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1、 第六章 橡胶加工工艺 第一节 概述 第二节 橡胶制品原材料及配方设计 第三节 橡胶的塑炼 第四节 橡胶的混炼 第五节 橡胶的压延 第六节 橡胶的压出 第七节 橡胶的硫化第六章橡胶加工工艺橡胶加工系指生胶及其配合剂经过一系列橡胶加工系指生胶及其配合剂经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。化学与物理作用制成橡胶制品的过程。主要包括塑炼、混炼、压延、压出、成主要包括塑炼、混炼、压延、压出、成型和硫化等工序。型和硫化等工序。第一节 概述一橡胶工业在国民经济中的地位一橡胶工业在国民经济中的地位 1 结构材料（弹性、强度）：结构材料（弹性、强度）：轮胎、减震材料、密封材料、防腐材料、绝缘轮胎、减震
2、材料、密封材料、防腐材料、绝缘材料等。材料等。2 功能材料（光、热、电、磁、声等功能）功能材料（光、热、电、磁、声等功能）可以用作声学橡胶、磁性运输带、特种电热片可以用作声学橡胶、磁性运输带、特种电热片等。等。二橡胶制品的分类二橡胶制品的分类：1.轮胎：轮胎：（1）占橡胶制品总产量的）占橡胶制品总产量的5060%，年，年产量达产量达10亿多条。亿多条。第一节第一节 概述概述（2）分类：）分类：实心轮胎：实心轮胎：A.优点：制造方便，工艺简单，启动优点：制造方便，工艺简单，启动阻力小。阻力小。B.缺点：缓冲性能差，动力消耗大，缺点：缓冲性能差，动力消耗大，不适合高速车辆。不适合高速车辆。C.适用
3、性：起重车、电瓶车等。适用性：起重车、电瓶车等。充气轮胎：充气轮胎：A.耐磨好，负荷量大，缓冲性好。耐磨好，负荷量大，缓冲性好。B.适用：汽车、飞机和拖拉机等。适用：汽车、飞机和拖拉机等。第一节第一节 概述概述2.胶带胶带（1）运输胶带）运输胶带特点：连续化、效率高、经济、前景广阔。特点：连续化、效率高、经济、前景广阔。适用：矿山、冶金、煤炭、化工、建筑、水适用：矿山、冶金、煤炭、化工、建筑、水电、电、航运和铁路等。航运和铁路等。（2）传动胶带）传动胶带平型胶带平型胶带三角带三角带其它其它：同步齿形带、无级变速带、高速环：同步齿形带、无级变速带、高速环形形带等。带等。第一节第一节 概述概述3.
4、胶管胶管（1）按使用特性分类：耐压胶管、吸引胶管、）按使用特性分类：耐压胶管、吸引胶管、耐压吸引两用胶管。耐压吸引两用胶管。（2）按材料和用途分类：全胶、夹布、编织、）按材料和用途分类：全胶、夹布、编织、缠绕、针织胶管等。缠绕、针织胶管等。4.胶鞋：解放鞋、工矿鞋、运动鞋等。胶鞋：解放鞋、工矿鞋、运动鞋等。5.橡胶工业杂品（橡胶橡胶工业杂品（橡胶“杂件杂件”）如油封、胶辊、空气弹簧、胶布和胶板等。如油封、胶辊、空气弹簧、胶布和胶板等。第一节 概述三橡胶工业发展简史三橡胶工业发展简史1.初期橡胶的应用初期橡胶的应用（1）11世纪美州人开始应用橡胶；世纪美州人开始应用橡胶；（2）15世纪欧洲人开始
5、认识橡胶（哥伦布发现美世纪欧洲人开始认识橡胶（哥伦布发现美州大陆时，他的同伴海地看到当地人用州大陆时，他的同伴海地看到当地人用“弹性树脂弹性树脂”做球玩；做球玩；（3）1735年，法国科学家康达明在美州居住了八年，法国科学家康达明在美州居住了八年，详细考察了橡胶应用情况。年，详细考察了橡胶应用情况。第一节 概述2.橡胶工业的建立橡胶工业的建立（1）1823年建立了世界上第一个橡胶加工厂，年建立了世界上第一个橡胶加工厂，生产防水胶布。生产防水胶布。（2）1826年，汉考克（年，汉考克（hancock）发明开炼机）发明开炼机及橡胶的塑炼。及橡胶的塑炼。以后逐渐形成了塑炼、混炼、压延、压出、成以后逐
6、渐形成了塑炼、混炼、压延、压出、成型这一完整的加工过程。型这一完整的加工过程。第一节 概述（3）1839年，美国科学家固特异年，美国科学家固特异(Goodyear)发现橡胶的硫化。发现橡胶的硫化。1839年：天然橡胶产量为年：天然橡胶产量为388吨，吨，1937年达到年达到100万吨。万吨。（4）1916年，开始用炭黑补强；发明了密炼机。年，开始用炭黑补强；发明了密炼机。3合成橡胶的发展合成橡胶的发展（1）1918年，德国首先人工合成了橡胶；年，德国首先人工合成了橡胶；（2）1932年，苏联开始生产丁钠橡胶；年，苏联开始生产丁钠橡胶；（3）第二次世界大战期间，丁苯橡胶（）第二次世界大战期间，丁
