橡胶知识与应用讲义课件

第四章橡胶知识与应用欧阳星深圳大学材料学院定义橡胶是一种在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能迅速恢复其原来形状的高分子材料。别名弹性体。生活中的橡胶制品。例如：轮胎、汽车密封条、胶管、高压锅密封圈、鞋底、安全套、口香糖、橡皮等。生活中的橡胶制品生活中的橡胶制品

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楼梯生活中的橡胶制品橡胶独有的特点具有高弹性、低刚度的高分子材料，其弹性形变可达1000%。还有很好的绝缘性、耐水性和密封性。是常用的弹性材料、密封材料和减震防震材料。重要的国家战略物资。橡胶简史热带美洲天然的哭泪树的乳液晒干凝固做成弹性球。（天然橡胶）1770年，发现可以擦去铅笔字迹，用Rubber（擦、橡皮）表示橡胶。1839年，Goodyear(固特异)发明了“橡胶硫化技术”。1895年，硫化天然橡胶用于汽车车轮。1914年，第一次世界大战开始，橡胶匮乏。合成橡胶飞速发展。粉末状橡胶？液体状橡胶原料？气体状橡胶原料？橡胶加工基本工艺塑炼混炼成形硫化

橡胶加工基本工艺双辊开炼机橡胶加工基本工艺密炼机平板硫化机橡胶加工基本本工艺分子量：分子子量巨大，超超过10万。比塑料、、纤维分子量量都大。分子链：柔软软有弹性,高弹性。热转变温度(Tg)：玻璃化温度度比较低，低低于常温。橡胶的结构从形状和应变变的角度物质的力学状状态固体、液体、、气体高分子的力学学状态玻璃态高弹弹态粘流态态（玻璃化温度度、粘流温度度）高弹性晶态、液态、、气态高分子的结晶晶（熔融温度度）高弹性高分子在一定定力的作用下下随着温度升升高的形变状状况高弹性高弹性来源高弹性高弹性(a)(b)图高弹形形变(a)和普弹形变(b)机理示意图高弹性高分子链立体体结构高分子运动状状态包括：小运动单元的的运动：侧基基、支链或小小链节等的振振动、旋转和和移动。链段的运动：：高分子链通通过内旋转改改变构象产生生高分子链段段的运动。整个分子运动动：整个分子子链间的相互互滑动。图高分子子链的内旋转转构象高弹性玻璃态：高分子的较小小运动单元（（如侧基、支支链或小链节节）能运动的的状态。主链链的内旋转被被冻结，链段段不能运动。。高弹性高弹态：高分子链段段能运动的的状态。在在受到拉伸伸力时，分分子链可以以从卷曲状状态变到伸伸展状态，，宏观上可可以发生很很大变形。。拉伸力松松开，分子子链会从伸伸展状态恢恢复到卷曲曲状态，即即外力下的的形变可逆逆。但是整整个分子链链还不能移移动。这时时的高分子子具有独特特的特征高弹性。粘流态：高分子整个个分子链能能够相互移移动的状态态。在外力力作用下发发生的变形形不可逆。。高弹性高分子的力力学状态可可以随温度度变化而相相互转变：：高分子力学学状态的热热转变示意意图玻璃化温度度：玻璃态与高高弹态间的的转变温度度，用Tg表示。其本本质是高分分子的链段段从冻结到到运动(或反之)的一个转变变温度。粘流温度：：高弹态与粘粘流态间的的转变温度度，用Tf表示。其本本质是高分分子整个大大分子从冻冻结到运动动(或反之)的一个转变变温度。高弹性高分子在一一定力的作作用下随着着温度升高高的形变状状况高弹性(a)(b)图高弹弹形变(a)和普弹形变变(b)机理示意图图高弹性高弹性橡胶高弹性性本质是熵熵弹性。橡胶弹性是是熵弹性,回弹动力是是熵增。橡胶在拉伸伸过程中放放出热量,回缩时吸收收热量。模量拉伸强度撕裂强度断裂伸长率率硬度橡胶结构与与性能机械性能结构材料是是以力学性性能为基础础，制造受受力构件所所用的材料料。应变：应力：橡胶结构与与性能当材料受到到外力作用用，几何形形状和尺寸寸发生变化化，这种变变化叫应变变。材料单位面面积上的附附加内力叫叫应力。