计算机在材料科学中应用四章橡胶

第四章橡胶脚轮手套履带轮胎热水袋

国际标准化组织（ISO）对橡胶的经典定义包括以下三条①在较小的外力作用下就具有较大的伸长能力（50%-1000%）；除去外力后，能在数秒内恢复到接近它的原始尺寸（不超过原始尺寸的百分之几）。②保持橡胶一定伸长的应力随温度的升高而增加。③橡胶要达到使用要求，须经过硫化改性工序，硫化是将线型、无定型的大分子交联化。

橡胶具有宝贵的弹性，用途十分广泛，橡胶制品种类繁多，大致可分为轮胎，胶带、胶管与胶布，工业橡胶制品，生活橡胶制品和胶乳制品等，其中轮胎的耗胶量最大，占世界橡胶总量的50%-60%。轮胎胶带胶管胶布餐垫乳胶枕头橡胶的共性

1

具有橡胶状弹性。

2

具有粘弹性。

3

有缓冲减震作用。

4

对温度依赖性大。

橡胶按其来源，可分为天然橡胶、合成橡胶两大类。

天然橡胶是从自然界的植物中采集出来的一种高弹性材料。橡胶的分类合成橡胶是各种单体经聚合反应合成的一类高分子材料。按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。特种合成橡胶随着其综合性能的改进，成本的降低，以及推广应用的扩大，也可能作为通用合成橡胶来使用。所以，通用橡胶和特种橡胶的划分范围是在发展变化着的，并没有严格的界限。橡胶跑道橡胶止水带橡胶接头

通用合成橡胶

凡是性能与天然橡胶相近，物理机械性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品的，称为通用合成橡胶。1丁苯橡胶2顺丁橡胶3异戊橡胶4乙丙橡胶5丁基橡胶6氯丁橡胶丁苯橡胶弹性橡胶地板

特种合成橡胶

凡是具有特殊性能，专门用于制作耐热、耐寒、耐化学物质腐蚀、耐溶剂、耐辐射等特种橡胶制品橡胶称为特种合成橡胶。1丁腈橡胶2硅橡胶3氟橡胶4聚氨酯橡胶5丙烯酸酯橡胶6氯磺化聚乙烯防毒衣高压油管

橡胶制品的原材料

橡胶制品主要原材料是生胶、再生胶、硫化胶胶粉以及各种配合剂。有些制品还需用纤维或金属材料作为骨架材料。

生胶硫化胶胶粉橡胶配合剂

1硫化系统

2补强剂和填充剂

3软化剂和增塑剂

4

防老剂

硫化剂

在一定条件下能使橡胶发生交联的物质统称为硫化剂。

硫化促进剂

降低硫化温度，缩短硫化时间，改善硫化胶的物理机械性能硫化活性剂（助促进剂）

几乎所有的促进剂都必须在活性剂存在下，才能充分发挥其促进效能。活性剂多为金属氧化物，最常用的是氧化锌。由于金属氧化物在脂肪酸存在下，对促进剂才有较大活性，通常是氧化锌与硬脂酸补强剂

提高硫化橡胶的扯断强度、定伸强度、耐磨性等物理机械性能。填充剂

增加胶料的容积，从而降低生产成本或改善加工性能。软化增塑剂

改善橡胶的加工和成型性能，增加橡胶的塑性。物理增塑剂：使橡胶溶胀，增大橡胶分子间的距离，降低分子间的作用力，从而使胶料的塑性增加。化学增塑剂：加速橡胶分子在塑炼时的断链作用，并使已断链的橡胶分子趋于稳定防老剂

橡胶的老化：橡胶在加工、贮存和使用过程中，由于受到各种外界因素（如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等）的作用，而逐步失去其原有的优良性能，以至最后丧失了使用价值。添加防老剂的目的：抑制橡胶的老化现象。物理防老剂：石蜡化学防老剂：热稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、光屏蔽剂橡胶的加工工艺

橡胶制品的制备过程复杂，对不同的橡胶制品，加工工艺过程不同。一般包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化等加工工艺方法。（1）拉伸强度试样在拉伸破坏时，原横截面上单位面积上所受的力，单位MPa。虽然橡胶很少在纯拉伸条件下使用，但是橡胶的很多其它性能（如耐磨性、弹性、应力松弛、蠕变、耐疲劳动性等）与该性能密切相关。（2）扯断伸长率试样在拉伸破坏时，伸长部分的长度与原长度之比，通常以百分率（%）表示。（3）硬度硬度是衡量橡胶抵抗变形能力的指标之一。用硬度计来测试，最常用的是邵氏硬度计，其值的范围0-100。其值越大，橡胶越硬。橡胶的主要性能指标

（4）定伸应力试样在一定伸长（通常300%）时，原横截面上单位面积所受的力，单位MPa。（5）撕裂强度表征橡胶耐撕裂性的好坏，试样在单位厚度上所承受的负荷，单位kN/m。（6）阿克隆磨耗在阿克隆磨耗机上，使试样与砂轮成15°倾斜角和受到2.72kg的压力情况下，橡胶试样与砂轮磨耗1.61km时，用被磨损的体积来表征橡胶的耐磨性，单位cm3/1.61km.。另外还有许多其它性能指标如回弹性、生热、压缩永久变