7、苯橡胶（1937）和氯丁橡胶（和氯丁橡胶（1935）投产；）投产；（4）二十世纪）二十世纪60年代，合成橡胶多达年代，合成橡胶多达30多种，多种，产量远超过天然橡胶。产量远超过天然橡胶。（5）目前世界橡胶产量）目前世界橡胶产量2000多万吨。多万吨。第一节 概述第一节 概述四我国橡胶工业发展概况四我国橡胶工业发展概况11917年，广州建立了第一个胶鞋厂，此后年，广州建立了第一个胶鞋厂，此后上海、天津和青岛等地相续建立了橡胶厂。上海、天津和青岛等地相续建立了橡胶厂。25051年，海南、云南等地建立了橡胶园。年，海南、云南等地建立了橡胶园。3.解放后，我国建立了合成橡胶工业，年产解放后，我国建立了
8、合成橡胶工业，年产量已近量已近100多万吨，每年要进口多万吨，每年要进口100多万吨。多万吨。4.目前目前,我国年消耗生胶近我国年消耗生胶近300万万吨。吨。五五.橡胶工业和科技发展趋势橡胶工业和科技发展趋势1.对原有橡胶开发新用途；2.对原有生产和加工技术继续改进；3.绿色轮胎及其它新产品的研究和开发；4.热塑性弹性体的研究开发；SBS(44%)、TPO(29%)、TPU(13%)、PET(5%)、其它（9%）。5.橡胶配合剂的造粒和复配技术。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计一一.橡胶橡胶（一）分类（一）分类1.天然橡胶：含有天然橡胶：含有5%非橡胶物质。非
9、橡胶物质。2.合成橡胶合成橡胶：通用合成橡胶：用以代替天然胶生产轮胎及其它常用橡胶制品，如：丁苯、顺丁、氯按性能用途丁、丁基、异戊等。特种合成橡胶：具有耐寒、耐热、耐臭氧、耐油等特性，用来制造特种条件下使用的橡胶制品。三元乙丙、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、聚硫橡胶、CSM、CPE、PU等。按物理性状：捆包胶、颗粒胶、粉末胶、液体橡胶、乳胶、橡胶溶液等。合合成成橡橡胶胶（二）天然橡胶（二）天然橡胶1.特征温度：特征温度：（1）140熔融，无一定熔点。熔融，无一定熔点。（2）200分解，分解，270剧烈分解。剧烈分解。（3）0弹性明显降低。弹性明显降低。（4）-70为脆性物质。为脆性物
10、质。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计2.物理机械性能：物理机械性能：（1）机械强度高，自补强性好（结晶）；）机械强度高，自补强性好（结晶）；（2）弹性好，伸长率达）弹性好，伸长率达1000%；（3）耐曲挠疲劳性好；）耐曲挠疲劳性好；（4）透气性、电性能和耐寒性好；）透气性、电性能和耐寒性好；（5）滞后）滞后损失损失小。小。3.工艺加工性能好。工艺加工性能好。4.化学作用：易发生加成、取代、氧化学作用：易发生加成、取代、氧化、交联等反应。化、交联等反应。5.溶解性能：溶解性能：（1）易溶于汽油、苯、
11、二硫化碳和卤）易溶于汽油、苯、二硫化碳和卤代烃等。代烃等。（2）难溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。）难溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（三）合成橡胶（三）合成橡胶1.丁苯橡胶：占总产量的丁苯橡胶：占总产量的50%以上。以上。（1）分类）分类.按组成分类：丁苯按组成分类：丁苯-10（30、50），数字代表），数字代表苯乙烯所占重量份数。苯乙烯所占重量份数。苯乙烯含量大，耐磨性和硬度提高；苯乙烯含量大，耐磨性和硬度提高；苯乙烯含量小，耐寒性提高，加工温度降低。苯乙烯含量小，耐寒
12、性提高，加工温度降低。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计.按聚合方法分类：按聚合方法分类：A.乳液法：高温丁苯胶（乳液法：高温丁苯胶（50）；）；低温丁苯胶（低温丁苯胶（5），占），占80%。B.溶液法：无规型的溶液法：无规型的嵌段型的（热塑性弹性体）嵌段型的（热塑性弹性体）部分嵌段型的（热塑性弹性体）部分嵌段型的（热塑性弹性体）（2）优点：）优点：耐热性好；耐热性好；耐老化性好；耐老化性好；耐磨性好；耐磨性好；价廉。价廉。（3）缺点：）缺点：弹性、耐屈挠龟裂性和耐撕裂性差；弹性、耐屈挠龟裂性和耐撕
13、裂性差；滞后滞后损失损失小小;耐寒性和耐溶剂性差；耐寒性和耐溶剂性差；工艺加工性能差。工艺加工性能差。（4）适用：轮胎、胶管、胶带、电缆、胶鞋、日用品等。）适用：轮胎、胶管、胶带、电缆、胶鞋、日用品等。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计2顺丁橡胶（顺丁橡胶（BR）:Tg为为105（1）分类：）分类：高顺式顺丁橡胶：高顺式顺丁橡胶：95%以上；以上；中顺式顺丁橡胶：中顺式顺丁橡胶：8595%；低顺式顺丁橡胶：低顺式顺丁橡胶：3240%。顺式含量增大，物理机械性能提高；顺式含量增大，物理机械性能提高；顺