l0FFl=l0+Dl应变应力橡胶结构与与性能A0FF拉伸伸强强度度：试试样样拉拉伸伸至至断断裂裂时时单单位位截截面面所所承承受受的的最最大大拉拉力力。。（（拉拉伸伸速速率率500mm/min）橡胶胶结结构构与与性性能能撕裂强强度：试样撕撕裂时时，单单位厚厚度所所承受受的负负荷，，单位位kN/m。表征征抗撕撕裂性性、抗抗裂口口增长长。撕裂强强度T由试样样断裂裂时的的最大大负荷荷f除以试试样厚厚度t得出：：橡胶结结构与与性能能硬度：抵抗外外力压压入的的能力力。与橡胶胶弹性性模量量有关关。硬度计计的刻刻度在在0～100之间间分分成100个等分分。橡胶结结构与与性能能湿滑性性和滚滚动阻阻力耐寒性性气密性性橡胶结结构与与性能能耐水性性耐磨性性绝缘性性其它性性能耐屈挠挠性耐化学学药品品性滞后损损失和和生热热性燃烧性性耐热性性耐候性性橡胶结结构与与性能能橡胶材材料的的毒性性实践证证明:大部分分橡胶胶原料料是低毒或无毒的。其其毒性性比食食盐还还小。。只要要做好好防护护措施施，对对身体体是不不会造造成多多少危危害的的。橡胶结结构与与性能能橡胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶乙丙橡胶丁基橡胶特种橡胶丁腈橡胶氯丁橡胶氯磺化橡胶氟橡胶氯醚橡胶硅橡胶聚氨酯橡胶聚硫橡胶丙烯酸酯橡胶橡胶种种类橡胶种种类天然橡橡胶从橡胶胶树中中制取取的橡橡胶。。其成成分中中91％～94％是聚聚异戊戊二烯烯，其其余为为蛋白白质、、脂肪肪酸、、灰分分、糖糖类等等非橡橡胶物物质。。是应应用最最广的的通用用橡胶胶。橡胶种种类天然橡橡胶和和异戊戊橡胶胶顺丁橡橡胶氯丁橡橡胶橡胶种种类丁苯橡橡胶乙丙橡橡胶橡胶种种类丁基橡橡胶丁腈橡橡胶氟橡胶胶氯磺化化聚乙乙烯橡橡胶丙烯酸酸酯橡橡胶硅橡胶胶橡胶种种类聚氨酯酯橡胶胶：线型型聚氨氨酯预预聚物物与二二异氰氰酸酯酯反应应～NH－C－O～～N－C－O～O＝C＝N～＋OC＝ONH～OC＝ONH～O～NH－C－NH～OO＝C＝N～＋～NN－C－O～O橡胶种种类橡胶种种类氯醚橡橡胶聚硫橡橡胶性能硅橡胶天然橡胶丁苯橡胶丁基橡胶聚氨酯橡胶拉伸强度/MPa4.9-13.79.8-27.59.8-27.514.7-19.629.4-49.0撕裂强度/(kN/m)10-40549045-130断裂伸长率/%100-800700300-700500-700400-750硬度（劭尔A）20-9020-10040-10030-10055-100几种橡橡胶性性能比比较橡胶种种类橡胶聚聚合方方法按机理分按方法分本体聚合溶液聚合乳液聚合悬浮聚合连锁聚合逐步聚合缩聚反应配位聚合自由基聚合合离子聚合聚合方法以石油和天天然气为基基础合成单单体、聚合合物的路线线丁二烯苯丙烯乙烯甲苯石油和天然气二甲苯橡胶纤维塑料涂料粘合剂离子交换树树脂由乙烯获得得的化工产产品由丙烯获得得的化工产产品由丁二烯获获得的化工工产品由甲苯、二二甲苯烯获获得的化工工产品橡胶的应用用在汽车中的的应用轮胎，胶带带用于运动动传输，密密封件用于于支撑径向向或往复运运动部件，，垫片和O形圈用于密封油油或燃油，，胶管用于于输送液体体或气体，，膜片用于于控制流体体或气体等等。橡胶胶的的应应用用在火车车中的的应用用在火车车中的的应用用橡胶的的应用用在电线线电缆缆中的的应用用研究橡橡胶科科研院院所和和公司司华南理理工大大学材材料学学院北京化化工大大学材材料学学院青岛科科技大大学高高分子子学院院北京橡橡胶研研究院院上海橡橡胶研研究所所天津橡橡胶研研究所所西北橡橡胶研研究所所固特异异橡胶胶轮胎胎公司司米其林林轮胎胎公司司普利斯斯通轮轮胎制制造公公司华南橡橡胶轮轮胎有有限公公司研究橡橡胶科科研院院所和和公司司橡胶企企业效效益的的思考考？原材料料价格格上涨涨。上上游生生胶原原料由由大型型石化化企业业垄断断。塑料产产品的的冲击击