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1、学而不思则惘，思而不学则殆第一章生胶三问答题1.天然橡胶包含那些非橡胶成分，它们对橡胶性能会产生哪些影响? 答：蛋白质： NR 中的含氮化合物都属于蛋白质。（ a）蛋白质有防止老化作用；（ b）分解放出氨基酸促进橡胶硫化； （c）使橡胶容易吸收水分，易发霉；（d）蛋白质的吸水性使制品的绝缘性降低。丙酮抽出物：指橡胶中能溶于丙酮的物质，主要是一些高级脂肪酸和固醇类物质。高级脂肪酸：软化剂、硫化活化剂（促进硫化）甾醇：防老剂磷脂：分解放出游离的胆碱，促进硫化少量的胡萝卜素：物理防老剂（紫外线屏蔽剂）灰分：是一些无机盐类物质，主要成分是Ca、Mg 、K、Na、Cu、Mn 等。其中 K、Na、Ca、M
2、g 影响橡胶的电性能；Cu、Mn 等变价金属含量多加速橡胶的老化（限度3ppm） 。 水分：对橡胶的性能影响不大，若含量高，可能会使制品产生气泡。 2.回答问题并解释原因SBR 与 NR 相比，哪一种更耐热氧老化? SBR 耐热氧老化比NR 稍好原因：因为SBR 分子链的侧基为弱吸电子基团，NR 分子链的侧基是推电子基团，前者对于双键和双键的氢的反应性有钝化作用，后者有活化作用，其次，苯基体积较大，对于反应可能有位阻作用，丁苯橡胶中双键浓度比天然橡胶稍低。EPDM 与 IIR 相比，哪一种更耐臭氧老化? 答： EPDM （乙丙橡胶） ，因为 IIR 的双键在主链上，而EPDM 的双键在侧基上，
3、在主链上影响较大。NBR 与 CR 相比，哪一种更耐石油类油类? 答：NBR（丁腈橡胶） ，NBR 中含有极性很强的腈基，在各种基团中腈基的电负性最大。CR 与 BR 相比，哪一种更耐臭氧老化? 答：CR（氯丁橡胶） ，因为 CR 中主要是 -CH=CH- 结构，氯的存在抑制了-CH=C- 中双键的反应性BR 与 NR 相比，哪一种冷流性大? 哪一种回弹性大? 答： BR 冷流性较大，因为BR 是溶液聚合的，分子量分布窄，支化少，凝胶少。断裂伸长比b 低及 Tg 低造成的。BR 比 NR 回弹性大，因为BR 分子链无侧基，分子链柔性较好，分子间作用力较小。 3.在NR、IR、SBR、BR、EP
4、R、 IIR、CR 和 NBR 中，哪些属于结晶自补强橡胶?结晶是通过什么途径对橡胶起补强作用? 答：4.试简述 NR 与 IR 在性能上的主要不同点及原因未硫化胶流动性好于NR，生胶有冷流倾向，格林强度低，硫化速度较慢，IR 压延、压出时收缩率较低，粘合性不亚于NR。IR 硫化胶相比于NR 硬度，定伸应力和拉伸强度较低，扯断伸长率稍高， 回弹性与NR 相同，高温下回弹性比NR 稍高，生热性及压缩永久变形、拉伸永久变形都较NR 低，IR 耐老化性稍逊于 NR。原因： IR 微观结构中顺式含量低于NR，即分子规整性低于NR，所以异戊橡胶结晶能力比NR 差，分子量分布较窄，不含有NR 中那么多的蛋
5、白质和丙酮抽出物等非橡胶成分。 5.试比较高温SBR 与低温 SBR 的主要不同点；充油SBR、充炭黑 SBR 及充油充炭黑SBR 与未填充 SBR 相比有哪些优点? 高温 SBR 与低温 SBR 相比，高温SBR 分子量分布指数比低温SBR 高，支化程度和凝胶含量比低温SBR 高。SBR 分子链柔性较低，Tg 较高，分子间作用力大，为改善加工性能，可加入软化剂，充油精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆SBR 比未填充SBR 有较好的加工性能。丁苯橡胶不能结晶，是非自补强橡胶，必须加补强剂，
6、充炭黑SBR 比未充填SBR 有较好的拉伸强度、撕裂强度等。6.在不考虑聚合反应的情况下，试说明为什么在EPDM 中选用非共轭二烯为第三单体? 选用非共轭二烯是虚妄在分子键中保存双键中非共轭的双键在侧基上，耐老化。 7.根据用途选择一种适当的橡胶制造水胎或硫化胶囊乙丙橡胶制造内胎丁基橡胶制造耐230在石油介质中连续工作的密封件氟橡胶具有一定阻燃性、机械强度较高、耐酸碱的运输带覆盖胶氯丁橡胶8.试比较一下NR、SBR 和 BR 的弹性、 耐老化性与硫磺反应性等有何差异?并从化学结构上加以解释。弹性比较： BRNRSBR ，因为 BR 主链上无侧基，NR 主链上有侧甲基，SBR 侧基是苯基及乙烯基