14、式含量减小，低温性能提高，加工性能、顺式含量减小，低温性能提高，加工性能、耐磨性、弹性、伸长率等降低。耐磨性、弹性、伸长率等降低。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）主要优点：）主要优点：弹性最好；弹性最好；原因：顺式含量高，分子排列规整。原因：顺式含量高，分子排列规整。耐低温性能最好；耐低温性能最好；原因：玻璃化温度低，为原因：玻璃化温度低，为105。耐磨性优异；耐磨性优异；滞后损失小，生热少。滞后损失小，生热少。（3）主要缺点：）主要缺点：拉伸强度、撕裂强度、抗湿滑性差；拉伸强度、撕裂强度、
15、抗湿滑性差；加工性能、粘着性差，对加工温度敏感，加工性能、粘着性差，对加工温度敏感，60以上脱辊；以上脱辊；冷流性大。冷流性大。对包装、储存、半制品存放不利。对包装、储存、半制品存放不利。（4）适用：）适用：轮胎、胶鞋（管、带、辊）等，轮胎、胶鞋（管、带、辊）等，尤其高速、路面差、气温低时，耐磨耗性提高，尤其高速、路面差、气温低时，耐磨耗性提高，寿命延长。寿命延长。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计3异戊橡胶（异戊橡胶（IR，IsopereneRubber)（1）优点：）优点：凝胶少，杂质少，质地均
16、匀；凝胶少，杂质少，质地均匀；加工性能好，易塑炼，流动性好，压加工性能好，易塑炼，流动性好，压出收缩小；出收缩小；弹性好，生热少，抗龟裂性好；弹性好，生热少，抗龟裂性好；耐水性、电绝缘性、耐老化性比天耐水性、电绝缘性、耐老化性比天然橡胶好。然橡胶好。(原因是非橡胶质少。原因是非橡胶质少。)第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）缺点：）缺点：硫化速度慢；硫化速度慢；原因是硫化活性剂蛋白质少；原因是硫化活性剂蛋白质少；填料分散差；填料分散差；生胶强度、抗撕裂强度差。生胶强度、抗撕裂强度差。（3）适用：
17、与天然橡胶相似。）适用：与天然橡胶相似。4乙丙橡胶乙丙橡胶（1）分类：）分类：二元乙丙橡胶：不能用硫磺硫化，受限制；二元乙丙橡胶：不能用硫磺硫化，受限制；原因是没有双键。原因是没有双键。三元乙丙橡胶：加入不饱和单体（乙叉降三元乙丙橡胶：加入不饱和单体（乙叉降冰片烯冰片烯23%），丙烯约为），丙烯约为4060%。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）优点：）优点：.耐老化性优异（最好）；耐老化性优异（最好）；原因是分子链饱和度高。原因是分子链饱和度高。A.抗臭氧性好抗臭氧性好B.耐侯性好耐侯性好.电
18、绝缘性好；（丁基为电绝缘性好；（丁基为2小时，小时，EPDM为为2个个月）月）耐腐蚀性好；（对极性化学品如酸碱好，烯耐腐蚀性好；（对极性化学品如酸碱好，烯烃差）烃差）冲击弹性好。（回弹率达冲击弹性好。（回弹率达5060%，仅次于，仅次于顺丁胶和天然胶。）顺丁胶和天然胶。）（3）缺点：）缺点：硫化速度慢；硫化速度慢；不易并用；（混溶性差）不易并用；（混溶性差）自粘性、互粘性差，粘合难；自粘性、互粘性差，粘合难；加工性能差。加工性能差。（4）用途：耐热运输带、蒸汽胶管、防水材）用途：耐热运输带、蒸汽胶管、防水材料、电线、电缆、胶板等。料、电线、电缆、胶板等。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材
19、料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计5.氯丁橡胶（氯丁橡胶（CR，ChloropreneRubber）（1）分类：）分类：硫磺调节型（硫磺调节型（G型，相当于国产通用型）型，相当于国产通用型）非硫磺调节型（非硫磺调节型（W型，型，54-1型）型）其它：粘接型、氯丙胶、氯苯胶等。其它：粘接型、氯丙胶、氯苯胶等。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）优点：）优点：机械强度高，伸长率高，（近于天然胶）；机械强度高，伸长率高，（近于天然胶）；耐侯性、耐
20、臭氧优异；（仅次于乙丙和丁基耐侯性、耐臭氧优异；（仅次于乙丙和丁基橡胶）橡胶）耐热性好；（耐热性好；（150短期使用，短期使用，90110使使用用4个月）个月）耐燃性最好；（自熄）耐燃性最好；（自熄）耐无机酸碱性好，耐油性好（仅次于丁基胶）。耐无机酸碱性好，耐油性好（仅次于丁基胶）。（3）缺点：）缺点：.储存稳定性差，易硫化变质；储存稳定性差，易硫化变质；.电绝缘性差；电绝缘性差；.耐寒性差；耐寒性差；.加工时对温度敏感。加工时对温度敏感。（4）用途：胎侧胶、耐热运输带、耐）用途：胎侧胶、耐热运输带、耐油胶管、容器衬里、胶辊（板）等。油胶管、容器衬里、胶辊（板）等。第二节第二节第二节第二节 橡
