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  • 时间: 2020-11-13 18:13
  • 来源: ZL
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  1 2 橡胶的根源概想 生胶和合营剂 橡胶的厉重职能指标 橡胶的成型意义 3 4 橡胶的底子概思 橡胶是高弹性的高分子资料,由于橡胶 具有其我们资料所没有的高弹性,所以也称 作弹性体。 橡胶的共性 1 2 具有橡胶状弹性。 具有粘弹性。 3 4 5 6 有缓冲减震成果。 对温度依附性大 。 具有电绝缘性。 有老化形象。 7 8 需进行硫化。 务必参加统一剂。 橡胶的发觉 天然橡胶发现很早,考古开掘讲明,远在十一生纪, 南美洲人就当初操纵橡胶球做嬉戏和祭品。直到哥伦布第 二次航行探险(1493-1496)时,全班人将橡胶带到了欧洲, 欧洲人才起先阐发天然橡胶。1735年法国科学家康达明 (Condamine)出席了南美视察队,把少少最早的橡胶制 品带到欧洲,并刻画了印第安人利用橡胶树乳汁的景象。 橡胶的操纵 •? 橡胶的财产接头和运用早先于十九世纪初。 ? 原委万世无间的实质,Goodyear在1839年发知途硫化本事, 为橡胶制品的财产化分娩打下了根源。 ? 运用有机硫化怂恿剂普及了临盆劳绩后,橡胶制品的利用界限 平素浮夸 •? 合成橡胶对开辟橡胶财产的运用规模作出了良好的孝顺。 ? 七十年头今后首先投入橡胶的分子设计工夫。 橡胶的用途-生计用和营谋用 橡胶的用途-调养用 橡胶的用途-交通用 橡胶的此外用道 橡胶的分类 天然橡胶 合成橡胶 材 料 来 源 橡 胶 性 能 和 用 道 通用橡胶 特种橡胶 液体橡胶 热塑性橡胶 天然橡胶的本原 (1) 野生橡胶和栽培橡胶 橡胶树,其表皮被割开时,就会流出乳白色的 三叶橡胶树 汁液,称为胶乳,胶乳经凝结、冲洗、成型•、干 燥即得天然橡胶。 (2) 橡胶草橡胶 (3) 杜仲胶 杜仲除木料外,满身均含杜仲胶。纯杜 仲胶应为白色。杜仲具有热塑性、高度绝 缘性、耐水性、耐滋润性、高度粘着性、 橡胶草 杜 仲 抗酸和抗碱性等。 生胶的化学组成 烟胶片 橡胶烃 水分 丙酮抽出物 蛋白质 灰分 93••.3 0.61 2•.89 2.82 0.39 绉胶片 93.58 0.42 2•.88 2.82 0.30 天然橡胶的机合•:线 CH CH2 CH3 C CH CH2 CH2 天然橡胶(顺式) CH3 C CH2 CH 4.8A CH2 CH 3 C CH2 CH CH2 杜仲胶(反式) 通 用 关 成 橡 胶 ?平常机能与天然橡胶相近,物理滞板职能 和加工机能较好,能广博用于轮胎和其全班人 凡是橡胶制品的,称为通用关成橡胶。 1 丁苯橡胶 2 顺丁橡胶 3 异戊橡胶 4 乙丙橡胶 5 丁基橡胶 6 氯丁橡胶 特 种 闭 成 橡 胶 寻常具有隽拔性能,特地用于制作耐热、耐寒、耐化学物质 腐蚀、耐溶剂、耐辐射等特种橡胶制品橡胶称为特种关成 橡胶。 1 丁腈橡胶 2 硅橡胶 3 氟橡胶 4 聚氨酯橡胶 5 丙烯酸酯橡胶 6 氯磺化聚乙烯 丁 苯 橡 胶 styrene butadiene rubber( SBR ) 丁苯橡胶是最早资产化的合成橡胶,也是合成橡胶中产量和销耗 量最大的胶种。 ? 1933年德国选取乙炔合成路径开始研制出高温乳液聚会丁苯橡 胶; ? 1937年由德国Farben公司当初达成物业化•; ? 50年月初,显露了本能优秀的低温(5-8℃)丁苯橡胶•; ? 当前•,丁苯橡胶(包罗胶乳)的产量约占全体合成橡胶坐蓐量的 55%,低温乳聚丁苯橡胶约占全盘丁苯橡胶产量的80%。 丁苯橡胶的集中 ? 丁苯橡胶按其关成本领一贯分为乳液蚁关丁苯橡胶(简称 乳聚丁苯橡胶,ESBR)和溶液聚集丁苯橡胶(简称溶聚丁 苯橡胶,SSBR) 丁苯橡胶 模范 支化 乳聚高温丁 苯橡胶 大宗 (1000系列) 乳聚低温丁 苯橡胶 平平 (1500系列) 凝胶 宏观布局 Mn 万 Mw/M n 苯乙烯 M% 顺式M % 微观机合 反式M % 乙烯 基M % 多 10 7.5 23•.4 16.6 46.3 13.7 少量 10 4~ 6 23 •.5 9.6 55 12 溶聚丁苯橡 少量 胶(1204) 少量 20 1.5 32 32 41 27 乳聚丁苯橡胶(ESBR) ? 乳聚丁苯橡胶是自由基集中,自产业化坐褥今后,己过其鼎 盛韶光••,分娩技能成熟,产品质地稳固,品种字号完满。 ? ESBR 家产化初期,拔取高温(50℃) 凑集工艺合成的产品凝胶 含量高,相对分子质地撒播变宽度可达7•.5 以上, 称为硬橡胶。 ? 随着氧化- 光复激劝编制的开采,使得低温(5 ℃) ESBR软胶产 品的本能优于高温硬胶,低温鸠集工艺逐步代替热法齐集工艺•。 