橡胶生产工艺学 绪论ppt

1、橡胶生产工艺学橡胶生产工艺学张张 耀耀化学与材料科学学院化学与材料科学学院教材及参考书教材及参考书n1朱敏庄编著朱敏庄编著.橡胶工艺学橡胶工艺学.广州广州:华南理工大学出版社，华南理工大学出版社， 1993n2杨清芝主编杨清芝主编. .现代橡胶工艺学现代橡胶工艺学. .北京：北京：中国石化出版社，中国石化出版社，1999n3 邓本诚主编邓本诚主编 . . 橡胶工艺原理橡胶工艺原理. . 北京：化学工业出版北京：化学工业出版社社 ，1994n4杜军，袁仲雪主编杜军，袁仲雪主编. . 材料配合与混炼加工材料配合与混炼加工. .北京：北京： 化化学工业出版社，学工业出版社，2003n5橡胶工业手册（

2、第一二三分册）橡胶工业手册（第一二三分册）. .北京：北京：化学工业出化学工业出版社，版社，2001n6王贵恒主编王贵恒主编. . 高分子材料成型加工原理高分子材料成型加工原理. .北京：北京：化学化学 工业出版社，工业出版社，19961.1.参考书参考书2.2.参考文摘参考文摘（1）中国化工文摘（季刊）；（）中国化工文摘（季刊）；（2）化学文摘（）化学文摘（Chemical Abstract）（）（CA）；（）；（3）PAPRA Abstract英国塑料橡胶英国塑料橡胶协会文摘；（协会文摘；（4）日本科技文献速报；（）日本科技文献速报；（5）橡胶文摘。）橡胶文摘。3.3.中文刊物中文刊物（1

3、）橡胶工业（月刊）（北京橡胶设计院）；（）橡胶工业（月刊）（北京橡胶设计院）；（2）合成橡）合成橡胶工业（双月刊）（兰化）；（胶工业（双月刊）（兰化）；（3）特种橡胶制品；（）特种橡胶制品；（4）橡）橡胶参考资料；（胶参考资料；（5）橡胶译丛；（）橡胶译丛；（6）胶带工业；（）胶带工业；（7）乳胶）乳胶工业；（工业；（8）炭黑工业。）炭黑工业。4.4.主要外文刊物主要外文刊物（1）Rubber Chemistry and Technology（2）协会志）协会志1、2班班 周三周三 7、8节节 4#301D （单周）（单周） 周五周五 5、6节节 4#301D （全周）（全周）3、4班班 周三

4、周三 3、4节节 9#308D （双周）（双周） 周五周五 3、4节节 9#308D （全周）（全周）上课时间地点上课时间地点 绪绪 论论n一、橡胶的发展历史一、橡胶的发展历史n二、橡胶工业的重要性二、橡胶工业的重要性n三、本课程的内容三、本课程的内容n四、本课程的特点四、本课程的特点n五、橡胶的基本概念五、橡胶的基本概念n六、橡胶制品的分类六、橡胶制品的分类 n七、生胶和配合剂七、生胶和配合剂n 配方例子配方例子 绪绪 论论学习要求学习要求学习目的：学习目的： 通过学习，初步了解本门课程的主要内容，通过学习，初步了解本门课程的主要内容，能正确使用相关术语，并对本门课程产生兴趣。能正确使用相关

5、术语，并对本门课程产生兴趣。 学习重点：学习重点： 橡胶行业中常见的几个概念：橡胶（包括生橡胶行业中常见的几个概念：橡胶（包括生胶和硫化胶）以及橡胶类似物。胶和硫化胶）以及橡胶类似物。 学习难点：学习难点： 生胶和硫化胶概念的区别。生胶和硫化胶概念的区别。 一、橡胶的发展历史一、橡胶的发展历史1.天然橡胶的发现和利用天然橡胶的发现和利用（1）考古发现人类在考古发现人类在11世纪就开始使用橡胶。世纪就开始使用橡胶。（2）14931496年哥伦布发现美洲大陆时看到当地民玩年哥伦布发现美洲大陆时看到当地民玩 耍橡胶球并将其带回欧洲，欧洲人开始认识天然橡胶。耍橡胶球并将其带回欧洲，欧洲人开始认识天然橡