21、胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计6.丁腈橡胶（丁腈橡胶（NBR）（1）分类：）分类：丁腈丁腈40（3642%）；）；丁腈丁腈26（2530%）；）；丁腈丁腈18（24%下）。下）。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）优点：）优点：.耐油、耐溶剂性优良；（仅次于聚硫、丙烯酸耐油、耐溶剂性优良；（仅次于聚硫、丙烯酸酯橡胶）酯橡胶）.耐热性好；耐热性好；(比天然和丁苯橡胶好比天然和丁苯橡胶好)使用温度使用温度120，耐，耐150热油
22、，热油，190热油热油70小小时仍屈挠。时仍屈挠。.耐磨性优良；耐磨性优良；.耐老化、气密性和导电性良好耐老化、气密性和导电性良好。（3）缺点：）缺点：耐臭氧性差；耐臭氧性差；耐寒性差；耐寒性差；电绝缘性差。电绝缘性差。（4）用途：）用途：丁腈丁腈40：直接与油接触，耐油性好的制品，：直接与油接触，耐油性好的制品，油封等；油封等；丁腈丁腈26：普通耐油制品，如胶管、油箱、：普通耐油制品，如胶管、油箱、胶辊、手套等；胶辊、手套等；丁腈丁腈18：耐油性低的制品。：耐油性低的制品。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料
23、及配方设计7丁基橡胶丁基橡胶（1 1）分类：）分类：0.61.0%，1.11.5%，1.62.0%，2.12.5%，2.63.3%。（2 2）优点：）优点：.气密性非常好（最好）；气密性非常好（最好）；.化学稳定性很高，耐酸碱腐蚀性很好；化学稳定性很高，耐酸碱腐蚀性很好；.电绝缘性、电晕性极好；电绝缘性、电晕性极好；.耐候性、耐热老化、抗臭氧很好；耐候性、耐热老化、抗臭氧很好；.耐水性、减震性好。耐水性、减震性好。第二节第二节第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 （3 3）缺点：）缺点：.硫化速度慢；硫化速度慢；
24、.自粘性、互粘性差，并用难；自粘性、互粘性差，并用难；.永久变形大，低温弹性差；永久变形大，低温弹性差；.滞后滞后损失损失大。大。（4 4）用途：内胎、水胎、风胎、电绝）用途：内胎、水胎、风胎、电绝缘材料等。缘材料等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计8其它橡胶：其它橡胶：（1）聚硫橡胶：耐油性最好；）聚硫橡胶：耐油性最好；（2）硅橡胶：既耐高温又耐低温；）硅橡胶：既耐高温又耐低温；（3）氟橡胶：耐热氧老化性能最好；）氟橡胶：耐热氧老化性能最好；（4）聚氨酯橡胶：耐磨性最好。）聚氨酯橡胶：耐磨性最好。（四）粉末橡胶、液体橡胶和热塑弹性体（四）粉末橡胶、液体橡胶和
25、热塑弹性体1粉粉末末橡橡胶胶：利利用用淀淀粉粉和和胶胶乳乳共共沉沉淀淀而制成的一种粉状橡胶。而制成的一种粉状橡胶。（1 1）主要特点：）主要特点：不需塑炼，混炼效率高；不需塑炼，混炼效率高；节省电能和劳动力；节省电能和劳动力；便于自动化、连续化生产；便于自动化、连续化生产；称量方便。称量方便。（2 2）存在问题：储存期间互相粘连。）存在问题：储存期间互相粘连。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 2.2.液体橡胶液体橡胶：（1）无活性端基液体橡胶：）无活性端基液体橡胶：初期多为无活性端基的低聚合度的二烯初期多为无活性端基的低聚合度的二烯类或杂链橡胶。类或杂链橡胶。
26、缺点：自由基多，定伸强度、疲劳强缺点：自由基多，定伸强度、疲劳强度和物理机械性能差。度和物理机械性能差。用途：胶粘剂、密封剂。用途：胶粘剂、密封剂。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）带活性官能团的液体橡胶）带活性官能团的液体橡胶.分类：分类：A.官能团处于分子链两端：遥爪型液体官能团处于分子链两端：遥爪型液体橡胶；橡胶；B.官能团沿分子链无规分布：非遥爪型官能团沿分子链无规分布：非遥爪型液体橡胶。液体橡胶。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计特点：特点：A.克服了（克服了（1）中的缺点，扩大了应用范围；）中的缺点，扩大了应用范
