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2020年(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系

2020年(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系
2020年(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系

(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系

橡胶配方设计和性能的关系

一、橡胶配方设计和硫化橡胶物理性能的关系

(一)拉伸强度

拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下,不会发生比原来长度大几倍的形变,但许多橡胶制品的实际使用寿命和拉伸强度有较好的相关性。

研究高聚物断裂强度的结果表明,大分子的主价健、分子间的作用力(次价健)以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。

下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。

1.橡胶结构和拉伸强度的关系

相对分子质量为(3.0~3.5)×105的生胶,对保证较高的拉伸强度有利。

主链上有极性取代基时,会使分子间的作用力增加,拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加,拉伸强度随之增大。

随结晶度提高,分子排列会更加紧密有序,使孔隙和微观缺陷减少,分子间作用力增强,大分子链段运动较为困难,从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后,和分子链平行方向的拉伸强度增加。

2.硫化体系和拉伸强度的关系

欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度,即交联剂的用量要适宜。

交联键类型和硫化橡胶拉伸强度的关系,按下列顺序递减:离子键>多硫键>双硫键>单硫键>碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小,因为键能较小的弱键,在应力状态下能起到释放应力的作用,减轻应力集中的程度,使交联网链能均匀地承受较大的应力。

3.补强填充体系和拉伸强度的关系

补强剂的最佳用量和补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关:例如炭黑的粒径

越小,表面活性越大,达到最大拉伸强度时的用量趋于减少;软质橡胶的炭黑用量在40~60份时,硫化胶的拉伸强度较好。

4.增塑体系和拉伸强度的关系

总地来说,软化剂用量超过5份时,就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶(如NR、IR、SBR、BR),芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小;石蜡油对它则有不良的影响;环烷油的影响介于俩者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR,最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶(如NBR,CR),最好采用酯类和芳烃油软化剂。

为提高硫化胶的拉伸强度,选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利壹些。

5.提高硫化胶拉伸强度的其他方法

(1)橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。

(2)橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶和填料之间生成化学键和吸附键,以提高硫化胶的拉伸强度。

(3)填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理,以改善填料和橡胶大分子间的界面亲和力,不仅有助于填料的分散,而且能够改善硫化胶的力学性能。

(二)定伸应力和硬度

定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标,俩者均表征硫化胶产生壹定形变所需要的力。定伸应力和较大的拉伸形变有关,而硬度和较小的压缩形变有关。

1.橡胶分子结构和定伸应力的关系

橡胶分子量越大,游离末端越少,有效链数越多,定伸应力也越大。

凡是能增加橡胶大分子间作用力的结构因素,都能够提高硫化胶网络抵抗变形的能力,使定伸应力提高。例如橡胶大分子主链上带有极性原子或极性基团、结晶型橡胶等结构因素使分子间作用力增加,因此其定伸应力较高。

2.硫化体系和定伸应力的关系

交联密度对定伸应力的影响较为显著。随交联密度增大,定伸应力和硬度几乎呈线性增加。

3.填充体系和定伸应力的关系

填充的品种和用量是影响硫化胶定伸应力和硬度的主要因素。

定伸应力和硬度均随填料粒径减小而增大,随结构度和表面活性增大而增大,随填料用量增加而增大。

4.提高硫化胶定伸应力和硬度的其他方法

(1)使用酚醛树脂/硬化剂,可和橡胶生成三维空间网络结构,使硫化胶的邵尔A硬度达到95。例如用烷基间苯二酚环氧树脂15份/促进剂H1.5份,可制作高硬度的胎圈胶条.(2)在EPDM中添加液态二烯类橡胶和多量硫黄,可制出硫化特性和加工性能优良的高硬度硫化胶。

(3)在NBR中添加齐聚酯,NBR/PVC共混、NBR/三元尼龙共混等方法均可使硫化胶的邵尔A硬度达到90。

(三)撕裂强度

撕裂是由于硫化胶中的裂纹或裂口受力时迅速扩展、开裂而导致的破坏现象。撕裂强度是试样被撕裂时单位厚度所承受的负荷。

撕裂强度和拉伸强度之间没有直接的关系,也就是说拉伸强度高的硫化胶其撕裂强度不壹定也高。

1.橡胶分子结构和撕裂强度的关系

随分子量增加,分子间的作用力增大,撕裂强度增大;可是当分子量增大到壹定程度时,其撕裂强度逐渐趋势于平衡。结晶型橡胶在常温下的撕裂强度比非结晶型橡胶高。

常温下NR和CR的撕裂强度较高,这是因为结晶型橡胶撕裂时产生的诱导结晶,使应变能力大为提高。可是高温下除NR外,撕裂强度均明显降低。而填充炭黑后的硫化胶撕裂强度均明显提高。

