第七讲-橡胶..ppt

1、,LOGO Company name,PowerPointDesign Template,add your subheading,第七讲 橡胶概述,本讲主要内容,橡胶的定义,定义：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。 性质：在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度（T g）低。 结构：线性或者体型高分子材料,橡胶的分类,天然橡胶：由天然或人工种植的橡胶树经过割胶,过滤、清洗、干燥等工序加工而成。 合成橡胶：由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。,4,印第安人称为“流泪的树”,橡胶的分类,

2、1770年，英国化学家约瑟夫 普里斯特利发现，橡皮可以用来擦去铅笔的字迹。当时，将这一用途的材料称为“rubber ” （中译名橡胶），于是这个名词一直使用到今天。,橡胶的分类,根据性能和用途分类： 1 通用橡胶 ，丁苯橡胶，顺丁橡胶，氯丁橡胶等 2 特种橡胶 耐寒、耐油、耐热、耐腐蚀、耐辐射等性能优异，硅橡胶，氟橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等 按照主链分类 1 碳链 ，二烯，烯烃 2 杂链，主链含S、O、Si、N等元素。,橡胶的性能,橡胶具有优良的弹性，在受到应力作用后会发生明显的形变，但应力消失后又会发生回弹恢复原有形状。 橡胶具有优异的气密性，可以有效阻隔水、气体等的进入。 橡胶通常都具有

3、良好的化学稳定性，尤其是交联结构的橡胶不溶于有机溶剂中。 橡胶具有良好的耐磨性。,橡胶的性能,橡胶的弹性 1 橡胶的分子量比较大，橡胶的分子链通常是一种卷曲杂乱的线团状。 2 分子间相互作用小 橡胶的主要成分异戊二烯和丁二烯等都是由非极性的碳氢组成，因此相互作用力比较小，运动的阻力小，易产生形变。 3 分子对称小，不易结晶 4 具有交联结构,橡胶的组成,生胶：未加入配合剂的天然橡胶和合成橡胶。 配合剂：改善橡胶及其制品的使用性能或成型加工性能的各种添加剂。如硫化剂，增塑剂、补强剂等。 增强材料：布，纤维，钢丝等,橡胶的结构特征,柔顺性， TgTroom, 使用温度介于Tg和Tm之间 不结晶或者

4、小量结晶。 无冷流 冷流：橡胶在无使用时分子链发生相对运动。 通过适度交联加以改善。,10,橡胶的加工工艺,11,四个阶段,八大工艺,生胶,塑炼,混炼,压出,烘/切,纤维/金属,成型,硫化,修整,检测,橡胶的加工工艺,塑炼：通过剪切等作用破坏分子链相互作用，使生胶变软，具有塑性，同时与其他配合料均匀的混合。通常是在塑炼机中完成。 混炼 将塑化的生胶同其他配合剂均匀的混合在一起，现在通常在高速混炼机中进行。 压片：将混炼好的生胶在压片机中压成薄片，经过裁剪，制成形状。 硫化：在硫化机中，在120180的温度下，用饱和蒸汽或者热空气进行硫化。,12,橡胶的加工工艺,硫化的主要作用就是在分子链与分子

5、链之间形成交联，从而使分子链间作用力量增强。,常用橡胶,天然橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 乙丙橡胶 丁基橡胶 特种橡胶 热塑性弹性体,14,天然橡胶,19世纪英国科学家法拉第首先对天然橡胶进行了分析，确定了橡胶的化学式是 C5H8。 1860年，英国化学家威廉斯从天然橡胶的热裂解产物中分离出 C5H8 ，它是一种不饱和烃，叫异戊二烯。 1879年，法国化学家布恰特先用热裂解法制得异戊二烯，又把异戊二烯重新合成为弹性体。,15,天然橡胶,以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等分子量在3万3000万之间。经过1,4顺式加成。 反式加成为古塔波胶，脆而硬。 优点

