《高分子材料》第4章橡胶

1、制作人：李祎4.1 概述4.2 天然橡胶4.3 通用合成橡胶4.4 特种合成橡胶制作人：李祎4.1 概述概述宝贵的高弹性。大致分为轮胎、胶管、胶带、鞋业制品和其他橡胶制品，其中轮胎制品的橡胶消耗量最大，约占世界橡胶量的50%60%，全世界年橡胶用量约1700万吨。4.1.1 橡胶的特征（常温下的高弹性）橡胶为什么会有弹性呢？橡胶分子之间的作用力状况决定了橡胶的柔性。橡胶制作人：李祎4.1.2 橡胶的发展史1. 天然橡胶的发展和利用时期14931496年，哥伦布在发现新大陆，发现植物汁液做成的橡胶(Rubber)。1823年，苏格兰人发明雨衣。1839年，发明了硫化橡胶。1845年，汤姆森发明了

2、充气橡胶1890年，轮胎用于自行车1895年，汽车也装上了轮胎。制作人：李祎2 合成橡胶的发展和应用时期 德国首先用异戊二烯中合成了橡胶。 一战时期的德国，曾制成一种叫甲基橡胶的合成橡胶。1955年，(齐格勒纳塔催化剂)聚合异戊二烯。首次用人工方法合成了结构与天然橡胶基本一样的合成天然橡胶。制作人：李祎4.1.3 橡胶的分类来源、用途天然橡胶特种合成橡胶合成橡胶通用合成橡胶橡胶形态粉末橡胶固体橡胶液体橡胶碳链橡胶化学结构杂链橡胶制作人：李祎4.1.4 橡胶的配合生产工艺：生胶塑炼 混炼 压延或压出 半成品 成型 硫化 修整 成品制作人：李祎制作人：李祎 生胶：天然和合成橡胶为橡胶制品的主要成分

3、。2. 硫化体系a. 硫化剂：在一定条件下，能使橡胶发生交联的物质，称之为硫化剂。硫化：橡胶的交联过称称之为硫化，硫化的实质使线型橡胶分子交联形成体网状结构。制作人：李祎（1）硫、硒、碲等元素，最常用的是硫磺。（2）金属氧化物：如氧化锌、氧化镁。（3）有机过氧化物：如过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯。（4）有机含硫化物：主要有秋兰姆。（5）醌类化合物。CORRN CS(S)xR1R2RON=NOR硫化剂的种类（结构）：制作人：李祎b. 硫化促进剂：凡能加快橡胶与硫化剂反应速度，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，并能改善硫化胶物理机械性能的物质称为硫化促进剂。硫化促进剂的分类： 无机：效率

4、低，硫化胶性能差。 有机：效率高，硫化特性好，硫化胶的物理机械性能 与耐老化性能优良。化学结构 ：二硫代氨基甲酸盐类、秋兰姆类、噻唑类、次磺酰胺类、醛胺类、硫脲类、胺类等。促进效率：超促进剂，中超促进剂、中速促进剂和弱促进剂。制作人：李祎c. 硫化活性剂：指能促进促进剂活性，充分发挥其效能，并能达到减少促进剂用量或缩短硫化时间的一类物质。硫化活性剂分类：无机：金属氧化物，如氧化锌、氧化镁、氧化铝、 氧化钙等。有机：脂肪酸，如硬脂酸、油酸、月桂酸等。制作人：李祎3. 填充增强体系：凡能提高橡胶物理机械性能的物质称补强剂，凡在胶料中能增加容积的物质叫为填料。常用补强剂是炭黑，其次是白炭黑，还有碳酸

5、钙、碳酸镁、陶土等。4. 软化增塑体系：分子量较低的化合物。使橡胶分子链间作用力降低，混炼时间变短，流动性增加，便于成型。制作人：李祎防老剂：凡能防止和延缓橡胶老化的物质称为防老剂（抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂）5. 防护体系： 延缓橡胶老化，延长使用寿命。老化：受氧、臭氧、光、热、高能辐射、应力作用，逐渐发粘、变硬、弹性降低的现象。制作人：李祎4.2 天然橡胶（天然橡胶（NR）制作人：李祎（1）天然橡胶品种 新鲜胶乳 浓缩胶乳 干胶（生胶）胶乳制品a. 通用固体天然橡胶：可分为烟胶片、风干胶片、皱胶片和 颗粒胶。制作人：李祎制作人：李祎 特殊固体橡胶：采用特殊方法加工，使天然胶具特殊操作性能和

6、理化性能。包括易操作橡胶、纯化天然橡、胶清橡胶、炭黑共沉淀胶、粘土共沉淀胶等。 改性天然橡胶：改变原来天然橡胶的物理和化学性质或进行化学改性（接枝共混），使其具有不同于天然橡胶的性质和用途。 例如难结晶橡胶，接枝天然胶、热塑天然胶、环化天然胶、 环氧化天然胶、液体天然胶、氯化天然胶等。制作人：李祎（2）天然胶的组成与结构 橡胶烃：30%-42%，聚异戊二烯。 丙酮抽提物：1%-1.3%，类酯类和分解物，有防老化作用。 蛋白质：1.62%，影响橡胶的电绝缘性和耐水性。 灰分：0.3%-0.5%，无机盐类及少量的金属化合物，金属离 子会加速天然橡胶的老化。 水份：55%-64%，水分过多易使生胶发