乳聚丁苯橡胶的好处 ? 硫化曲线平缓,胶料不易焦烧和过硫。 ? 耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性等均比天然橡胶好。高温 耐磨性好,合用于乘用胎。 ? 加工均分子量降到肯定水平后不再降低,因此不易过炼,可塑 度均匀。硫化胶硬度蜕变小。 ? 普及分子量可达到高填补。充油丁苯橡胶的加工机能好•。 ? 丁苯橡胶很任意与另外高不鼓和通用橡胶并用,特别是与天然 橡胶或顺丁橡胶并用•,经联合调理可能战胜丁苯橡胶的误差。 乳聚丁苯橡胶的差池 ? 丁苯橡胶纯胶强度低,需插足高活性补强剂后方可利用。丁苯橡胶加 互助剂的难度比天然橡胶大,协作剂在橡胶等分散性差。 ? 反式机合多,侧基上带有苯环,因此滞后吃亏大,生热高,弹性低, 耐寒性也稍差。但充油后能低重生热。 •? 压缩大•,生胶强度低,粘着性差。 ? 硫化疾度慢。 •? 耐屈挠龟裂性比天然橡胶好,但裂纹施行快度快,热撕裂职能差。 溶聚丁苯橡胶 •? 20世纪60年月中期•,由于阴离子齐集本事的旺盛,溶聚丁苯橡 胶(SSBR)开始问世。它是选择阴离子型(丁基锂)催化剂,使 丁二烯与苯乙烯实行溶液聚集的共聚物•。 •? 溶聚丁苯橡胶选择阴离子活性集结,分子量宣传窄、顺式含量 高卓绝,轰动阻力小,抗湿滑性和耐磨职能优良,是轮胎面胶理思 的资料。其发展正处于稳步飞翔阶段•。 ? 合成SSBR的根底工艺:以烷基锂为饱动剂,烷烃或环烷烃为溶 剂,THF为无规剂,醇类为终了剂。 •? 凭据凑集条件和所用催化剂的分裂,可能分为无规型和无规嵌 段型两种。 溶聚丁苯橡胶的职能和操纵 ? SSBR 是综合性能介于ESBR 和BR 之间的一种通用SR。可 大量用于轮胎胎面胶、制鞋家当及其余橡胶资产制品•。 ? SSBR 的坐蓐资本略高于ESBR ,但其机能要比ESBR 良好得 多,因而从机能价格近来看, SSBR 比ESBR 有更大的优势,这 鼓动SSBR 得回迅速兴旺。 硅橡胶 硅橡胶是由各类硅氧烷聚关而成的。 主链全是由硅、氧两种原子所组成。随所用硅烷化学机合的不同•,硅橡 胶有分袂的品种和特征。 二甲基硅橡胶,甲基乙烯基硅橡胶为通用型。苯基链节在5%以下的甲 基苯基硅橡胶为耐寒型,苯基链节达12%的甲基苯基硅橡胶为耐燃型, 甲基苯基乙烯基硅橡胶为耐油型。 CH3 Si CH3 O CH3 Si CH3 O CH3 Si CH3 硅橡胶的布局、机能和用道 ? 硅橡胶主链扫数由单键组成,每一个键都能够内盘旋,于是有较好 的柔媚性;由于氧原子上无取代基或原子、紧缩了对内转动的阻碍;而 且硅原子比碳原子的体积大,把两个甲基撑了出去,使两个甲基的隔绝 比跟尾于碳原子来得大,裁减了它们的彼此功用•,因此中断了内盘旋的 阻滞,于是硅橡胶在-70℃仍有优良的弹性。 ? 硅橡胶由于主链是 Si-O 键•,键能大,因此具有较高的耐热本能,但 其它本能远低于通用橡胶。仅在出众情状下使用。 硅橡胶属于半有机、半无机的齐集弹性体,是而今最好的既耐高温 又耐极冷的橡胶,它的耐老化性、电绝缘性也尽头好,是成立航空家当 用垫圈、油封•、防震配件、电绝缘制品以及人造器官和美容业的珍贵材 料。 液体橡胶 液体橡胶是一种分子量为10000以下的粘稠状可 哆嗦液体。液体橡胶的交联点可为分子结尾官能团和 分子内官能团。分子着末有官能团的液体橡胶称作遥 爪型液体橡胶,遥爪型液体橡胶经固化成型后其物性 比寻常液体橡胶好。 凭单液体橡胶主链布局的分别,可分成不同系列: 1 聚硫橡胶系列 3 聚氨酯橡胶系列 2 硅橡胶系列 4二烯类橡胶系列 液体橡胶的利益和 错误 甜头: ¤ 加工简单,易于完成承接化、自愿化坐褥,不需大型配置 ¤ 具发抖性,适于浇铸成型,可普及分娩效率。 ¤ 低沉动力亏损 ¤ 适于成立神态和尺寸繁复的橡胶制品。 ¤ 可以在现场硫化。 ¤ 能在室外进行喷涂并具有出色的涂覆性。 偏差: ¤ 材料价钱高 ¤ 强度低 ¤ 必要摆设孤独的开发系统,以符合新的加工工艺 热塑性橡胶 热塑性橡胶是在常温下具有橡胶弹性,而在高温下能象热塑 性塑料相仿易于塑化成型的一类新型高分子资料。 热塑性橡胶在常温下是两相编制。以SBS为例•,此中的聚丁二 烯异常于橡胶相•,而聚苯乙烯绝顶于结晶相;聚丁二烯部分 构成联贯相,聚苯乙烯辨别于其中。聚丁二烯裁夺了原料的 高弹机能、优良的低温性能、耐磨性能。而聚苯乙烯则起物 理交联点的出力。 橡胶纠合剂 1 2 硫化体例 补强剂和填补剂 软化剂和增塑剂 防老剂 3 4 硫化驱策剂 主意:消沉硫化温度,屈曲硫化期间,革新硫化胶的物 理呆笨职能 ? 噻唑类 ? 次磺酰胺类 ••? 秋兰姆类 ? 胍类 ? 醛胺类 ? 二硫代氨基甲酸盐类 ? 黄原酸盐类 补强剂 主意:进步硫化橡胶的扯断强度、定伸强度•、耐磨性等物理 古板职能。 ? 炭黑 ? 