高分散白炭黑与轮胎橡胶培训课件

高分散白炭黑与轮胎橡胶培训课件高分散白炭黑与轮胎橡胶培训课件高分散白炭黑与轮胎橡胶培训课件炭黑和白炭黑的本质区别

说起“炭黑”这个名词，相信大家都不陌生。白炭黑，顾名思义，似乎也就是“白色的炭黑”。可实际上，它们却是迥然不同的两种物质。

炭黑是由碳元素构成的一种无定形多孔性黑色粉末。化学分子式：C。炭黑的内部结构并不是真正的无定形体，而是由具有和石墨一样结构的微小晶体无序结合而成。不仅晶体微小，晶体形成有缺陷，而且还含有少量杂质。炭黑是由平均直径为2~3nm的球状或链状粒子聚积而成，其内部微结晶结构的直径一般在3~500nm。

小知识：无定形是指物质内部结构排列无序，及之相反的概念是晶体。晶体一般可分多晶体和单晶体，例如，石英是SiO2的多晶体，而水晶则是SiO2的单晶体。炭黑和白炭黑的本质区别场效应电子扫描电镜（FE-SEM）中的JINSHIN234炭黑粒子表面（放大10万倍）小知识：1000纳米（nm）=1微米（μm）=0.001毫米（mm）=10-6米（m）炭黑和白炭黑的本质区别

白炭黑是无定形多孔性物质。沉淀法白炭黑也称水合二氧化硅，其化学组成用SiO2·nH2O表示。下图是用FE-SEM电镜拍摄的超分散白炭黑JINSILSH1200粒子的照片（放大10万倍）。沉淀白炭黑的外观粉末状颗粒状（英文缩写GR）微珠状（MicroPearl，英文缩写MP）炭黑及沉淀白炭黑的表面

沉淀白炭黑的表面富含硅醇基和吸附水，而炭黑的表面则富含各种羟基、羧基、酯基和醌基等化学官能团。切记：搬运过程中决不能让沉淀白炭黑被雨淋或使其包装破损！！！

沉淀白炭黑的合成石英砂滤饼微珠状沉淀白炭黑泡花碱——采用我公司专利技术连续加压溶解法制取。待干燥的滤饼浆化液反应中的沉淀白炭黑待发货的金能沉淀白炭黑成品打浆工段沉淀白炭黑的合成石英结构

泡花碱结构

白炭黑结构

沉淀白炭黑的合成过程实质上就是是将致密的晶体型石英砂转化为疏松的无定形水合二氧化硅的过程，即SiO2→SiO2·nH2O。

石英+纯碱（碳酸钠）水玻璃沉淀白炭黑高温熔融硫酸金能白炭黑生产区全景金能白炭黑生产区内景——压滤工段金能白炭黑生产区外景炭黑和白炭黑的“共同近亲”——炭黑/白炭黑双相填充剂

炭黑/白炭黑双相填充剂是由美国卡博特公司开发的一种专用于汽车轮胎的新型补强剂，它是一种具有特殊结构的炭黑和白炭黑的共混物。

炭黑/白炭黑双相填充剂具有降低轮胎滚动阻力、节省燃油、改善轮胎耐磨性和提高轮胎抗湿滑性能等优点。不过因其售价十分昂贵，目前尚没有被大面积推广使用。其大致的生产工艺是用蒽油和硅油的共混物，在一定温度下经过缺氧不充分燃烧制取。

CSDPF2000系列是高白炭黑含量，且白炭黑微粒多分布于炭黑相内部的产品，适用于全钢胎胎面胶（轿车轮胎俗称半钢胎，卡车等载重汽车的轮胎俗称全钢胎）。

CSDPF4000系列是低白炭黑含量，白炭黑微粒多分布于炭黑颗粒表面的产品，适用于“绿色”轿车轮胎胎面胶（“绿色”轮胎是指具有高燃油效能等的节能型轮胎）。炭黑鼎鼎大名的“近亲”——钻石

钻石是由”纯碳“构成的正八面体单晶体。它是自然界中已知的最硬物质。钻石晶体结构示意图炭黑的其他“近亲”铅笔芯的原料——石墨炼焦炭的原料——煤精制山梨酸的活性炭沉淀白炭黑的“兄弟”——气相法白炭黑