7、，分子链柔顺性BRNRSBR 耐老性比较： SBRBRNR，因为 NR 主链上侧基是推电子基团，SBR 侧基是弱吸电子基团，前者对于双键及双键氢有活化作用， 后者有钝化作用， BR 无侧基， 介于两者之间。硫磺反应性比较：NRBRSBR，因为 NR 主链上侧基是推电子基团，SBR 侧基是弱吸电子基团，前者对于双键及双键氢有活化作用， 后者有钝化作用， BR 无侧基，介于两者之间。 9.试从化学结构上说明IIR 为何具有优良的耐老化和耐气透性?硅橡胶为何耐高温? 答： 对于丁基橡胶，可以看出分子主链周围有密集的侧甲基，且无极性基团和活性基团。异戊二烯的数量相当于主链上每100 个碳原子才有一个双
8、键（单个存在），可近似看作饱和橡胶，所以它耐老化，透气性好。对于硅橡胶来说，硅橡胶是分子主链中为SiO无机结构，热稳定性好，因此耐高温。10.鉴别橡胶两包生胶标识模糊，已知其中一包是SBR-1502， 另一包是BR-DJ9000, 试选择一定的方法，将其准确地区分开来。测玻璃化转变温度、看冷流。有两块外观均为黑色的混炼胶，已知其一是掺有少许炭黑的CR，另一块是掺有少许炭黑的 BR 胶，试至少用两种最简单(不用任何仪器 )的方法，将它们分辨开来。燃烧， CR 有刺鼻的味道。观察冷流。11.分离橡胶一块EPDM 与一块 FPM 被混成一块宏观上比较均匀的共混胶，试选用一种适当的方法将其分离开。12
9、.什么是 TPE?如果用 PE 及 PS 分别作为硬相，试问这两种TPE 的最高使用温度取决于什么?大约应是多少度? 答:TPE 指热塑性弹性体，在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性材料。 以 PE 作为硬相，最高使用温度取决于PE 的熔点，大约是146。以 PS作为硬相，最高使用温度取决于PS的玻璃化转变温度，大约是100。 13.什么是再生胶 ?橡胶再生过程的实质是什么?再生胶有何用途? 答：再生胶的定义：由废旧橡胶制品和硫化胶的边角废料、经粉碎、脱硫等加工处理制得的具有塑性和粘性的材料。实质：橡胶的再生是废胶在增塑剂（软化剂和活化剂）、氧、热和机械剪切的综合作用下，部分
10、分子链和交联点发生断裂的过程。应用： （1）在轮胎工业中，再生胶主要用于制造垫带，另外也可用于外胎中的钢丝胶、三角胶条以及小型轮胎、力车胎中等。（2）在工业用橡胶制品中也有应用，如胶管、胶板等橡胶制品中。14.为什么丁苯胶的硫化速度比天然胶慢? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆答：因为NR 有推电子的侧甲基，而丁苯橡胶有弱吸电子的苯基和乙烯基侧基 15.SBR 在哪些性能上优于NR?试从结构上解释之。SBR 的耐磨性、抗湿滑性、起始龟裂性能及使用温度上限都优于NR。因为 NR 有推电子的
11、侧甲基，而SBR 有弱电子的苯基和乙烯基侧基，SBR 分子链侧基是苯基及乙烯基，分子链不易内旋转。16.再生胶的制造方法主要有哪几种? 油法、 水油法、挤出法、溶解法、室温塑化法、 动态脱硫法第二章橡胶的硫化体系及硫化三 回答问题1硫磺在NR、SBR、BR 和 NBR这几种橡胶中的溶解性怎样?硫磺交联键的类型有哪几种? 答：室温下，硫磺在 NR 和 SBR 中溶解较为容易， 在 BR 和 NBR 中的溶解比较困难。单硫键 -C-S-C- 双硫键 -C-S-S-C- ：耐热、耐老化性能较好，但张伸性能、耐疲劳性能较差多硫键 -C-Sn-C- 机械强度高，耐疲劳性好，但耐热、耐老化性能较差。 2哪
12、些橡胶可用硫磺硫化，单用硫磺硫化有何缺点? 含双键多的橡胶可用硫磺硫化。硫化时间长、硫磺用量多、硫化温度高、能耗大、硫磺利用率低，而且橡胶的工艺性能和物理机械性能较有促进剂和活化剂的硫化体系低。 3用过氧化物硫化和树脂硫化各须注意哪些问题? 过氧化物需注意：配方体系中不宜使用酸性促进剂，因为酸性易使自由基钝化。树脂硫化温度高、速度慢。4用硫磺、有机多硫化物、过氧化物、树脂硫化时，其硫化胶性能有何特点? 常硫量硫化体系：拉伸强度高、弹性大，耐疲劳性好；耐热、耐老化性能较差。半有效硫化体系：拉伸强度、弹性、耐疲劳性能始终；耐热、耐老化性能较差。有效硫化体系：耐热，耐老化性能较好，但拉伸强度、弹性、
13、耐疲劳性能较差。平衡硫化体系：高强度、抗撕性、耐热氧、抗硫化返原、耐动态疲劳性和生热低。有机多硫化物： 硫化胶以低硫键为主，故硫化胶具有良好的耐热、耐老化性能， 但拉伸强度、耐疲劳性能较差，永久变形较大。有机过氧化物：由于交联键是C-C 键，键能比低硫键高，故硫化胶的耐热、耐老化性能优越，压缩变形小，但拉伸强度和伸长率较低。酚醛树脂硫化：在硫化胶结构中没有热稳定性小的硫交联键，而是由热稳定性较高的C-C和 C-O-C 交联键，或因树脂大分子直接参与交联结构，所以显著地提高了耐热性能和化学稳定性。 此外， 又因交联键在硫化过程中的断裂程度很小，所以在高温下硫化几乎不出现硫化返原现象。5传统硫化体
