6-通用高分子材料--橡膠

1、第二節(jié) 橡膠及其成型加工,第六章通用高分子材料,2,高分子材料,四大塑料“四烯”聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯合成橡膠“四膠” 順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊橡膠 合成纖維“六綸”滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有機(jī)玻璃等都是經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)得到的高分子化合物。,橡膠是以生膠為原料加入適量配合劑而形成的高分子彈性體。一般橡膠在-50 ?C—150?C的很寬溫度范圍內(nèi)具有彈性。,§6

2、.2 橡膠,橡樹(shù)之淚,丑卻受寵的合成橡膠,現(xiàn)代生活中的橡膠,§6.2.1 橡膠的結(jié)構(gòu)與性能,結(jié)構(gòu)特征1、大分子鏈具有足夠的柔順性，玻璃化溫度比室溫低很多。2、在使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度很小。3、在使用條件下無(wú)分子間相對(duì)滑動(dòng)。,結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,1、彈性和強(qiáng)度 柔性越大，彈性越大；適度交聯(lián)使橡膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可提高橡膠的彈性和強(qiáng)度。2、耐熱性和耐老化性 耐熱性主要取決于主鏈上化學(xué)鍵的鍵能不飽和

3、橡膠主鏈上的雙鍵易被臭氧氧化，次甲基的氫也易被氧化，耐老化性差。,3、耐寒性 降低Tg或避免結(jié)晶，可提高橡膠的耐寒性4、化學(xué)反應(yīng)性 有利：交聯(lián)反應(yīng)或進(jìn)行取代等改性反應(yīng) 有害：氧化降解等5、加工性能,§6.2.2 橡膠的組成,1、生膠：,2、配合劑：,（1）硫化劑：,未加配合劑、未硫化的橡膠。分為天然與人工合成橡膠。,a）相當(dāng)于熱固性塑料中的固化劑。,b）使線性分子交聯(lián)為體型分子。,c）有硫

4、磺及含硫化合物、過(guò)氧化物、醌類(lèi)化合物,橡膠硫化,未硫化:分子間容易滑動(dòng),受力后不能恢復(fù)原狀,硫化后: 不易滑動(dòng), 有可逆的彈性形變,硫磺－自由基引發(fā),（2）硫化促進(jìn)劑：縮短硫化時(shí)間，降低硫化溫度，強(qiáng)化硫化效果。,（3）活化劑（助促劑）：加速及充分發(fā)揮硫化促進(jìn)劑的作用。,（5）填充劑（補(bǔ)強(qiáng)劑）：提高機(jī)械強(qiáng)度或增加容積,噻唑類(lèi)較常用,金屬氧化物（如氧化鋅等）,（4）防老劑：防止和延緩橡膠制品的老化,石蠟、胺類(lèi)等,碳黑，白炭黑、碳酸鈣等,&#

5、167;6.2.3 分類(lèi),橡 　膠,,,天然橡膠,合成橡膠,通用橡膠,特種橡膠,,,丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠,聚硫橡膠硅橡膠,天然橡膠的化學(xué)組成是聚異戊二烯,有順式與反式兩種構(gòu)型，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：,順式,反式,1.天然橡膠,人們仿造天然橡膠的結(jié)構(gòu)，合成了各種各樣的合成橡膠。合成橡膠在某些性能上往往優(yōu)于天然橡膠，例如耐磨、耐油、耐寒等方面。目前，合成橡膠在數(shù)量上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天然橡膠。,2. 合成橡膠,下面列舉幾種常見(jiàn)的合成橡

6、膠的性能及用途,性能：耐水，耐老化性能，特別是耐磨性和氣密性好。缺點(diǎn)是不耐油和有機(jī)溶劑，抗撕強(qiáng)度小,結(jié)構(gòu)式:,用途：為合成橡膠中最大的品種（約占50%），廣泛用于制造汽車(chē)輪胎，皮帶等；與天然橡膠共混可作密封配件和電絕緣材料,（1）丁苯橡膠（SBR),由1,3-丁二烯和苯乙烯為原料進(jìn)行催化共聚而成,性能：彈性、耐老化性和耐低溫性、耐磨性，都超過(guò)天然橡膠；缺點(diǎn)是抗撕裂能力差，易出現(xiàn)裂紋,,結(jié)構(gòu)式:,用途：為合成橡膠的第二大品種（約占

7、15%），大約60%以上用于制造輪胎,（2）順丁橡膠,由順式-1,3-丁二烯聚合而成,性能：分子無(wú)雙鍵存在，故耐熱、耐氧化、耐老化性好，使用溫度高,結(jié)構(gòu)式:,用途：制造塑膠運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、三角膠帶、輸送帶、耐熱膠管、墊片等,（3）乙丙橡膠,由乙烯和丙烯共聚而成,（4）異戊橡膠,合成天然橡膠,性能：是一種耐熱性和耐老化性很好的橡膠，它的特點(diǎn)是既耐高溫，又耐低溫，彈性好，耐油，防水，其制品柔軟光滑，物理性能穩(wěn)定、無(wú)毒、生物惰性、加工性能好，缺