示例：将四氯化硅或甲基三氯硅烷气体于1800℃下，在氢气、氧气火焰中水解，制得烟雾状、一次粒子粒径为7～20nm的二氧化硅粉体，使其凝结成絮状，分离脱除副产盐酸气体即可制得。气相白炭黑售价昂贵，主要用于高档硅橡胶制品的补强。用气相白炭黑补强的硅橡胶制品，不仅外观清澈透明，而且机械性能也十分优异。气相白炭黑生产工艺气相白炭黑外观高温硫化硅橡胶（HTV）制品——奶嘴

白炭黑的“近亲”——天然水晶纯净无暇的单晶SiO2——水晶掺杂金属元素的稀有水晶——黄水晶国宝级水晶——七彩碧玺原石

白炭黑的“近亲”——天然石英质玉石天然多晶的SiO2石英质玉石——玛瑙天然多晶的SiO2石英质玉石——雨花石蛋白石（SiO2·nH2O）是已老化的二氧化硅凝胶，植物体内的二氧化硅最后会成为蛋白石归还土壤。

清代巧雕的蛋白石鼻烟壶

白炭黑的“远亲”——硅酸盐大家族

硅酸盐指的是硅、氧及其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。天然硅酸盐在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。自然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的95%，因此，硅也是我们地球上储量最丰富的元素。现代硅酸盐工业实质上就是用含硅的天然原料加工成各种硅酸盐制品的过程，现已形成水泥、玻璃和陶瓷三大工业体系。天然的硅酸盐黏土的主要成分：

Al2O3·2SiO2·2H2O滑石粉的成分：

Mg3（Si4O10)(OH)2粉煤灰的成分（煤燃烧后剩下的灰分）：白炭黑的“远亲”——硅酸盐大家族硅酸盐工业制品陶瓷

陶瓷是陶器和瓷器的总称。中国人早在约公元前8000－2000年（新石器时代）就发明了陶器。陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁和氧化钛等。常见的陶瓷原料有粘土、石英、钾钠长石等。将陶瓷原料烧至900度可成陶器能装水，而烧至1230度则变为瓷器。具有艺术收藏价值的中国古瓷器有：唐三彩，宋五窑（汝、哥、官、定、钧），元青花，明成化，清粉彩、珐琅彩。普通水泥成分:3CaO·SiO2、2CaO·SiO2和3CaO·Al2O3世界珍宝——元青花鬼谷子下山图罐

2005年7月12日佳士得拍卖会上，该罐由世界著名收藏家——英国古董商E.S.Kenazi以1568.8万英镑（折合人民币约2.3亿元）买下收藏。白炭黑的“远亲”——硅酸盐大家族

固体硅酸钠俗称水玻璃，而泡花碱是水玻璃水溶液的俗称。硅酸钠的分子式Na2O·nSiO2，其中n是模数(一般用M表示)，指的是水玻璃或泡花碱中二氧化硅SiO2和氧化钠Na2O之间的摩尔比：

M=NSiO2/NNa2O=(mSiO2/mNa2O)*1.033(m——质量)

水玻璃及我们通常讲的玻璃同属于硅酸盐大家族，它们是两种相近的物质，普通玻璃的分子式是Na2O·CaO·6SiO2。我们看到的普通玻璃，一般都呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。制造玻璃的过程中，如果加入某些金属氧化物等，可以制成有色玻璃。例如，加入Co2O3（氧化钴）后的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色，加入卤化银后的玻璃可制造变色太阳镜镜片等。金能水玻璃白炭黑，沉淀白炭黑，培训资料，检测，高分散白炭黑，BET,CTAB,高分散，活性，轮胎白炭黑，沉淀白炭黑，培训资料，检测，高分散白炭黑，BET,CTAB,高分散，活性，轮胎

