材料成型與工藝4.ppt

1、第四章 橡膠的性能及加工技術 4.1 橡膠概述 4.2 橡膠的特性 4.3 常用的橡膠 4.4 橡膠制品的成型工藝 4.5 纖維介紹,4.1 概述 橡膠是一種高彈性的高分子化合物，在外力作用下能發(fā)生較大的形變，當外力解除后，又能迅速恢復其原來形狀。 一、橡膠的類型 1、按來源分類 天然橡膠：天然橡膠樹、蟲膠、琥珀等 合成橡膠：是以石油、煤為原料制備單體，通過加聚反應或縮聚反應合成的具有高彈性的高分子化合物。 2、合成橡膠分類 通用合成橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠等 特種合成橡膠：丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠等,天然橡膠是從三葉橡膠樹等植物中采集的膠乳經(jīng)過凝固、干燥、加壓制成片狀生膠，再經(jīng)硫化

2、處理成為可以使用的橡膠制品。 制造各種輪胎以及工業(yè)橡膠制品，如膠管、膠帶和工業(yè)用橡膠雜品；日常生活用品如膠鞋、雨衣以及醫(yī)療衛(wèi)生用品等。,天然橡膠,天然橡膠牛筋底，網(wǎng)狀填充給鞋幫提供最大限度的透氣性,天然橡膠手套,天然橡膠應用,人們常用的合成橡膠有丁苯橡膠，順丁橡膠和氯丁橡膠等。合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性，絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中。,合成橡膠,輪胎制品,合成橡膠的應用,二、橡膠的組成 橡膠制品主要組分是由生膠、再生膠、各種配合劑和增強材料等組成。 三、橡膠的成形性能 1流動性 橡膠在一定的溫度、壓力作用下，能夠充滿型腔各個部分的性能稱為橡膠

3、的流動性。 2硫化性能 為改善橡膠的性能必須進行硫化。 3熱性能 熱性能的影響因素是熱導率、熱擴散率和體積熱容。,四、橡膠加工的工藝過程 橡膠制品生產(chǎn)的基本過程包括：生膠的塑煉、膠料的混煉、橡膠成形和制品的硫化。,橡膠加工過程,1塑煉 天然橡膠和多數(shù)合成橡膠塑性太低，與橡膠配合劑不易混合均勻，也難以加工成型，所以生膠需要塑煉。 常用的塑煉設備主要有開放式煉膠機和密閉式煉膠機。,2混煉 將塑煉膠和各種配合劑，用機械方法使之完全均勻分散的過程稱為混煉。常用的混煉設備是開煉機和密煉機。,3成形 是將混煉膠制成所需形狀、尺寸和性能的橡膠制品的過程。 4硫化 即通過改變橡膠的化學結構(例如交聯(lián))而賦予橡

4、膠彈性，或改善、提高并使橡膠彈性擴展到更寬溫度范圍的工藝過程。 硫化是在一定溫度、時間和壓力下，混煉膠的線型大分子進行交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結構的過程。硫化使橡膠的塑性降低，彈性增加，抵抗外力變形的能力大大增加，并提高了其他物理和化學性能，使橡膠成為具有使用價值的工程材料。 硫化是橡膠制品加工的最后一個工序。硫化的好壞對硫化膠的性能影響很大。,幾種主要橡膠的玻璃化溫度及使用溫度范圍,4.2 橡膠的特性 1、具有高彈性 2、玻璃化溫度低 高聚物由高彈態(tài)轉變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度。通常用Tg表示，往往沒有很固定的數(shù)值，隨著測定的方法和條件而改變。在此溫度以上，高聚物表現(xiàn)出彈性；在此溫度以下，高聚物表現(xiàn)出脆性。

5、,3 、橡膠易老化 橡膠及其制品在加工，貯存和使用過程中，由于受內(nèi)外因素的綜合作用而引起橡膠物理化學性質(zhì)和機械性能的逐步變壞，最后喪失使用價值，這種變化叫做橡膠老化。 表面上表現(xiàn)為龜裂、發(fā)粘、硬化、軟化、粉化、變色、長霉等。 4.3 常見的橡膠 1、天然橡膠 NR 由橡膠樹采集膠乳制成,是異戊二烯的聚合物.具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率.在空氣中易老化,遇熱變粘,在礦物油或汽油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強酸. 是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料，并適用于制作減震零件、輪胎等制品。,2、丁苯橡膠（SBR）： 丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的，是產(chǎn)量最大的通用合成橡膠。與天然膠比較，