27、围；B.便于自动化、连续化生产；便于自动化、连续化生产；C.设备投资少，动力消耗小；设备投资少，动力消耗小；D.劳动强度低。劳动强度低。存在问题：存在问题：A.机械强度低；机械强度低；B.价高；价高；C.设备和工艺存在问题。设备和工艺存在问题。用用途途：胶胶粘粘剂剂、涂涂复复保保持持材材料料、汽汽车车配配件件、胶管、胶带（鞋）等。胶管、胶带（鞋）等。3热塑性弹性体热塑性弹性体 （1 1）嵌段共聚物：）嵌段共聚物：SBS、MBS等。等。（2 2）动态硫化：）动态硫化：.动态半硫化：动态半硫化：.动态全硫化：是目前研究的热点，有的实动态全硫化：是目前研究的热点，有的实现了工业化。现了工业化。第二节
28、第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 （五）再生橡胶：（五）再生橡胶：1.再生方法：再生方法：（1）碱法：现已淘汰；碱法：现已淘汰；（2）油法；）油法；（3）水油法：目前应用广泛。）水油法：目前应用广泛。现在有动态脱硫法现在有动态脱硫法,减小环污染等。减小环污染等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计2.生产工艺：生产工艺：切胶（切胶（25103mm）洗涤洗涤粉碎（粉碎（68；0.8mm1.0mm）3.再生机理：使硫化胶发生部分降解，破坏原网再生机理：使硫化胶发生部分降解，破坏原网络结构，使其可塑度得到一定提高。络结构，使其可塑度得到一定提
29、高。二配合剂二配合剂1硫化剂：在一定温度和压力下，能使橡胶由线形长硫化剂：在一定温度和压力下，能使橡胶由线形长链分子转变为交联网状大分子的物质。链分子转变为交联网状大分子的物质。（1）分类）分类 .硫磺硫磺A.品种：品种：a.硫硫磺粉磺粉：熔点：熔点：114 118，应用广泛。，应用广泛。b.升华硫磺：重要制品升华硫磺：重要制品c.沉淀硫磺：乳胶薄膜沉淀硫磺：乳胶薄膜d.胶体硫磺：胶乳胶体硫磺：胶乳e.不溶性硫磺不溶性硫磺 第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计B.使用温度：使用温度：120160 原因：原因：S 94.5 94.5 S 120 120 S 160
30、160 S 444.6 444.6 S8 1000 1000 S2 斜方固体斜方固体 单斜固体单斜固体 液体液体 液体液体 气体气体 气体气体C.适用性：适用性：大部分不饱和橡胶，如天然橡胶、三元乙丙、异大部分不饱和橡胶，如天然橡胶、三元乙丙、异戊胶、顺丁胶、乙烯基硅橡胶、丁苯橡胶等。戊胶、顺丁胶、乙烯基硅橡胶、丁苯橡胶等。D.硫磺的溶解、扩散、结晶。硫磺的溶解、扩散、结晶。喷硫：喷硫：主主要要原原因因:混混炼炼不不均均，温温度度高高，硫硫磺磺过多，停放时间长等。过多，停放时间长等。克克服服措措施施：低低温温短短时时间间混混炼炼，加加适适量量再生胶等。再生胶等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及
31、配方设计橡胶制品的原材料及配方设计.有机过氧化物：有机过氧化物：A.过氧化二异丙苯（过氧化二异丙苯（DCPDCP）B.特点：特点：a.酸性物质对硫化影响大；酸性物质对硫化影响大；b.不能和炭黑混用；不能和炭黑混用；c.硫化温度需要低些。硫化温度需要低些。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计C.适用性：适用性：a.饱和硅橡胶、二元乙丙橡胶、饱和硅橡胶、二元乙丙橡胶、23型氟橡型氟橡胶等。胶等。b.白色、透明、压缩变形小、耐热制品。白色、透明、压缩变形小、耐热制品。c.不适用丁苯橡胶、不适用丁苯橡胶、CSM等。等。.金属氧化物：金属氧化物：ZnO、MgO 常用于氯丁胶
32、、羧基丁苯胶、羧基丁腈胶常用于氯丁胶、羧基丁苯胶、羧基丁腈胶等。等。.树脂类：热固性烷基酚醛树脂、树脂类：热固性烷基酚醛树脂、环氧树脂等。环氧树脂等。适用：不饱和碳链橡胶、丁基橡胶、聚氨适用：不饱和碳链橡胶、丁基橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶等。酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 （2）用量：）用量：软制品为软制品为14份份;硬制品为硬制品为3050份份;半硬制品半硬制品10份左右。份左右。2硫化促进剂硫化促进剂：能能够够促促进进橡橡胶胶的的硫硫化化作作用用，降降低低硫硫化化温温度度，缩缩短短硫硫化化时时间间，减减少少硫硫化化剂剂用用