培训材料之二沉淀白炭黑的检测主讲人：刘刚2012年4月

沉淀白炭黑的检测沉淀白炭黑的检测理化指标检测应用性能检测CTAB比表面积激光粒径检测加热减量和灼烧减量┅┅BET比表面积DBP吸油值

将沉淀白炭黑加入到模拟真实使用情况的鉴定配方中，根据其在鉴定配方中的表现，评估其应用性能的优劣。例如，JINSIL700一般采用行标HG/T2404-2008进行应用性能检测。注意：不同类型的沉淀白炭黑具有不同的性能指标要求，因此检测时，必须要根据应用要求的不同，对不同类型的沉淀白炭黑采取相应的检测方法。例如，选择合适的检测项目和方法进行理化指标检测，选取最接近真实使用情况的鉴定配方进行应用性能检测等。沉淀白炭黑理化指标检测——BET比表面积小知识：什么是比表面积

比表面积为170㎡/g的沉淀白炭黑（例如JINSIL700）是指：1克这种沉淀白炭黑所有颗粒的表面铺平后加在一起，总和为170平方米。BET比表面积测试原理：一定检测条件下，根据一定量沉淀白炭黑吸附氮气等分子的总量，计算出该型号沉淀白炭黑比表面积的大小。其测试原理基于BET方程，故称BET比表面积。BET方程是由布鲁诺（Brunauer）、埃麦特（Emmet）和泰勒（Teller）于1938年在兰米尔（Langmuir）方程基础上提出的描述多分子层吸附理论的方程（该方程因此也由这三人的首位字母组合在一起命名）。依据BET方程测定粉体比表面积时，常用的吸附质有氮气、氩气和氦气等。BET比表面积主要测试步骤：BET比表面积的意义：对于沉淀白炭黑来说，BET比表面积是一项非常重要的基础指标，它表征了沉淀白炭黑物理性比表面积的大小。该指标的高低对沉淀白炭黑的补强性、吸附性和消光性等多项性能有重大影响。它也是划分一些沉淀白炭黑具体型号的关键依据，例如用于橡胶补强的JINSIL700,JINGSIL900和JINSILH600等就是依据沉淀白炭黑BET比表面积的大小来划分的。称取一定量沉淀白炭黑在160℃下，真空脱气不少于50min脱气完毕记录沉淀白炭黑质量选择合适的相对压强测得BET比表面积沉淀白炭黑理化指标检测——BET比表面积BET比表面积主要测试设备SI-10美国康塔氮吸附比表面积测试仪和FLovalDegasser真空脱气机（右侧）沉淀白炭黑理化指标检测——CTAB比表面积小知识：什么是CTABCTAB是一种阳离子表面活性剂，化学名是十六烷基三甲基溴化铵，结构式如右：CTAB比表面积测试原理：一定检测条件下，根据一定量沉淀白炭黑在水溶液中吸附CTAB分子的总量，计算出该型号沉淀白炭黑CTAB比表面积的大小。CTAB比表面积的意义：CTAB比表面积测定的是“补强性比表面积”，该指标的高低表征了沉淀白炭黑补强橡胶（不包括硅橡胶）能力的的高低，反应了沉淀白炭黑表面活性的高低。BET和CTAB比表面积比值的意义：只有当CTAB比表面积/BET比表面积的比值尽可能接近1时，橡胶用沉淀白炭黑补强橡胶的性能才能够达到最优化。沉淀白炭黑理化指标检测——DBP吸油值小知识：什么是DBPDBP是一种有一定粘性的高沸点有机溶剂，化学名是邻苯二甲酸二丁酯，结构式如右：DBP吸油值测定方法：在吸油计混合槽内搅拌恒速转动下，用恒速滴定装置将DBP连续加入到槽中，及待测的沉淀白炭黑样品不断充分混合。随着DBP的滴加，沉淀白炭黑从干面粉状逐渐变成半固体状，粘度不断增加（类似于和面过程）。随着粘度的增加，吸油计搅拌受到的阻力也在增加，该阻力增加值会被传递到吸油计的扭矩感应系统被感知。当阻力增加值达到预设值时，检测结束。根据DBP滴定量可计算出沉淀白炭黑的DBP吸油值，并以每100克沉淀白炭黑吸收DBP的毫升数来表示。除DBP外，还可以用DOP（邻苯二甲酸二丁酯）、水和二甘醇等来表征沉淀白炭黑的吸油值。DBP吸油值的意义：沉淀白炭黑是多孔性的，DBP吸油值表明了这些孔洞对DBP这种液体的最大吸附容纳能力，该值的大小表征了沉淀白炭黑对液体物质吸附能力的强弱，表征了沉淀白炭黑结构的高低。对于轮胎用沉淀白炭黑来说，该指标一般要求不高于260ml/100g,否则会恶化轮胎的动态性能，加大轮胎高速行驶过程中的生热量；对于载体型沉淀白炭黑来说，则该指标越高越好。沉淀白炭黑理化指标检测