2.硫化体系和撕裂强度的关系

撕裂强度随交联密度增大而增大,但达到最大值后,交联密度再增加,撕裂强度则急剧下降。

3.填充体系和撕裂强度的关系

随炭黑粒径减小,撕裂强度增加。在粒径相同的情况下,结构度低的炭黑对撕裂强度有利。

使用各向同性的填料,如炭黑、白炭黑、白艳华、立德粉和氧化锌等,可获得较高的撕裂强度;而使用各向异性的填料,如陶土、碳酸镁等则不能得到高撕裂强度。

某些改性的无机填料,如用羧化聚丁二烯(CPB)改性的碳酸钙、氢氧化铝,可提高SBR 硫化胶的撕裂强度。

4.增塑体系对撕裂强度的影响

5.壹般添加软化剂会使硫化胶的撕裂强度降低。尤其是石蜡油对SBR硫化胶的撕裂强度极为不利,而芳烃油则可使SBR硫化胶具有较高的撕裂强度,随芳烃油用量增加。

(四)耐磨耗性

耐磨耗性表征硫化胶抵抗摩擦力作用下因表面磨损而使材料损耗的能力。它是个和橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能,它不仅和使用条件、摩擦副的表面状态以及制品的结构

有关,而且和硫化胶的其他力学性能和黏弹性能等物理-化学性质等有关,其影响因素很多。

1.胶种的影响

在通用的二烯类橡胶中,耐磨耗性按下列顺序递减:BR>溶聚SBR>乳聚SBR>NR>IR。BR耐磨耗性好的主要原因是它的玻璃化温度(T g)较低(-95~105℃),分子链柔顺性好,弹性高。SBR的耐磨耗性随分子量增加而提高。

NBR硫化胶的耐磨耗性随丙烯腈含量增加而提高,XNBR的耐磨耗性比NBR好。

聚氨酯(PU)是所有橡胶中耐磨耗性最好的壹种橡胶,在常温下具有优异的耐磨性,但在高温下它的耐磨性会急剧下降。

2.硫化体系的影响

硫化胶的耐磨耗性随交联密度增加有壹个最佳值,该最佳值不仅取决于硫化体系而且和炭黑的用量及结构有关。在提高炭黑的用量和结构度时,由炭黑所提供的刚度就会增加,若要保持硫化胶刚度的最佳值,就必须降低由硫化体系所提供的刚性部分,即适当地降低交联密度,反之则应提高硫化胶的交联密度。

3.填充体系的影响

通常硫化胶的耐磨耗性随炭黑粒径减小,随表面活性和分散性的增加而提高。

填充新工艺炭黑和用硅烷偶联剂处理的白炭黑均可提高硫化胶的耐磨耗性。

4.增塑体系的影响

壹般说来,胶料中加入软化剂都会使耐磨耗性降低。是NR和SBR中采用芳烃油时,耐磨耗性损失较其他油类小壹些。

5.防护体系的影响

在疲劳磨耗的条件下,添加适当的防老剂可有效地提高硫化胶的耐磨耗性。如4010NA 效果突出,除4010NA外,6PPD、DTPD、DPPD/H等均有壹定的防止疲劳老化的效果。

6.提高硫化胶耐磨耗性的其他方法

(1)炭黑改性剂添加少量含硝基化合物的炭黑改性剂或其他分散剂,可改善炭黑的分散度,提高硫化胶的耐磨耗性。

(2)硫化胶表面处理使用含卤素化合物的溶液或气体,例如液态五氟化锑、气态五氟化锑,对NBR等硫化胶表面进行处理,可降低硫化胶表面的摩擦系数,提高耐磨耗性。

(3)应用硅烷偶联剂改性填料例如使用硅烷偶联剂A-189处理的白炭黑,填充于NBR胶料中,其硫化胶的耐磨耗性明显提高,用硅烷偶联剂Si-69处理的白炭黑填充的EPDM 硫化胶,其耐磨耗性也能明显提高。

