橡胶工艺绪论解析Word文档格式.docx
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分子量是鉴定橡胶性能和加工行为的重要依据。
随分子量上升,橡胶粘度逐步增大，流动性变小，在溶剂中的溶解度渐降，软化点渐升，力学性能也逐步提高。
但分子量超过一定值后，由于分子链过长,纠缠过剧，弹性反而下降，对加工性能不利，具体反映为门尼粘度增加，塑炼效果变劣，功率消耗增大，对设备磨损加剧等。
分子量分布窄的，性能比较均匀一致，便于质量控制。
分子量分布宽的，加工性能好，但其性能均匀性差
（5）橡胶各个配合体系的作用
硫化体系：
使橡胶由线型大分子变成立体网状大分子。
补强体系:
提高力学性能，使非自补强橡胶获得应用，改善工艺性能和降低成木。
防老体系：
延长橡胶制品使用寿命。
增塑及操作体系：
降低胶料黏度,改善加工性能，降低成木。
特种配合体系：
赋予橡胶特殊的性能
（6）列出橡胶加工工艺过程
炼胶（分塑炼和混炼），压延，挤岀，成型，硫化
（7）列举几种橡胶制品及其主要性能要求
家电用品上的橡胶零件或密封件，具有相当好的耐透气性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能；
轮胎，滚动阻力低，抗湿滑性好，耐磨性好，良好的低温性能和高的抓着力；
鞋：
耐热、耐各类老化、耐水、耐腐蚀、电绝缘
生胶
母炼胶:
将生产用配方中的•部分配合剂混炼成胶料，作为下•步再按配方混炼的基础胶料叫做母炼胶
耐热性（P298）、耐油性（P303）、耐寒性（P300）、耐磨性（P278）、
耐老化性:
质料及其制品耐老化作用的能力
耐候性：
质料如塑料、橡胶制品等，应用于室外担当气候的考验，如光照、风雨、细菌等造成的分析破损，其耐受能力叫耐候性。
补强（P76）、动态性能（P90）、疲劳性能（P131）、生胶（P10）、
胶料：
胶料是使两个被粘物结合在一起时起主要作用的组分，是决龙胶粘性能的基本成分。
混炼胶：
指将配合剂混介于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态，且具有流动性的胶料。
生胶或塑炼胶按配方与配合剂经炼胶机混炼的胶料叫做混炼胶（P3）
硫化胶（P45）、氧指数（P209）、热塑性弹性体（42）、再生胶（P44）、标准胶
2.问答题
1.2各种生胶的分类、制法及其结构与性能的关系。
（P）
1.3为什么NR具有优异的加工性能？
（P18）
1.4为什么很多溶剂型橡胶胶粘剂用CR作为主体材料？
答:
所配成的胶黏剂可试问冷固化，初粘力很大，强度建立迅速，粘结强度较髙,综合性能优良
1.5橡胶轮胎的胎面、胎侧、内胎一般选择什么橡胶作为主体材料？
为什么？
丁基橡胶，优良的化学稳定性、耐介质性、电绝缘性、耐电晕性、耐极性油和低温性能。
通用胶中弹性最低和优异的阻尼性、最好的气密性。
它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7,丁苯橡胶的1/5,而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200.丁苯橡胶的1/140o因此主要用于制适各种内胎
一、将你所了解的橡胶品种按碳链橡胶（不饱和非极性、不饱和极性、饱和非极性、饱和极性）和杂链橡胶分为五类，写出主要结构式，并指出各种橡胶的主要特性及主要用途（或列表说明）。
二、比较NR、SBR、BR和EPDM的耐热性；