33、量量并并能能提提高高或或改改善善硫硫化化胶胶物物理理机机械械性性能能的的配配合合剂。剂。（1 1）无机类：）无机类：ZnO、MgO、PbO等。等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 （2 2）有机类）有机类噻唑类：噻唑类：A.2硫醇基苯并噻唑（促进剂硫醇基苯并噻唑（促进剂M）a.特点：快速促进，硫化平坦性好。特点：快速促进，硫化平坦性好。b.适用性：天然橡胶、二烯类合成橡胶等。适用性：天然橡胶、二烯类合成橡胶等。c.用量：第一：用量：第一：12份，第二：份，第二：0.20.5份。份。B.二硫化二苯并噻唑（促进剂二硫化二苯并噻唑（促进剂DM）第二节第二节 橡胶制品
34、的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 秋兰姆类：二硫化四甲基秋兰母秋兰姆类：二硫化四甲基秋兰母(促进促进剂剂TT)(超速促进剂超速促进剂)用量为用量为0.20.3份。份。次次磺磺酰酰胺胺类类：（迟迟效效、焦焦烧烧时时间间长长，硫化活性大，发展快，有前途）硫化活性大，发展快，有前途）A.促促进进剂剂CZ:N-环环己己基基-2-苯苯并并噻噻唑唑次次磺酰胺。磺酰胺。用量：用量：0.22份。份。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计B.促进剂促进剂NOBS:N氧二乙撑氧二乙撑-2-苯并噻唑次磺苯并噻唑次磺酰胺。酰胺。0.52.5份。份。C.促进剂促进剂NS:N叔丁基
35、叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺苯并噻唑次磺酰胺D.促进剂促进剂DZ:N,N-环己基环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺苯并噻唑次磺酰胺 用量为用量为0.51份。份。胍类：促进剂胍类：促进剂D或或DPG，用量为，用量为0.10.5份。份。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 .二二硫硫代代氨氨基基甲甲酸酸盐盐类类:促促进进剂剂PZ:促促进进剂剂BZ。.醛胺类醛胺类:促进剂促进剂H(六次甲基四胺六次甲基四胺)、促进剂、促进剂808等。等。.黄原酸盐类：促进剂黄原酸盐类：促进剂ZBX等。等。.硫脲类：促进剂硫脲类：促进剂NA-22等。等。.新品种：三嗪促进剂、硫代氨基甲酰次磺酰新
36、品种：三嗪促进剂、硫代氨基甲酰次磺酰胺、硫磷酯促进剂等。胺、硫磷酯促进剂等。（3）要求：）要求：有较高的活性；有较高的活性；硫化平坦期长；硫化平坦期长；硫化临界温度高硫化临界温度高;对橡胶老化性能和物理机械性能不产生恶对橡胶老化性能和物理机械性能不产生恶化影响。化影响。3.硫化活性剂硫化活性剂：氧化锌和硬脂酸并用。：氧化锌和硬脂酸并用。4.硫化迟缓剂硫化迟缓剂：不发生早期硫化。：不发生早期硫化。如水杨酸、苯酐、如水杨酸、苯酐、N亚硝基二苯胺等。亚硝基二苯胺等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计5.增塑剂增塑剂（1）物理增塑剂（软化剂）物理增塑剂（软化剂）能提高橡
37、胶的可塑性，有利于配合剂在胶料能提高橡胶的可塑性，有利于配合剂在胶料中分散，便于加工并能适当改善橡胶制品耐寒性中分散，便于加工并能适当改善橡胶制品耐寒性的物质。的物质。作用机理：使橡胶溶胀，增加分子间距作用机理：使橡胶溶胀，增加分子间距离，减小分子间作用力，从而提高了可塑性。离，减小分子间作用力，从而提高了可塑性。品种；硬脂酸、油酸、松节油、煤焦油品种；硬脂酸、油酸、松节油、煤焦油煤沥青、松香、油膏等。煤沥青、松香、油膏等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计（2）化学增塑剂（塑解剂）化学增塑剂（塑解剂）作用机理：能加速橡胶塑炼时的断链作用，还作用机理：能加速橡胶
38、塑炼时的断链作用，还能接受自由基，稳定塑炼效果。（在低温缺氧时也可能接受自由基，稳定塑炼效果。（在低温缺氧时也可使用）使用）品种；噻唑类、胍类促进剂、硫酚、亚硝基化品种；噻唑类、胍类促进剂、硫酚、亚硝基化合物等。合物等。6补强剂和填料补强剂和填料（1）补强剂：凡能在胶料中主要起补强作用）补强剂：凡能在胶料中主要起补强作用的填料。的填料。.作用：提高橡胶的撕裂强度、定伸强度作用：提高橡胶的撕裂强度、定伸强度和耐磨性等。和耐磨性等。.品种：炭黑、碳酸镁、白炭黑、活性碳品种：炭黑、碳酸镁、白炭黑、活性碳酸钙、活性陶土等。酸钙、活性陶土等。.炭黑的补强机理炭黑的补强机理第二节第二节 橡胶制品的原材料及