(4)橡塑共混橡塑共混是提高硫化胶耐磨耗性的有效途径之壹。例如NBR/PVC、NBR/三元尼龙等均可提高硫化胶的耐磨耗性。

(5)添加固体润滑剂和减磨性材料例如在NBR胶料中添加石墨、二硫化钼、氮化硅、碳纤维等,可使硫化胶的磨擦系数降低,耐磨耗性提高。

(五)弹性

橡胶的高弹性是由卷曲大分子的构象熵变化而造成的。

1.橡胶分子结构和弹性的关系

分子量越大,对弹性没有贡献的游离末端数量越少;分子链内彼此缠结而导致的“准交联”效应增加,因此分子量大有利于弹性的提高。

在常温下不易结晶的由柔性分子链组成的高聚物,分子链的柔性越大,弹性越好。

2.硫化体系和弹性的关系

随交联密度增加,硫化胶的弹性增大且出现最大值,随后交联密度继续增大,弹性则呈下降趋势。因为适度的交联可减少分子链滑移而形成的不可逆形变,有利于弹性提高。交联过度会造成分子链的活动受阻,而使弹性下降。

3.填充体系和弹性的关系

硫化胶的弹性完全是由橡胶大分子的构象变化所造成的,所以提高含胶率是提高弹性最直接、最有效的方法,因此为了获得高弹性,应尽量减少填充剂用量,增加生胶含量。但为了降低成本,应选用适当的填料。

4.增塑体系和硫化胶弹性的关系

软化剂对弹性的影响和其和橡胶的相容性有关。软化剂和橡胶的相容性越差,硫化胶的弹性越差。

(六)疲劳和疲劳破坏

1.耐被劳破坏性和胶种的关系

从NR、SBR硫化胶的疲劳破坏试验中发现,在应变量为120%时,NR和SBR耐疲劳破坏的相对优势发生转化:SBR在应变量小于120%时,其疲劳寿命次数高于NR;而在低于120%时则低于NR。NR的耐疲劳破坏性恰好和SBR相反。

一、橡胶配方设计和使用性能的关系

(一)耐热性

所谓耐热性是指硫化胶在高温长时间热老化作用下,保持原有物理性能的能力。

1.橡胶的选择

大量研究表明,耐热聚合物的结构特点是:分子链高度有序;刚性大;有高度僵硬的结构;分子间作用力大;具有较高的熔点或软化点。例如聚四氟乙烯(PTFE),使用温度为315℃,完全符合上述结构特点。

目前作为耐热橡胶经常使用的有EPDM、IIR、CSM、ACM、HNBR、FKM和Q。

2.硫化体系的选择

不同的硫化体系形成不同的交联键,各种交联键的键能和吸氧速度不同,键能越大,硫

化胶的热稳定性越好;吸氧速度越慢,硫化胶的耐热氧老化性越好。

在常用的硫化体系中,过氧化物硫化体系的耐热性最好。

目前EPDM的耐热配合几乎都采用过氧化物硫化体系。单独使用过氧化物作硫化剂时,存在交联密度低、热撕裂强度低等问题。最好是和某些共交联剂交用。

3.防护体系的选择

橡胶制品在高温使用条件下,防老剂可能因挥发、迁移等原因迅速损耗,从而引起制品性能劣化。因此在耐热橡胶配方中,应使用挥发性小的防老剂或分子量大的抗氧剂,最好是使用聚合型或反应型防老剂。

4.填充体系的影响

无机填料的耐热性比炭黑好,无机填料中耐热性比较好的有白炭黑、氧化锌、氧化美、三氧化二铝和硅酸盐。

5.软化剂的影响

壹般软化剂分子量低,高温下易挥发或迁移,导致硫化胶硬度增加、伸长率降低。所以耐热橡胶配方中应选用高温下热稳定性好、不易挥发的品种。

(二)耐寒性

橡胶的耐寒性可定义为在规定的低温下,保持其弹性和正常工作的能力。

硫化胶的耐寒性主要取决于高聚物的俩个基本物性,即玻璃化转变温度(T g)t和结晶.

对于非结晶型橡胶的耐寒性,可用T g和T b(脆性温度)表征.