——激光粒径检测（高分散白炭黑的主要检测手段）激光粒径检测的方法：根据应用目的，对沉淀白炭黑样品进行不同程度的相应破碎处理，然后用激光粒度仪测定出破碎后样品的粒度分布状况。例如，为了模拟橡胶混炼过程中的强剪切能量输入，检测时需要先对JINSILH600进行超声破碎处理，这样测得的粒径分布结果可以很好的模拟出JINSILH600在橡胶配方中的实际分散程度。激光粒径检测的意义：沉淀白炭黑粉体是由许多独立的、形态各异的和粒径大小不等的可破碎微粒构成，该检测结果模拟了这些微粒在实际应用过程中受力破碎后的粒度分布状况。该方法是鉴定轮胎用高分散白炭黑分散性的最佳方法，也是控制其他类型沉淀白炭黑质量的重要检测手段，例如，硅橡胶用途的FOOSILS-HTV1一般要求在低破碎程度下，粒度分布范围处于6-15μm之间。JINSILH600激光粒径检测结果D50=0.311μmD50含义：粉体的平均粒度一般用D50来表示，也叫体积中位径。粉体中所有颗粒按照粒径大小从小到大排列后，累计体积达到总体积的50%时所对应的颗粒粒径就是该粉体的D50。沉淀白炭黑理化指标检测——加热减量和灼烧减量加热减量检测：沉淀白炭黑表面富含硅醇基（-Si-OH,一般5-10个/nm2），他们对水分有强烈的吸附能力。通常认为，加热减量测定的主要是这种形式的吸附水量。它一般用105℃下，烘箱静态干燥两个小时后，沉淀白炭黑的失重百分率来表示。经过技术创新，我公司改用红外快速水份测定仪来替代烘箱进行检测，这么做不仅不影响检测结果，而且还可以大大缩短检测时间——每次节省检测时间100分钟以上。灼烧减量检测：高温下，沉淀白炭黑表面的硅醇基之间会发生脱水缩合反应。硅醇基消失，形成新的硅氧键（-Si-O-Si-）。一般认为，灼烧减量测定的是这种形式的化合水量。灼烧减量用测定完加热减量的沉淀白炭黑在马弗炉中、1000℃下、灼烧两个小时后的失重百分率来表示（以除去加热减量后的重量为基准）加热减量和灼烧减量的意义：对于轮胎用沉淀白炭黑来说，适当的加热减量（5-8%）有利于促进偶联剂硅69水解，加快其及沉淀白炭黑表面硅醇基之间反生缩合反应的速度，提高轮胎性能。但是对于载体型和硅橡胶用沉淀白炭黑来说，则加热减量越低越好；一般认为，沉淀白炭黑灼烧减量大小与其吸潮能力强弱和表面极性高低等性能密切相关。沉淀白炭黑理化指标检测——二氧化硅和杂质含量二氧化硅含量检测方法：将检测完灼烧减量的沉淀白炭黑置于铂金坩埚中，在加热条件下用氢氟酸对其进行处理。最终沉淀白炭黑会被分解为四氯化硅气体和水蒸汽而挥发殆尽。根据失重量可计算出二氧化硅含量。而剩余的残渣则是含有钠、钙、镁、铝、铜、铁、锰和硫等多种元素的杂质份，这些杂质来源于生产所需的原料、水和设备等，是在生产过程中不可避免的被带入的。杂质含量检测方法：杂质铜、铁和锰元素含量可用原子吸收分光光度计进行测定；剧毒物砷元素含量和铅等有害重金属含量可用化学滴定法测定；而沉淀白炭黑中裹挟的未洗尽的副产物硫酸钠杂质含量则一般采用电导率仪来进行测定。二氧化硅含量和杂质含量检测的意义：二氧化硅含量越高（这里指灼烧后的干基含量），则代表沉淀白炭黑纯度越高、杂质含量越低，一般情况下说明其品质越好。铜、铁和锰元素会恶化橡胶的耐老化性能，砷、铅等重金属元素会严重损害人体健康，硫酸钠会影响到薄膜制品的透光性等等。总之，应用目的不同，对杂质控制的侧重点一般也会不同。SHIMADZUAA-6300C原子吸收分光光度计