比较NBR、ECO和
FPM的耐寒性；
比较IIR、BR、SBR、CR、NR的疲劳生热性能
；
比较NBR、ACM、ECO、CR和FPM的耐热油性。
并说明理由。
硫化体系
名词解释：
1、硫化：
指橡胶的线型大分子链通过化学交联构成三维网状结构的化学变化过程。
2、交联官能度：
交联剂具有的活性官能团数目
3、交联分子量：
两个相邻交联点间链段的平均分子量。
4、交联密度：
单位体积硫化胶内的交联点数目，与单位体枳内的有效链数目有关。
5、交联效率参数：
橡胶在用硫黄硫化时每个交联处化学键结合的硫黄原子数。
6、硫化历程：
焦烧阶段（诱导期）；
热硫化阶段（交联反应）：
平坦硫化阶段（网络形成）；
过硫化阶段
7、焦烧：
混炼胶在存放过程或操作过程中产生早期硫化的现象
8、焦烧时间：
热硫化开始前的延迟作用时间，相当于硫化反应的诱导期。
9、焦烧阶段：
热硫化开始前的延迟作用时间，相当于诱导期。
10、操作焦烧时间：
橡胶加工中，由于热积累效应所消耗的焦烧时间。
11、剩余焦饶时间：
混炼胶在模具中加热时保持流动性的时间。
12、硫化三要素：
即硫化温度、硫化压力和硫化时间。
13、理论正硫化时间：
胶料从加入模具中受热开始到转矩达到最大值所需要的时间。
14、工艺正硫化时间：
胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的时间
15、促进剂：
能降低硫化温度，缩短硫化时间，减少硫黃用量，改善硫化胶性能的物质。
16、活性剂：
凡是能够增加硫化促进剂的活性，提髙硫化速度和硫化效率、改善硫化胶性能的化学物质都称活性剂。
17、防焦剂：
凡是少量加入到胶料中，能够防止和迟缓胶料在硫化前的加工及储存过程中发生早期硫化的物质都称为防焦剂。
18、硫载体：
指含硫化合物，在硫化过程中析岀活性硫，使橡胶交联的物质
19、无硫硫化：
即硫载体硫化
20、常硫体系：
CV,指二烯类橡胶的通常硫磺用量范围的硫化体系
21、有效硫化体系：
简称EV,实际指硫黄在硫化反应中交联的有效程度。
22、高温硫化体系：
在180〜240C温度下的硫化
23、平衡硫化体系：
使硫化胶的交联密度处于动态常量状态，把硫化返原降低到最低程度或消除硫化返原现象，这种硫化体系称为平衡硫化体系。
24、硫化返原：
对任何橡胶来说，硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。
这一现象贯穿整个硫化过程。
在过硫阶段，如果交联仍占优势，橡胶就发硬，定伸强度继续上升，反之，橡胶发软，即出现返原
25、喷霜：
指未硫化胶或硫化胶中所含的配合剂迁移到表而并析出的现象
26、交联键类型：
单硫键，双硫键，多硫键
27、过氧化物的半衰期：
在该温度下过氧化物的活性氧含量损失达到一半时需要的时间
28、过氧化物硫化的交联效率：
指lmol的有机过氧化物使橡胶分子产生化学交联的物质的量（mol）
29、金属氧化物硫化体系：
用金属氧化物进行橡胶硫化的体系（参考版）
2•简述题
（1）橡胶的硫化历程。
（P47）
第一阶段：
诱导期，活性剂、促进剂、硫黄之间相互作用，生成带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子。
第二阶段：
交联反应，带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子与橡胶大分子之间发生交联反应，生成交联键。
第三阶段：
