高聚物加工工程71-胶料-橡胶1课件

第一节橡胶第一节橡胶

橡胶是一种高弹性的高分子化合物。它具有其它材料所没有的高弹性，因而也称做弹性体。其主要特征是分子量巨大，一般都在数十万，甚至达到上百万左右；其次是具有多分散性，也即橡胶的分子是大小不等的，具有一个分布范围，这是决定橡胶成为工程材料的内在原因。橡胶是一种高弹性的高分子化合物。它具有其它材料所没有的

橡胶材料的特点（1）具有高弹性

橡胶的弹性模量小，一般在1~9.8Mpa。伸长变形大，伸长率可高达1000％，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温度（-50~150℃）范围内保持有弹性，这就是“橡胶状弹性”。（2）具有粘弹性

橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡胶受外力作用，产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有明显的应力松弛和蠕变现象。橡胶材料的特点（3）具有缓冲减震作用

橡胶对声音及振动的传播有缓和作用，可利用这一特点来防除噪音和振动。

（4）具有电绝缘性

天然橡胶和丁基橡胶的体积电阻率可达到105Ω﹒cm以上。

（5）具有温度依赖性

高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧等。（3）具有缓冲减震作用

（6）具有老化现象如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因环境条件变化而发生老化，使性能变坏，使用寿命缩短。

（7）必须进行硫化橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化（或交联）的物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的橡胶制品。但是，热塑性橡胶可不必硫化。（6）具有老化现象（8）必须加入配合剂为提高橡胶材料的工程价值，一般都必须在橡胶中加入各种配合剂(亦称助剂)。橡胶密度低，属于轻质材料；硬度低，柔软性好；透气性差，可做气密性材料；还是较好的防水性材料等等。正因为这些宝贵的性能，使得橡胶材料和橡胶制品的应用范围特别广泛。（8）必须加入配合剂高聚物加工工程71-胶料-橡胶1课件一、天然橡胶天然橡胶的工业研究和应用始于19世纪初。1819年苏格兰化学家马金托希发现橡胶能被煤焦油溶解，此后人们开始把橡胶用煤焦油、松节油等溶解，制造防水布。天然橡胶生胶的玻璃化温度为-72℃，粘流温度130℃，开始分解温度200℃

。天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。一、天然橡胶在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。天然橡胶机械强度高的原因在于它是自补强橡胶，当拉伸时会使大分子链沿应力方向取向形成结晶。天然橡胶是非极性物质，是一种较好的绝缘材料。绝缘体的体积电阻率在1010~1020Ω·cm范围内，天然橡胶生胶一般为1015Ω·cm，当天然橡胶硫化后，因引入极性因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然橡胶不耐环己烷、汽油、苯等介质，未硫化胶能在上述介质中溶解，硫化橡胶则溶胀。天然橡胶不溶于极性的丙酮、乙醇中，更不溶于水中。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然产品份额/%产品份额/%轮胎68.0胶鞋5.5机械制品13.5胶乳制品9.5胶黏剂1.0其他2.5

天然橡胶的用途天然橡胶的用途世界上第一个橡胶工厂于1820年在英国哥拉斯格(Glasgow)建立。为使橡胶便于加工，1826年汉考克(Hancock)发明了用机械使天然橡胶获得塑性的方法。

但在硫化方法出现前，纯胶制品遇冷变硬而破裂，遇热变软而发粘，用它制出的橡胶制品质量很差，使用价值不大。世界上第一个橡胶工厂于1820年在英国哥拉斯格(Glasgo1839年美国发明家查尔斯·固特异(CharlesGoodyear)把配制的橡胶和硫黄的混合物进行加热，发现橡胶不再受温度的影响，橡胶的弹性温度范围变宽了，这就是现在广泛采用的硫黄硫化法的开端。此后，橡胶才真正进入了工业实用阶段。1839年美国发明家查尔斯·固特异(CharlesGood但是，当时硫黄用量很高，硫化温度高、时间长，硫化胶质量也差。因此，怎样降低硫化温度、缩短硫化时间，就成为迫切需要解决的问题。但是，当时硫黄用量很高，硫化温度高、时间长，硫化胶质量也差。1904年发现氧化铅、氧化镁等无机促进剂有促进硫化作用，但效果不显著。1906年又发现苯胺有促进硫化作用，直到1919年才普遍应用有机硫化促进剂。1904年发现氧化铅、氧化镁等无机促进剂有促进硫化作用，但效使用有机硫化促进剂提高了生产效率，橡胶制品的应用范围扩大了，特别是1910年后，由于汽车工业的发展，促使亟待解决橡胶材料的强度和耐磨性等重要课题。使用有机硫化促进剂提高了生产效率，橡胶制品的应用范围扩大了，直到1920年把大量炭黑用于橡胶中以后，才使橡胶的性能得到全面的提高。炭黑的应用促进了橡胶工业的发展。随着橡胶消耗量的迅猛增加，天然橡胶已远远不能满足要求，这就促使用人为的方法去研究、开发合成橡胶。直到1920年把大量炭黑用于橡胶中以后，才使橡胶的性能得到全