沉淀白炭黑的应用性能检测示例

——橡胶用沉淀白炭黑应用性能检测硫化特性检测：硫化仪可以测得混炼胶的硫化曲线。从该曲线上可以获取该混炼胶焦烧时间、最佳硫化时间等重要硫化操作信息。静态力学性能检测动态力学性能检测1.称量：按照配方要求，称取炼胶所需生胶和各种助剂。橡胶用沉淀白炭黑应用性能检测步骤2.混炼：按照工艺要求，用开炼机或密炼机将生胶和各种助剂混炼均匀，得到混炼胶。3.硫化：按照检测和硫化工艺要求，将混炼胶装入各种形状的模具中，在平板硫化仪中硫化出适用于不同检测目的的硫化胶测试样品。开炼机密炼机平板硫化机4.检测：根据检测目的，对硫化胶试样进行各种动、静态力学性能测试，评估样品沉淀白炭黑在轮胎或橡胶制品中的应用性能。门尼粘度检测：门尼粘度反应混炼胶加工性能的好坏。门尼粘度高,胶料粘度高、流动性差，不易混炼均匀及加工。混炼胶加工性能检测U-CAN门尼粘度计U-CAN无转子硫化仪扯断伸长率拉伸强度撕裂强度DIN磨耗阿克隆磨耗300%或500%定伸应力邵氏硬度日本岛津电子拉力机邵氏A型硬度计U-CANDIN磨耗试验机台湾高铁阿克隆磨耗试验机高扭矩DMTS:用于预测硫化胶制成轮胎后的滚动阻力状况、干湿滑性能等。RPA2000：用于检测混炼胶的Payne效应和Mullins效应，它反应了沉淀白炭黑在混炼胶中的分散状况和其填料网络化效应的强弱等。硫化胶密度德国赛多利斯橡胶密度计金能白炭黑品保科技术培训

——白炭黑的分散性及表面活性主讲人：刘刚

2013年9月24日目录一高分散颗粒的基本概念和表征二沉淀白炭黑的表面活性一高分散颗粒的基本概念和表征

700和H600的粒径区别超微颗粒的不溶性分散程度的相对性软团聚和硬团聚

软团聚颗粒之间以弱作用力相粘连。例如：范德华力、静电力和氢键。一般的化学或机械作用即可分散开。硬团聚颗粒之间以强作用力相粘连。例如：离子键和共价键。需要高能球磨才能够分散开。二次粒径一高分散颗粒的基本概念和表征一次粒径——SEM电镜下的硬团聚（银粉）——

FE-SEM电镜下的JINSILH600一高分散颗粒的基本概念和表征

聚集体=硬团聚一次粒子间以强作用力粘连附聚体=软团聚聚集体间以弱作用力粘连——

TEM透射电镜下的JINSILH600一高分散颗粒的基本概念和表征

——

SEM电镜下的JINSILH600硫化胶片断面一高分散颗粒的基本概念和表征——电镜检测制样的重要性（ZPT-海飞丝）一高分散颗粒的基本概念和表征未超声处理超声处理——电镜检测制样的重要性（JINSILH100）一高分散颗粒的基本概念和表征合适的浓度过量的浓度——电镜检测的局限性（ZPT的实验样品）一高分散颗粒的基本概念和表征