14、系、 有效硫化体系、半有效硫化体系对硫化胶结构与性能有何影响?其应用范围怎样 ? 常硫量硫化化体系用量：S1.5 份促进剂一份左右硫化胶结构：以多硫键为主（占70%） ，低硫键较少性能特点：拉伸强度高，弹性大，耐疲劳性好；耐热，耐老化性较差此硫化体系使得胶料交工的安全性好，加工成本低，性能能满足一般要求。有效硫化体系用量：S 0.8-1.5 份或部分给硫体代替，促进剂1-1.5 份硫化胶结构：此硫化体系能使硫化胶形成占绝对优势的低硫键（90%）性能特点：耐热，耐老化性能较好，但拉伸强度、弹性、耐疲劳性较差多用于在静态条件下使用的制品，如耐油密封圈。半有效硫化体系用量：低S 0.2-0.5 份或
15、部分给硫体代替促进剂2-4 份硫化胶结构：多硫键，低硫键大体各占一半。性能特点：拉伸强度、弹性、耐疲劳性能适中；耐热，耐老化性能稍好此硫化体系多用于精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆在动态条件下使用的制品，如轮胎胎侧。 6CR 适用的硫化剂是什么?为什么不用硫磺硫化? CR 适用的硫化剂是金属氧化物。因为CR 中主要是 -CH=CCl- 结构，氯的存在减弱了其中双键的反应性，所以其硫化反应活性比 NR/SBR/NBR 低，不能用硫磺硫化。 7MgO 在 CR 配方中的作用是什么? 在高温（
16、 100以上）能提高硫化胶的定伸应力，并能吸收硫化过程中产生的HCl ，在低温下具有稳定剂作用，能防止焦烧，但硫化时间长，且硫化程度不高。 8在过氧化物硫化体系中，硫化有什么作用? 可配用少量硫磺作辅助硫化，使之生成少量的低硫键，提高硫化胶的强伸性能。 9在制定胎面胶配方时，常采用哪些促进剂? 胎面胶应具有的使用性能：机械强度高，耐磨，弹性好，有一定的耐热、耐老化性能。因以合成胶为原料时，加入炉里作补强剂，它对胶料有促焦烧作用，故要求促进剂有一定长的焦烧时间，为此可选择常硫量+（噻唑类、次磺酰胺类）这样一种硫化体系。此硫化体系含适当低硫键和多硫键，可满足性能要求。10促进剂并用形式有哪几种?如
17、要提高 DM 和 NOBS 的硫化活性时，应并用何种促进剂? 11防焦剂的种类及特性有机酸，如水杨酸、邻苯二甲酸（酐）。优点是价格便宜，缺点是仅对酸性促进剂起延滞作用，对次磺酰胺类促进剂无效又硬相硫化速度。亚硝基二苯胺NDPA 或 NA 应用最广， 对硫化速度不产生干扰，在加工温度下易分散于胶料中，无喷霜危险。缺点是有勿扰，易使脚料颜色改变，仅限于神色胶料中使用防焦剂CTP 优点：不影响硫化胶的结构和性能，不影响硫化速度，CTP 的焦烧时间的关系是线性的， 可以随着调节诱导期长短，便于生产安全的控制。 12 请指出 NR、 SBR、 EPDM 、NBR 、BR 的反应活性中心位置13硫化曲线中
18、的诱导期、硫化返原、硫化平坦期对一个企业的经济效益有何意义? 硫化曲线中诱导期要足够长，充分保证生产加工的安全性，硫化速度要快，提高生产效率，降低能耗。硫化平坦期要长，硫化胶具有较好的机械性能。并不希望出现硫化返原，这会使硫化胶物理机械能能下降。14活性剂 (氧化锌和硬脂酸)在硫磺硫化体系中的作用是什么? 氧化锌和硬脂酸所组成活性剂课结合形成硬脂酸锌盐，硬脂酸锌盐有较大的溶解能力，可参与硫化反应个过程，减少多硫键的数目，从而改善了耐热、耐老化性能。 15下列各种橡胶，哪些可以进行硫化反应? 过氧化物 (NR 、SBR、IIR、CR) 硫磺 (NR、BR、IIR 、CR) 金属氧化物(NR 、
19、CR、NBR 、 IIR) 辐射硫化(NR、CR、 NBR 、 IIR 、 EPR) 过氧化物（EPM Q NR BR NBR CR SBR） 金属氧化物（ CR CSM）硫磺（ SVR NR IIR EPDM NBR）16试说明 NR 中不同硫磺用量和促进剂用量对硫化体系类型、交联结构及硫化胶性能的影响。答： NR 的普通硫磺硫化体系，促进剂0.5-0.6 份，硫磺 2.5 份，所得硫化胶网络70%以上为多硫交联键， 硫化胶具有良好的初始疲劳性能，室温下有优良的动静态性能，但不耐热氧老化。高促低硫（促进剂3-5 份，硫化剂0.3-0.5 份）或无硫，为有效硫化体系，交联结构中单、双硫键占90