白炭黑 ? 超细活性碳酸钙 ? 活性陶土 填 充 剂 主意:增添胶料的容积,从而低浸分娩资本或修正加工 本能。 ? ? ? ? 浸淀碳酸钙 硫酸钡 滑石粉 云母粉 return 软化剂和增塑剂 ? 主意:校正橡胶的加工和成型职能,增加橡胶的塑性。 ? 物理增塑剂:使橡胶溶胀,增大橡胶分子间的间隔,低落 分子间的成果力,从而使胶料的塑性添加。 ? 化学增塑剂:加快橡胶分子在塑炼时的断链效果,并使已 断链的橡胶分子趋于稳定 防老剂 ? 橡胶的老化•:橡胶在加工、蓄积和运用过程中,由于受到 各式外界地位(如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、 古板力等)的效能,而慢慢失落其原有的杰出性能,致使最 后花消了应用价值•。 ? 添加防老剂的主意:抑低橡胶的老化气象。 ? 物理防老剂:石蜡 ? 化学防老剂:热稳固剂、抗氧剂•、紫外吸取剂、 光屏障剂 橡胶的主要性能指标 ? 可塑度 ? ? ? •? ? 门尼粘度 门尼烧焦 抗张强度、定伸强度、扯断延长率和扯断深远变形 磨耗 弹性 ? 耐低温职能 橡胶的配方计划 ? 橡胶配方计划的事理 ? 橡胶配方打算的准绳 ? 橡胶配方的组成及默示手法 ? 橡胶配方设计的程序 •? 橡胶配方计划伎俩 ? 特种橡胶的计划规定 return 橡胶的成型加工经过 1 2 塑炼 混炼 压延 3 4 压出 硫化 5 塑 炼 塑炼就是在橡胶的加工过程中,最先始末刻板、热、 氧和插手化学试剂等体例,使生胶由强韧的弹性情状转 变为柔嫩、便于加工的塑性景遇。 塑炼的目的 使生胶得回肯定的可塑性,使之恰当于 混炼、压延、挤出和成型等工艺职掌。 使生胶的可塑性匀称化,以便制得质地 匀称的胶料。 橡胶的弹性变形和塑性变形 要增添橡胶的可塑性或塑性变形,务必使橡胶分子易于 发生大分子链的位移营谋,但橡胶的分子链很长,分子间吸 引力大且线性分子之间生存多量缠结点,大大阻滞了长链分 子的位移举止。于是收缩橡胶分子链的长度(降低分子量), 是消浸分子间作用力、增大橡胶分子的塑性变形的最有效方 法。 塑炼花样 实验分析••,在热、光•、氧、刻板力和某些化学药品的作用 下,橡胶分子主链和侧链都可以断裂。工艺上可用以低浸橡 胶分子量得到可塑性的塑炼手段可分成两大类。 ? 刻板塑炼法•:拔取开炼机、密炼机、螺杆塑炼机等的机械 恶果堵截分子链而获得生胶可塑性。 •? 化学塑炼法:在化学药品的成果下,使橡胶大分子链解 聚而到达塑化的宗旨。 影响橡胶分子链断裂的严重身分 1 2 机器力的效劳 氧的效果 温度的作用 化学增塑剂的效率 静电功效 3 4 5 滞板力的出力 生胶在塑炼滞板强烈的拉伸、挤压和剪切应力的屡次作 用下,长链分子发作节制应力咸集,以致分子链断裂•,而后 断链的活性自由基为氧或其他自由基受体所俘获而稳固,变 成较短的分子而增添了可塑性。 温度的降低,生胶粘度的增加,分子滑动性消浸,塑炼 时遭受板滞力的出力增大。 当温度必定时,随着施加于橡胶上的总呆滞功的增大 (如增添塑炼滞板的转快),分子链降解水平就愈大•。 橡胶分子受到炼胶机 辊间剪切力的出力,分 子链会被拉直,大分子 链在中心部位产生断裂。 R-R . . + R R 分子链断裂的几率与 服从于分子链上的机 械功成正比,而与胶 料的温度成反比。 天然橡胶薄通塑炼功夫子量和可塑性的变换 薄通塑炼次数 0 5 11 16 31 48 粘均分子量 (×106) 1.605 1.432 1.110 0.89 0.628 0.438 威氏可塑度 0.088 0.104 0.145 0.337 0.407 0.518 门尼粘度 81.3 76.6 69.4 58.0 42.3 90 134 0.298 0.248 0.646 0.704 29.3 21.9 氧的效用 天然 橡胶 在不 同介 质中 的塑 炼效 果 测验证实,生胶结 闭0.03%的氧就能使分子 量下降50%;结合0.5%的 氧•,10万分子量就会降到 5000。 在低温塑炼时,橡胶大分子受滞板力的效果,分子链被切断而形成自由基, 这种自由基能快疾地与氧爆发化学回声,从而使断链后自由基获得稳定。 无氧(氮气保障)生计时,断链所造成的自由基可爆发偶合或支化应声, 此时则得不到塑炼成果。 随塑炼韶华增长•,橡胶浸量和丙酮抽出物(其中有含氧化闭物)的含量不 断增加。这谈明氧切实插手了橡胶的化学回响。 温度的效率 天 然 橡 胶 在 不 同 温 度 下 的 塑 炼 效 率 H 线 C线 曲线可视为由两个曲线组成。其中C线是所谓的冷塑炼, H线尽头于热塑炼。 在冷塑炼阶段,分子链断裂的告急源由是由于机器力的 效力。 在热塑炼阶段,浸要是氧化使分子链断裂。 化学增塑剂的恶果 行使化学塑解剂能普及塑炼功效。它在塑炼中的效果与氧如同。划分 塑解剂的效劳机理也各不相像。凭证我们的运用温度,可分为: ? ? 