网络熟化阶段，交联键发生短化、重排、裂解、主链的改性，交联键趋于稳定。
（2）硫化体系的组成和各组分的作用。
硫黄（载硫体）/促进剂/活性剂/（防焦剂）/（抗返原剂）
【答:
硫黄（硫載体）/促进剂/活性剂（/防焦剂）/（抗返原剂）
促进剂：
能下降硫化温度，听说物理。
收缩硫化时间，削减硫黄用量，改善硫化胶职能的精神
活性剂：
活化硫化体系，进步交联密度，进步硫化胶耐老化职能。
Zno^ngo组成活化体系。
防焦剂：
防焦烧，延迟焦烧时间。
防焦剂种类：
学习附着力。
PVI（CTP）、水杨酸、NDPA
]
（3）、促进剂的各种活性基团及其作用（P52）
常用促进剂都是由不同的官能基团组成的，促进剂中可能含有的官能团有：
促进基：
硫化过程中，促进剂分解出基团起促进作用。
活性基：
促进剂在硫化过程中放出的氨基具有活化作用。
硫化基：
硫黄给予体TMTD、DTDM等分解放出活性硫原子，参与交联反应。
防焦基：
作用是抑制硫形成多硫化合物，并在低温下减少游离硫的形成。
（4）各类促进剂的作用特性。
（P54）
囈哇类：
酸性，准速级，硫化速度快，硫化曲线平坦性好，但易焦烧。
宜和酸性炭黑配合：
硫化胶综合性能好：
无污染，可用于浅色制品。
次磺酰胺类：
属酸碱并用型，诱导期长，硫化速度快，准速级。
适于髙温快速硫化。
秋兰姆类：
酸性，硫化速度快，焦烧时间短，超速级。
为硫载体。
二硫代氨基甲酸盐类：
硫化速度更快，属超超速级酸性促进剂，诱导期极短，适用于室温硫化和胶乳制品的硫化。
肌类：
中慢速碱性促进剂，操作安全性好。
与酸性促进剂并用活化硫化体系，适于厚制品硫化。
硫豚类：
促进效能低，抗焦烧性能差
醛胺类：
促进速度慢，无焦烧危险。
一般与其他促进剂如噬呼类等并用。
黄原酸盐类：
一种酸性超超速级促进剂，硫化速度比二硫代氨基甲酸盐还要快，除低温胶浆和胶乳工业使用外，一般都不采用。
（5）促进剂的并用类型和特性。
P57
（6）各种硫黄硫化体系的定义、特性、交联键结构、硫化胶性能及适用橡胶。
P61
ev：
有用硫化体系，髙促低硫3-5：
看着下降。
0.3-0.5,90%单键和双键-耐热氧老化，但初始静态怠倦性差，用丁-高温静态制品如密封制品、高温火速硫化体系。
Sev：
用量介丁-cv和ev之间，煽动剂》二1,硫化胶具有过量的多硫键和单双硫键,据精良的静态职能，中等的耐热氧老化职能。
高温硫化体系：
在180〜240°
C温度下的硫化，硫化温度每降低10°
C,硫化时间收缩约一半，适用于高温火速硫化胶种EPDM、IIR、NBR、SBR等，采用ev、sev体系。
ec：
均衡硫化体系：
把不饱和二烯类橡胶硫化返原下降到最低水平或撤消的硫化体系，si69四硫化物与硫、煽动剂等精神的量。
硫化平展性好，交联密度稳定，看看水性附着力促进剂。
具有精良的耐热老化性和耐怠倦性，适应大型、厚制品的硫化。
（7）橡胶硫化的时温效应及应用。
橡胶硫化的时温效应：
硫化温度每升高10°
C,硫化时间缩短约一半，硫化温度系数变化范围在1.8-2.5之间，因此，升高温度可大大提髙生产效率。
（8）平衡硫化体系及其应用。
P65
（9）过氧化物硫化的特点、应用及配合时应注意问题。
P67、69
交联键为C-C键，热、化学稳定性高，具优异抗热氧老化职能，无硫化返原局面，紧缩永久变形低；
但静态职能差，有些有臭味。
过氧化物硫化PP、EPH等时，由于侧甲基生计，有或许P断裂。
所以，到场助硫化齐I」，以收缩硫化时间，改善拉伸职能。
应用：
静态密封或高温静态密封制品
（10）金属氧化物硫化的配合、特点和应用。