20、%，硫化橡胶有较高的抗热氧老化性能，但起始动态疲劳性差。促进剂、硫磺用量介于以上两种之间，为半有效硫化体系，交联结构中多硫键与单双硫键相当，硫化胶有较好的动态性能，又有中等程度的耐热氧老化性能。促进剂与硫等物质的量，为平衡硫化体系，交联结构有单硫、多硫、双硫，硫化胶有优良的耐热老化性和耐疲劳性。17为什么在过氧化物硫化体系中，NR、BR 和 SBR 的交联效率会产生很大差异? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆在 NR 中，交联反应以夺取-亚甲基反应形成大分子自由基的方式进行，因为侧甲基的
21、存在限制了自由基对双键的加成反应。但在SBR 和 BR 条件下，交联反应可通过自由基加成反应或夺取 亚甲基活泼氢进行。在加成反应中，重新形成交联键，但自由基没有减少，因此这些橡胶具有较高的交联效率。18高温快速硫化体系的配方设计应注意哪些问题? 高温快速硫化必须注意防止焦烧，提高生产安全性和防止制品物理性能下降的倾向，上述问题的解决取决于生胶品种及其硫化体系的选择，特别是硫化的特殊配合：选择耐热的胶料采用有效和半有效硫化体系的结合硫化的特种配合19制造耐热密封轴套，选用 NBR-40 并用 DCP(过氧化二异丙苯)4 份(纯度 40%)，在 160下硫化，此时半衰期为3.5 分钟； 求该温度下
22、的硫化时间若在 200时，它的正硫化时间为1.5 分钟，求硫化温度系数K 解：过氧化物硫化时，其硫化时间根据有机过氧化物的半衰期决定，一半取在硫化温度下的5-10 倍为准。 半衰期为3.5min，硫化时间为16.5-35min 20某一产品胶料的正硫化时间为130 20min，其中平坦硫化时间围为20100min，为了提高生产效率，硫化温度改为140； 求本产品在140时的硫化平坦期范围的时间求本胶料的最小和最大硫化效应(K=2.0) 21 如何测定硫化反应的活化能? 22 已 知 有 下 列 交 联 网 络 ， 请 你 说 出 与 其 相 对 应 的 硫 化 体 系 -C-C- -C-O-C
23、- -C-S1-C- 和 -C-S2-C- -C-S1-C- 、 -C-S2-C- 和 -C-SX-C-( 其中以多硫交联键为主) -C-S1-C- 、-C-S2-C-和-C-SX-C-( 其中以单硫键和双硫键为主) 答：依次是：过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系、有效硫化体系、传统硫化体系、半有效硫化体系23已知一胶料正硫化条件为135 30 min，平坦范围为3050min，已测出该胶料在实际硫化中的升温情况如下t(min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 T( ) 70 115 120 125 130 135 135 135 135 试判断该胶料经加热40 min 时是
24、否达到正硫化?有无过硫 ? 24用哪种试验方法，判断NR 是由过氧化物、传统硫化体系或是有效硫化体系硫化的?简述理由。25橡胶的硫化过程可分为哪几个阶段?试以硫化历程来加以说明。答：从化学反应角度看，第一阶段：诱导期，各组分相互作用，生成有侧基的橡胶大分子。第二阶段： 交联反应，带有侧基的橡胶大分子与橡胶大分子发生交联反应。第三阶段： 网络熟化阶段，交联键发生短化、重排、裂解，趋于稳定。从宏观角度看，分为焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。26通常测定正硫化时间的方法有哪些?它们所测得的正硫化时间是否完全一样?为什么? 27在橡胶制品硫化时为何要加压?硫化时间与硫化温度之间有何关系
25、?当胶料在140时正硫化时间为20min，试分别用范特霍夫公式和阿累尼乌斯方程计算在硫化温度为145的等效硫化时间。 (设 K=2， E=92KJ/mol,R=8.31J/mol) 第三章橡胶的老化与防护三 问答题2为什么IR、NR 热氧老化后变软，BR、SBR 和 NBR 热氧老化后变硬? 3影响热氧老化的因素主要有哪些? 4 臭氧老化的机理是怎样的?影响臭氧老化的因素有哪些?为什么温度对臭氧老化影响不大，而应变影响较大?石蜡为何能防护静态使用条件下的橡胶臭氧化? 5不饱和碳链橡胶的吸氧曲线是什么形状的?曲线可分为几个阶段?每个阶段各有何特点?根据下图三种橡胶吸氧动力学曲线判断它们的耐热氧化