6、胶。（3） 1735年，法国科学家年，法国科学家 Condamine等将当地居民所等将当地居民所 制橡胶制品带回欧洲，引起进一步研究和利用橡胶的兴趣。制橡胶制品带回欧洲，引起进一步研究和利用橡胶的兴趣。（4）1823年在英国建立第一个橡胶工厂，将橡胶溶于苯中制成年在英国建立第一个橡胶工厂，将橡胶溶于苯中制成防水布生产雨衣。此为橡胶工业的开始。防水布生产雨衣。此为橡胶工业的开始。（5）1826年年Hancock发现了用机械使橡胶获得塑性的方法，这发现了用机械使橡胶获得塑性的方法，这一发现奠定了现代橡胶加工方法的基础。一发现奠定了现代橡胶加工方法的基础。（6）1830年至年至1876年英国人把橡胶

7、树种和幼苗从伦敦皇家年英国人把橡胶树种和幼苗从伦敦皇家植物园移植到印尼、新加坡、马来西亚等地，完成了野生植物园移植到印尼、新加坡、马来西亚等地，完成了野生天然橡胶变成人工栽培种植的艰难工作。天然橡胶变成人工栽培种植的艰难工作。（7）1839年，年，CGoodyear发明橡胶硫化法：将橡胶和硫发明橡胶硫化法：将橡胶和硫磺共热，特别是在铅化合物存在下与硫磺共热之后，橡胶磺共热，特别是在铅化合物存在下与硫磺共热之后，橡胶就会变成坚实而富有弹性的物质，不再因温度的改变而变就会变成坚实而富有弹性的物质，不再因温度的改变而变硬发粘。硬发粘。（8） 1888年英国医生年英国医生Dunlop（邓禄普邓禄普 ）

8、发明了充气轮胎。）发明了充气轮胎。（9） 1904年发现某些金属氧化物有促进硫化作用，但效果年发现某些金属氧化物有促进硫化作用，但效果不十分明显。不十分明显。1906年发现苯胺有促进硫化作用，直到年发现苯胺有促进硫化作用，直到1919年才开始大量应用噻唑类促进剂。年才开始大量应用噻唑类促进剂。（10） 1920年炭黑作为橡胶的补强剂大量使用。年炭黑作为橡胶的补强剂大量使用。2.合成橡胶的工业化和发展合成橡胶的工业化和发展（1）合成橡胶的历史一般认为从合成橡胶的历史一般认为从1879年布却特发现异戊二年布却特发现异戊二烯聚合试验开始，直到烯聚合试验开始，直到1900年人们了解了天然橡胶分子结年人

9、们了解了天然橡胶分子结构后，合成橡胶才真正成为可能。构后，合成橡胶才真正成为可能。（2）在高分子链状结构学说和橡胶弹性分子动力学理论指在高分子链状结构学说和橡胶弹性分子动力学理论指导下，导下， 19141918年第一次世界大战期间德国生产了甲基年第一次世界大战期间德国生产了甲基橡胶，开了合成橡胶生产的新纪元。橡胶，开了合成橡胶生产的新纪元。（3） 1932年，前苏联大规模生产丁钠橡胶后相继生产的合年，前苏联大规模生产丁钠橡胶后相继生产的合成胶有氯丁、丁苯及丁腈橡胶。成胶有氯丁、丁苯及丁腈橡胶。（4）50年代，年代，Zeigler-Natta发现定向聚合法，导致了合成橡发现定向聚合法，导致了合成

