丁苯胶的交联Word下载.docx

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这是因为丁苯橡胶具有弱的吸电子的苯基和乙烯基侧基。

丁苯橡胶能进行许多聚烯烃型反应，如氧化，臭氧破坏，卤化和氢卤化等。

在光、热、氧和臭氧的结合作用下将发生物理化学变化，但其被氧化的过程比天然橡胶慢。

在高温度下老化反应速度也较缓慢。

光对丁苯橡胶的老化不明显，但丁苯橡胶对臭氧的作用比天然橡胶要敏感耐臭氧老化性能比天然橡胶要差[6]。

1.2.2物理机械性能

丁苯橡胶具有中等的弹性，丁苯橡胶侧基摩尔体积比较大，柔性低于NR内聚能密度高于NR，丁苯橡胶比NR滞后损失大，生热高。

丁苯胶不能结晶，所以他是非自补强的橡胶，未硫化的、硫化而未补强的丁苯橡胶强度也远低于NR，就是补强了也低于NR。

丁苯橡胶的耐磨性能优异、抗湿滑性能好、滚动阻力低，70%的丁苯橡胶应用于轮胎业。

1.2.3丁苯橡胶的配合与加工特点

由于丁苯橡胶是非自补强橡胶它必须配合补强剂；

硫黄硫化时硫黄用量要少，促进剂要多。

SBR的综合加工性能仅仅次于NR，好于大多数合成橡胶。

加工温度在120℃以上，易产生凝胶，为后加工带来困难；

溶聚丁苯包辊性差，但炼胶生热性比乳聚的小；

乳聚的挤出压延收缩率大，溶聚的在这方面有比较大的改善。

1.3天然橡胶和丁苯橡胶医用橡胶的硫化

1.3.1硫化的定义

传统的弹性体要具有优良的使用性能，应该进行硫化。

橡胶的硫化是指橡胶的线性大分子链通过化学交联的作用而形成三维网状结构的化学变化过程。

硫化后，胶料的物理性能和其他性能都发生了根本变化。

硫化的本质就是化学交联，之所以叫做硫化，是因为最初的交联是用硫黄交联得到的。

橡胶的硫化，经历了单纯由硫黄硫化到硫黄加无机过氧化物的活化复合体系，进而发展到硫黄/无机氧化物/有机化合物的复合体系，形成了由硫化剂、活性剂、促进剂三部分组成的完整的硫化体系，硫化时间明显缩短，硫化效率和硫化胶性能显著提高。

橡胶硫化以后，结构和性能发生了很大变化：

（1）硫化胶由线性形变转变为三维网状结构；

（2）加热不再流动：

（3）不再溶与它的良溶剂中；

（4）模量和硬度提高（5）力学性能提高（6）耐老化性能和化学稳定性能提高；

（7）介质性能可能下降。

这些都是使硫化后橡胶成为一种优良性能、应用广泛的工程材料。

1.3.2硫黄硫化

1893年美国人CharlesGoodyear用硫黄和橡胶很和加热得到硫化胶，改变了橡胶原来受热后发粘、流动的弱点。

橡胶的硫化经历了由单纯的硫黄硫化到加无机盐无机过养化复合体系，进而发展到硫黄/无机氧化物/有机化合物的复合体系，形成了由硫化剂、活化剂、促进剂三部分组成的完整的硫化体系，硫化时间明显缩短，硫化效率和硫化胶性能明显提高。

◆硫黄硫化的优点：

①材料便宜容易得到；

②制品力学性能加工性能优秀；

◆硫黄硫化的缺点：

①操作条件要高温高压下进行；

②制品在早期硫化和放置期间容易焦烧；

③存在喷霜等不利因素；

④促进剂对环境有污染，对操作人员有害。

1.3.3过氧化物硫化

过氧化物不仅能够硫化饱和的碳链橡胶如EPM，杂链橡胶如Q等，而且能够硫化不饱和橡胶，如NR、NBR、SBR等。

与硫黄硫化胶相比，过氧化物硫化胶的网络结构中的交联键为C—C键，键能高，热、化学稳定性高，具有优异的抗热氧老化性能，且无硫化返原现象，硫化胶的压缩永久变形低，但动态性能差。