P70
（11）交联键类型和交联密度对硫化胶性能的影响。
P72、73
1、类型：
多硫键有益丁•进步抗怠倦职能。
原因：
在肯定温度和儿次变形的应力作用下,多硫键的断裂和重排作用和缓了应力。
C-C交联键的热氧老化稳定性最好。
键能高的交联键耐热氧老化性好。
2、交联密度：
交联密度与模量成反比例，由于链疏通受阻，爆发形变的力越來越大。
对拉伸强度影响雷同，但过度曾加对拉伸强度倒霉，由丁拉伸强度还与分子链的取向、诱导结晶相关，过度交联会荆棘分子链的诱导结晶，反而下降。
（12）举例说明如何选择硫化体系。
轮胎胎面胶：
cv体系
NR100氧化锌5硬脂酸2防老剂4010NA2.5
炭黑ISAF6芳绘油9煽动剂NOBS0.8不溶性硫黄3
分析：
从耐热、消息态职能等分析分析
另：
1、橡胶制品原材料的五大配合剂体系是什么？
五大体系有硫化体系、补强填充体系、防老防护体系、专用配合体系、软化增塑体系。
2•简述橡胶制品生产的基本工艺路线？
塑炼一混炼一压延、压出一预成形一硫化
3.橡胶制品的物理机械强度指标有哪些？
扯断强度、左伸强度、扯断伸长率、硬度、永久变形、耐屈挠疲劳、撕裂强度、耐磨性、老化系数、电性能、门尼粘度。
4.硫化历程有哪几个阶段？
焦烧阶段、热硫化阶段、硫化平坦期、过硫阶段。
5.轮胎质量性能的基本要求有哪些？
1、高的负荷能力和很好的缓冲性能。
2、大的牵引力和很好的刹车能力。
3、良好的转弯能力及方向稳泄性能力。
4、好的耐磨性能及耐久性能。
5、安全性及低滚动阻力。
填充补强
1.名词解释
补强P76、填充P77、填料的一次结构和聚集体、包容胶P85
（吸留橡胶P85）、炭黑结合胶P88、炭黑凝胶P88、应力软化效应P92、
填料的结构化效应P95、橡胶补强的大分子链滑动学说P92
应力软化效应：
在一泄的试验条件下，把硫化胶拉伸至给圧的伸长比时，去掉应力，恢复，循环操作,则每次拉伸到同样的伸长比所需的应力都比前一次要低；
若是拉伸比大大超过上一次，则英拉伸曲线就急剧上升与第一次曲线衔接，每次的曲线都在前一次的下面的现象。
2.
问答
（1）填料的分类及其在橡胶中的主要作用。
P77
（2）炭黑的分类、结构与性能。
P78-81
（3）白炭黑、陶土和碳酸钙的分类、结构与性能。
P94、P101
（4）炭黑和白炭黑的性质对胶料加工性能和硫化胶性能的影响。
（P87-9KP95-96）
炭黑：
粒径
减小
结构性
提高
结构性提高
胶料
混入时间
延长
硫化胶
硬度
分散性
变差
变好
定伸应力
有最大值
粘度
增加
拉伸强度
混炼生热
扯断伸长率
有最小值
焦烧时间
减少
撕裂强度
有最大
值
挤出膨胀
增大
耐磨耗性
白炭黑：
填料的分散性：
填料粒子越细，越难分散：
与炭黑相比，无机填料对于橡胶的亲和性更低。
纳米级的无机填料在橡胶中很难均匀分散。
未经表而处理的白炭黑难以在橡胶中分散均匀，高填充胶料容易产生“填料的结构化效应”（混炼胶在停放一定时间后粘度明显增加，流动性变差）。
防止结构化的途径：
在混炼时加入某些可以与白炭黑表面疑基发生反应的物质（称为结构控制剂）；
或将白炭黑表而改性。
（5）为什么要进行填料的表面改性？
表面改性的主要方法是什么？
P99
（6）怎样选择偶联剂？
（7）分析讨论填料的选用方法。
在橡胶配方中，填料的配合量较大，对成本、加工工艺、制品性能影响甚大。
填
料的选用应该满足硫化胶的性能、制品使用性能、加工工艺和成本等的要求。
考虑其基本性能需要，以达到综合平衡尤为重要
老化