高放大倍数下的局部视图低放大倍数大下的视图——激光粒度仪测定的JINSILH600粒度分布（最佳方法）一高分散颗粒的基本概念和表征一高分散颗粒的基本概念和表征-总结沉淀白炭黑的聚集体是由一次粒子间通过强作用力形成的硬团聚。聚集体的尺寸大小和粒径分布最终决定了高分散白炭黑可能实现的最大化分散效果。激光粒度仪是测定聚集体尺寸大小和粒径分布的最佳手段。二沉淀白炭黑的表面活性

SiO2·nH2O（无定形非晶体）红外光谱及热重分析的研究结果表明，白炭黑表面有可能存在三种类型的硅醇基团，即孤立型、邻位型和连位型，见图4—2。完全水合的，未经热处理的白炭黑表面，主要是连位型硅醇基。这是由于白炭黑聚集体的第一层及第二层硅原子间的硅醇基不完全的缩合反应，导致表面第一层的硅原子带有两个羟基。这种情况当在真空下加热到约200℃，连位型硅醇基就会不可逆地消失了。相反，完全失水的白炭黑表面，只有孤立型硅醇基。即使温度高达400℃，孤立型硅醇基仍保持稳定。二沉淀白炭黑的表面活性

二沉淀白炭黑的表面活性

化学吸附（强）物理吸附（弱）金属键离子键共价键极性共价键非极性共价键氢键范德华力静电力二沉淀白炭黑的表面活性——沉淀白炭黑的补强机理表面改性前氢键（物理）Si69类表面改性共价键（化学）动态力学性能好动态力学性能差白炭黑的其他表面改性——易于混料

二沉淀白炭黑的表面活性——沉淀白炭黑的补强机理

培训材料之四沉淀白炭黑及轮胎主讲人：刘刚2012年8月

高分子材料的分子量高分子材料的一般特点力学性质（粘弹性）低分子一般没有强度，是结晶性的硬固体。高分子的性质变化范围很大，从软的橡胶状到硬的金属状有很好的强度、断裂伸长率、弹性、硬度、耐磨性等力学性质。热性质（玻璃化转变温度）低分子有明确的沸点和熔点，可成为固相、液相和气相。高分子分热塑性和热固性两类，热塑性高分子加热时在某个温度下软化(或熔融)、流动，冷却后成形；而热固性高分子加热时固化成网状结构而成形。高分子没有气相。虽然大多数高分子的单体可以气化，但形成高分子量的聚合物后直至分解也无法气化。就象一只鸽子可以飞上蓝天，但用一根长绳子拴住一千只鸽子，很难想象它们能一起飞到天上。况且高分子链之间还有很强的相互作用力，更难于气化。溶解性（交联特性）低分子溶解很快。高分子溶解很慢。高分子溶解的第一步是溶胀，由于高分子难以摆脱分子间相互作用而在溶剂中扩散，所以第一步总是体积较小的溶剂分子先扩散入高分子中使之胀大。如果是线形高分子，由溶胀会逐渐变为溶解；如果是交联高分子，只能达到溶胀平衡而不溶解。因此一般来说，高分子有较好的抗化学性，即抗酸、抗碱和抗有机溶剂的侵蚀。高分子材料的热性质高分子材料常用分类橡胶的类型橡胶是一种高分子弹性体，它在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能迅速恢复其来形状。从橡胶的来源分两大类天然橡胶：由橡胶树中取得，经采集、凝聚、洗涤、干燥等过程即得。合成橡胶：由小分子化合物聚合而得，一般分为通用橡胶和特种橡胶橡胶的特性玻璃化温度低，交联后具有高弹性橡胶的硫化及增强未硫化：大分子是线型或支链型结构，因其制品强度很低、弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，使得制品无使用价值。橡胶制品必须经过硫化形成网状或体型结构才有实用价值。对橡胶进行适当的硫化，即可以使橡胶具有高弹性，又可以使橡胶具有一定的强度。同时，为了增加制品的硬度、强度、耐磨性和抗撕裂性，而在加工过程中加入惰性填料（如氧化锌、粘土、白垩、重晶石等）和增强填料（如炭黑）等。一、按用途可分为塑料、橡胶(弹性体)、纤维三大类，若再上涂料、粘合剂和功能高分子则有六大类。二、按来源可分为天然高分子、合成高分子、半天然高分子(改性的天然高分子)。三、其他分类方法橡胶的分类

