一章 生胶2 -0303培训课件.ppt

1、第一章 生胶 (2),橡胶工程教研室 赵 菲,1.3 顺丁橡胶（BR）,一BR的分类 二BR的结构 三BR的性能 四BR的配合与加工 五BR的应用,一BR的制造及分类,1，2 或1，4 加成,BR,二BR的结构,顺式-1,4-结构（97%） 反式-1,4-结构（1%） 1,2-结构（2%）,结构单元：,顺式1，4-,反式1，4-,全同1，2-,间同1，2-,玻璃化转变温度,玻璃化温度(Tg)：决定于分子中所含的乙烯基的量。 顺式结构的Tg=-105，1,2结构的Tg= -15， 随-1,2-含量的增大，Tg升高。,分子量及其分布,溶聚BR分子量分布窄，支化和凝胶少，加工性能差。 乳聚BR分子量

2、分布宽，支化和凝胶也较多，加工性能好。,结晶性,高顺式BR在-40或常温拉伸200% 以上时结晶； 对应变的敏感性比NR低，所以自补强性不高。 高反式BR在很宽的温度范围内可以结晶；,三BR的性能-1,弹性好，耐寒性好； 弹性在通用胶中是最好的，(Tg= -105) 高的分子柔顺性使BR可以大量填充炭黑和油； 滞后损失和生热低; 耐屈挠性优异； 耐磨性好； BR的耐老化性能比NR好，以交联为主；,三BR的性能-2,BR的抗湿滑性差、耐刺穿及粘着性差; BR的拉伸强度和撕裂强度低; 纯胶硫化胶的拉伸强度只有12MPa， 补强硫化胶的拉伸强度可达1725MPa。 BR的冷流性大; 冷流性：生胶或未

3、硫化胶在停放过程中由于自身重量而产生流动的现象。,四BR的配合与加工,1配合 与NR大体相同，用硫黄硫化体系： 硫黄用量比NR低（2.251.5）， 促进剂用量比NR高（0.51.0） 硫化速度比NR慢； 用炭黑补强，10份白炭黑可以提高硫化胶的耐磨性和耐刺扎性。,2加 工,冷流性对储存和半成品存放不利; 包辊性差，温度稍高时易脱辊; 难塑炼，混炼时易打滑低温低辊距，高负荷; 粘着性差; 压延压出时对温度敏感，速度不宜过快，压出时适应温度范围较窄; 硫化时充模容易，不易过硫。,五BR的应用,在合成橡胶中产量及耗量仅次于SBR。 主要应用于： 轮胎。 耐寒制品。 耐磨制品如胶鞋、胶带、胶辊。 高

4、弹性、低生热、耐动态疲劳制品。,1.4 丁苯橡胶-SBR,一SBR的合成 二SBR的分类 三SBR的结构 四SBR的性能 五、SBR的配合与加工 六SBR的应用,一SBR的合成,1. 乳液法(E-SBR) 高温乳液聚合：50 过氧化物，凝胶含量高； 低温乳液聚合：5 氧化还原，凝胶少，加工性好。 2. 溶液法(S-SBR) 1960S投入工业化生产，在绿色轮胎中获得广泛应用。 与E-SBR相比： 滚动阻力低20%30%，抗湿滑性高3%、耐磨性高10 3. 集成橡胶（SIBR) 分子设计链结构，集低滚动阻力、高抗湿滑和高耐磨于一身。,二SBR 的分类（按制法分）,三SBR的结构,结构单元： 苯乙

5、烯含量：550，通常为23.5（BR/SBR=6.3/1） 苯乙烯含量影响SBR的性能： 使用性能：硬度，Tg，弹性，模量，耐老化性； 加工性能：挤出和压延特性,乳聚SBR：顺1,410%，反1,470%，1,220%； MWD46，加工性好； 随聚合温度的降低，SBR的分子量提高，支化少， 乙烯基含量低，拉伸强度升高，耐磨性和耐屈挠龟裂性提高； 溶聚SBR：顺1,4结构比乳聚SBR高（3040%）， 1,2810%；MWD1.4-1.8, 线形含量高，动态性能好，加工性差。,二次结构,S-SBR与E-SBR微观结构的比较,SSBR与ESBR用于子午胎中的性能比较,三次结构,无规共聚，因此SB

6、R为非自补强橡胶。,四SBR的性能,非自补强橡胶，机械强度比NR差; 生胶格林强度约为0.5MPa； 纯胶硫化胶的强度为1.43.0MPa； 炭黑补强后硫化胶的拉伸强度高达1728MPa。 双键含量及活性比NR低，耐热、耐老化性比NR好； 苯取代基使SBR的弹性、耐寒性比NR差，生热高; SBR的起始龟裂比NR慢，但裂口增长比NR快。 SBR粘着性比NR差。 耐磨性比NR好，S-SBR好于E-SBR; 苛刻路面比BR差； SBR的抗湿滑性优于NR、BR；,集成橡胶与轮胎性能的关系,-80tan开始增加， 轮胎的耐磨性和耐低温性好，由材料的耐低温链段决定。,BR,五. SBR的配合与加工,1.