对结晶型橡胶则不能用T g、T b来表征它的耐寒性,能高于T g70~80℃。

1.橡胶分子结构对耐寒性的影响

①主链中含有双键和醚键的橡胶,例如BR、NR、CO、Q,具有良好的耐寒性;

②主链不含双键,侧链含有极性基团的橡胶,例如ACM、CSM、FKM,耐寒性最差;

③主链含有双键,而侧链含有极性基团的橡胶,例如NBR、CR,其耐寒性居中;

④不饱和度很小的非极性橡胶EPDM、IIR,其耐寒性优于SBR、NBR、CR。

2.增塑剂的影响

增塑剂是除生胶之外对耐寒性影响最大的配合剂。加入增塑可降低橡胶的T g,提高其耐寒性,降低聚合物的松弛温度,减少形变时所产生的应力,从而达到防止脆性破坏的目的。

3.硫化体系的影响

交联生成的化学键使T g上升,对耐寒性不利,因为交联后分子链段的活动性受到限制,降低了分子链的柔性。仍有壹种解释是随交联密度增加,网络结构中自由链段体积减少,从而降低了分子链段的运动性。

4.填充体系的影响

填充剂对耐寒性的影响取决于填充剂和橡胶相互作用后所形成的结构。活性炭黑粒子和橡胶分子之间会形成不同的物理吸附键和牢固的化学吸附键,在炭黑粒子表面形成生胶吸附层(界面层),该界面层内层处于玻璃态,外层处于来玻璃态,所以被吸附的橡胶T g上升,不能指望加入填充剂来改善硫化胶的耐寒性。

(三)耐油性

耐油性是指硫化胶抗油类作用的能力,当橡胶制品和油液长时间接触时,会发生如下俩种现象:①油液渗透到橡胶中,使之溶胀或体积增大;②胶料中的某些可溶性配合剂被油抽出,导致硫化胶收缩或体积减小。

1.橡胶的选择

(1)耐燃油性各种橡胶在23℃下浸泡在异辛烷和芳香族化物(汽油和苯)的混合液(体积比为60:40)中,46h后,其体积变化和拉伸强度保持率如表9-37所示。

在极性橡胶中耐燃油性的排列顺序为:FKM>CO>NBR>ACN>CPE>CR。

FMVQ、FKM耐混合型燃油最好;NBR次之,随丙烯腈含量增加,耐混合燃油性提高;ACM耐混合燃油性最差。

(2)耐矿物油性矿物油属于非极性油类,只有极性橡胶耐矿物油,而非极性橡胶则不耐矿物油。

NBR是常用的耐矿物油橡胶,其耐油性随丙烯腈含量增加而提高。

(3)耐合成润滑油性合成润滑油由基本液体和添加剂俩部分组成。基本液体主要是合成的碳氢化合物、二元酸的酯类、磷酸酯、硅和氟的化合物等。

常用的添加剂有抗氧剂、腐蚀抑制剂、去污剂、分散剂、泡沫抑制剂、抗挤压剂、黏度指数改进剂等。通常大多数添加剂的化学性质都比较活泼,对橡胶的化学腐蚀性较大。如抗氧剂、抗挤压剂中的硫、磷化合物可使NBR严重硬化,胺类对FKM侵蚀严重等。

2.硫化体系的影响

随交联密度增加,分子间作用力增大,硫化胶网络结构致密,自由空间减小,油难以扩散。所以应适当增加交联剂用量,提交联密度。

3.填充剂和增塑剂的影响

当填充剂和增塑剂用量增加时,硫化胶的溶胀率降低。因为溶胀主要是硫化橡胶网络中渗入油而引起的体积增加,增加填料和增塑剂的用量,即降低了胶料中橡胶的体积分数,有助于提高耐溶胀性。通常填料的活性越高,和橡胶的结合力越强,硫化胶的体积溶胀越小。

4.防护体系的选择

耐油橡胶制品经常在温度较高的热油中使用,因此防老剂在油中的稳定性十分重要,假如硫化胶中的防老剂在油中被抽出,则制品的耐热老化性能会大大降低。

(四)耐化学腐蚀性

当橡胶制品和化学药品接触时,由于氧化作用常常引起橡胶和配合剂的分解,造成硫化

胶的腐蚀或溶胀。这些化学药品主要是各种酸、碱、盐溶液,它们主要是以水溶液状态出现的。

2.耐化学腐蚀性的配合体系

(1)橡胶的选择耐腐蚀橡胶应具有较高的饱和度,而且要尽量消除或减少活泼的取代基团,或者是引进某些取代基把橡胶分子结构中的活泼部分稳定起来。

(2)硫化体系增加交联密度、提高硫化胶的弹性模量是提高耐化学腐蚀性的重要措施之壹。

(3)填充体系耐化学腐蚀的胶料配方所选用的填充剂应具有化学惰性,不易和化学腐蚀介质反应,不被侵蚀,不含水溶性的电解质杂质。

(4)增塑体系应选用不被化学药品抽出、不易和化学药品起化学作用的增塑剂。例如酯类和植物油类增塑剂,在碱液中易产生皂化作用,在热碱液中往往会被抽出,致使制品体积收缩,甚至丧失工作能力。