NR的用量最大，其次是SBR、BR、EPDM、IIR、CR、NBR，近年来，NR的用量占全部橡胶用量的30%~40%，SBR占合成橡胶的40%~50%。生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶，可以溶于有机溶剂。混炼胶：生胶及配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。常用的配合剂有硫化剂、促进剂、活性剂、补强填充剂、防老剂等。硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。一般不溶于溶剂。橡胶的品种之天然橡胶（NR）成分：主要是聚异戊二烯，详见下图。优点：弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点：耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。用途：使用温度范围：约－60℃~＋80℃。制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。橡胶的品种之丁苯橡胶（SBR）丁苯橡胶（SBR）：是由1，3-丁二烯及苯乙烯共聚而得的高聚物。工业生产方法：乳液聚合法（ESBR）和溶液聚合法（SSBR）原料1——1，3-丁二烯结构式：CH2＝CH－CH＝CH2，最简单的共轭双烯烃物性：在常温、常压下为无色气体，有特殊气味和麻醉性，特别刺激粘膜。原料2——苯乙烯结构式：CH2＝CH－物性：无色或微黄色易燃液体，有芳香气味和强折射性。优点：是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀缺点：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低。用途：使用温度范围：约－50℃~＋100℃。接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶,主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。橡胶的品种之顺丁橡胶（BR）

顺丁橡胶（BR）是以1，3-丁二烯为单体，经配位聚合而得到的高顺式聚丁二烯高分子弹性体。优点：弹性及耐磨性优良，耐老化性好，耐低温性优异，在动态负荷下发热量小，易于金属粘合。缺点:强度较低，抗撕裂性差，加工性能与自粘性差。使用温度范围：约－60℃~＋100℃。

用途：一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用，主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。橡胶的品种之顺丁橡胶（续1）

稀土钕系顺丁橡胶具有链结构规整，线性好、平均分子量高、分子量分布可调的结构，具有强度高、耐屈挠、低生热、抗湿滑及滚动阻力低等特点，性能优于镍胶，是发展高性能轮胎和节能轮胎的优选胶种。这种产品适用于子午线轮胎、斜交轮胎的各种原料配方，可及天然橡胶、丁苯橡胶并用。与广泛使用的镍系顺丁橡胶相比，稀土顺丁橡胶具有减少轮胎滞后损失和内生热、降低滚动阻力，提高轮胎耐磨性和抗湿滑性，改善轮胎胎冠胶老化崩花掉块、胎侧胶老化龟裂等现象，可以提高轮胎使用的耐久性能和高速性能。橡胶的硫化硫化

线性的生胶在物理（加热加压）或化学作用（硫化剂）下，形成具有三维网状体型结构的高弹性橡胶的过程，如图。硫化剂硫磺用于橡胶硫化，过氧化物硫化剂用于硅橡胶。橡胶在硫化过程中的性能变化拉伸强度、定伸应力、弹性等性能达到峰值后，随硫化时间再延长，其值出现下降；伸长率、永久变形等性能随硫化时间延长而渐减，当达到最低值后再继续硫化又缓慢上升；耐热性、耐磨性、抗溶胀性等都随硫化时间的增加而有所改善，并在最佳硫化阶段为最好。图2-1硫化历程图橡胶硫化的化学反应机理