26、的顺序。吸 a 氧 b 量 c 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆试验时间，小时答：不饱和碳链橡胶的吸氧曲线呈S 型，可分为三个阶段。第一阶段吸氧量小，吸氧速度基本恒定， 此阶段橡胶性能虽有所下降但不显著，是橡胶的使用期。第二阶段是自动催化氧化阶段，吸氧速度急剧增大，在此段后期，橡胶已深度氧化变质，丧失使用价值。第三阶段是氧化反应结束阶段，吸氧速度先变慢后趋于恒速最后降至零，氧化反应结束 6通常有几种因素催化橡胶的氧化，其作用机理如何?怎样防护 ? 7 说明自由基链终止型防老剂的结构与防护
27、效能的关系?何以说明抗氧剂脱氢越容易防护效果越高 ? 8何谓防老剂的协同效应、对抗效应、 加和效应 ?什么情况下防老剂之间可能有协同效应? 9.影响臭氧老化的因素有哪些? 10.影响疲劳老化的因素有哪些? 11.防老剂为什么有适当的用量? 12.防老剂按结构可分为几类?各有何特点 ? 13.什么是反应性防老剂?它有何特点 ? 14.橡胶臭氧老化的特征是什么? 15.试解释将防老剂D 与防老剂TNP 并用时会产生什么效果?为什么 ? 16.橡胶臭氧老化的物理防护方法有几种? 答：四种，分别是橡胶并用、橡塑共混、表面涂层、加抗臭氧蜡。17.为什么链终止型防老剂和破坏氢化过氧化物型防老剂并用会产生协
28、同效应? 18.试分析比较 NR、CR、BR 的耐臭氧老化性能20.试分析轮胎的胎侧在使用过程中发生的老化形式，根据所发生的老化形式应选用何种防老剂 ? 21.选择合适的防老剂 (1)与食品接触的白色橡胶制品防老剂 D 防老剂4010 防老剂264 (2)轮胎胎侧胶防老剂MB 防老剂4010NA 防老剂2246S (3)耐油抽出的橡胶防老剂A 防老剂NBC 亚硝基二苯胺第四章橡胶的补强与填充体系三问答题5炭黑聚集体的形态与炭黑结构程度高低有什么关系? 炭黑的一次结构（基本聚集体，聚熔体，永久结构）炭黑在制造过程中，粒子间互相融结而形成的链枝状或葡萄状的聚集体叫一次结构。它由化学键结合，炼胶过程
29、中不受破坏，是炭黑在胶料中最小可分散的单位。炭黑的二次结构（次级聚集体）指两个或两个以上，通过范德华力（物理吸附）而形成的疏松缔合物。结合较弱，有些在造粒时被破坏，大多在炼胶时被破坏。6炭黑聚集体表面有什么基团?炭黑的 PH 值与表面基团有什么关系? 答：炭黑表面上有自由基、氢、含氧基团（羟基、羧基、内酯基、醌基）。炭黑的PH 值与表面的含氧基团有关，含氧基团含量高，PH 值低，反之亦然。7炭黑的粒径、结构度、表面含氧基团怎样测定?工业上常用的方法有几种?这些工业方法各有何优缺点?有什么更恰当的方法可以代替它们? 8. 什么是结合橡胶?结合橡胶形成的途径有哪些?哪些因素影响结合橡胶的生成量?
30、答：结合橡胶，也称为炭黑凝胶（bound- rubber） ，是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。形成途径有两个，一是化学吸附，二是物理吸附。影响结合橡胶的因素炭黑的因素，炭黑的比表面积（比表面积增大，结合橡胶增加）、混炼薄通次数、温度（温度升高结合胶量升高） 、橡胶性质（不饱和度高，分子量大的橡胶生成的结合胶多）、陈化时间（时间增加，结合胶量增加，约一周后趋于平衡）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆-9- 9.计算炭黑表面有多少克结合橡胶?炭黑的结构孔隙中包容多少克吸留橡
31、胶?有多少克橡胶处于玻璃态或亚玻璃态?条件如下 35 克 HAF 加到 100 克 NR 中， NR 比重为 0.92g/cm3，HAF 比重为 1.84g/cm3，HAF 比表面积为 76m2/g，DBP 吸油值为140ml/100g ，结合橡胶平均厚度为40 埃。10什么是炭黑的表面粗糙度?表面粗糙度是怎么形成的?粗糙度影响橡胶的哪些性能? 11炭黑的粒径、结构度、表面活性及表面含氧基团对胶料的混炼、加工工艺性能和焦烧性有何影响 ? 答：对于混炼，粒径：粒径小，吃料慢，难分散，生热高，黏度高；结构：结构高，吃料慢，易分散，生热高，黏度高；活性：活性高，生热高，黏度高，对吃料、分散影响不显著