在静态密封或高温的静态密封制品中有广泛的应用。

由于硫黄硫化和过氧化物硫化存在的一些弊端，于是人们开始不断研究新的替代方法，电子加速器的诞生使辐射硫化的经济障碍得以解除人们重点放在辐射方面。

1.3.4辐射硫化

1.3.4.1辐射加工技术概述

辐射硫化是通过高能射线离子在橡胶基体中激活橡胶分子，产生橡胶大分子自由基，这些自由基之间的相互结合（偶合终止），使橡胶大分子交联形成三维网状结构；

辐射硫化无需加入硫化体系，在常温常压下就可以进行。

与化学硫化工艺相比，辐射硫化除具有快速、灵活、节能、环境污染小外，对于橡胶材料，可改善其化学稳定性和耐热性，甚至赋予一些新性能。

辐射硫化工艺在橡胶性能的改善或加工工艺的改进上是化学硫化工艺无法比拟的。

辐射硫化制品的优点：

①产品不含亚硝胺；

②细胞毒性非常低；

③时候放出的SO2少，产生的灰份也少，有利于环境保护；

④透明度高而且柔软；

⑤可降解。

辐射加工技术的特点如下：

①辐射过程不受温度影响，可以在低温下进行，因此被辐照对象可以是气态、液态或固态；

②辐照穿透力强，可均匀深入到物体内部，也可以在包装或封装好的情况下进行辐照；

③辐射过程容易控制，适于连续操作；

④不必加其他化学试剂，能保证产品高纯度；

⑤反应速度快，便于形成高效生产线。

因此，辐射加工工业被认为是一种经济效益高，节约能源，节省人力，无公害或少公害的新的加工体系。

辐射加工技术已成为继机械加工、热加工、化学加工等几门主要加工技术之后诞生的又一门崭新技术。

辐射技术与核电技术同为和平利用原子能这辆车两个轮子，然而大众心中只有核电技术。

在辐射方面人们的关注程度远远不够[7]。

早在1948年Dole发表了辐射交联的论文，从纯学术的角度，但是并没有引起人们的注意。

直到1952年Charlesby报道了聚乙烯（PE）经过放射线辅照后不再溶解在溶剂中，而且耐热性也上升了。

在1954年的日内瓦国际和平利用原子能展览会上，他又展示了浸泡在熔融铅中而不被破坏的PE包覆的电线，这才引起全世界对于辐射交联的关注。

此后Charlesby[8]发表了许多论文，申请了不少专利，花费了很大精力从事普及工作因而被认为是辐射交联的创始人。

在辐射利用的初级阶段，研究人员就想对橡胶辐射硫化。

早在1957年，日本的古川和山下就发表了天然橡胶辐射硫化促进剂的研究成果。

为了预防加热硫化工艺中的早期硫化问题时，人们就注意到了辐射硫化。

电子加速器的产生及应用使辐射硫化应用到实际生产得以实现。

橡胶辐射硫化是用辐射能取代常规硫磺进行硫化，利用离子射线诱发橡胶中的二烯产生交联的工艺。

由于橡胶辐射硫化技术具有节能、生产工艺清洁的优点，辐射硫化橡胶产品基本保持了常规硫化的物理性能，并具有无亚硝胺、硫磺、氧化锌以及低细胞毒性、透明和柔软等显著特性，非常适于安全性要求较高的制品生产，其应用前景十分广阔。

橡胶辐射硫化研究开始于20世纪40年代，早在1943年Burr和Garrison就进行了橡胶辐射硫化的研究，经过五十多年的发展，橡胶辐射硫化的研究、开发和应用不断取得进展,橡胶辐射硫化技术一步步从实验室迈向工业化生产[9]。

橡胶辐射硫化技术与传统橡胶硫化技术的根本区别在于电子束射线直接与橡胶分子发生碰撞，使橡胶分子产生交联或裂解，对于辐射裂解型橡胶，通过加入辐射交联剂可使它们成为辐射交联型橡胶。