6、品質(zhì)均勻，異物少，具有更好耐磨性及耐老化性，但機械強度則較弱，可與天然膠摻合使用。 廣泛用于輪胎業(yè)、鞋業(yè)、布業(yè)及輸送帶行業(yè)等。,3、順丁橡膠(BR)： 是丁二烯經(jīng)溶液聚合制得的，順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性、耐磨性和彈性，還具有較好的耐老化性能。順丁橡膠絕大部分用于生產(chǎn)輪胎，少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。順丁橡膠的缺點是抗撕裂性能較差，抗?jié)窕阅懿缓谩?4、聚氨酯橡膠（ UR ） 是由聚酯（或聚醚）與二異氰酸脂類化合物聚合而成的。耐磨性能是所有橡膠中最高的。強度高、彈性好。 緩沖減震性好。耐油性和耐藥品性良好。耐低溫、耐臭氧、抗輻射、電絕緣、粘接性能良好。,可應用于田徑場塑

7、膠跑道，汽車保險桿、方向盤及汽車外圍部件。煤礦及礦山用傳送帶。還用于襯里和保護層，如耐油密封件，防塵密封件；電子元件和印刷電路的灌封材料。也可用在國防工業(yè)領域，如航天系統(tǒng)中的聚氨酯絕熱材料，具有粘接性能優(yōu)異、高強等優(yōu)點。,5、硅橡膠 硅橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能，硅橡膠突出的性能是使用溫度寬廣，能在-60（或更低的溫度）至+250（或更高的溫度）下長期使用。 在生物醫(yī)學工程中，硅橡膠是醫(yī)用高分子材料中特別重要的一類，它具有優(yōu)異的生理惰性，無毒、無味、無腐蝕、抗凝血、與機體的相容性好，能經(jīng)受苛刻的消毒條件。根據(jù)需要可加工成管材、片材、薄膜及異形構件，可用做醫(yī)療

8、器械、人工臟器等。,4.4 橡膠成形方法 1壓延成形 指經(jīng)過混煉的膠料通過專用的壓延設備上兩對轉輥筒，利用兩輥筒之間的擠壓力，使膠料產(chǎn)生塑性延展變形，制成具有一定斷面尺寸規(guī)格、厚度和幾何形狀的片狀或薄膜狀聚合物或使紡織材料、金屬材料表面實現(xiàn)掛膠的工藝過程。,膠布壓延工藝過程,2模壓成形 模壓成形是橡膠制品生產(chǎn)中應用最早且最多的生產(chǎn)方法，是將預先壓延好的橡膠半成品按一定規(guī)格下料后置于壓制模具中，合模后在液壓機上按規(guī)定的工藝條件壓制，在加熱加壓的條件下，使膠料呈現(xiàn)塑性流動充滿型腔，再經(jīng)一定的持續(xù)加熱時間后完成硫化，再經(jīng)脫模和修邊后得到制品的成型方法。,模壓法生產(chǎn)橡膠制品的工藝程序,3擠出成形 使膠

9、料在擠出機中塑化和熔融，并在一定的溫度和壓力下連續(xù)均勻地通過機頭?？讛D出成為具有一定的斷面形狀和尺寸的連續(xù)材料。 擠出成形的主要設備是橡膠擠出機，其基本結構同塑料擠出機。,4注射成形 是一種將膠料直接從機筒注入閉合模具，硫化的生產(chǎn)工藝。 注射成形的主要設備是橡膠注射機，其基本結構同塑料注射機。,國產(chǎn)臥式六模膠鞋注射機,附：纖維介紹 纖維是指柔韌、纖細，具有相當長度、強度、彈性和吸濕性的絲狀物。大多數(shù)是不溶于水的有機高分子化合物，少數(shù)是無機物。,聚丙烯晴纖維,滌綸纖維,一、纖維的分類,二、常用纖維 1、聚酯纖維（滌綸纖維） 聚酯是由飽和的二元酸與二元醇通過縮聚反應制得的一類線性高分子縮聚物。以聚

10、酯為基礎制得的纖維稱為滌綸，是三大合成纖維（滌綸、錦綸、腈綸）之一，是最主要的合成纖維。 聚酯纖維即可以純紡也或以與其他纖維混紡制成各種機織物和針織物。聚酯長絲可用于織造薄紗女衫、帷幕窗簾等，與其他纖維混紡可制成各種棉型、毛型及中長纖維紡織品。 聚酯纖維在工業(yè)上可作為輪胎簾子線、制作運輸帶、篷帆、繩索等。,2、錦綸纖維（尼龍纖維） 錦綸纖維是以聚酰胺基礎制得的纖維，是三大合成纖維之一，也是一種主要的合成纖維。 聚酰胺纖維具有耐磨性好、耐疲勞強度和斷裂強度高、抗沖擊負荷性能優(yōu)異、容易染色及與橡膠的附著力好等突出性能，因此，聚酰胺纖維多用于作衣料和輪胎簾子線，其產(chǎn)量僅次于聚酯纖維，居第二位。,3、腈綸纖維 聚丙烯腈纖維大多數(shù)是以丙烯腈為主體的三元共聚物。工業(yè)生產(chǎn)中主要以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