32、。对于加工工艺（压延、挤出），炭黑粒径小、结构度高、用量大，压延挤出半成品表面光滑，收缩率低，压出速度快。对于焦烧性，炭黑表面含氧基团多，pH 值低，硫化速度慢；炭黑粒径小，结构高，易焦烧，硫化速度快。12炭黑的基本性质对硫化胶的拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率、耐磨性有何影响? 炭黑粒径的影响：粒径小，撕裂强度、定伸应力、硬度均提高，而弹性和伸长率下降，压缩永久变形很小，耐磨性好。炭黑结构的影响：定伸应力随结构度的升高而明显提高。结构对磨耗的影响小于炭黑比表面积的影响，而且它的影响只有在苛刻磨耗条件下才明显化。炭黑表面活性的影响：炭黑粒子表面的活性及结晶尺寸对补强作用有一定影响，微晶尺寸增大，
33、炭黑的补强作用下降。炭黑粒子的表面粗糙度对橡胶补强不利。 13在配制导电胶料时应选用何种炭黑?为什么 ? 应选粒子小， 结构度高， 粗糙度高的炭黑，如导电炭黑结构度高的炭黑会使胶料中聚集体间距离近，有利于电子从一个聚集体向另一个聚集体跃迁。14白炭黑分为几类?各有何特点 ?白炭黑表面有什么基团?气相法白炭黑和沉淀法白炭黑结构上有什么不同? 根据制造方法不同分为干法白炭黑（气相白炭黑）湿法白炭黑（沉淀白炭黑）气相法白炭黑的补强性好，但价格贵， 产量低。 沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。白炭黑表面上有羟基、硅氧烷基。气相法的粒子内部为无规则的三元体型结构，呈紧密填满状态
34、；沉淀法白炭黑内部有无规则的二元线性结构，因而有毛细孔内表面。15干法白炭黑的粒径大小和硬质炭黑相近，为何其补强性较差? 答：其与干法白炭黑的结构有关。干法白炭黑内部除三维结构的二氧化硅外，还残存有较多的二维结构， 致使分子间排列较为疏松，有很多毛细结构，易吸湿， 降低了补强性。 17分析下列化合物中哪一种可能在表面含羟基的白炭黑与二烯烃橡胶之间起偶联剂的作用?哪些能起到对碱性无机填料与二烯烃橡胶之间的偶联作用? CH2=CH-(CH2)15-COOH CH3-CH2-(CH2)15-CH2OH CH3-(CH2)15-CH=CH2 CH2=CH-CH2-Si-(OCH3)3 /18炭黑在橡胶
35、中为何有最大填充量?若实际用量超过该最大值后会怎样? 过多则出现硬化效应，但对热裂法炭黑则不限。 19计算 HAF 在 BR 中的最大填充量条件 HAF 的 DBP 吸油值为120ml/100g ， 比表面积为76m2/g， 结合橡胶厚度为45 埃 (并假设是平面的 )，比重 1.86g/cm3， BR 比重为 0.92g/cm3。 20根据用途选择一种填料制造矿山地区砂石路面上使用的载重车胎面胶精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆 HAF-HS SRF HAF MT 沉淀法碳酸钙陶土某胶硫
36、化速度快，要求选一种对硫化速度 有 减 缓 作 用 的 补 强 剂 ISAF HAF EPC FEF FT 药 用 瓶 子 的 瓶塞 CaCO3 SRF BaSO4 乙丙橡胶与天然橡胶并用做白色胎侧胶白炭黑沉淀法CaCO3 GPF 陶土21用大分子滑动理论解释炭黑对橡胶的补强作用胶料原始状态，长短不等的橡胶分子链被吸附在炭黑粒子表面上。)当伸长时，这条最短的链不是断裂而是沿炭黑表面滑动这时应力由多数伸直的链承担，起应力均匀作用，缓解应力集少为补强的第一个重要因素。当伸长再增大，链再滑动，使橡胶链高度取向，承担大的应力，有高的模量，为补强的第二个重要因素。由于滑动的摩擦使胶料有滞后损耗。损耗会消
37、去一部分外力功，化为热量，使橡胶不受破坏，为补强的第三个因素。胶料回缩后炭黑粒子间橡胶链的长度差不多一样，再伸长就不需要再滑动一次，所需应力下降 22最常用的表征填料对橡胶补强作用大小的指标是什么?怎样测定和计算? 补强度可用Cunneen 和 Russell方程表示 Vro，Vrf=ae-z+b 也可用 Lorenz 和 Parks 方程表示 Qf/Qg=ae-z+b Vro，Vrf- 平衡溶胀时无填料和有填料硫化体系中橡胶烃的体积分数Qf Qg平衡溶胀时无填料和有填料硫化体系中每克橡胶烃所吸收的溶剂克数。 z-填料填充胶中填料的质量分数a，b-为特征常数。a 值越大补强强度越大。对各种填料
38、改性，情况比较复杂，有时a 值提高并不表明提高了补强性 24通常所说的硬质炭黑和软质炭黑各包括哪些品种，有何特点? 硬质炭黑：粒径在40nm 以下，补强性高的炭黑如超耐磨，中超耐磨，高耐磨炭黑等。软质炭黑：粒径在40nm 以上，补强性低的炭黑，如半补强炭黑，热裂法炭黑等。 25可用哪些方法来提高白色填料的补强性? 一半可用表面改性的方法来提高白色填料的补强性。具体包括： 亲水基团偶联剂或表面活性剂改性、离子表面接枝、离子表面离子交换、粒子表面聚合物胶囊化。第五章弹性体共混 二问答题1在制造轮胎时，常采用NR 与 BR 共混或 NR 与 SBR 共混，试问NR 与 BR 或 SBR 共混的目的是