低温塑解剂:苯醌和偶氮苯 高温塑解剂:过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈 ? 凹凸温通用型塑解剂•:硫醇及其二硫化物类、二邻苯甲酰胺二苯基二 硫化物 低温塑解剂起自由基受体的恶果,使断链的橡胶自由基稳定,从而生 成较短的分子。 高温塑解剂在高温时期解成极不褂讪的自由基,激动橡胶分子分娩自 由基,进而氧化断链•,起慰勉剂的成果。 而高卑温通用型的塑解剂兼有上述两项功用。 低温塑炼,无化学塑解剂时 CH2 C CH3 CH CH2 CH2 剪切力 CH2 C CH3 CH . CH + CH2 •. (Ⅰ) (Ⅱ) CH 2 ( C ) CH 3 CH . CH +O2 Ⅰ CH 2 C CH CH CH 2 OO . (Ⅲ) . ( CH2 +O2 . OO Ⅱ) (Ⅳ) CH 2 (Ⅲ)和(Ⅳ)是复生成的橡胶大分子过氧物自由基,在室温下不稳固, 经由汲取橡胶或其我物质中的氢原子而丧失活性 CH 3 + (Ⅳ) HOO CH 2 CH CH2 + CH CH2 CH2 C CH3 CH CH . (Ⅴ) (Ⅵ) CH 3 (Ⅵ)+O2 CH2 CH 3 OO . C (Ⅶ) CH CH CH2 (Ⅶ)+ CH 2 CH CH 2 C CH CH CH + (Ⅵ) CH 3 (Ⅷ) OOH 天才了稳定的橡胶分子端部的氢过氧化物(Ⅴ)和分子内氢 过氧化物(Ⅷ),使分子链长度变短。 也可能先天橡胶的-O-O-型的交联,然则实验注释在低温塑 炼时这种交联为数一些。 低温塑炼,有化学塑解剂时,以硫酚为例: CH ( 2 ) C CH 3 CH . CH + SH Ⅰ CH2 C CH 3 CH CH3 + .S ( Ⅰ) + . S CH2 C CH 3 CH CH2 S 高温塑炼,无化学塑解剂时,在气氛中氧的主动氧化效能下,橡胶分 子中的α-碳原子上的氢原子被脱出 CH2 C CH 3 CH2 C CH 3 CH CH CH2 CH2 + O2 CH (Ⅹ) . CH2 + HOO . 气氛泛滥时,连续发作氧化 (Ⅹ)+ O2 CH2 C CH 3 CH CH OO •. CH2 (Ⅺ) CH 3 + (Ⅺ) CH 2 CH CH 2 C CH 3 CH CH CH2 CH OO H + (Ⅹ) (Ⅻ) C CH 3 (Ⅻ) CH 2 CH CH O . + •. OH CH 2 C CH 3 CH CHO + . 所得的醛再度氧 O H 化天生羧酸,在 羧酸与醇应声还 终点高的温度下, 可以天赋酯。 高温下,有化学塑解剂时,塑解剂的存在会对橡胶的主动氧化起推动作 用•,以过氧化苯甲酰为例: O C O C O O O O C CH 3 + CH 3 CH 2 CH CH CH 2 CH CH CH2 O 2 C O . OH . CH . O + C return 静电的服从 塑炼时,生胶受到炼胶呆滞的激烈摩擦成果而发生静电。 辊筒(或转子)的金属轮廓与橡胶构兵名望发作的均衡电位差在20006000伏特之间,以致可达15000伏特。 辊筒与生胶间经常有电火花流露,这种放电出力使生胶表面范畴的空 气中的氧活化,天资原子态氧和臭氧,从而驱策对橡胶分子的断链作 用•。 塑炼方法 生胶塑炼手法良多,资产中广为拔取的是古板塑炼法•。按所用装备可分 为: 1 2 开炼机塑炼 密炼机塑炼 螺杆塑炼机 3 由于塑炼设备的分裂,所采取的工艺条件也不相通,因而感染塑炼效果 的名望也不貌似。 安排工艺 为了便于加工•,生胶塑炼前需进行 ? 烘胶 ? 切胶 ? 破胶 开炼机塑炼 开炼机由前后平行排 列的两个以区别速度相对 回旋的辊筒构成。两辊筒 外表线速度之比为速比•, 普通前后辊的速比为1: 1.15-1.27,后辊比前辊 速15-25%。前辊筒可能水 平调养辊距,限定胶片厚 度。辊筒中空,可通入冷 水或蒸汽诊治温度。 感导开炼机塑炼的名望 ? ? •? ? ? ? 辊温 辊距 期间 容量 超前系数 化学塑解剂 密炼机塑炼 密炼机紧张部件包括密炼室、转子、 上顶栓、下顶栓•、冷却体例、滑腻系 统、密封装置和传动装备。 密炼机与开炼机的比较 (1)密炼机转子比开炼机辊筒转速高,转子的断面构造繁杂,转子之 间的速比变化在1:0.91-1.47的范围。其余,混炼室壁是固定的,与转 子间的速度梯度很大,更督促胶料自己受到猛烈的摩擦、撕裂和搅拌作 用。 (2)胶料在密炼室中受力功效面较开炼机大。 (3)密炼机转子外表有棱面花纹,使胶料翻转并沿着转子的轴向中心 翻动,起到了开炼机手工捣胶的结果。 (4)密炼室内炼胶时摩擦生热大,温度较高,平常为120-140℃,随着 转子转速的提高,上顶栓压力增大,温度可抵达160℃以上,是橡胶受 到厉害的氧化裂解恶果•,督促生胶塑性增大。 