7、霉，硫化时长生气泡，并降低电绝缘性。CH2C=CHCH3CH2n制作人：李祎（3）性能及用途性能：具有良好的综合性能，包括良好的弹性，机械强度，是一种结晶性橡胶，还有很好的抗疲劳性能、滞后损失小，多次形变时发热低，还有良好的气密性、防水性和可恢复原有弹性。天然橡胶为非极性物质。可进行加成，取代、氯化、交联等反应。用途：大量用于制造各种轮胎及工业橡胶制品，如胶管、胶带等，日常生活用品，如胶鞋、雨衣及医疗卫生用品。制作人：李祎制作人：李祎4.3 通用合成橡胶4.3.1丁苯橡胶（styrene-Butaeliene-Rubber, SBR） 结构：CH2CH=CHCH2nCH2CHCHCH2yCH2

8、CH2制作人：李祎1. 种类和制法 制作人：李祎制作人：李祎 （1）乳聚高温丁苯橡胶：以丁二烯75份和苯乙烯25份，水为分散相，在50下聚合可得丁苯橡胶。（2）乳聚低温丁苯橡胶：丁二烯12份和苯乙烯28份，以水分散相，在5下进行自由基聚合。（3）溶聚丁苯橡胶：在有机溶剂中，以丁二烯、苯乙烯为单体，烷基锂为催化剂，进行阴离子共聚得丁苯橡胶。制作人：李祎2. 性能与用途：耐磨、耐热、耐油、耐老化性能比天然橡胶好，不易焦烧和过硫，与天然橡胶，混溶性好。缺点是弹性、耐寒性、抗撕裂性和粘着性较天然橡胶差，纯胶强度低，生热高，硫化速度慢，但成本低。主要用于制造轮胎及其它工业、橡胶制品。制作人：李祎4.3.

9、2聚丁二烯橡胶（Butadiene, rubber, BR）1. 聚丁二烯的异构现象：CH2C=CHHCH2CH2CHCHCH2顺CH2C=CHCH2H反乙烯基制作人：李祎2. 聚合分类：用Zeigler-Nutta催化剂可得规整性好的二烯类橡胶。聚合方法溶聚丁二烯橡胶丁钠橡胶乳聚丁二烯橡胶分子结构反式丁二烯顺势丁二烯低顺式中顺式高顺式制作人：李祎3. 性能及用途：弹性高，是当前橡胶中弹性最好的，耐寒性好，是通用橡胶中耐低温性能最好的。耐磨性能优良，与其它橡胶相容性好，缺点是拉伸强度和抗撕裂强度低于天然橡胶和丁苯橡胶，用于轮胎在湿路面易打滑，加工性能差。主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带、胶辊等耐磨

10、制品。制作人：李祎4.3.3氯丁橡（Chloroprene Rubber, CR） 聚合：反应式：n CH2=CClCH=CH2CH2C=CHCH2Cln制作人：李祎2. 性能与用途：具有优异的耐燃性，是通用橡胶中耐燃性最好的一种。另外还具有优良的耐油性，耐溶剂性，良好的粘着性，耐水性和气密性。缺点是电绝缘性、耐寒性及贮存稳定性差。氯丁橡胶被广泛应用于各种橡胶制品，如耐热运输带，耐油、耐化学腐蚀胶管和化验室容器衬里、胶辊、密封胶条。制作人：李祎4.3.4 丁基橡胶（IIR）分子式CCH3CH3CH2CH2C=CHCH2CH3nCCH3CH3CH2x制作人：李祎 制法：按不饱和度即异戊二烯含量不

11、同，可以合成：0.6%-1.0%,1.1%-1.5%, 1.6%-2.0%,2.1%-2.5%,2.6%-3.0%五类。 制作人：李祎2. 性能：优异的耐热性，最高使用温度可达200；优异的耐候性，很好的抗臭氧性能，是天然橡胶、丁苯橡胶的十倍；化学稳定性好，能耐酸、碱和极性溶剂；耐水性能优异；电绝缘性、减震性能良好；丁基橡胶是气密性最好的橡胶，其透气率约为天然橡胶的1/20，顺丁橡胶的1/30。缺点，硫化速度慢，长时间硫化，自粘性和互粘性差，与其它橡胶相溶性差，耐溶性不好。制作人：李祎3. 应用：主要用于气密性制品如汽车内胎，无内胎轮胎的气密层，也广泛应用于蒸汽软管，耐热输送带，化工设备衬里，

12、耐热、耐水密封垫圈，电绝缘材料及防震缓冲器等。制作人：李祎4.4 特种合成橡胶特种合成橡胶丁腈橡胶（NBR）：丁二烯与丙烯腈制得的弹行共聚物，分子结构式为：丙烯腈含量越多，耐油性越好,但耐寒性则相应下降。它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。丁腈橡胶的极性非常强。丁腈胶最大的用途是生产耐油胶管及阻燃输送带，其次是密封制品，在电线电缆、胶粘剂、印刷和箱包制品等方面也有应用。制作人：李祎硅橡胶（SiR）：较高的耐热性，很好的耐寒性，能在-100-300很宽的温度范围内使用，还有良好的电绝缘性能和良好的耐候，耐臭氧性能，并且无毒、无味。可以制成耐高温、耐低温的制品，如垫圈、密封线、高温电线、电缆料及食品工业、医疗卫生事业中的高