(五)减振阻尼性

减振橡胶的主要性能指标是:①硫化胶的静刚度,即硫化胶的弹性模量;②硫化胶的阻尼性能,即阻尼系数tanδ;③硫化胶的动态模量。除上述关键性能指标外,仍应考虑疲劳、蠕变、耐热以及金属黏合强度等性能。

1.橡胶的选择

减振橡胶的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构,例如分子链上引入的侧基体积较大时,阻碍链段运动,增加了分子之间的内摩擦,使阻尼系数tanδ增大。结晶的存在也会降低体系的阻尼特性,例如在减振效果较好的CIIR中混入结晶的IR时,且用胶的阻尼系数tan δ将随IR含量增加而降低。

tanδ由大到小的排列顺序是:IIR>NBR>CR、SBR>Q、EPDM、PU>NR>BR。NR

的tanδ虽然比较小,但其耐疲劳性、生热、蠕变和金属黏合等综合性能最好,所以NR仍广泛地用于减振橡胶。

2.硫化体系的影响

硫化体系和硫化胶的刚度、tanδ、耐热性、耐疲劳性均有关系。壹般硫化胶网络中硫原子越少,交联键越牢固,硫化胶的弹性模量越大,tanδ越小。

在SBR中随硫黄用量增加,静刚度上升,阻尼系数下降,动刚度基本不变。

3.填充体系的影响

填充体系和硫化胶的动模量、静模量、tanδ有密切关系,当硫化胶受力产生形变时,橡胶分子链段和填料之间或填料和填料之间产生内摩擦使硫化胶的阻尼增大。填料的粒径越小,比表面积越大,和橡胶分子的接触面越大,其物理结点越多,触变性越大,在动态应变中产生的滞后损耗越大。因此填料的粒径越小,活性越大,硫化胶的阻尼性、动模量和静模量也较大。

为了尽可能提高减振橡胶的阻尼特性,降低蠕变及性能对温度的依赖性,往往在高阻尼的隔振橡胶中配合壹些特殊的填充剂,例如蛭石、石墨等。

4.增塑体系的影响

用作减振橡胶的增塑剂,如要求阻尼峰加宽,应使用和橡胶不相容或只有壹定限度溶解度的增塑剂。

(六)电绝缘性

电绝缘性壹般通过绝缘电阻(体积电阻率和表面电阻率)、介电常数、介电损耗、击穿电压来表征。

1.橡胶的选择

橡胶的电绝缘性主要取决于橡胶分子极性的大小。通常非极性橡胶例如NR、BR、SBR、

IIR、EPDM、Q的电绝缘性好。是常用的电绝缘胶种。

2.硫化体系的影响

不同类型的交联键可使硫化胶产生不同的偶极矩,因此其电绝缘性也不相同。综合考虑以NR为基础的软质绝缘橡胶采用低硫或无硫硫化体系较为适宜。以IIR为基础的电绝缘橡胶最好使用醌肟硫化体系。

3.填充体系的影响

壹般电绝缘橡胶配方中,填料的用量都比较多,因此对硫化胶的电绝缘性的影响较大。炭黑特别是高结构、比表面积大的炭黑,用量大时容易形成导电通道,使电绝缘性明显降低,因此在电绝缘橡胶中,除用作着色剂外,壹般不使用炭黑。

4.软化剂的选择

以NR、SBR、BR为基础的低压电绝缘橡胶,通常选用石蜡烃油即可满足使有要求,其用量为5~10份。

5.防护体系的选择

电绝缘橡胶制品,特别是耐高压的电绝缘橡胶制品,在使用过程中要承受高温和臭氧的作用,因此在电绝缘橡胶配方设计时,应注意选择防护体系,以延长制品的使用寿命。壹般采用胺类、对苯二胺类防老剂,且用适当的抗臭氧剂,可获得较好的防护效果。