陶染密炼机塑炼的因素 1 2 转子转速 温度 年华 3 4 容量和上顶栓压力 化学塑解剂 5 螺杆机塑炼 螺杆机塑炼的特质是高温下跟尾实行•。在螺杆机中•,生胶一方面 受到螺杆的凶猛呆滞搅拌效率,另一方面由于生胶受螺杆与机身间的 摩擦而发生多量热,温度可高达150-180℃,从而加速氧化裂解,获 得塑炼效率。 感染螺杆机塑炼的身分 ? 机温 ? 胶温 ? 填胶快度 ? 出胶空地 橡胶配方安排 一 橡胶配方策画的意思 二 橡胶配方安排的规则 三 橡胶配方的组成及示意手腕 四 橡胶配方策画的程序 五橡胶配方设计手腕 六特种橡胶的计划轨则 return 配方打算的基础吁请是: ?原资料操纵关理 ?制品质料高 •?工艺性能好。 配方研究可能分为 三个方面: •?根基配方的接洽 ?职能配方的商讨 ?工艺配方的咨询 基础配方商议是商榷新的生胶品种或新型结合剂的一 般性质及特点•,收集分子布局、物理化学性子及反响 机理的决议,对橡胶本质的感化。 性能配方接洽的目的是凭证产品的运用条件,原委性 能配方的筹议•,使胶料具有符合操纵吁请的本能,同 时也是为了提升质地、计划新产品、研讨利用新的特 性联结剂的宗旨而进行的。 工艺配方斟酌的主意是尝试配方的工艺加工本能。有 些配方试验物理机器本能很好,然则临蓐中不易加工, 乃至是不能加工。工艺配方便是要措置这个题目。 ①要使产品性能餍足应用的乞请或给定的指标; ②在保障满意运用职能的形势下,只管俭朴原材料和低重成 本,或在不升高产品本钱的状况下进步产品的质料; ③要使胶料合适于混炼、压延•、挤出•、硫化等工艺控制以及 有利于抬高设置的分娩率••; ④凑合多层或多部件产品,要思考产品各部件诀别胶料的整 体结关,使各部件胶料在硫化速度上和硫化胶机能上抵达协 调; ⑤在保护质地的条件下•,应尽能够地简化配方。 橡胶配方流露手段 •?以浸量份数来呈现的配方。 ?以重量百分数来暗示的配方。 ?以体积百分数来吐露的配方。 ?按炼胶机的容量来拟定的配方,称为分娩配方。 return 配方打算步调 ?先要决定产品的技能恳求•,而后笔据这些哀告订定产品的性 能指标,作为配方计划的左证。肯定产品的技能央求时,应 领会产品运用时的负荷,管事温度•,接触介质,利用寿命, 胶料在产品结构中所起的效率等。 ?第二为中断测验时间,应周至采集本领材料,剖判同类或类 似产品所做过的配方实验情况•、本事经验,为举行配方计划 时做参考。 •?第三•,订定底子考试配方和变量测试范围。 ?第四,举办尝试室的小联合测验与数据摒挡•,从当选出综合 均衡本能的最佳配方。 ?第五,将选择的配方实行复试和夸张中试,最后决断坐蓐配 方。 return 拟订基础配方的步骤 ?凭据告急本能指标肯定当作主体资料的生胶品种及含胶率; ?凭据生胶的样板和品种、加工吁请(如采用的硫化工艺本事 和条款)及产品本能要求决策硫化编制及其用量; ?凭据胶料的本能哀告、比浸及本钱裁夺补强填补剂的品种和 用量; ?凭证胶种、填料种类、胶料本能、加工条款决意增塑剂(或 软化剂)的品种和用量; ?末尾决意防老剂以及专用纠关剂(如着色剂•、发泡剂等)的 品种和用量。 橡胶配方安排方法 配方设计的程序当初要决心产品的技术仰求,尔后笔据这 些哀告订定产品的性能指标,当作配方安排的字据。在橡 胶配方计划中,经常要举行良多变量测验来优选最佳的配 方,当前多选拔数理统计的手法来举办测试,其中等高线 图解法、正交考试打算法和回归说明实验设计法三种手法 实行。当然,对体会充实的配方策画人员来谈•,亦能够采 用单变量的考试伎俩•,对胶料的机能作恰当的治疗。 耐热橡胶配方策画原则 橡胶在高温下会很疾发作臭氧龟裂、氧化裂解、 交联摧残或其他物理地位的破坏,很少能在120℃以 上能长期僵持其物理古板机能•。譬喻,硫化的天然 橡胶在102℃经8小时后扯断强度耗费25%,176 ℃经 8小时后已丢失操纵价值。 橡胶的耐热机能,紧张取决于所用橡胶的品种。所 以在计划配方时,开始应商量生胶的采用。 生胶的拔取 ?天然橡胶和大多关成橡胶都是二烯烃的会关物和共聚物,其主 链组织中含有大批双键。双键容易被臭氧凌辱而导致裂解,双键 旁的次甲基上的氢很任意被氧化,导致裂解,因而容易高温老化。 •?而不含双键的乙丙橡胶、丙烯腈-丙烯酸酯橡胶,以及双键含量 较少的丁基橡胶则较耐高温。 ?此外,分子主链中含有硫原子的聚硫胶和含氧原子的聚醚或氯 醇胶也有较好的耐高温老化性能。 ?主链均为非碳原子构成,如二甲基硅橡胶,由于硅氧键键能大 于碳氧键,主链中有没有双键,因此能在200 ℃以上永世应用。 ?如若主链布局相像,双键或单键的数量左近,则橡胶的耐高温 氧化性受庖代基素质的劝化很大。带有供电代庖基者随便氧化, 而带吸电代替基则较难氧化。 