39、配方设计橡胶制品的原材料及配方设计 图图6-1 炭黑补强示意图炭黑补强示意图炭黑的补强机理炭黑的补强机理A.物理吸附：橡胶能很好吸附在炭黑表面润湿物理吸附：橡胶能很好吸附在炭黑表面润湿炭黑。炭黑与橡胶间作用力大于橡胶分子间作用力。炭黑。炭黑与橡胶间作用力大于橡胶分子间作用力。B.化学吸附：炭黑具有不均匀性，分布有活性化学吸附：炭黑具有不均匀性，分布有活性很高的活化点，具有未配对电子，能与橡胶发生化很高的活化点，具有未配对电子，能与橡胶发生化学作用。学作用。特点：分子链易在炭黑表面滑动，但不脱离。特点：分子链易在炭黑表面滑动，但不脱离。C.补强作用：分子链的滑动，物理吸附吸收外补强作用：分子链的
40、滑动，物理吸附吸收外力冲击。使应力分布更均匀。力冲击。使应力分布更均匀。（2）填料）填料第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计7防老剂：防老剂：（1）胺类防老剂）胺类防老剂酮胺类；酮胺类；防老剂防老剂AW:6-乙氧基乙氧基2，2，4-三甲基三甲基-1，2-二氢化喹啉。二氢化喹啉。防老剂防老剂RD:2，2，4-三甲基三甲基-1，2-二氢化喹二氢化喹啉聚合体。啉聚合体。用量为用量为0.53份。份。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计二芳基仲胺类二芳基仲胺类防老剂防老剂A（甲）（甲）:N-苯基苯基-萘胺萘胺防老剂防老剂D（丁）（丁）:N-苯基
41、苯基-萘胺萘胺用量为用量为1-2-5份份对苯二胺类对苯二胺类防老剂防老剂4010(CPPD)：N-苯基苯基-N-环己基环己基对苯二胺对苯二胺,0.151份份第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计N防老剂防老剂4010NA(IPPD)：N苯基苯基-N异丙基对异丙基对苯二胺苯二胺防老剂防老剂H：N,N-二苯基对苯二胺二苯基对苯二胺（2）酚类）酚类(和塑料相同）和塑料相同）三配方设计1配方种类；配方种类；（1）基础配方：供研究或鉴定新胶种、新配）基础配方：供研究或鉴定新胶种、新配合剂用的；合剂用的；（2）性能配方：为达到某种特性要求而进行）性能配方：为达到某种特性要求而进
42、行的；的；（3）生产配方：在前两种配方基础上，结合）生产配方：在前两种配方基础上，结合生产实际条件所做的实用投产配方。生产实际条件所做的实用投产配方。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计2配方设计原则配方设计原则(1)制品使用条件、质量、寿命、物理机械制品使用条件、质量、寿命、物理机械性能等；性能等；(2)原料的性质及相互关系（主要原料、硫化原料的性质及相互关系（主要原料、硫化体系、操作系统、成本系统、性能系统等）体系、操作系统、成本系统、性能系统等）(3)原材料使用立足国内，因地制宜；原材料使用立足国内，因地制宜；(4)设备和工艺特性。设备和工艺特性。第二节第二
43、节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计3.配方设计程序配方设计程序（1）确定胶料的技术要求）确定胶料的技术要求用途、使用部位和应起作用；用途、使用部位和应起作用；具体使用条件：使用温度、压力、工作周期、具体使用条件：使用温度、压力、工作周期、频率、寿命等；频率、寿命等；胶料的工艺性能；胶料的工艺性能；各种性能指标等。各种性能指标等。（2）编制实验方案：基本实验配方、原料）编制实验方案：基本实验配方、原料选择、性能、检测项目等；选择、性能、检测项目等；（3）试验，整理资料；）试验，整理资料；（4）选取最佳配方；）选取最佳配方；（5）复试）复试35次后进行中试；次后进行中试；（6
44、）确定生产配方：包括组份、用量、胶）确定生产配方：包括组份、用量、胶料质量指标、工艺条件等。料质量指标、工艺条件等。第二节第二节 橡胶制品的原材料及配方设计橡胶制品的原材料及配方设计第三节第三节 橡胶的塑炼橡胶的塑炼从第二节中可知，根据橡胶的来源不同，从第二节中可知，根据橡胶的来源不同，可分为天然橡胶和合成橡胶；从外观形态不同，可分为天然橡胶和合成橡胶；从外观形态不同，可分为粉末橡胶、颗粒胶、乳胶、橡胶溶液、可分为粉末橡胶、颗粒胶、乳胶、橡胶溶液、液体橡胶和捆包胶等。目前橡胶厂使用的大多液体橡胶和捆包胶等。目前橡胶厂使用的大多数是捆包胶，所以，我们主要介绍捆包胶的加数是捆包胶，所以，我们主要介