6、： 1弹性大，弹性模量为36MN/m2,伸长率约为钢铁材料的300倍。 2机械强度高，硫化橡胶：1725MPa，经过炭黑增强2535MPa 3 耐挠曲疲劳性好，滞后小，生成热量少 4综合性能方面优于多数合成橡胶，耐磨、耐寒，气密、绝缘、绝热加工性佳等,天然橡胶,使用温度：-6080 缺点： 1 耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质； 2 耐油和耐溶剂性不好，（苯，汽油等非极性溶剂）抗酸碱的腐蚀能力低； 3 耐热性不高 4 价格较高。 用途：主要用于制备轮胎，也可用于胶带、教官、胶鞋等。,丁苯橡胶,1937年德国首先投入生产。目前合成橡胶产量最大（合成橡胶的80%），用途最广的一种橡胶。 由丁二烯和苯

7、乙烯聚合而成的顺式结构橡胶。 苯乙烯含量影响橡胶性能。 优点是： 1 耐磨性优良，（优于天然橡胶） 2 耐老化性好，（优于天然橡胶） 3 耐热性优异，（优于天然橡胶） 4 气密性好 5 耐撕裂性能好 6 成本低,18,丁苯橡胶,缺点是 1强度和弹性较低，抗撕裂性差， 2 加工性能与自粘性差（与帘子布）。 3 硫化速度慢 4 内耗大，发热量高 使用温度范围：约50100。 用途：类似于天然橡胶， 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。,聚苯乙烯含量分别10% ，25% ，50%，90%,耐寒橡胶,通用橡胶,硬橡胶板,塑料,顺丁橡胶,顺丁橡胶全称为顺1，4聚丁二烯

8、，是由丁二烯聚合而成的橡胶。20世纪50年代开发 性能： 1 弹性最好（碳链高分子） 2 耐低温性能优，Tg约-110，比天然橡胶低40 3 耐磨性能好，耐老化性能、耐候性好。 4 滞后性能好，产热量少 缺点： 1 加工性能差，2 抗张强度、抗撕裂强度差， 3 抗湿滑性能差 4 粘着性差 用途：主要用于制造轮胎，占用量的90%以上。,20,氯丁橡胶,氯丁橡胶（CR） 英文全称:Chloroprene Rubber 又称氯丁二烯橡胶，是氯丁二烯（即2-氯-1,3-丁二烯）为主要原料进行-聚合生成的弹性体。 它由杜邦公司的华莱士卡罗瑟斯于1930年4月17日首先制得。 聚合速度是异戊二烯的700倍

9、。用途最广 特点： 1、综合性能优异 2、耐油3、阻燃性好4 抗老化 缺点：1耐寒性差，2 密度大 3 易变质 使用温度：（-45 120 ） 用途：抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护套、保护罩；耐油、耐化学腐蚀的胶管、胶带和化工衬里；耐燃的地下采矿用橡胶制品，以及各种模压制品、密封圈、垫、粘结剂等。,21,乙丙橡胶,乙烯和丙烯的共聚体，一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。 最轻的橡胶。 特点： 1抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异，居通用橡胶之首。2 质轻 0.860.87g/cm3，3 耐酸碱，4 耐热可达150 5 弹性略次于天然橡胶而优于丁苯橡胶 6 电绝缘性。 缺点：1 自

10、粘性和互粘性很差，不易粘合。2不耐油 3易燃 4 气密性差 5 硫化困难。 使用温度范围：约50150。 用途：主要用作化工设备衬里、电线电缆包皮、蒸汽胶管、耐热运输带、汽车用橡胶制品及其他工业制品。,22,丁基橡胶,异丁烯和少量异戊二烯或丁二烯的共聚体。气密性最好。 特点 1气密性好，2 耐臭氧、耐老化性能好，3耐热性较高，长期工作温度可在130以下4吸振和阻尼特性良好，5 电绝缘性也非常好。 缺点：1弹性差，2 加工性能差，3 硫化速度慢，4 粘着性和耐油性差。 使用温度范围：约40120。 主要用作内胎、水胎、气球、电线电缆绝缘层、化工设备衬里及防震制品、耐热运输带、耐热老化的胶布制品。