10、橡胶工业的新飞跃。胶工业的新飞跃。（5）19651973年出现热塑性弹性体，这是第三代橡胶。年出现热塑性弹性体，这是第三代橡胶。3.我国橡胶发展简况我国橡胶发展简况（1）我国从我国从1904年开始种植天然橡胶，并于年开始种植天然橡胶，并于20世世纪纪50年代初将橡胶树北移试种成功。在北纬年代初将橡胶树北移试种成功。在北纬1824的广西、云南等地大面积种植橡胶树。的广西、云南等地大面积种植橡胶树。（2）1917年在广州建立了第一个规模甚小的胶鞋年在广州建立了第一个规模甚小的胶鞋工厂。随后，在上海、天津、青岛等地相继营建工厂。随后，在上海、天津、青岛等地相继营建了一些橡胶厂，早期以生产胶鞋为主。了

11、一些橡胶厂，早期以生产胶鞋为主。（3）新中国成立后，橡胶工业已建成为具有强大新中国成立后，橡胶工业已建成为具有强大物质基础的完整工业体系。物质基础的完整工业体系。二、橡胶工业的重要性二、橡胶工业的重要性1.橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资，应用广泛。物资，应用广泛。2.目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多。万之多。三、本科程的内容三、本科程的内容以生胶为原料以生胶为原料制造橡胶制品制造橡胶制品1.橡胶工艺生产所用的橡胶工艺生产所用的原材料原材料包括包括生胶及橡胶类似物生胶及橡胶类似物、硫化硫化

12、体系配合剂体系配合剂、补强填充剂补强填充剂、软软化增塑剂化增塑剂、防老剂防老剂等原材料等原材料2.原材料的配方原材料的配方3.橡胶加工工艺的过程橡胶加工工艺的过程包括包括塑炼、混炼、压延挤出、成型塑炼、混炼、压延挤出、成型、硫化硫化等工艺等工艺 四、本科程的特点四、本科程的特点1.专业性强专业性强2. 需记忆的东西多：需记忆的东西多： 各种常用生胶的代号、性能、结构。各种常用生胶的代号、性能、结构。 配合剂的品种、分类、性能等。配合剂的品种、分类、性能等。 各工艺过程的工艺条件。各工艺过程的工艺条件。3.理论性、实践性强。理论性、实践性强。橡胶是高弹性的高分子材料，也称弹性体。橡胶是高弹性的高

13、分子材料，也称弹性体。橡胶在较小的外力作用下能显示出高度变橡胶在较小的外力作用下能显示出高度变形的能力，而在外力除去后，又能恢复原来形的能力，而在外力除去后，又能恢复原来的形状的形状。 五、橡胶的基本概念五、橡胶的基本概念n橡胶除在小变形区域外橡胶除在小变形区域外（小于（小于50%50%），没有固定的），没有固定的杨氏模量，小变形范围内的杨氏模量，小变形范围内的杨氏模量约为杨氏模量约为1.0N/mm1.0N/mm2 2。n橡胶的拉断强度不高。橡胶的拉断强度不高。常见概念常见概念1.橡胶橡胶生胶生胶原料橡胶，即没有原料橡胶，即没有经过加工和配合的未交联经过加工和配合的未交联状态的橡胶状态的橡胶。

14、分子呈分子呈线型结构。线型结构。硫化胶硫化胶生胶经过加工和配合生胶经过加工和配合已交联的橡胶。即交联结构已交联的橡胶。即交联结构的橡胶的橡胶。按按形形态态分分固态生胶固态生胶(干胶干胶)胶乳或胶乳或乳胶乳胶 指高聚物的粒子分散在指高聚物的粒子分散在水介质中所形成的具有一定水介质中所形成的具有一定稳定性的胶体分散体系。稳定性的胶体分散体系。弹性高聚物，是未交弹性高聚物，是未交联和已交联两种状态联和已交联两种状态的总称。的总称。常见概念常见概念2.橡胶类似物橡胶类似物指橡胶代用品，可部分代替指橡胶代用品，可部分代替橡胶来使用。如再生胶、硫化胶粉。橡胶来使用。如再生胶、硫化胶粉。 n(一）常规物理机

