質(zhì)。

1823，英國人麥金托什創(chuàng)辦第一個橡膠防水布廠——橡膠工業(yè)的開始；同期，英國人Hancock發(fā)現(xiàn)橡膠通過兩個轉(zhuǎn)動滾筒的縫隙反復(fù)加工，可以降低彈性，提高塑性。這一發(fā)現(xiàn)奠定了橡膠加工的基礎(chǔ)，他被公認為世界橡膠工業(yè)的先驅(qū)。

1839，Goodyear發(fā)現(xiàn)硫磺可使橡膠硫化——奠定橡膠加工業(yè)的基礎(chǔ)；

1888，Dunlop發(fā)明充氣輪胎——橡膠工業(yè)真正起飛；

1904，Mote采用碳黑對橡膠進行增強。（1）天然橡膠的發(fā)現(xiàn)和利用橡膠的發(fā)展歷史早在11世紀，南美橡膠Rubber教學(xué)講解課件（2）合成橡膠的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用1900，確定了天然橡膠的結(jié)構(gòu)——合成橡膠成為可能；

1932，前蘇聯(lián)使丁鈉橡膠工業(yè)化，之后相繼出現(xiàn)了氯丁、丁腈、丁苯橡膠；

19世紀50年代，Zeigler-Natta催化劑的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致合成橡膠的新飛躍，出現(xiàn)了順丁、乙丙、異戊橡膠；1965-1973，出現(xiàn)了熱塑性彈性體，即第三代橡膠；茂金屬催化劑給橡膠工業(yè)帶來新的革命，現(xiàn)在已合成了茂金屬乙丙橡膠等新型橡膠品種；環(huán)氧化、接枝、共混、動態(tài)硫化等技術(shù)的采用，橡膠向著高性能化、功能化特種化方向發(fā)展。橡膠的發(fā)展歷史（2）合成橡膠的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用1900，確定了天然橡膠的結(jié)構(gòu)—按照來源來分天然橡膠合成橡膠通用合成橡膠丁苯橡膠(SBR)順丁橡膠(BR)異戊橡膠(IR)氯丁橡膠(CR)乙丙橡膠(EPDM)特種合成橡膠丁腈橡膠(NBR)硅橡膠(SiR)氟橡膠(FPM)聚氨酯橡膠(PU)氯化聚乙烯(CPE)橡膠的分類：按照來源來分天然橡膠合成橡膠通用合成橡膠丁苯橡膠(SBR)特按照形態(tài)分類固體橡膠液體橡膠：橡膠的低聚物，未硫化前一般為粘稠的液體。粉末橡膠：將乳膠加工成粉末狀，以利配料和加工制作。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)碳鏈橡膠不飽和非極性橡膠不飽和極性橡膠飽和非極性橡膠飽和極性橡膠雜鏈橡膠硅橡膠聚氨酯橡膠氯醚橡膠聚硫橡膠按照形態(tài)分類固體橡膠液體橡膠：橡膠的低聚物，未硫化前一般為粘橡膠的配方與加工工藝橡膠配方體系1、生膠體系2、硫化體系3、填充與增強體系4、軟化增塑體系5、防護體系橡膠的配方與加工工藝橡膠配方體系三葉橡膠樹1.生膠體系：包括天然橡膠和合成橡膠。乳膠三葉橡膠樹1.生膠體系：包括天然橡膠和合成橡膠。乳膠再生膠：廢硫化橡膠經(jīng)化學(xué)、熱及機械加工處理后所得，具有一定可塑性、可重新硫化的橡膠材料。再生膠：廢硫化橡膠經(jīng)化學(xué)、熱及機械加工處理后所得，具有一定可2.硫化體系作用：將硫化劑加入到生膠體系中，使其一維結(jié)構(gòu)形成三維的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)2.硫化體系作用：將硫化劑加入到生膠體系中，使其一維結(jié)構(gòu)形成橡膠為什么要硫化生膠遇到氣溫高和經(jīng)太陽暴曬后就變軟發(fā)粘，在氣溫低時就變硬和脆裂，制品不能經(jīng)久耐用。直到美國人C.Goodyear（固特異）在一個偶然的機會發(fā)現(xiàn)硫磺粉灑在晾曬的膠塊上可以避免膠塊發(fā)粘，使膠塊表明光滑有彈性，后經(jīng)一年多的實驗，證明在橡膠中加入硫磺粉和堿式碳酸鉛，經(jīng)共同加熱熔化后所制出的橡膠制品可以長久的保持良好的彈性。C.Goodyear（固特異）于1839年發(fā)現(xiàn)了橡膠的硫化，從此天然橡膠才真正被確定具有特殊的使用價值，成為一種極其重要的工業(yè)原料。橡膠為什么要硫化生膠遇到氣溫高和經(jīng)太陽暴曬后就變軟發(fā)粘，在氣硫化體系組分A.硫化劑