7、SBR的配合： 必要成分： a.硫化剂：用量比NR低 b.促进剂：用量比NR高 c.补强剂 d.增粘剂 一般成分： 防老剂，软化剂,2. SBR的加工,a.塑炼: 容易塑炼； b.混炼：生热高； c.压延、压出：收缩率大； d.成型：格林强度低、黏着性差； e.硫化：硫化速度较NR慢。,六SBR的应用,SBR是一种耗量最大的通用橡胶，应用广泛，除要求耐油、耐热、耐特种介质等特殊情况外的一般场合均可使用。 主要用于轮胎工业，另外还用于运输带的覆盖胶，输水胶管，胶鞋大底，胶辊，防水橡胶制品，胶布制品、微孔海绵制品、防震制品等。,1.5 丁腈橡胶,一 NBR的分类 二 NBR的结构 三 NBR的性能

8、 四 NBR的配合与加工 五 NBR的应用,一NBR的分类,NBR是丁二烯和丙烯腈的低温（5）乳液无规共聚物。 根据丙烯腈含量 (1651%)分：,丁腈-40 丁腈-26 丁腈-18,二丁腈橡胶的结构,聚合温度低，反式结构高，1，2-含量降低； 结构:不饱和、极性橡胶 两种结构单元无规共聚，为非自补强橡胶。,柔性变差 耐低温性变差 弹性变差 压缩永久变形增加 电绝缘性下降,硬度提高 强度提高 耐磨性提高 耐油性提高 抗静电性提高 耐老化性能提高,性能变差,性能变好,NBR的性能与ACN腈含量的关系,随着ACN含量的增加：,三. 丁腈橡胶的性能,优秀的耐油、耐非极性溶剂性能; 抗静电性在通用橡胶

9、中独一无二; NBR的体积电阻率为1091010cm，半导体体积电阻率的上限是1010cm，可以作导电橡胶。 气密性好，仅次于IIR; 耐热性、耐臭氧性比NR、SBR、BR好，比EPM、IIR、 CR差;长期使用温度为100。 与极性物质如PVC、酚醛树脂、尼龙相容性好。,橡胶的耐油性,以橡胶在No.3油中的体积膨胀率表示耐油性。将橡胶材料的耐热性和耐油性分为十级： A-B-C-D-E-F-G-H-J-K，等级越高，耐热性和耐油性越好。,弹性、耐寒性差; 非结晶性橡胶，强度低。 NBR的纯胶硫化胶拉伸强度为34.5MPa， 炭黑补强后硫化胶的拉伸强度为2530MPa。,三. 丁腈橡胶的性能,特

10、殊品种丁腈橡胶,氢化丁腈橡胶（HNBR） 羧基丁腈橡胶（XNBR） 键合型丁腈橡胶（AONBR） 热塑性丁腈橡胶 粉末丁腈橡胶（PNBR） 液体丁腈橡胶（LNBR）,目前已商品化的特殊品种的丁腈橡胶有：,氢化丁腈橡胶HNBR,对NBR中的不饱和1，4-丁二烯进行催化加氢； HNBR的饱和度提高，耐老化性能提高，填补NBR和FPM间的空白； 多用于汽车工业的同步调速带、动力方向盘、空调和燃油系统及航空、油田等领域。,四NBR的配合与加工,硫化与硫黄的溶解性差，应该先加。 补强使用炉法CB; 塑炼困难，生热高，低温薄通，一般不用密炼机； 混炼生热大，加增塑剂DOP; 硫化可高温硫化，无返原现象.,

11、五. 丁腈橡胶的应用,丁腈橡胶主要用作耐油制品，如耐油胶管、胶辊、各种密封件、大型油囊等。 丁腈橡胶还可以作为PVC的改性剂及与PVC并用作阻燃制品，作抗静电好的橡胶制品。,1.6 氯丁橡胶,一CR的分类 二CR的结构 三CR的性能 四CR的配合与加工 五CR的应用,一CR的分类,CR是由2-氯-1,3-丁二烯采用乳液聚合得到。,二CR的结构,G型：结晶倾向大。 储存稳定性差； 不需加促进剂； 粘合性能好； 弹性高； 撕裂强度高； 耐屈挠性好； 适于动态制品。,W型：储存稳定性好； 耐热老化性好； 压缩永久变形小； 抗屈挠割口增长性差。,CR的分类,二CR的结构,1微观结构： 以反1,4结构居

12、多（85%），分子规整度高，结晶度高； 分子量大的部分含量高，分子量低的部分含量低。,2聚集态结构：CR属于自补强橡胶，在拉伸或低温的情况下均可结晶，结晶能力高于NR。,CR主要是1,4-聚合，大分子链上有97.5%的Cl原子直接连在有双键的碳原子上，Cl的吸电性使双键及Cl原子变得不活泼，不易发生化学反应，表现在： 不能用硫黄硫化体系进行硫化； 耐老化性能比一般的不饱和橡胶要好得多。 1.5%的1,2-聚合使CR中含有活泼的烯丙基氯，成为硫化的活性点。,3CR的化学结构与反应特性,三CR的性能,1一般性能： 力学性能较高：自补强极性橡胶 ; 良好的耐油性能：通用胶中仅次于NBR; 良好的耐老

13、化性能：介于不饱和与饱和橡胶之间； 良好的粘合性能:用作胶粘剂 气密性较高; 电绝缘性能差; 较差的耐低温性能。,氧指数（OI）：使试样保持蜡烛状燃烧所要的氮气、氧气混合气体中氧气的最低体积分数。 CR的氧指数为3841，离火自熄（氧指数27） OI27 为高难燃材料如PTFE、CR； OI介于2227为难燃材料如CPE、PC、PA； OI22%为易燃材料如NR、PE、EPDM。,2阻燃性能好,常用橡胶的氧指数,硫化体系 金属氧化物硫化，如用ZnO 5份，MgO 4份。 补强体系 CB的补强作用不是很明显-提高撕裂强度、定伸应力。 防护体系 虽然耐老化性能比NR好，仍需使用防护剂。 增塑体系 石油系,磷酸酯，酯类等。 增粘体系 选用古马隆、酚醛树脂、松焦油。尤其是结晶性的非硫调型CR。,四. CR的配合与加工,1.CR的配合,CR加工时三种状态的温度变化范围比NR的低，炼胶时容易粘辊。其粘弹行为随温度的变化如表 ：