橡胶辐射硫化工艺是一种无硫磺的橡胶“冷硫化”新工艺，硫化过程可精确调控，能耗低，无加工污染，是一种先进的绿色生产工艺。

随着科学技术的不断发展，人们在发展经济的同时，对环境保护问题也日益关注。

我国的橡胶工业中传统的化学硫化使用大量的化学促进剂，容易造成环境污染，严重影响人体健康。

而采用辐射交联的方法，既可以大大提高产品的力化学性能，又具有产品纯净、无废物产生和高生产效率等特点，同时辐射交联可以在常温下进行，因此开展橡胶辐射硫化方面的研究具有重要的意义。

国外的橡胶辐射交联工作开展得比较深入，早在20世纪40年代，一些发达国家就开展了橡胶辐射硫化研究工作。

到20世纪七八十年代，随着合成橡胶的品种不断增多，辐射硫化技术作为一种新的橡胶生产工艺受到了世界橡胶界的广泛关注。

其辐射硫化产品不断市场化，美国、法国、前苏联、马来西亚等国都实现了辐射硫化的工业化生产。

经辐射加工的材料分别用于汽车工业、医疗用品、通讯设备和电力设备等方面，并逐步向军工产品市场拓展。

我国也已经开始橡胶辐射交联方面的研究，并已经应用到辐射交联热收缩材料、控温电缆、电线电缆和低温粘合剂上。

橡胶的辐射硫化技术在实际应用中具有广阔的发展前景。

1.3.4.2辐射硫化设备—电子加速器。

电子加速器是使电子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电磁、高真空装置，是人为提供高能电子束的现代化的设备。

辐射加工的基础设施是辐射装置[10]，主要辐射硫化设备有钴60辐照装置和电子速器。

国外辐射化工以采用高能电子束（EB）作为主流加工技术。

因为EB装置与Co-60装置比较，具有功率大、辐射场稳定、可调节、处理量大、易维护、安全性好等诸多优点，因此各种类型的工业用加速器已经成为辐射化工的主要装备，从而刺激了加速器技术的发展和辐照工艺的不断创新。

现在世界范围的加速器技术和制造水平正逐步走向专业化、智能化和系列化。

高频高压加速器是最适合于辐射硫化的设备。

它将50Hz工频低压电能用高频震荡器转变成100kHz高频电能，再通过高频偶合方式给由二极管和空间电容器组成的倍压整流电路并联供电，串联后得到极高的直流高压，用此高压加速电子，便可以获得所需要的强流高能电子射线。

因此，电子加速器就产生电子束；

停机，电子加速器就不产生电子束。

图1-1辐射硫化生产线及电子加速器

Fig.1-1RadiationCuringProductionLinesandElectronicAccelerator

电子加速器作为辐射源比起同位素和宇宙线，加速器有下列优点：

①电子的能量可根据需要和可能在大范围内作不同的选择，可选择不同能级的加速器及同一加速器实现能量连续调节。

②电子束流强度大，聚束性能好，效率高。

③安全可靠，可在任何需要的时候开停机，停机后不再产生辐射，安全可靠。

从生产来看，适用于辐射加工处理的加速器都具有低成本、大功率、使用简便、性能稳定，甚至在线操作等特点。

电子加速器的主要技术指标是束流能量和束流强度。

束流的能量由橡胶制品的厚度确定，1980年第三次国际辐射加工会议论文推荐公式：

（1-1）

（1-2）

式中：

d—电子穿透胶层厚度，cm；

E—电子束能量，MeV；

ρ—胶料密度，t/m3。

电子能量是指电子的动能，国际单位为焦耳（J），1焦耳=库·

伏，常用单位为电子伏（eV），1电子伏表示荷电量为1e的电子，通过1伏电位差的电场所获的能量。

1e=1.6*10-19库,1e=1.6*10-19J。

工业化电子加速器的能量范围为0.15MeV～10MeV。

加速器束流强度是由橡胶制品的压延速度和吸收剂量决定的。

电子束流强度通常以单位时间所发射粒子的个数来量度，也可以以单位时间内发射粒子总电荷量（即电流单位）来表示，常用单位A,mA。

可用以下公式计算：

（1-3）

（1-4）

P—电子加速器输出功率，kw；

V—橡胶制品压延速度，m/min；

D—辐射吸收剂量，10kGy；

ρ—胶料密度，t/m3；

F—橡胶制品截面积，dm2；

—加速器效率；

I—加速器束流强度，mA。

辐射硫化能耗取决于吸收