橡胶配合体系及检测.ppt

,橡胶配合体系及检测,2、橡胶配合体系,配合体系,生胶体系,配合剂,补强剂,填充剂,粘合剂,防老剂,促进剂,活性剂,硫化剂,其他加工助剂,炭黑、白炭黑,碳酸钙、陶土,硬脂酸、氧化锌,树脂、钴盐、间甲白体系,防老剂RD、防老剂4020,DM、DZ、CZ、TT,硫磺、过氧化物等,发泡剂、着色剂、防焦剂等,软化剂,芳烃油、石蜡油、环烷油,天然橡胶（NR):天然橡胶是指从自然界中获得的，主要的采集 对象是巴西橡胶树. NR的主要生产国：泰国、马来西亚、印度尼西亚、中国、印度等， NR的种类：烟片胶、颗粒胶(标准胶)、恒粘或低粘等特殊天然胶等。 性能及用途:自补强不饱和非极性橡胶，有极好的加工向能和综合性 能。,乙丙橡胶：乙丙橡胶分二元乙丙橡胶（EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)。 目前，世界上已有近20个公司生产的100多个牌号。国内目前仍从日本荷兰、美国等公司进口EPDM。现本公司主要适用EPDM，它是由乙烯、 丙烯以及少量的非共轭二烯烃组成。 性能：PM是完全饱和的非极性橡胶，EPDM主链完全饱和，侧基仅有1%2%（mol）的不饱和第三单体， EPM具有极高的化学稳定性和较高的热稳定性。另外，乙丙橡胶不易被极化，不产生氢键，是非极性橡胶，耐极性介质作用，而且电绝缘性能极佳。,橡胶简介,橡胶补强填充体系： 未补强的纯胎面胶的磨耗寿命不足5000公里，加入50份适宜的C/B后，磨耗寿命可提高10倍。对于SBR与BR来说，经C/B补强后，强度也可以提高10倍左右。,补强剂,炭黑,白炭黑,有机补强剂,橡胶配合剂,1、炭黑：炭黑是现在所有碳结构橡胶中最好的补强剂。 1）C/B属于补强剂，增加橡胶的强度，是指能使 橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性同时获得明显提高的作用。 C/B的表示方法：N110-N代表正常硫化速度，S代表硫化速度慢。 第一个1代表C粒径大小，分19个系列，其中粒径小的C/B牵引性、耐磨性好、抗湿滑性好，粒径大的C/B弹性好、生热低低滚动阻力、耐磨性差。 N110-SAF（超耐磨炉黑） N220-ISAF（中超耐磨炉黑） N330-HAF（高耐磨炉黑） N440-FF（细粒子炉黑） N550-FEF（快压出炉黑） N660-GPF（通用炉黑） N770-SRF（半补强炉黑） N880-FT（细粒子热裂法碳黑） N990-MT （中粒子热裂法碳黑）,橡胶配合剂（炭黑）,C/B是烃类不完全燃烧或热解制得的具有高度分散性的黑色粉末状的物质，主要由元素C组成。,炉法C/B：烃类在反应炉中不完全燃烧制取的。 槽法C/B：是天然气与油类火焰与槽钢接触制造的。 热裂C/B：由天然气热解制得的。 乙炔C/B：由乙炔放热热解制得。 灯烟C/B：在敞口浅盘中燃烧烃类制取的。,炭黑按制法的分类：,现在橡胶行业使用的C/B主要是炉法C/B。,橡胶配合剂（炭黑）,2、白炭黑：白炭黑是是一种常用的橡胶补强剂。是硅橡胶最好的补强剂。 1）分类： 2）白炭黑其化学本质是SiO2nH2O。其使用后能够改进胶料的抗撕裂性能和阻止胶料的裂口增长。 3）白炭黑在使用时一般与硅烷偶联剂并用，以增加其分散性。受硅烷偶联剂影响，炼胶时胶料加工温度一般不超过165 （使用四硫偶联剂时）。,白炭黑,气象法白炭黑,粒径1525nm,比表面积高达0400m2/g,杂质少,价格昂贵，不便运输，一般只有硅橡胶透明制品使用,沉淀法白炭黑,粒径2040nm,纯度较低,价格较低，使用广泛,橡胶配合剂（白炭黑）,1 使用目的： 1）改善加工性。如减少胶料形变，增加压出物表面平坦性等。 2）降低成本。使用后，容积单价与重量单价均大幅下降。 2 使用类型： 1）硅酸盐类。如陶土、高岭土。 2）碳酸盐类。如碳酸钙。,3 其它情况： 1）即使是惰性填充剂，依然有一定的补强性。 2）在表面活性化以后，补强性能有很大的提高。 3）惰性与活性是相对的。活性陶土对NR有补强，但对CR无效。,橡胶配合剂（填充剂）,硫化体系,组成,硫化体系,硫化剂,促进剂,防焦剂,硫化体系所必需的,活性剂,硫化：线性大分子通过化学反应，形成立体网状交联结构的过程。此过程使稳定了制品的形状，也提高了制品的性能。 如果不经过化学交联，橡胶线性大分子就算是经过了补强也没有实用价值，重要的性能如磨耗、强度均是经过硫化反应后才体现的。