橡胶材料种类性能表

橡胶材料种类性能表 序 号 橡胶种类主要材料优点劣势适用范围使用温度 1 天然橡胶 (NR)异戊二烯聚合 物 优良的回弹性,拉 伸强度、伸长率、 耐磨性,撕裂和压 缩永久变形性能 不耐油,耐 天候、臭 氧、氧的性 能较差 制作轮胎、减 震零件、缓冲 绳和密封零件 -60~100℃ 2 丁苯橡胶 (SBR)丁二烯与苯乙 烯的共聚物 含10%苯乙烯的 丁苯-10有良好寒 性,含30%苯乙 烯的丁苯-30耐磨 性优良 耐油、耐老 化性能较差 制作轮胎和密 封零件 -60~120℃ 3 丁二烯橡 胶(BR)丁二烯聚合物常用的顺丁二烯橡 胶,耐寒、耐磨及 回弹性能较好 制品不耐 油,不耐老 化 适于制作轮 胎、密封零 件、减震零 件、胶带和胶 管等制品 -70~100℃ 4 氯丁橡胶 (CR)氯丁二烯聚合 物 耐天候,耐臭氧老 化,有自熄性,耐 油性能仅次于丁腈 橡胶,拉伸强度、 伸长率、回弹性优 良,与金属和织物 粘结性很好 制品不耐合 成双酯润滑 油及磷酸酯 液压油 适于制作密封 圈及密封型 材、胶管、涂 层、电线绝缘 层、胶布及配 制胶粘剂等 -35~130℃ 5 丁腈橡胶 (NBR)丁二烯丙烯腈 的共聚物 一般含丙烯腈 18%、26%或 40%,含量愈高, 耐油、耐热、耐磨 性能愈好,但耐寒 性则相反。含羧基 的丁腈橡胶,耐 磨、耐高温、耐油 性能优于丁腈橡胶 制品不耐天 候、不耐臭 氧老化、不 耐磷酸酯液 压油 丁腈橡胶适于 制作各种耐油 密封零件、膜 片、胶管和软 油箱 -55~130℃ 6 乙丙橡胶 (EPM、 EPDM )乙烯、丙烯的 二元共聚物 (EPM)或乙 烯、丙烯、二 烯类烯烃的三 元共聚 (EPDM) 耐天候、耐臭氧老 化,耐蒸汽、磷酸 酯液压油、酸、碱 以及火箭燃料和氧 化剂,电绝缘性能 优良 品不耐石油 基油类 适于制作磷酸 酯液压油系统 的密封零件、 胶管及飞机、 汽车门窗密封 型材、胶布和 电线绝缘层 -60~150℃ 7 丁基橡胶 (IIR)异丁烯和异戊 二烯的共聚物 耐天候、臭氧老 化,耐磷酸酯液压 油,耐酸、碱、火 箭燃料及氧化剂, 制品不耐石 油基油类 适于制作轮胎 内胎,门窗密 封条,磷酸酯 液压油系统的 -60~150℃

2020年(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系

(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系

橡胶配方设计和性能的关系 一、橡胶配方设计和硫化橡胶物理性能的关系 (一)拉伸强度 拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下,不会发生比原来长度大几倍的形变,但许多橡胶制品的实际使用寿命和拉伸强度有较好的相关性。 研究高聚物断裂强度的结果表明,大分子的主价健、分子间的作用力(次价健)以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。 下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1.橡胶结构和拉伸强度的关系 相对分子质量为(3.0~3.5)×105的生胶,对保证较高的拉伸强度有利。 主链上有极性取代基时,会使分子间的作用力增加,拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加,拉伸强度随之增大。 随结晶度提高,分子排列会更加紧密有序,使孔隙和微观缺陷减少,分子间作用力增强,大分子链段运动较为困难,从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后,和分子链平行方向的拉伸强度增加。 2.硫化体系和拉伸强度的关系 欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度,即交联剂的用量要适宜。 交联键类型和硫化橡胶拉伸强度的关系,按下列顺序递减:离子键>多硫键>双硫键>单硫键>碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小,因为键能较小的弱键,在应力状态下能起到释放应力的作用,减轻应力集中的程度,使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3.补强填充体系和拉伸强度的关系 补强剂的最佳用量和补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关:例如炭黑的粒径