39、什么 ? 橡胶共混的主要目的是改善现有橡胶性能上的不足。NR 具有良好的综合力学性能和加工性能，被广泛应用，但它的耐热氧老化性，耐臭氧老化性，耐油性及耐化学介质性欠佳。 而多数合成橡胶的加工性能较差，力学性能也不理想，常给生产带来困难，这些合成橡胶与NR 掺混使用，性能互补，特别改善了合成橡胶的加工型，轮胎各部分胶料广泛采用 NR.SBR.BR 等共混。2共混物的物理制备法有哪些?各有何优缺点? 1）干粉共混法将两种或两种以上品种不同的细粉状聚合物在各种通用的塑料混合设备中加以混合，形成各组分均匀分散的粉状聚合物的方法称为干粉（粉料）共混法。此法优点：设备简单、 操作容易。 此法缺点： 所用聚
40、合物原料必须呈细粉状，若原料颗粒较大，需粉碎，但韧性大的聚合物粉碎困难干粉混合温度低于其 Tf，物料不易流动，故混合分散效果较差。 2）熔体共混法熔体共混法又称熔融共混法。此法是将共混组分在其Tf 以上用混炼设备制取聚合物共熔体，然后再冷却，粉碎或造粒的方法。此法优点：1.共混原料的粒度要求不严格； 2.混炼设备的强剪切作用使共混组分混合效果较好，制品相畴较小；3.可能形成一定数量的接枝或嵌段共聚物，从而促进组分之间的相容。3）溶液共混法将共混组分加入到共同溶剂中搅拌溶解混合均匀，然后加热蒸出溶剂或加入非溶剂共沉淀以获得共混物的方法此法应用场合：1.难熔易溶的共混组分；2.直接以溶液状态使用的
41、场合；3.用于相容性方面的研究。4）乳液共混法乳液共混法的基本操作是将不同种的聚合物乳液一起搅拌混合均匀后，加入精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆凝聚剂使异种聚合物共沉析以形成聚合物共混体系。3什么是聚合物的热力学相容性?什么是工艺相容性?二者关系如何 ? 热力学相容性： 由热力学性质决定的相互溶解性称为聚合物之间的热力学相容性。热力学相容的两种聚合物能达到分子链段水平的配合，并形成均一的相态。工艺相容性： 共混物在微观区域内分成了两个相，构成多相形态， 但在宏观上仍能保持其均匀性。聚合物
42、的工艺相容性与热力学相容性有密切的关系，距热力学相容条件比较近的，才具有良好的工艺相容性。4设有 A、 B 两种透明聚合物，若将其制成A/B 共混物，试问共混物是否透明?为什么 ?若不透明的话，怎样可以改善其透明性? 不透明相界面容易出现漫反射、漫折射。两相的密度相同。5指出下列条件下共混体系中哪一组分可能成为连续相? 共混物配比门尼粘度(oC混炼温度() CR/NR 50/50 60/50 50 NBR/PVC 70/30 50/- 150 SBR/NR 50/50 80/50 50 GuttaPercha/NR 50/50 -/50 60 CR/NR ：NR 为连续相。 SBR/NR ：N
43、R 为连续相。6在橡胶与塑料共混时，怎样可使塑料相(分散相 )的尺寸变小 ? 12- 1）组分相容性：相容性越好，分子间亲和力越大，从而相互扩散的能力强，岛相分散度高，粒径小。2）组分配比：组分配比越大，岛相颗粒越趋于成小圆球状，且粒径越小。 3）组分黏度：两种聚合物黏度相差越大，岛相越不容易被破碎分散，粒径越大。 4）共混时间岛相粒径随共混时间延长逐渐变小，达到一定程度后趋于平衡。 5）共混工艺采用两阶共混法不仅能缩小岛相的粒径， 也能改善粒径的分布。 6） 橡胶加工助剂： 一般使粒径变小， 分布变窄。 8 预测共混物相容性的方法有哪些? 预测聚合物是否相同最常用的方法是溶解度参数相近程度判
44、断法。两种聚合物溶解度参数相差越小，越有利于Gm 0，故相容性越好 9改善不相容聚合物相容性的方法有哪些? 1）向共混体系中添加相容剂一起共混；2）预先对聚合物进行化学改性，在分子链中引入能发生相互作用或反应性基团，在实际生产中多采用前法。10以 NR/BR 共混物为例，说明炭黑在NR、BR 中的分配对共混物性能的影响? NR/BR 共混， 当 BR 中炭黑含量低于60%时，随着炭黑在BR 中含量的降低， 硫化胶的拉伸强度、 撕裂强度、道路磨耗、回弹性等是趋于降低，而右德里奇升温和力学损耗等是趋于升高，只有炭黑在BR 中含量达到60%时，硫化胶的综合性能最好。 11怎样实现共混物的同步硫化?