45、绍捆包胶的加工工艺。工工艺。捆包胶的加工过程 生胶生胶塑炼塑炼配合剂配合剂混炼混炼压延压延纤维材料纤维材料压出压出金属材料金属材料l烘胶烘胶切胶切胶破胶破胶粉碎粉碎筛选筛选溶化溶化过滤过滤裁剪裁剪成型成型硫化等硫化等第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼一橡胶的塑炼：一橡胶的塑炼：在在机机械械力力和和化化学学作作用用下下，提提高高弹弹性性生生胶可塑性的工艺过程。胶可塑性的工艺过程。1可塑性：可塑性：（1）含含义义：橡橡胶胶在在外外力力作作用用下下产产生生变变形形，当当外外力力消消除除后后橡橡胶胶仍仍能能保保持持其其形形变变的的能力。能力。第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼（2）生胶的可塑性提高）生胶的
46、可塑性提高，收缩性，收缩性，流，流动性动性，溶解性，溶解性，粘着性，粘着性，渗入性，渗入性，混炼发，混炼发热量热量；耐磨性耐磨性，耐老化性，耐老化性，物理机械性能，物理机械性能，永久变形，永久变形。2生胶生胶（1）含义：未经予加工处理的天然橡胶含义：未经予加工处理的天然橡胶 和合成橡胶。和合成橡胶。（2）特性：特性：弹性高，但呈现高弹性的温度范围窄；弹性高，但呈现高弹性的温度范围窄；加加工工中中，大大部部分分机机械械能能消消耗耗在在弹弹性性变形上，难以获得所需的形状。变形上，难以获得所需的形状。第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼3橡胶的门尼黏度橡胶的门尼黏度：表示：表示100下，对黏下，对黏度计
47、转子所产生的剪切阻力。度计转子所产生的剪切阻力。（1）表示方法：）表示方法：M为为门尼黏度；门尼黏度；L为大转子；为大转子；4为转动为转动4分钟后分钟后的读数，的读数，1为预热为预热1分钟。分钟。注：直径为注：直径为38.1mm，厚度为，厚度为5.54mm，转速为，转速为2转转/分钟，压力为分钟，压力为3.56MPa。（2）门门尼尼黏黏度度与与可可塑塑性性：门门尼尼黏黏度度提提高高，分分子子量提高，可塑性降低。量提高，可塑性降低。（3）几种橡胶的门尼黏度）几种橡胶的门尼黏度橡胶橡胶门尼黏度门尼黏度橡胶橡胶门尼黏度门尼黏度天然橡胶天然橡胶95120异戊橡胶异戊橡胶5590 丁苯橡胶丁苯橡胶546
48、4丁腈橡胶丁腈橡胶-18120顺丁橡胶顺丁橡胶4555丁腈橡胶丁腈橡胶-2695氯丁橡胶氯丁橡胶4353丁腈橡胶丁腈橡胶-4090（4）几种工艺对门尼黏度的要求）几种工艺对门尼黏度的要求混炼：混炼：60擦胶工艺：擦胶工艺：40第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼4橡胶威氏可塑度橡胶威氏可塑度 （1 1）表征：表征：为试片原高度；为试片原高度；为试片在为试片在70温度下，在平行板间温度下，在平行板间受受5公斤负荷挤压公斤负荷挤压3分钟后的高度；分钟后的高度；为试片去掉负荷，在室温恢复为试片去掉负荷，在室温恢复3分钟分钟后的高度。后的高度。第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼 （2 2）完全弹性体时，）完
49、全弹性体时，完全塑性体时，完全塑性体时，P P 越大越大,可塑性越大，可塑性越大，P=0P=01 1。二塑炼的目的二塑炼的目的 降降低低橡橡胶胶的的弹弹性性，提提高高可可塑塑性性，获获得得适适当当的的流流动动性性，增增大大与与配配合合剂剂的的混混溶溶性性，以以满满足足混混炼炼、压压延延、压压出出及及胶胶浆浆制制造造等等各各种种加加工工过过程程的要求。的要求。三塑炼的机理三塑炼的机理1本本质质：借借助助机机械械力力和和化化学学作作用用，使使橡橡胶胶大大分分子子链链断断裂裂，大大分分子子链链由由长长变变短短，黏黏度度降低，可塑性提高。降低，可塑性提高。第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼2低温塑炼机理
50、：低温塑炼机理：第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼机械力机械力无氧时无氧时：有氧时有氧时：ROOH分解为稳定的较小的分子。分解为稳定的较小的分子。（1）机械断链作用为主）机械断链作用为主,氧起到稳定游离基氧起到稳定游离基的作用。的作用。（2）温度降低，粘度增大，剪切力增大，）温度降低，粘度增大，剪切力增大，断链作用增大。断链作用增大。（3）分子量高的易断链，易从中间断，所）分子量高的易断链，易从中间断，所以分子量分布变窄。以分子量分布变窄。第三节第三节橡胶的塑炼橡胶的塑炼（4）顺丁橡胶中高分子量级分少，机械）顺丁橡胶中高分子量级分少，机械断链难，难塑炼。断链难，难塑炼。（5）塑解剂的作用）塑解剂