橡胶的耐热温度领域 级序 1 2 3 4 利用温度范围 70℃ 70-100℃ 100-130℃ 130-160℃ 最宜行使橡胶 种种橡胶 天然橡胶,丁苯橡胶 氯丁•、丁腈、丁基、聚 氨酯橡胶 聚丙烯酸酯、氯磺化聚 乙烯、羧基橡胶 乙烯基硅橡胶,氟橡胶 5 6 7 160-200℃ 200-250℃ 250℃ 二甲基硅橡胶、氟橡胶 过氟聚苯基氟橡胶 耐热橡胶配方除对胶种做合理的采用外•,接纳互助剂也 非常告急。如经突出的协作,通用橡胶的耐热温度会有所提 高•。 ? 选工具有热稳定性和不挥发的软化剂,如高闪点的石油系 油类,分子量大•、软化点高的聚酯类增塑剂,或在硫化时可 起聚会恶果的软化剂, 如古马隆树脂、低分子橡胶等;并尽 能够降低其用量。 •? 选拔高效硫化编制或树脂、过氧化物硫化体系 ? 采纳活性较低的防老剂 •? 采用耐热性好的增加剂 配方举例-耐热密封垫圈(对177℃喷气机燃料油) ? 丁睛-40 100 激动剂TMTD 0.25 ? 氧化锌 5 ? 硬脂酸 1.5 •? 硫磺 0.5 巯基乙酸 防老剂H 5 3 超轻质燃烧氧化镁 100 在175℃下重于B型燃料油中, 经500小时老化后 14.0 155 65 20 ? 硫化条件:154℃x 60min ? 硫化胶本能:老化前 ? 拉伸强度(MPa): 14•.9 ? 扯断伸长率: ? 体积膨胀(%): 6l0 1 ? 硬度(邵氏,度): 77 混炼 为了使各类橡胶制品本能符合运用乞求,鼎新加工工艺机能、节俭生 胶低沉资本,必需在生胶中插足各类勾结剂,在炼胶机上将各式连合剂 加至具有一定塑性的生胶中制成混炼胶的历程称为混炼。 对混炼工艺的乞请: ? 使各式连结剂全豹均匀地分辩于生胶中,保障胶料性能 匀称宛如。 ? 使联合剂(加倍是巩固剂)到达最好的分辨度,并与生 胶连络,以得回优秀的补强成果。 ? 使胶料具有一定的可塑度,保险各项加工驾御顺手实行••。 ? 在保障混炼平均的根源上•,尽可以萎缩混炼光阴,抬高 生产收效•,消重能耗。 1 2 合营剂的加工和部署 混炼理论 混炼工艺 常用胶的混炼特色 3 4 连合剂的加工和安插 ? 破碎 ? 穷乏 ? 筛选 ? 软化剂的预热和过滤 ? 膏剂与母炼胶的筹划 ? 称量与互助 混炼胶的机关 混炼胶是由各种细粒状协作剂作判袂相,生胶为诀别介质的多 组分胶态别离体例。 亲水性和疏水性联络剂 笔据合营剂的外面特质,普通可把它们分为两类: 亲水性合营剂:碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡、陶土、氧化锌、锌 钡白、氧化镁、氧化钙和另外碱性无机物等。这类配关剂的表 面特征与生胶区分,两者界面极性进出很大,因而与生胶效力 的活性较小,不易被橡胶润湿,在混炼中难以均匀差别; 疏水性即亲胶性联合剂•,如各种炭黑。这类团结剂粒子皮相特 性与生胶附近,两者界面极性进出较小,互相效能活性较大。 炭黑在橡胶中的传播示逸想 以炭黑为例,在 混炼初期,橡胶沉透 到炭黑凝集体的空地 中,所以初期酿成的 是浓度很高的炭黑-橡 胶团块,散播在不含 炭黑的橡胶中。当炭 黑整个空隙都已充斥 橡胶后,这些浓度很 高的炭黑-橡胶团块在 很大的剪切应力下被 搓开,团块慢慢变小, 直至到达充满分裂。 炭黑补强机理Ⅰ-弱键和强键学说 粒 径 大 小 相 近 的 填 料 与 胶 料 耐 磨 性 的 合 系 炭黑补强机理Ⅱ炭黑粒子间橡胶链的有限延伸学说 炭黑补强机理Ⅲ-分子链滑动学叙 重染炭黑补强成效的位置 ? 炭黑的种类 ? 炭黑的用量 •? 炭黑的粒径 ? 炭黑的布局 K •? 6? Re ?? / C K-分散因数;Re-凝聚物半径;μ-橡胶粘度; γ-切变速度•; C-聚关体间的内聚力。 结关橡胶 混炼时,橡胶分子连络到活性填料粒子表面上造成一种不溶于橡胶溶 剂的产物,称为连系橡胶或炭黑凝胶。 联络橡胶的变成进程更加庞大: ?局限是橡胶分子经由范德华力吸附在粒子的表面 ?部分是在炼胶时橡胶分子链断裂时天生的大分子自由基颠末化学键 与粒子轮廓的活性部位连络而成的 ?也许是炼胶时炭黑凝固物摧残生成的活性很高的别致表面直接与橡 胶分子反应的终归 ?再有的是橡胶分子缠结在已与粒子连系的橡胶分子中,或与之产生 了交联响应。 并用胶的混炼 随着并用胶散播容貌的分辨,会显现辨别的机关流传•。 •? 一种橡胶掩盖另一种橡胶。 ? 两种橡胶相互间造成互连收集构造•。 开炼机混炼 橡胶资产中最陈腐的混炼花样 与密炼比较•,其弊端是坐蓐劳绩低、工作强度大、环境卫生及安静 性差。 开炼机混炼的机警性大,合用于小范畴、小批量的生产。看待品种 变化经常,胶料需用量不大的橡胶产品的临盆,开炼机有其精美用途。 开炼机混炼还更加实用于几种生色胶料的坐褥,如海绵胶、硬质胶 和某些生热量较大的关成橡胶(如丙烯腈含量较高的硬丁腈胶)。 