单以硫作为二烯烃聚合物的交联剂时，实验表明自由基引发剂、阻聚剂都对反应没有影响，电子顺磁共振也未检测出自由基，而相反，有机酸碱和介电常数大的溶剂却能加速硫化的过程，从而说明该硫化过程是一个离子型连锁反应。一般认为，硫化过程的第一步是聚合物的双键及极化后的硫或硫离子对反应，形成一个环状的锍（liǔ）离子。锍离子从聚合物链夺取氢原子，使后者生成烯丙基碳正离子。该碳正离子先与硫反应，然后再与大分子的双键加成，从而产生交联。之后再发生一个氢转移，继续与大分子反应，从而再生出碳正离子，推动反应一直进行下去。硫化后的分子结构大致如下：硫化助剂—硫化促进剂、活化剂和防焦剂促进剂：用硫单独对聚二烯烃进行硫化时，硫化速度相当慢，通常需要几小时才能完成，效率也较低，只有40～50％的硫能有效地达到交联的目的。而其他的硫，主要浪费在大分子的分子间相邻双交联（实际上只起到单交联的作用），以及分子内的硫化成环上。所以实际生产时，常常需要加入促进剂，来加快硫化的速率以及提高硫化的效率。促进剂主要是有机硫化合物，特别是二硫化物和多硫化物，例如四甲基秋兰姆二硫化物、二甲基二硫代氨基甲酸锌、2-巯基苯并噻唑和苯并噻唑二硫化物。少数不含硫的化合物，如二苯胍类或乌洛托品，也可作为促进剂。活化剂：促进剂一般还需要及金属氧化物、脂肪酸等活化剂连用，使效率达到最大。最常用的活化剂是氧化锌和硬脂酸。虽然加速硫化的具体机理目前还不清楚，但加速硫化的效果是显著的。原来用硫需要用数小时才能完成的硫化，在促进剂和活化剂的作用下几分钟内就可以完成。反应的效率也有所提高，硫的浪费程度大大降低，有些时候促进剂和活化剂体系的交联效率可达到每交联略少于2个硫原子，大多数交联是单硫键和双硫键，甚少相邻双交联和硫环。防焦剂：也称硫化延缓剂。胶料在贮存和加工过程中因受热的作用会发生早期硫化（交联）并失去流动性和再加工的能力，这就是焦烧现象。防焦剂可以防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象，提高橡胶加工的安全性。防老剂等：长期受氧气、臭氧、紫外线、热、金属催化和交变运动等作用可使橡胶制品性能下降（例如失去弹性而脆化），添加防老剂可以延缓橡胶制品这种老化现象。还有补强（惰性）填料、操作油、色料等。高分子的粘弹性

高分子材料的粘弹性现象：乙烯基硅橡胶生胶（对比ESBR1500）

抓一把分子量100万的乙烯基硅橡胶生胶放在手时团成一个球。（室温下它处于半固半液的粘流态，乙烯基甲基硅橡胶的Tg为-65℃）。把这个球向桌面用力扔下去，它会反弹得很高，是一个真正的球（但是球严重变形）。这是“弹”性的一面。但是，由于未硫化，内部没有交联的结构，当你把这个球放在一边不管它，过一会儿你再想拿这个球玩时，它已经平摊在桌面上了（冷流性，但是交联后就没有冷流性）。这就是“粘”性的一面了。同一块材料，在不同的作用力、作用时间和温度条件下，它或呈弹性，或呈粘性。但是这两种性质一定是兼于一身的，不过因外部条件不同而呈现出不同的外在表现。

弹

–弹簧在外力作用下能发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转等），除去外力后又恢复原状。粘

–同黏：例如，因为水有粘度，所以河水中间流速快，岸边流速慢。。定义：高分子材料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重特性。高分子的粘弹性（续1）弹性（固体弹簧）及粘性（液体河水）比较玻璃态（固体）

熔融态（流体）能量储存

能量耗散形变回复

永久形变

虎克固体（刚性）

牛顿流体（粘性-流体的内摩擦力）

始终是机械能

机械能变热能E(——,T)

E(——,T,t,ω)粘弹性分类静态粘弹性动态粘弹性蠕变、应力松弛滞后、内耗高分子的静态粘弹性恒定作用力（时温等效性）蠕变（外在现象，毛虫）应力松弛（内在原因，构象重排和分子链滑移）线性和交联聚合物的应力松弛曲线橡胶的动态粘弹性——动态模量动态模量是复数模量（随频率、温度、应力而变）模量的单位：达因每平方厘米（压强）E’为实数模量或称储能模量,反映的是材料的刚性，即变形过程中物体弹性变形难易程度。E‘’为虚数模量或称损耗模量,即材料被振荡过程中不可逆地转化为热量的耗散性能，反映了材料的粘性。交变应力损耗（外在现象，生热）滞后（内在原因，粘性）橡胶的动态粘弹性——损耗角正切表示材料耗能和贮能的相对强度，代表一