物理防护法P129.化学防护法P130、防老剂、老化温度系数、对抗效应、加和效应P125、协同效应P125、非迁移性防老剂、加工型结合防老剂老化温度系数：
温度每升髙10C,氧化反应速度大约加快1倍。
对抗效应：
当两种或两种以上的防老剂并用时，所产生的防护效能小于单独使用之和非迁移性防老剂：
为了使防老剂在橡胶中能长期发挥效能，不易挥发和被抽出的防老剂加工型结合防老剂：
反应性防老剂，具有不易被抽出，不挥发的特点，防护功效持久。
防老剂的特点是通过化学键结合在橡胶网络中，防止防老剂分子自由迁移
增塑剂
增塑剂：
添加到塑料中能使塑料的塑性增加的物质
操作油：
为了改善胶料加工性能而在混炼时加到橡胶中去的增塑剂
填充油：
在合成橡胶生产时，为了降低成本和改善胶料的某些性能，直接加到橡胶中的，其用量在15份以上的成为填充油
橡胶加工助剂：
为改善胶料加工性能而加入的一些含有特殊结构和性能的混合物
塑解剂：
通过力化学反应，能促使橡胶大分子断链，降低分子量，增大橡胶可塑性的增塑剂着色剂：
使橡胶制品获得所需色泽的一类橡胶助剂
增粘剂：
能增加橡胶或胶黏剂等表面粘黏性的物质
增硬剂：
提高硫化胶硬度的物质
隔离剂：
指橡胶加工中的一类操作型助剂。
其主要作用是防止胶片或半成品表而的相互粘结，常用于生胶和胶料的塑炼、混炼、压片及成型等操作中。
脱模剂：
是一种介于模具和成品之间的功能性物质，是防止橡胶、塑料、弹性体或其他材料的模制品、层压制品等粘结到模具或其他板而，起易于脱离作用的一类加工助剂
内脱模剂：
添加在聚合物材料体系内部的聚合物成型加工助剂。
使模内成型制品降低对模腔壁的附着力，便于脱模、提高正品率和劳动生产效率，相对于注塑前单独喷涂于模腔的外脱模剂。
分散剂：
促使物料颗粒均匀分敬于介质中，形成稳左悬浮体的药剂。
均匀剂：
适用于橡胶加工，作为橡胶碳黑专用或者无机填料的分散助剂
填充指数（E.I.）：
在一泄温度下，把髙门尼粘度的橡胶塑化为某一标准门尼粘度值时所需的增塑剂的份数。
填充指数越小，对橡胶的塑化作用越强
软化力（S.P.）：
在一立的温度下，以一泄疑的增塑剂填充橡胶时，英门尼粘度的下降率称为软化力。
软化力高，对橡胶的塑化作用强。
苯胺点：
指石油产品与一等体积苯胺相溶为一体所需的最低温度。
问答题：
（1）橡胶增塑剂和软化剂的作用、分类、增塑原理及其对橡胶物性的影响。
橡胶增塑剂和软化剂的作用、分类、增塑原理及其对橡胶物性的影响。
作用：
①改善胶料的加工性能，增加胶料的流动性，提高配合剂的分散性：
②改善硫化胶某些性能，降低硬度和过伸应力，提高弹性和耐寒性；
③降低橡胶制品成本等。
分类：
（根据应用范圉的不同分为软化剂和增塑剂。
软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶：
增塑剂多为合成产品,主要应用在某些极性合成橡胶或塑料中。
）
表6-2主要软化剂和删剂的种类及使用例
大分类
小分类
科酬系
耐系软化剂
戡怪系•芳香族棄环趨系
删隸化剂
植騒系
制铀隸化剂
台翩劇化剂
辭橡胶（聚丁棕耕丁二飜胶、綁异炬饬橡腮
郃苯二畅二繇（OOP）,耨系、癸二鞭二稱（DOS）
增塑原理：
实际上是增塑剂低分子物质与髙分子形成分子分散的溶液。
增塑剂低分子物质进入橡胶分子内，增大橡胶间的距离，减弱大分子间作用力（降低粘度），使大分子较易滑动，宏观上增大了胶料的柔软性和流动性。
（物理增塑剂）对橡胶物性的影响：
增塑剂能够降低橡胶的Tg,但非极性和极性增塑剂的作用机理不同。
非极性增塑剂原理：