8、點(diǎn)是機(jī)械性能差，較脆，易撕裂,,結(jié)構(gòu)式:,用途：可用于醫(yī)用材料，如導(dǎo)管，引流管，靜脈插管，人造器官等，還可用于飛機(jī)、導(dǎo)彈上的一些零部件及電絕緣材料,（5）硅橡膠,由純二甲基二氯硅烷水解后縮聚而成,§6.2.4 橡膠制品加工工藝流程,,,煉膠,裁 斷,壓型、成型,開(kāi)煉機(jī),密煉機(jī),壓延機(jī),擠出機(jī),,,,,煉膠,塑煉,混煉,熱煉,纖維、金屬材料,預(yù) 加 工,配合劑,預(yù)加工,原料生膠,配 合,塑 煉,壓延、壓出,成 型

9、,硫 化,成 品,預(yù) 加 工,混 煉,,,,,,,,,,,,,,,塑煉：生膠在機(jī)械力和化學(xué)作用下發(fā)生裂解，平均分子量降低，膠料的彈性下降，塑性上升，為混煉做好準(zhǔn)備。（生膠）,2. 混煉：在煉膠機(jī)上反復(fù)擠壓混合（常加溫），使塑煉好的生膠與配合劑混合均勻的加工過(guò)程。,3. 壓延和壓出： 尼龍或滌綸等織物上涂混煉膠壓延，生產(chǎn)含簾子布的輪胎；混煉膠通過(guò)壓出口型壓出各種斷面的半成品，如內(nèi)胎，外胎、膠管等。,4. 硫化：最后一道工序

10、。通過(guò)一定的溫度、壓力和時(shí)間后，使大分子鏈發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成交聯(lián)，由線型大分子變?yōu)轶w型大分子的工藝過(guò)程。,一、生膠的預(yù)處理,生膠又稱原料橡膠，包括天然橡膠、合成橡膠和再生橡膠。1. 生膠的塑煉目的：通過(guò)機(jī)械作用、熱氧作用或加入化學(xué)助劑等作用，降低生膠的分子量，使之由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤苄誀顟B(tài)。塑煉工藝：,開(kāi)煉機(jī)塑煉 密煉機(jī)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉,,,2. 膠料的混煉,生膠配合劑,機(jī)械作用,配合劑與生膠混合均勻,,開(kāi)煉機(jī)混煉 密

11、煉機(jī)混煉 連續(xù)混煉機(jī)混煉,,二、橡膠的壓延,,二輥,三輥,四輥,五輥,橡膠壓延,壓片,壓型,擦膠,貼膠,應(yīng)用：,最后一個(gè)滾筒為具有壓型花紋尺寸的滾筒,浸膠及涂膠,絕緣膠布,醫(yī)用膠布,尼龍簾線,雨衣,了解輪胎的結(jié)構(gòu)及有關(guān)的加工過(guò)程,,簾布,,胎面,,鋼絲圈,,束膠層,,鋼絲簾布,,帶束層,,普通輪胎制造生產(chǎn)流程,煉膠車(chē)間,,準(zhǔn)備工序,塑煉,,混煉,,壓片,,終煉,,壓片,,存放,,,,原料準(zhǔn)備,,,,開(kāi)煉機(jī),,密煉機(jī),,螺桿塑煉擠出

12、機(jī),,密煉機(jī),,開(kāi)煉機(jī),,開(kāi)煉機(jī),,膠片冷卻裝置,,密煉機(jī),,開(kāi)煉機(jī),,開(kāi)煉機(jī),,膠片冷卻裝置,,,進(jìn)入下段工序,,,,,,,,,,,,,,,塑煉,,螺桿壓片機(jī),螺桿壓片機(jī),,切膠機(jī),輪胎生產(chǎn)制造流程,內(nèi)胎膠,,熱煉,,壓濾,,開(kāi)煉機(jī),銷(xiāo)釘冷喂料擠出機(jī),,壓濾擠出機(jī),,,壓型,內(nèi)胎擠出機(jī),,,定長(zhǎng)裁斷,,運(yùn)輸帶裁斷機(jī),,接頭,,內(nèi)胎接頭機(jī),,硫化,,內(nèi)胎個(gè)體硫化機(jī),胎面膠,,熱煉,開(kāi)煉機(jī),銷(xiāo)釘冷喂料擠出機(jī),開(kāi)煉機(jī),銷(xiāo)釘