橡胶的基本知识

1、徐州工业职业技术学院教学设计教师姓名姚亮授课班级课次1授课主要形式理论课授课时数2授课内容情境一橡胶概述单元一 橡胶的基本知识教学目标知识目标1.了解橡胶的概念与作用2.了解橡胶加工的基本工艺过程3.理解橡胶与塑料的异同能力目标能够初步确定典型橡胶制品的工艺流程素质目标认真、细致教学重点橡胶的性能特点及加工工艺教学难点橡胶的加工工艺课后作业补充1题参考文献王文英 橡胶加工工艺杨清芝 现代橡胶工艺学主要教学方法案例教学备注 教学内容与设计时间分配或备注说明1-1-1 橡胶的概念、历史1-1-2 橡胶的特性及应用1-1-3 橡胶加工的基本流程1-1-1 橡胶的概念、历史一、橡胶橡胶=橡胶制品 橡胶

2、=生胶【作用】：橡胶是一种高弹性高聚物材料，是制造橡胶制品的基础材料，一般情况下不含配合剂。【形状】：橡胶一般情况下多呈块状、片状，也有颗粒状和粘稠液体状及粉末状。【概念】：ASTM D1566中定义：橡胶是一种材料，它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够改性。习惯上将高分子弹性体统称为橡胶，所有橡胶及弹性体，在橡胶工业上称为生胶。而由废旧橡胶“脱硫”制造的再生橡胶，称作再生胶。二、橡胶的历史1、发展历程发现简单应用初期工业化应用加工出现问题开炼机出现性能问题出现橡胶配方完善一战二战促进橡胶工业发展高分子学说及石油工业发展推动橡胶工业超更高的方向发展。2、发展简史【NR的发现】：.11世纪

3、，南美人就发现了并利用了NR，作防水的鞋套、盛水器、橡皮船；.14931496年，哥伦布发现美洲大陆时，从海地带回橡胶球，欧洲人才开始认识NR；.1735年，法.科学家康达明（Condamine）赴南美考查，记述了当地人割胶乳，制胶鞋、容器等生动情景，并将样品寄回巴黎；【NR的应用与发展】：随着加工技术、配方不断发展，橡胶工业的研究和应用开始于19世纪。.1823年，英国建立第一个橡胶工厂，生产雨衣；.1826年，汉考克（Hancock）发现塑炼工艺，奠定了现代橡胶加工方法的基础；.1830年，英国人开始在远东地区（印尼、新、马等地）种植橡胶树；. 1839年，美.固特异（Goodyear）发

4、现硫磺硫化，开辟了橡胶制品广泛应用的前景，是橡胶发展史上重要的里程碑；附：人物介绍（Goodyear）.1888年，英.邓禄普（J.Dunlop）发明充气轮胎，促进硫化速率问题必须解决；.1904年，发现某些金属氧化物有促进硫化的作用（效果不理想）；1906年，发现苯胺有促进硫化作用，较上要好；1919年，开始大量应用噻唑类促进剂；.20世纪初，发现氧化锌、陶土有补强作用，并将炭黑用作着色剂；.1920年，碳黑作为补强剂被大量应用，促进了橡胶工业进一步发展；【SR的出现】：随橡胶工业发展，NR已远远不能满足需要；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，促进了SR研究与发展（一战二战

5、促进SR发展）。.19141918年，一战间，德生产了甲基橡胶，开创了合成橡胶生产的新纪元；.1932年，苏联大规模生产了丁钠橡胶；.20世纪30年代，德.发明乳液聚合，合成了SBR、NBR；美.研制了T、CR、IIR；.二战期间，美.英.加.大力发展了SBR的生产（其NR来源被切断）；.50年代中期，齐格勒（Ziegler）和纳塔（Natta）创立了定向聚合，生产了一代崭新的SR，如BR、IR；.60年代，SR产量超过NR，1976年世界合成橡胶总产量突破1000万吨；【橡胶分子设计】：.70年代以来开始进入了橡胶分子设计时期，如1,2-聚丁二烯橡胶（或称中乙烯基聚丁二烯橡胶）保留了BR的耐

6、磨性，又克服了BR抗湿滑性差的弊病；.近年，又开发了新品种的橡胶，如液体橡胶、粉末橡胶、热塑性弹性体等；（补充各种通用橡胶的改性）3、我国橡胶行业发展从小橡胶工厂的建立到大规模种植天然橡胶，并打破北纬15度的禁区论，到橡胶工业体系的不断完善，科研机构和人才的不断建立、培养，橡胶工业已很壮大，但是与国外相比，差距还是很远，需要不断改革和发展。附：（1）人物介绍（刀安仁）；（2）南郊北移1-1-2 橡胶的特性及应用一、橡胶的特性1、分子量大10万100万以上，室温下有极大的弹性；在50100之间开始软化，此时进行机械加工能产生很大的塑性形变，易于将配合剂均匀地混入塑炼胶中并制成各种胶料和半成品。配