,一个完整的硫化体系包括以下几种配合剂,必须,硫化概述,硫化剂,分类,硫化剂,硫磺硫化剂,非硫磺硫化剂,普通硫磺,不溶性硫磺,硫磺化合物硫化,过氧化物硫化,用量较少,硫磺粉：黄色固体，将硫化物矿石熔炼后经120冷却结晶 后粉碎筛选而成。 硫磺粉在胶料中可溶，且溶解度随温度升而高。所以当温度降低或使用量超出溶解极限时，会喷出胶料表面，严重影响粘性及加工性！ 使用：正常S用量及低粘合要求的胶料均可使用！,不溶性硫磺：又称弹性硫磺，是结晶S加热熔融后在室温下急冷而制得。所以其价格较普通硫磺高！ 使用：此类S不可溶于橡胶中。所以可防止喷霜并保证半制品的加工性能！所以在重要的和高S用量的胶料均使用不溶性硫磺！ 缺点：不稳定，在105 下立刻转化为普通S！ 解决：在尽可能低的温度下，尽可能短的时间内进行加硫混炼！,硫化剂,促进剂使用历史上有无机与有机促进剂，无机使用早，但效果差，硫化胶性能也差！现使用及研究的促进剂均为有机类促进剂！,硫化剂,类别促进剂性能简介,活性剂又称助促进剂，作用是提高促进剂的活性！现在的几乎所有的促进剂都必须在活性剂的存在的条件下才能充分发挥其促进效能！,1）现用活性剂均为ZnO与硬脂酸(十八链烷一元酸)并用！,2）ZnO在NR中作补强剂，IIR及CR中作硫化剂又起热稳定作用！ 3）S/A在配合中也可起软化剂作用！促进C/B的分散！,活性剂的作用,活性剂使用目的与现况,防焦剂,防焦剂：防止胶料在生产加工过程中过早焦烧。 所谓焦烧，就是指在加工过程中，胶料出现的早期硫化现象！ 防焦剂使用的作用是提高胶料加工操作过程的安全性。 目前最常用且效果最佳的防焦剂是CTP(PVI)，另外MgO也有一定防焦作用。,CTP用量对t5的影响,CTP用量对强度的影响,橡胶老化：橡胶制品在贮存与使用中，发生其主要物理机械性能随时间下降的现象！随着老化进行，制品性能会完全丧失使用价值！ 影响老化的外界因素：,老化的内部原因：高分子材料分子结构变化！,1）疲劳老化； 2）热氧老化； 3）光氧老化；,4）臭氧老化； 5）介质老化；,各老化发生频率：2413,橡胶防老剂,老化是不可逆化学反应过程，因此必须在制品中加入称为防老剂的某些化学物质来提高其对抵抗老化破坏作用的能力！ 以期延缓或抑制老化过程，从而延长制品的贮存期和使用寿命！,现所有的防护方法可以分为两类： 1）物理防护法：避免橡胶与老化因素相互作用，如共混，表面处理。 2）化学防护法：加入老化反应阻止或延缓剂通过化学反应进行防护。 防老剂亦分为：,老化防止,现常用防老剂统计,软化与增塑,1.橡胶的加工必须具备一定的可塑度！为提高其塑性，有以下方法：,1）加热。以增加分子间隙或使结晶聚合物熔融。 2）内部增塑。在聚合物分子链中加入另一单体，以增加塑性。 3）塑炼。降低分子量提高可塑性。塑解剂便是此方法的配合剂。 4）添加增塑剂。此法最方便、最简单且最有效果！,增塑剂为能提高橡胶和胶料变形性能的配合剂，多为合成物质。 软化剂是增塑剂的一种，多为油类。 现两者已统称为增塑剂！ 塑解剂是通过化学反应，将橡胶大分子断链，降低分子量。,2. 橡胶加工中常用到的增塑配合剂：,1、门尼、焦烧检测（MV、t5） 门尼黏度：表征橡胶本身的黏度值。与母胶本身性质以及配合剂的含量有关。能够反应混炼胶料的流动性。 检测方式:将胶料填充粘度计的模腔和转子之间，用一定温度、一定时间下侧得的扭矩值表示。 门尼焦烧：又称胶料安全加工时间。是指从胶料门尼值最低点起上升5个门尼单位所需要的时间。 t5越长，说明胶料安全加工时间越长，越不容易焦烧。,MS(1+4),其中：M代表门（MV) L代表使用大转子测试 S代表使用小传子测试 1代表测试时预热一分钟；4代表检测四分钟,门尼,ML(1+4),性能检测,橡胶硫化分四个阶段：焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段、过硫化阶段,流变曲线可以得到数据,ML,MH,ts2,t90,流变仪最小转矩，间接反映胶料流动性和橡胶分子量大小,流变仪最大转矩，反映胶料硫化后的分子交联程度,流变诱导时间，反应胶料焦烧时间,胶料工艺正硫化时间,性能检测,橡胶门尼机,橡胶流变仪,橡胶拉伸性能,橡胶拉伸性能,拉伸强度,断裂伸长率,定伸应力,测试条件：哑铃形式片，测试部位长25mm,宽6mm,厚2mm,拉伸速度500mm/mi