15、械一）常规物理机械性能性能 n（二）橡胶的动态力学性能（二）橡胶的动态力学性能 讨论橡胶在远未破坏的应力反复作用下的使用性能。讨论橡胶在远未破坏的应力反复作用下的使用性能。1.动态黏弹谱动态黏弹谱 在动态黏弹仪上 测定动态模量、弹性模量、损耗模量和损耗角正切。 在占特异奇压缩疲劳试验机上 测定在一定时间内的压缩疲劳温升，静压缩变形率、动压缩变形率、永久变形和疲劳寿命.。 在德墨西亚屈挠试验机上 鞋材试样是在鞋类专用曲折试验机上。2.压缩疲劳压缩疲劳3.屈挠龟裂屈挠龟裂n(三）橡胶的弹性三）橡胶的弹性 表示橡胶保持弹性变形的最低温度。表示橡胶保持弹性变形的最低温度。 弹性值以摆锤弹起的高度与原高

16、度的百分比表示。弹性值以摆锤弹起的高度与原高度的百分比表示。 橡胶试样受力伸长后卸荷，试样收缩时橡胶试样受力伸长后卸荷，试样收缩时恢复的功与伸长所消耗的功之比的百分数。恢复的功与伸长所消耗的功之比的百分数。 使橡胶试样于压缩状态下，在一定温度的介质使橡胶试样于压缩状态下，在一定温度的介质 中经历一定时间后卸荷，在常温下恢复一定时间中经历一定时间后卸荷，在常温下恢复一定时间后测定其高度。后测定其高度。1012hhhhKyn(四四)耐老化性能耐老化性能 耐臭氧测试耐臭氧测试 试样在一定臭氧浓试样在一定臭氧浓度湿度条件下，产生度湿度条件下，产生龟裂的时间。龟裂的时间。热空气老化热空气老化 将橡胶试样

17、置于规将橡胶试样置于规定温度的热空气中一定温度的热空气中一定时间，取出后测定定时间，取出后测定其物理机械性能的变其物理机械性能的变化。化。 橡胶的耐老化性能是硫化橡胶性能的重要指标。橡胶的耐老化性能是硫化橡胶性能的重要指标。n(五五)耐磨性能耐磨性能 试样在砂纸轮上磨耗试样在砂纸轮上磨耗2.54mm时砂纸轮转动时砂纸轮转动的圈数与标准试片在砂纸轮上磨耗的圈数与标准试片在砂纸轮上磨耗2.54mm时转动圈数之比的百分数时转动圈数之比的百分数(耐磨系数耐磨系数)。 试样在砂纸轮上走完规定距离所磨试样在砂纸轮上走完规定距离所磨耗的体积（耗的体积（mm3）(磨耗值磨耗值)。 试样在砂轮上走完试样在砂轮上

18、走完1.61km所磨耗的所磨耗的体积（体积（cm3）。）。n(六六)与加工性能有关的品质指标与加工性能有关的品质指标 正硫化时间正硫化时间 硫化仪扭矩上升到最大扭矩的硫化仪扭矩上升到最大扭矩的90%所对应的时间所对应的时间 焦烧时间焦烧时间 胶料在模型中流动充模的时间胶料在模型中流动充模的时间 门尼焦烧门尼焦烧 表征未硫化胶硫化特性的指标表征未硫化胶硫化特性的指标 门尼黏度门尼黏度 判断胶料加工性能的好坏判断胶料加工性能的好坏可塑度可塑度 反映胶料可塑性的品质反映胶料可塑性的品质六、橡胶制品的分类六、橡胶制品的分类分类分类鞋类鞋类各类轮胎各类轮胎胶管胶管胶带类胶带类工业制品工业制品（杂制品）（杂制品）七、生胶和配合剂七、生胶和配合剂n配合剂配合剂在生胶中所加入的各种化学药品在生胶中所加入的各种化学药品。 类型类型 功能功能n生胶及橡胶类似物生胶及橡胶类似物 基本材料（主体）基本材料（主体）n硫化体系（硫化剂促进剂硫化体系（硫化剂促进剂 起硫化作用起硫化作用 活性剂防焦剂）活性