-----在一定條件下使橡膠發(fā)生交聯(lián)的物質(zhì)；

-----硫磺、含硫化合物、過氧化物等；B.硫化促進劑

----加快硫化速度、縮短硫化時間的物質(zhì)，能起到減少硫化劑用量、降低硫化溫度的作用；

----噻唑類、次磺酰胺類等；C.硫化活性劑

----能夠提高硫化促進劑活性的物質(zhì)，提高交聯(lián)密度；

----氧化鋅等；硫化體系組分A.硫化劑硫化劑硫化劑3.填充與增強體系提高橡膠力學(xué)性能，改善加工性能，降低成本；用于降低成本的填充劑，如滑石粉、硫酸鋇等；補強劑如炭黑、白炭黑、氧化鋅、氧化鎂等。3.填充與增強體系3.填充與增強體系炭黑：最常用的黑色橡膠補強劑，其橡膠用品級為：N100~N900系列，數(shù)字越大，其炭黑顆粒越大、補強效果越小、比表面積越小、越容易分散。白炭黑:

主要成分為水合二氧化硅。由于其補強效果好，是非黑色制品中主要的補強劑，因此，常稱為：白炭黑

3.填充與增強體系炭黑：白炭黑:橡膠分子與炭黑粒子的物理結(jié)合橡膠分子與炭黑橡膠分子與炭黑粒子的化學(xué)結(jié)合橡膠分子與炭黑粒子的化學(xué)結(jié)合4.軟化增塑體系作用：降低橡膠分子間的作用力，使粉末狀的配合劑能很好地與橡膠浸潤，改善混煉性能；加入增塑劑大分子間距離加大分子間作用力減弱4.軟化增塑體系作用：降低橡膠分子間的作用力，使粉末狀的配合軟化增塑體系石油系增塑劑：沸程在320～460℃、460～490℃的石油餾分混合物，如石蠟、凡士林。脂肪系增塑劑：硬脂酸、軟脂酸、油酸、亞油酸等多種不飽和或飽和高級脂肪酸合成增塑劑：鄰苯二甲酸酯類、脂肪二元酸酯類軟化增塑體系石油系增塑劑：沸程在320～460℃、460～45.防護體系作用：延緩橡膠老化，延長制品使用壽命；老化：橡膠在受到氧、臭氧、光、熱、輻射和應(yīng)力作用，逐漸發(fā)黏、變硬、彈性降低等現(xiàn)象。5.防護體系作用：延緩橡膠老化，延長制品使用壽命；老化：橡膠老化類型：1.分子量降低：材料力學(xué)性能變差；2過度交聯(lián)：材料變硬。老化類型：原材料生膠烘膠、切膠塑煉配合劑粉碎、篩選配料溶化、過濾混煉壓延壓出裁剪成型硫化修整檢查橡膠生產(chǎn)工藝流程原生膠烘膠、切膠塑煉配合劑粉碎、篩選配料溶化、過濾混煉壓延壓塑煉塑煉作用：在機械力的作用下，打斷大分子鏈，使其具有較好的可塑性和流動性；生膠的分子量通常很高，從幾十萬到幾百萬以上，過高的分子量帶來的強韌高彈性給加工帶來極大的困難。塑煉塑煉作用：在機械力的作用下，打斷大分子鏈，使其具有較好的混煉混煉目的：分散助劑混煉混煉目的：分散助劑天然橡膠(naturerubber)三葉橡膠樹乳膠

天然橡膠是由人工栽培的三葉橡膠樹分泌的乳汁，經(jīng)凝固、加工而制得的，它是以聚異戊二烯為主要成分的不飽和狀態(tài)的天然高分子化合物。天然橡膠(naturerubber)三葉橡膠樹乳膠天然橡膠（NR）

98%NR來自巴西橡膠樹（三葉橡膠樹）；全世界NR的90%以上產(chǎn)自東南亞地區(qū)，主要是馬來西亞、印尼、斯里蘭卡、泰國；至今NR的消耗量仍約占橡膠總消耗量的40%天然橡膠（NR）98%NR來自巴西橡膠樹（三葉橡膠樹）；割膠季節(jié)海南從每年3月25日至12月25日，云南從每年的4月至11月25日割膠季節(jié)海南從每年3月25日至12月25日，云南從每年的4月天然橡膠的單體結(jié)構(gòu)：n約為10000左右，分子量分布在10~180萬之間，平均分子量70萬左右。純天然橡膠具有：良好的耐屈撓疲勞性能；良好的氣密性；良好的耐水性、絕緣性能和隔熱性能；耐油性差，易溶于汽油、苯等非極性溶劑中；分子中含有大量雙鍵，化學(xué)活性強，易與鹵素、氧、臭氧等反應(yīng)，發(fā)生老化。長時間帶橡膠手套手心出汗天然橡膠的單體結(jié)構(gòu)：n約為10000左右，丁苯橡膠(SBR)丁苯橡膠粉末丁苯橡膠是一種綜合性能較好的通用型合成橡膠，約占合成橡膠總產(chǎn)量60%。丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯兩種單體共聚而得到的彈性體。丁苯生膠對氧及熱的穩(wěn)定性均比天然橡膠好。丁苯橡膠(SBR)丁苯橡膠粉末丁苯橡膠是一種綜合性能較好的通丁苯橡膠的用途汽車零件電線和電纜包皮膠管和膠鞋輪胎行業(yè)丁苯橡膠的用途汽車零件電線和電纜包皮膠管和膠鞋輪胎行業(yè)