7、合好的混炼胶在140180下，经过240min的硫化，丧失塑性，成为既有韧性又很柔软的有使用价值的弹性体。2、模量小、弹性高弹性模量24MPa，钢铁的1/30000，伸长率是钢铁的300倍；同塑料相比，伸长率接近，弹性模量只有其1/30。橡胶的拉伸强度约为540MPa，破坏时伸长率可达100%800%，在350%的范围内伸缩，回弹率能达到85%以上，即永久形变在15%以内。橡胶还耐各种屈挠弯曲变形，往复20万次仍无裂口现象。3、良好的耐气透性及耐化学介质和电绝缘性某些合成橡胶具备良好的耐油性及耐高温，能抵抗脂肪油、润滑油、液压油、燃料油以及溶剂的溶胀；4、使用温度范围广能在-50+130的广泛

8、温度范围内保持正常弹性。耐寒性可低达-50 -80，耐热性可高达180350。5、可并用改性二、橡胶（生胶）与塑料（树脂）的异同1、相同点（1）二者均为有机高分子材料，主要有碳、氢元素组成，如塑料中的PE、PP、PS 等，橡胶中NR、BR、SBR、等；（2）二者中有些包含一些其他元素，如O、N、Cl等，如塑料中的PVC、PMMA、PPO、ABS等，橡胶中的NBR、CR等。（3）二者可以互相并用，即橡塑并用，如NBR/PVC以及PVC/NBR；（4）二者有些可以通过改性，互换角色，如CPE、CSM，由PE改性得到橡胶，高度交联的硬质橡胶具有塑料的特性；（5）二者很少以纯净的形式来应用，其制品中都

9、包含有一些其他的配合剂，尤其是橡胶制品。2、不同点本质上是由于分子间作用力的不同，使两种高分子材料在常温下表现出不同的力学状态。（1）从表观上看，塑料在使用温度范围内呈现具有一定硬度和刚性的“固态”，而橡胶则表现出明显的柔软性和回弹性。图 塑料键盘图 橡胶键盘图 塑钢门窗及橡胶密封条（2）从热力学角度上看，塑料在使用温度范围内处于材料玻璃化温度以下（玻璃态），而橡胶则工作于其玻璃化温度以上的高弹态。（3）从拉伸应力-应变曲线上看，塑料在拉伸初期表现出较高的杨氏模量，应力-应变曲线有一个陡升的阶段，而后产生屈服、延展和断裂（脆性塑料不发生屈服变形，直接断裂）；橡胶则通常在微小变形阶段有一个明显的

10、应力上升，而后则进入平缓上升阶段，直至即将断裂时应力应变曲线才表现出一个陡升区（通常导致最终应力陡升的原因是应变诱导结晶）。橡胶的断裂伸长率通常远大于塑料材料。图 几种高分子材料的应力应变曲线（4）大多数橡胶是热固性的，而大多数塑料是热塑性的。三、橡胶的应用1、橡胶工业是国名经济的重要组成部分在中国橡胶工业协会3月26日青岛召开的2013中国橡胶年会上，中国橡胶工业协会会长邓雅俐表示，2013年，我国橡胶行业经济运行仍将受到下行压力，但总体将保持平稳运行，产销有望保持稳定增长，橡胶工业总产值将达到9600亿元以上，比上年增长15%左右。2、产品应用方面橡胶在交通运输、建筑、电子、航天、石油化工

11、、军事、水利、机械、农业、医药及信息产业等都得到了广泛的应用。如：一辆汽车需要240kg橡胶制品，一艘万吨轮船需要6070吨橡胶，一架飞机需要600kg橡胶，一门高射炮需要86kg橡胶。3、附：图片1-1-3 橡胶加工的基本流程橡胶制品的基本工艺过程包括：塑炼、混炼、压出、压延、成型硫化等；注：有些橡胶制品不需要压延、压出和单独的成型过程。一、塑炼降低生胶的分子量，增加塑性，提高可加工性。附：视频二、混炼使配方中各个组分混合均匀，且达到一定的分散程度，制成混炼胶。附：视频三、压延混炼胶或与纺织物、钢丝等骨架材料通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的过程。附：视频四、压出混炼胶通过口型压出各种断面的半成品的过程，如内胎、胎面、胎侧、胶管等。附：视频五、（成型）硫化注：（1）大多数橡胶没有单独的成型过程