二、合成橡胶合成橡胶的种类a、按性能、用途：分为通用合成橡胶和特种合成橡胶通用橡胶：性能与天然橡胶相同或接近，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品；特种橡胶：具有耐热、耐寒、耐油、耐溶剂特殊性能。b、按结构特点分饱和胶，不饱和胶；极性胶，非极性胶二、合成橡胶通用橡胶：性能与天然橡胶相同或接近，能广泛三、热塑性橡胶和液体橡胶

橡胶加工工业所用的原料生胶，大多数是固体块状物。这样在加工成型、硫化时要消耗大量能量，而且生产效率低、劳动强度大，需要大型设备。同时产品质量由于固态混合的不均匀性，受到很大影响。所以，近年来人们对热塑性橡胶和液体橡胶给予了极大的关注。三、热塑性橡胶和液体橡胶

1.热塑性橡胶热塑性橡胶(ThermoplasticRubber-TPR)也叫热塑性弹性体(ThermoplasticElastomer-TPE)

是一类在常温下具有橡胶弹性，而在高温下能像热塑性塑料一样易于塑化成型的高分子材料。具有类似于橡胶的力学性能及使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。

1.热塑性橡胶热塑性橡胶被工厂应用是在1965年美国壳牌(Shell)化学公司生产的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(简称SBS)之后。热塑性橡胶可以用热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型，如挤出、注射、吹塑等，不需硫化就可生产橡胶制品，节约投资，工艺简单，加工周期缩短，生产效率高，加工费用低，边角废料可回收使用，节省资源，也对环境保护有利。

热塑性橡胶被工厂应用是在1965年美国壳牌(Shell)化学热塑性橡胶的应用范围非常广泛，包括在胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管等方面大量使用。汽车工业用热塑性弹性体主要是聚烯烃热塑性弹性体，在汽车外装件中主要用于保险杠、车身外板、车轮护罩等；在内饰件中主要用于仪表板等。热塑性橡胶的应用范围非常广泛，包括在胶鞋、粘合剂、汽车零部件

2.液体橡胶液体橡胶是低聚物中的一个重要组成部分。它是一种分子量在10000以下的粘稠状可流动液体。解聚天然橡胶是最早的液体橡胶。最早的液体橡胶出现在1943年，美国科学家帕特里克和斐佳松首先发明了液体聚硫橡胶。加利福尼亚理工学院的科学家又发明了液体聚氨酯橡胶。

2.液体橡胶人们利用液体橡胶耐高温、粘性好的特点，做火箭固体燃料推进剂的粘合剂。它还能把表面性质截然不同的材料粘合在一起，在氟塑料和金属之间也能进行有效的粘合。

人们利用液体橡胶耐高温、粘性好的特点，做火箭固体燃料推进剂的在桥梁架设中，可以用它来粘合桥身和桥墩。它的流动性特别好，可以用来浇铸形状复杂的橡胶制品。国外已用液体橡胶来浇铸运动场的橡胶跑道。在桥梁架设中，可以用它来粘合桥身和桥墩。它的流动性特别好，可国外近年来广泛使用的实心轮胎，也是用液体橡胶制成的，这种轮胎没有内胎，不需充气，负荷量是普通轮胎的2倍，而且耐磨性特别好，使用寿命比一般轮胎长10倍，作巨型载重汽车轮胎最合适。

国外近年来广泛使用的实心轮胎，也是用液体橡胶制成的，这种轮胎第一节橡胶第一节橡胶

橡胶是一种高弹性的高分子化合物。它具有其它材料所没有的高弹性，因而也称做弹性体。其主要特征是分子量巨大，一般都在数十万，甚至达到上百万左右；其次是具有多分散性，也即橡胶的分子是大小不等的，具有一个分布范围，这是决定橡胶成为工程材料的内在原因。橡胶是一种高弹性的高分子化合物。它具有其它材料所没有的

橡胶材料的特点（1）具有高弹性

橡胶的弹性模量小，一般在1~9.8Mpa。伸长变形大，伸长率可高达1000％，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温度（-50~150℃）范围内保持有弹性，这就是“橡胶状弹性”。（2）具有粘弹性

橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡胶受外力作用，产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有明显的应力松弛和蠕变现象。橡胶材料的特点（3）具有缓冲减震作用

橡胶对声音及振动的传播有缓和作用，可利用这一特点来防除噪音和振动。

（4）具有电绝缘性

天然橡胶和丁基橡胶的体积电阻率可达到105Ω﹒cm以上。

（5）具有温度依赖性

高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧等。（3）具有缓冲减震作用

（6）具有老化现象如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因环境条件变化而发生老化，使性能变坏，使用寿命缩短。