單體1,3-丁二烯

CH2＝CH－CH＝CH2最簡單的共軛烯烴。在常溫、常壓下為無色氣體，性質(zhì)活潑，容易發(fā)生自聚反應(yīng)，在貯存、運輸過程中要加入叔丁鄰苯二酚阻聚劑。聚丁二烯橡膠單體1,3-丁二烯CH2＝CH－CH＝CH2最聚丁二烯橡膠的優(yōu)點1、具有優(yōu)異的彈性和耐低溫性能2、滯后損失和生熱小3、耐磨性能優(yōu)異順丁橡膠的摩擦系數(shù)小，耐磨性能優(yōu)于天然橡膠和丁苯橡膠；適合做輪胎、鞋底、鞋后跟等；聚丁二烯橡膠的優(yōu)點1、具有優(yōu)異的彈性和耐低溫性能4、耐屈撓性優(yōu)異

----制品在受到屈撓力時不易斷裂；順丁橡膠制鞋底在彎曲時不易斷裂4、耐屈撓性優(yōu)異順丁橡膠制鞋底在5、填充性好

----對炭黑的潤濕能力強，即炭黑能很好的分散在順丁橡膠當中；6、混煉時抗破碎性能好

----混煉過程中大分子不易被打斷；7、吸水性低

----吸水性低于天然橡膠和丁苯橡膠。5、填充性好聚丁二烯橡膠的缺點：1、拉伸強度和撕裂強度低

----順丁橡膠制輪胎不耐刺扎和切割2、抗?jié)窕圆?/p>

----順丁橡膠摩擦系數(shù)小，輪胎制品易打滑；3、生膠的冷流性大

----順丁橡膠由于分子鏈的作用力小，在較低的溫度下能夠?qū)崿F(xiàn)分子間滑動，具有冷流性；4、順丁橡膠加工性能差。順丁橡膠一般很少單獨使用，都是與其他橡膠并用。聚丁二烯橡膠的缺點：1、拉伸強度和撕裂強度低順丁橡膠一般很少特種合成橡膠丁腈橡膠(NBR)由丁二烯和丙烯腈共聚成大分子彈性體。由于特別能耐植物油、動物油及汽油等脂肪烴類溶劑，固有“耐油橡膠”的別稱。特種合成橡膠丁腈橡膠(NBR)由丁二烯和丙烯腈共聚成大分子彈橡膠老化指生膠或橡膠制品在加工、貯存或使用過程中，由于受熱光氧等外界因素的影響，發(fā)生物理或化學(xué)變化，使性能逐漸下降的現(xiàn)象。老化過程是一種不可逆的化學(xué)反應(yīng)，伴隨著外觀、結(jié)構(gòu)和性能的變化。為什么橡皮擦用久了會變軟發(fā)粘，膠鞋穿久了會變硬變脆？橡膠老化指生膠或橡膠制品在加工、貯存或使用過程中，由于受熱光1．外觀變化橡膠品種不同，使用條件不同，發(fā)生的變化也不同。變軟發(fā)粘：天然橡膠的熱氧化、氯醇橡膠的老化。變硬變脆：順丁橡膠的熱氧老化，丁腈橡膠、丁苯橡膠的老化。龜裂：不飽和橡膠的臭氧老化、大部分橡膠的光氧老化、但龜裂形狀不一樣。發(fā)霉：橡膠的生物微生物老化。另外還有：出現(xiàn)斑點、裂紋、噴霜、粉化泛白等現(xiàn)象。橡膠在老化過程中所發(fā)生的變化1．外觀變化橡膠在老化過程中所發(fā)生的變化2.性能變化(最關(guān)鍵的變化)物理化學(xué)性能的變化：比重、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化溫度、熔點、折光率、溶解性、熔脹性、流變性、分子量、分子量分布；耐熱、耐寒、透氣、透水、透光等性能的變化。物理機械性能的變化：拉伸強度、伸長率、沖擊強度、彎曲強度、剪切強度、疲勞強度、彈性、耐磨性都下降。電性能的變化：絕緣電阻、介電常數(shù)、介電損耗、擊穿電壓等電性能的變化、電絕緣性下降。外觀變化、性能變化產(chǎn)