非极性增塑剂分子按随机规律分布在橡胶大分子之间，削弱了大分子间的互相作用。
当非极性增塑剂与橡胶基团之间无显著能量作用时，这种削弱来源于简单的稀释。
简单稀释作用的推动力是体系爛值的增加。
极性增塑剂原理：
在用极性增塑剂增塑极性橡胶时，由于极性橡胶分子结构中含有极性基团，增大了大分子链段之间的作用力，降低了大分子链段的柔顺性，使之难于在外力场的作用下产生变形。
但当加入极性增塑剂时，增塑剂分子的极性部分泄向排列于大分子极性部位，对大分子链段起着包囤隔离的作用，通常称为溶剂化作用，由此增加了大分子链段之间的距离，增大了分子链段的运动性，提髙了橡胶的塑性，降低了橡胶的玻璃化温度。
（2）链烷烧油、环烷轻油和芳炷油的主要区别。
链烷炷油、环烷油、芳屋油、合成增塑剂的主要品种及其对各种橡胶中的适用性。
芳香烧油类加工性能较好，在橡胶中的配合量较髙，但具有一泄的污染性，宜用于深色橡胶制品。
环烷炷油污染性比芳香烧油小。
链烷烧油与橡胶的相容性较差，加工性能差，对橡胶物理机械性能的影响比较小，污染小。
链烷烧油主要品种：
石蜡油。
用作一般增塑剂，当用量小于15份时，可适用于天然橡胶和合成橡胶，用于饱和性橡胶的效果则更好
环烷油主要品种：
合成增塑剂：
DOP,主要用于极性橡胶
（3）均匀剂的作用及其作用机理。
均匀剂可促进不同极性、不同粘度的橡胶快速均匀地混合，稳定相态结构，降低并用胶的粘度，改善胶料的加工流动性，增加胶料的粘着性，起增塑、增粘和润滑功效，显著提髙共混胶料的加工性能。
（4）橡胶分散剂的主要作用。
主要作用是提髙炭黑、白炭黑等粉料在橡胶中的分散性，缩短混炼时间。
（5）増塑剂和软化剂的选用原则。
（1与橡胶的相容性
溶解度参数相近相容原则，溶剂化效应
（2胶料的加工性能：
粘着性、对填料分散的影响
（3硫化胶的物理、机械、化学性能：
耐热性、耐寒性、耐溶剂性、耐热老化性
（4污染性
（5成本
七
7.1名词解释：
聚合物的相容性、共混、共混物的共交联、热力学相容、增容、工艺相容性、两阶共混、相间交联、动态硫化
聚合物的相容性：
聚合物共混时，任任意比例下都能形成均相体系的能力。
共混：
两种或两种以上的聚合物制备成宏观均匀聚合物的过程，其产物称聚合物共混物。
共混物的共交联：
热力学相容：
由热力学性质决定的相互溶解性称为聚合物之间的热力学相容性。
P219
增容：
工艺相容性：
某些在热力学上不相容的共混体系，通过机械方法或增容方法混合，也可以获得足够稳定的共混物。
（这种共混物在微观区域内构成多相形态，但在宏观上仍能保持其均匀性。
两阶共混：
相间交联：
动态硫化：
橡胶与树脂在熔融混合时，在剪切作用下，橡胶借助于硫化剂产生硫化反应的过程。
7.2聚合物共混改性的主要研究内容有哪些。
相容性一形成均相体的能力：
热力学相容性、工艺相容性
共混物形态结构：
连续相、分散相、界面
配合剂在共混物中分布及其对物性的影响
常见共混物的制备方法和性能：
橡胶共混物和共混型热塑性弹性体
7.3影响共混物形态结构的因素有哪些？
P226-228
7.4影响配合剂在共混物中分布的因素有哪些？
P230-231影响炭黑在共混物两相中分配的因素
7.5EPDM/PP热塑性弹性体的结构与性能特点。
7.6综合分析讨论怎样制备NBR/PVC热塑性弹性体。
参考P236-237、P239-240
7.7制备共混比为80/20的NR/EPDM共混橡胶，需要考虑什么
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