包辊 吃粉进程 翻炼 用开炼机混炼时,实在起混炼效用的不过在 积聚胶处和辊缝中,胶料在辊筒皮相上只 是呈稳固的层流,而在密炼机中,则全部 胶料同时受到捏炼,胶料的混炼过程与流 动状态都要比用开炼机混炼时庞杂得多。 密炼机混炼 混炼历程 影响密炼机混炼质量的身分 (1)装料容量 (2)上顶栓压力 (3)转子的转疾和混炼时刻 (4)混炼温度 联贯混炼:通报式毗连混炼机 毗连混炼:隔板式连接混炼机 return 涂胶和浸胶 涂胶和重胶是制取胶布的工艺本事•,由于两者的目的分别, 所用的配置和担任本领也不相似。涂胶是将胶浆涂覆于织物的 皮相,以得回必定厚度的胶层。它可算作压延贴胶前的底涂加 工,也可算作胶布的加工。而沉胶是将胶乳或胶浆重渗到织物 罗网内中,使织物纤维附上胶层,但由于所变成的胶层很薄, 日常只作为压延贴胶前的底涂加工,以降低胶料与织物见的粘 着性。 压延 压延工艺可分成压片、贴胶、擦胶和压型等别离的作业。 ? 从旨趣上看,压延经过严重是颠末两个辊筒效用把胶料 辗压成具有一定厚度和宽度的胶片的进程。 ? 从概况上看,压延不过胶料造型的蜕化•,但性子上是一 种流体颤栗经过。 •? 在压延经过中,胶料一方面发生粘性流动•,一方面又发 生弹性变形。 ? 压延中的各类工艺田产与胶料的惊动本色有闭,又与胶 料的粘弹性有关。 胶料在辊缝中的受力现象 胶料在辊缝中的战栗境况 胶料粘度在压延中的效应 胶料粘弹实质在压延中的效应 压延效应 压延设备 压延工艺 胶料在辊缝中的受力气象 胶料在辊缝中的滚动境况 胶料粘度在压延中的效应 胶料粘弹素质在压延中的效应 压延效应 压延后的胶片肆意显现一种纵横偏向物理机器性能的分辨•,即在纵方 向的抗张强度大•、拉长率小、裁减率大,而在横偏向的抗张强度小、延长 率大、屈曲率小。这种纵横宗旨职能不同的田野叫压延效应。产生这种现 象的情由,急急是橡胶分子链及针状或片状的填料粒子,经压延后发作取 向排列的究竟。 从加工的角度来看,应该尽可以除去压延效应,否则会造成半成品的 变形(纵横偏向缩短不相仿),给控制带来困穷。 但从操纵的角度来看,有些制品请求纵向强力高的则要应用之•;有些 制品需要强力撒布匀称的,则要解除之。 压延设备 一 压延机 二 压延联动设备 压延前的铺排工艺 一 胶料的热炼 二 纺织物的烘干 return 压延工艺 压出 压出是使胶料颠末压出机接连制成各种诀别姿态半成品的工艺经过。 它无边使用于制作胎面、内胎、胶管、各样断面式样繁杂或空心的 半成品。 压出工艺驾驭粗略、经济,半成品质量平均,临盆手艺大,是橡胶 分娩中的一个急急工艺过程•。 压出机 又称挤出机,由螺杆、机身、机头(收罗口型和芯型)、机架 和传动装置等部件组成。 压出机处事理由及胶料的行径情景 在压出进程中,胶料的震撼实践上是四种振撼的拼集•,既不会有切实的 倒流,也不会有悉数关塞型的环流,而以是螺旋形的轨迹在螺槽中向前 转移•。 胶料在口型中的震动境况和压出膨鼓 胶料在机头所酿成的流体静压力的出力卑贱过口型,在口型中的晃动只表 现为轴向行动。由于口型的长度平常都很小•,于是胶料在口型壁中形成的 压力梯度很大,当胶料经由口型时暴露较大的流速,而且其速度梯度呈辐 射状散布。 压出膨饱 胶料是一种粘弹性体,当它流过口型时同时阅历着粘性发抖和弹性答复 两个历程,使压出物显示膨饱田野。 流露膨胀形势的源由是起因胶料在入口处发作速度梯度,以至橡胶爆发 弹性变形,这种境界称为 “入口效应”,这种入口效应是引起压出物膨 饱的首要起因。 压出膨胀量要紧取决于胶料颤抖时可回答变形量和缓和时期的短长。如 果平静时光短,很快就能回复,从口型中出来,胶料的弹性变形已基础 上松懈竣事,就表现出较小的压出膨饱量。倘使松懈年光长,胶料过程 口型后,保存的弹性变形量还很大。压出膨鼓量就大。 硫化 硫化是橡胶制品创设工艺的末尾一个进程,也是橡胶制品加工中最 主要的物理-化学变化进程。 硫化使未硫化胶料酿成硫化胶,丛而获得了必需的物理死板职能和 化学职能。许多产品的质料和行使寿命,在很大水准上取决于硫化进程。 橡胶硫化最早用于橡胶物业时,是指橡胶与硫黄共热的相互效果过 程。随着合成橡胶品种的添加和临蓐技术的旺盛,硫化方法和新型硫化 剂越来越多•,于是,“硫化”一词的路理也必要加以筑正。 而今看来,硫化进程的实质即是把塑性的胶料变成为具有高弹性橡 胶的工艺历程。该经过要阅历一个结构上的蜕变,即柔滑的长链状橡胶 分子在特定条件下酿成为空间网状构造的历程,这个过程亦称为交联作 用。 橡胶在硫化历程中构造和性能的变更 由于硫化前后布局的变化,使橡胶的物理刻板职能有下列递变趋向: 生胶 抗张强度 小 硫化胶 大 拉长率 振动性 硬度 热可塑性 收缩变形 粘着性 回弹性 老化性 溶剂膨鼓性 定伸强度 大 大 小 大 大 大 小 大 大 小 小 小 大 小 小 小 大 小 小 大 硫化原因 元素情形的硫黄既不是硫原子,也不是 S2 分子,而所以褂讪的 S8环的形 式生计。 