11、,23,特种橡胶,特种合成橡胶是指能在特殊场合（如高温、低温、辐射、高空、特殊介质等）使用的橡胶。 常见的特种橡胶：丁腈橡胶，氟橡胶，硅橡胶，聚氨酯橡胶等 丁腈橡胶由 1,3-丁二烯（75%）和丙烯腈为原料聚合成的 具有抗老化性、耐油性特别好和耐高温的特点。 耐寒性低，弹性差。 广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、套管、软包装、印染胶辊、电缆胶材料等，,特种橡胶,硅橡胶是一种在冷热环境下均具有良好性能的弹性体，能耐 300高温和 -100低温 。硅橡胶是由有机硅（如八甲基环四硅氧烷）部分水解后缩聚而成。 它的高分子主链由硅、氧原子交替组成，在硅原子上带有有机基团。除了优良的温度特性外，硅

12、橡胶还具有其它一系列优异性能，如优良的电绝性、耐臭氧氧化性、无味、无毒、和耐老化等。 抗张强度差，耐酸碱性能差，加工性能差。 主要用于：高温密封，高温绝缘等,特种橡胶,氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成橡胶。最早的氟橡胶为1948年美国DuPont公司试制出。 50年代后期，美国Thiokol公司开发了一种低温性好，耐强氧化剂（N2O4）的二元亚硝基氟橡胶，氟橡胶开始进入实际工业应用。此后，随着技术进步，各种新型氟橡胶不断开发出来。 中国从1958年开始也开发了多种氟橡胶，主要为聚烯烃类氟橡胶。,特种橡胶,特点：耐热，耐化学腐蚀，耐油，抗老化。 缺点：弹性低，耐寒性差，价格昂贵。

13、氟橡胶在军事工业、航空工业和化学工业上的应用比较广泛。用做飞机、火箭、发动机以及其它机器设备上的密封垫圈、密封带，气体泵和热空气用的薄膜、输送热液用的胶管，火箭里各种复杂的液压和风动系统零件。制造石油工业上各种与溶剂、流体接触的密封件，氟橡胶可保证设备在苛刻条件下长期正常运行。,特种橡胶,有聚酯（或聚醚）与二异氰酸酯类化合物聚合而成的弹性体。 特点是耐磨性好，在各种橡胶中是最好的；强度高、弹性好、耐油性优良。耐臭氧、耐老化、气密性等也优异。 缺点是耐温性能较差，耐水和耐碱性差，耐芳香烃、氯化烃及酮、酯、醇类等溶剂性较差。 使用温度范围：约3080。 制作轮胎紧挨油零件、垫圈、防震制品，以及耐磨

14、、高强度和耐油的橡胶制品。,橡胶的问题,橡胶经过硫化处理，形成不溶不熔 的交联结构，是热固性材料。 2001年以来，我国已成为世界橡胶消费第一大国，橡胶消费量超过500万吨/年，其中60左右的橡胶消费需要进口，对外依存度不断扩大。而橡胶消费总量的近70用于生产轮胎。 与此同时，废旧轮胎产生量急剧增长，已超过1.12亿条。预计到2010年，我国废旧轮胎的产生量将达到2亿多条。,橡胶的问题,热塑性弹性体,新型橡胶热塑性弹性体，常温下具有橡胶的弹性，高温下可塑化成型。 1环保、无毒、无污染，2不用硫化、简化生产加工过程 3 具有优良的耐低温、耐高温性 4 触感柔软、表面质量优异 5 水口料、边角料可循环使用 6可依使用要求调整最适合的材料 7 加工过程无毒性，更不会产生令人不愉快的气味，8 对环境及设备无伤害