45、12工艺相容性的理论依据是什么? 13影响共混物形态结构的因素有哪些? 14有哪几种方法可使共混物产生共交联? 15共混物不同的形态结构对性能有何影响?在加工工艺中海-海结构有何使用价值? 1）均相结构：共混物物性介于组分性质之间，一般为组分物性的加和值。2）单相连续结构：哪个组分是连续相、哪个组分是分散相对共混物性能起决定作用。共混物的模量、弹性、强度等物性取决于连续相，内耗生热、气体透过性、热传导性能及光学性能受分散相影响较大。3）两相连续结构（海-海结构）性能变化较大，物性低下。但可利用这种结构配制母炼胶，提高分散效率，降低能耗，进而提高产品性能。16改善可溶性配合剂在共混物中的分配措施
46、有哪些?影响不溶性配合剂在共混物中分配的因素有哪些 ? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 17 页学而不思则惘，思而不学则殆17为什么在SBR/NR 、BR/NR 及 SBR/BR 共混物中分散相的大小对其共混物的强伸性能影响不大，而在SBR/EPDM 共混物中 EPDM 为分散相时，分散相的粒径越小，共混物的耐臭氧老化性能越好? 19 NR/EPDM 并用，如果仅考虑共混物的性能，选用哪一种材料好? 促进剂aZDC( 二甲基二硫代胺基甲酸锌) b ZDMDC( 二乙基二硫代胺基甲酸锌) cZODIDC( 十八烷基异丙基二
47、硫代胺基甲酸锌) 补强剂aHAF b EPC c白炭黑生胶 a EP-43 bEP-65 防老剂a 264 (2， 6-二叔丁基 -4-甲基苯酚 ) b DOPC 2 ，6-二(十八烷基 )-4-甲基苯酚 硫化剂aS bDCP 第六章生胶的塑炼三问答题1什么叫塑炼?其目的意义何在?是否每种生胶都要塑炼? 指把具有弹性的生胶转变成可塑性胶料的工艺过程塑炼的目的： 1、使生胶获得一定的可2 塑性，满足加工的要求；2、使生胶的可塑性均匀化，以便制得质量均匀的胶料。门尼粘度60 以下的不用塑炼。 如软丁苯胶、 软丁腈胶 4 氧对生胶塑炼起到什么样的作用? 低温塑炼机械力为主，也称冷塑炼。高温塑炼氧化裂
48、解为主，也称热塑炼。5温度对生胶塑炼有何影响?为什么 NR 在 110下塑炼效果最差? 低温机械塑炼效果随温度升高而减小，高温机械塑炼效果随温度升高而急剧增大，在110左右的温度范围内，机械塑炼效果最小。当温度在 110附近时，机械力的破坏作用和氧的直接氧化裂解作用都很小，故总的机械塑炼效果最小。6开炼机塑炼时的操作方法有哪些?各有何优点 ? 1）薄通法： 生胶不包辊， 通过 0.51 毫米的辊距， 然后让其自然地落到开炼机的低秀盘上，再将底盘上的胶拿起扭转90投入辊筒上，反复多次，直到可塑性达到要求为止。薄通法对各种橡胶的塑炼都普遍适用。而且塑炼效果好，胶料质地均匀。2）包辊塑炼，将生胶包在
49、前辊上让其自然反复过辊塑炼，直至规定的时间为止。这种方法由于辊距较大（510 毫米）胶料不易散热，温度容易升高。塑炼效果较差，塑炼胶质量不大均匀。但劳动强度较小，易于操作。3）爬架子法：将生胶在炼机上过辊后即引上一个装有运输带的架子上，运行一段距离再返回塑炼。特点是胶料散热较好。塑炼效果比包辊法好。4）机组连续塑炼法：将几如开炼排列组成机组，用运输带连接进行连续塑炼。此法塑炼效果高，生产能力大，可连续法地操作。但需用的设备多。 7用开炼机和密炼机塑炼各有何优缺点 ? 开炼机：存在机械自动化程度低，劳动强度高，操作危险性大，配合剂飞扬损失大，工作环境条件差， 混炼质量较差等缺点，不适于现代化大规
50、模生产。但机台容易清洗，变换配方灵活方便，适合于胶料配方多变，批量少的生产和实验室加工，炼胶温度较低，适于某些特殊配方。密炼机：塑炼效率高，胶料的可塑性比较均匀一致，而且其自动化稳度高，劳动强度和卫生条件都得以改善，但胶料会受到高温和氧化裂解作用，硫化胶物机性能有所下降，且设备造价高，一般只适于大型工厂使用8用开炼机塑炼应控制的工艺条件有哪些?它们对塑炼有何影响? 容量大小： 取决于生胶品种和设备规格， 为提高产量，可适当增加容量，但若过大会使辊筒上的堆积胶过多，难以进入辊距使胶受不到捏炼，且胶料散热困难，温度升高又会降低塑炼效果。辊距：减小辊距有利于增大机械剪切作用，胶片厚度剪薄有利于冷却和