为使硫黄与橡胶反映•,必需使硫环裂解。从来硫黄环在160℃下裂解成为双 基的活性硫,这些双基活性硫又常进一步差别为含硫原子数目较少的双基活 性分子。如· S-S4-S· ,· S-S2-S· 和· SS· 等。当硫原子数目减弱到2-4个时,活 性才有较多的降低。 S8 •? ? ? •? S ? S ? S 6 160•?C ? ? 单用硫黄硫化橡胶时,硫化时刻很长,硫黄的运用率很低,硫化胶本能 很差。运用煽动剂、活性剂、硫黄硫化橡胶,能大大减弱硫化年光,减 少硫黄用量,消沉硫化温度,矫正了硫化胶的各项本能。 在硫化历程中起着要紧效力的反应,为煽惑剂、活性剂天才“盐状化合 物•”,继而和硫黄回声禀赋多硫化硫醇盐化合物,其回响式及产物可表 示如下: XSH ? ? ZnO S8 XSSH ? ? XSZnSX ?? ? XS •? S X ? Zn •? S X ? SX ROOH ? XSNR2 •? 上式中X代表各类常用鼓动剂的主要基团。 return (1) 无活性剂时的交联反映 CH 2 C CH CH Sx S C N S N S CH 2 C C CH S. x +. S C N S C S. + RH (橡胶) R S . + R•. x R. + N S C SH R Sx R (多硫 交 联键 ) R S C R. + .S C N S N S (2) 有活性剂的交联反响: R S C N S ZnO C N S 固 R S S R + N S N S C S ZnO C 固 R C S 其余,还出处锌离子(氧化锌与硬脂酸响应禀赋的)能与多硫侧基的多硫键焦点 一个硫原子络合,并催化多硫侧基裂解与另一橡胶分子链的侧基进行反映天禀交 联键;同时还天赋了可能再次举行交联应声的交联前驱•。比如: ++ Zn R Sx y Sy S C N S ++ Zn R Sx y Sy S C N S ++ Zn R Sx y Sy S C N S N S R Sx S R y + N S C S Sy S C N S R S C ++ + Zn (交 联前驱) 过硫化 日常地步下(常用硫化体系)硫化历程中起初天赋的交联键多 为较长的多硫交联键。在此阶段,多硫交联键将从来改变•,长 的多硫键酿成短的一硫、二硫键。这个短化过程为荧惑剂的锌 盐所催化,并陪伴交联键的可逆变位和新的交联键天禀。与此 同时另有交联键的断裂,橡胶分子键的改性(天生共轭三烯•、 环硫化关物、顺反异构化等),这些改造导致硫化胶很多职能 变坏,称为硫化返原或过硫化。 return 交联键榜样 交联键模范 -C-C- 键能(kcal/g) 84 -C-S-C-C-S-S-C-C-Sx-C- 68 64 64 硫化历程图 正硫化及正硫化工夫 正硫化又称最宜硫化,一直是指橡胶制品机能抵达最佳值时的硫化状 态•。正硫化年华是指达到正硫化状况所需的年光。普通来说,只有处于 正硫化情状时,橡胶的各项物理机器性能指标才浮现最佳值•,处在正硫 化前期称为欠硫,后期称为过硫,橡胶物理呆滞职能都较差。 正硫化时刻必须字据胶料的各项物理刻板性能指标综闭探究,但缘故 橡胶的各项机能指标不时不会在同时期抵达最佳值。因而••,本质上只能 凭证某些首要机能指标来选拔最佳点,决意正硫化时光•。分明••,这种正 硫化时候只具有工艺意义,故常称为工艺正硫化期间。 硫化是化学交联回声进程,硫化反应动力学的咨询终归表明,交联 键的天资速度基本上符合甲第反应方程式,即 dVu •? K (Vu? ? Vut ) dt ? K ( t ?ti ) Vut ? Vu? [1 ? e ] K--交联应声快度常数 ti--硫化启发韶光 t--硫化时刻s Vut—交联密度 Vu∞—最大交联密度 从硫化回声动力学可知,正硫化是指胶料到达最大交联密度时的硫 化景况。于是•,正硫化年光是指胶料到达最大交联密度时所必要的 时期。用交联密度来测定正硫化时间•,叫理论正硫化。 正硫化韶光的测定 物理-化学法 游离硫测定法 溶鼓法 ? 物理机器职能测定法 300%定伸强度法 抗张强度法 减弱深刻变形法 ? 综合取值法 ? 专用仪器法 门尼粘度计法 硫化仪法 硫化的重染成分 硫化条款一直是指橡胶硫化的温度•、韶光和压力,这些条目对硫化质料有 酌定性陶染•,因此通常称为“硫化三要素”。切确订定和控制硫化条款是 保险橡胶制品质料的枢纽因互素。 (1)硫化温度和时候 (2)硫化压力 (3)硫化介质 硫化手腕 ? 室温硫化法 ? 冷硫化法 ? 热硫化法 直接硫化法 热水硫化法 直接蒸汽硫化罐硫化法 热气氛硫化法 间接硫化法 ? 加压硫化法 罐式硫化机硫化法 部分硫化机硫化法 ? 相接硫化法 胀式硫化机硫化法 热气氛接连硫化法 管道硫化法 液体介质硫化

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