（7）必须进行硫化橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化（或交联）的物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的橡胶制品。但是，热塑性橡胶可不必硫化。（6）具有老化现象（8）必须加入配合剂为提高橡胶材料的工程价值，一般都必须在橡胶中加入各种配合剂(亦称助剂)。橡胶密度低，属于轻质材料；硬度低，柔软性好；透气性差，可做气密性材料；还是较好的防水性材料等等。正因为这些宝贵的性能，使得橡胶材料和橡胶制品的应用范围特别广泛。（8）必须加入配合剂高聚物加工工程71-胶料-橡胶1课件一、天然橡胶天然橡胶的工业研究和应用始于19世纪初。1819年苏格兰化学家马金托希发现橡胶能被煤焦油溶解，此后人们开始把橡胶用煤焦油、松节油等溶解，制造防水布。天然橡胶生胶的玻璃化温度为-72℃，粘流温度130℃，开始分解温度200℃

。天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。一、天然橡胶在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。天然橡胶机械强度高的原因在于它是自补强橡胶，当拉伸时会使大分子链沿应力方向取向形成结晶。天然橡胶是非极性物质，是一种较好的绝缘材料。绝缘体的体积电阻率在1010~1020Ω·cm范围内，天然橡胶生胶一般为1015Ω·cm，当天然橡胶硫化后，因引入极性因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然橡胶不耐环己烷、汽油、苯等介质，未硫化胶能在上述介质中溶解，硫化橡胶则溶胀。天然橡胶不溶于极性的丙酮、乙醇中，更不溶于水中。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然产品份额/%产品份额/%轮胎68.0胶鞋5.5机械制品13.5胶乳制品9.5胶黏剂1.0其他2.5

天然橡胶的用途天然橡胶的用途世界上第一个橡胶工厂于1820年在英国哥拉斯格(Glasgow)建立。为使橡胶便于加工，1826年汉考克(Hancock)发明了用机械使天然橡胶获得塑性的方法。

但在硫化方法出现前，纯胶制品遇冷变硬而破裂，遇热变软而发粘，用它制出的橡胶制品质量很差，使用价值不大。世界上第一个橡胶工厂于1820年在英国哥拉斯格(Glasgo1839年美国发明家查尔斯·固特异(CharlesGoodyear)把配制的橡胶和硫黄的混合物进行加热，发现橡胶不再受温度的影响，橡胶的弹性温度范围变宽了，这就是现在广泛采用的硫黄硫化法的开端。此后，橡胶才真正进入了工业实用阶段。1839年美国发明家查尔斯·固特异(CharlesGood但是，当时硫黄用量很高，硫化温度高、时间长，硫化胶质量也差。因此，怎样降低硫化温度、缩短硫化时间，就成为迫切需要解决的问题。但是，当时硫黄用量很高，硫化温度高、时间长，硫化胶质量也差。1904年发现氧化铅、氧化镁等无机促进剂有促进硫化作用，但效果不显著。1906年又发现苯胺有促进硫化作用，直到1919年才普遍应用有机硫化促进剂。1904年发现氧化铅、氧化镁等无机促进剂有促进硫化作用，但效使用有机硫化促进剂提高了生产效率，橡胶制品的应用范围扩大了，特别是1910年后，由于汽车工业的发展，促使亟待解决橡胶材料的强度和耐磨性等重要课题。使用有机硫化促进剂提高了生产效率，橡胶制品的应用范围扩大了，直到1920年把大量炭黑用于橡胶中以后，才使橡胶的性能得到全面的提高。炭黑的应用促进了橡胶工业的发展。随着橡胶消耗量的迅猛增加，天然橡胶已远远不能满足要求，这就促使用人为的方法去研究、开发合成橡胶。直到1920年把大量炭黑用于橡胶中以后，才使橡胶的性能得到全

二、合成橡胶合成橡胶的种类a、按性能、用途：分为通用合成橡胶和特种合成橡胶通用橡胶：性能与天然橡胶相同或接近，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品；特种橡胶：具有耐热、耐寒、耐油、耐溶剂特殊性能。b、按结构特点分饱和胶，不饱和胶；极性胶，非极性胶二、合成橡胶通用橡胶：性能与天然橡胶相同或接近，能广泛三、热塑性橡胶和液体橡胶

橡胶加工工业所用的原料生胶，大多数是固体块状物。这样在加工成型、硫化时要消耗大量能量，而且生产效率低、劳动强度大，需要大型设备。同时产品质量由于固态混合的不均匀性，受到很大影响。所以，近年来人们对热塑性橡胶和液体橡胶给予了极大的关注。三、热塑性橡胶和液体橡胶

1.热塑性橡胶热塑性橡胶(ThermoplasticRubber-TPR)也叫热塑性弹性体(ThermoplasticElastomer-TPE)

是一类在常温下具有橡胶弹性，而在高温下能像热塑性塑料一样易于塑化成型的高分子材料。具有类似于橡胶的力学性能及使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。

1.热塑性橡胶热塑性橡胶被工厂应用是在1965年美国壳牌(Shell)化学公司生产的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(简称SBS)之后。热塑性橡胶可以用热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型，如挤出、注射、