越小,表面活性越大,达到最大拉伸强度时的用量趋于减少;软质橡胶的炭黑用量在40~60份时,硫化胶的拉伸强度较好。 4.增塑体系和拉伸强度的关系 总地来说,软化剂用量超过5份时,就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶(如NR、IR、SBR、BR),芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小;石蜡油对它则有不良的影响;环烷油的影响介于俩者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR,最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶(如NBR,CR),最好采用酯类和芳烃油软化剂。 为提高硫化胶的拉伸强度,选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利壹些。 5.提高硫化胶拉伸强度的其他方法 (1)橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。 (2)橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶和填料之间生成化学键和吸附键,以提高硫化胶的拉伸强度。 (3)填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理,以改善填料和橡胶大分子间的界面亲和力,不仅有助于填料的分散,而且能够改善硫化胶的力学性能。 (二)定伸应力和硬度 定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标,俩者均表征硫化胶产生壹定形变所需要的力。定伸应力和较大的拉伸形变有关,而硬度和较小的压缩形变有关。 1.橡胶分子结构和定伸应力的关系 橡胶分子量越大,游离末端越少,有效链数越多,定伸应力也越大。

橡胶基本知识

橡胶基本知识 橡胶,同塑料、纤维并称为三大合成材料,是唯一具有高度伸缩性与极好弹性的高分子材料。橡胶的最大特征首先是弹性模量非常小,而伸长率很高。其次是它具有相当好的耐透气性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能。某些特种合成橡胶更具备良好的耐油性及耐温性,能抵抗脂肪油、润滑油、液压油、燃料油以及溶剂油的溶胀;耐寒可低到-60℃至-80℃,耐热可高到+180℃至+350℃。橡胶还耐各种曲挠、弯曲变形,因为滞后损失小。橡胶的第三个特征在于它能与多种材料进行并用、共混、复合,由此进行改性,以得到良好的综合性能。 橡胶的这些基本性能,是它成为工业上极好的减震、密封、屈挠、耐磨、防腐、绝缘以及粘接等材料。 第一章橡胶的种类、特性和用途 在全世界,橡胶(包括塑料改性的弹性体)的种类已超过100种。如果按牌号估算,实际上已超过1000种。 一:橡胶的分类 1.按原材料来源与方法 橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。其中天然橡胶的消耗量占1/3,合成橡胶的消耗量占2/3。 2.按橡胶的外观形态 橡胶可分为固态橡胶(又称干胶)、乳状橡胶(简称乳胶)、液体橡胶和粉末橡胶四大类。

3.根据橡胶的性能和用途 除天然橡胶外,合成橡胶可分为通用合成橡胶、半通用合成橡胶、专用合成橡胶和特种合成橡胶。 4.根据橡胶的物理形态 橡胶可分为硬胶和软胶,生胶和混炼胶等。 根据橡胶种类及交联形式,在工业使用上,橡胶又可按如下分类。 一类按耐热及耐油等功能分为:普通橡胶、耐热橡胶、耐油橡胶以及耐天候老化橡胶、耐特种化学介质橡胶等。 另一类按橡胶的软硬程度划分为:一般橡胶、硬橡胶、半硬质胶、硬质胶、微孔胶、海绵胶、泡沫橡胶等。具体分类方法见表一 表一橡胶的分类

各种橡胶的性能

各种橡胶的性能 橡胶材质材质说明优缺点经常用途 丁睛胶NBR (Nitrile Rubber)由丙烯睛与丁二烯共聚合而成, 丙烯睛含量由 18%~50% ,丙烯 睛含量愈高,对石化油品碳氢燃 料油之抵抗性愈好,但低温性能 则变差,一般使用温度范围为 -25~100 ℃。丁睛胶为目前油封 及 O 型圈最常用之橡胶之一。 优点: 具良好的抗油、抗水、抗溶剂及 抗高压油的特性。 具良好的压缩歪,抗磨及伸长 力。 缺点: 不适合用于极性溶剂之中,例如 酮类、臭氧、硝基烃, MEK 和 氯仿。 用于制作燃油箱、润滑油箱以及 在石油系液压油、汽油、水、硅 润滑脂、硅油、二酯系润滑油、 甘醇系液压油等流体介质中使 用的橡胶零件,特别是密封零 件。可说是目前用途最广、成本 最低的橡胶密封件。 氢化丁睛胶HNBR (Hydrogenate Nitrile)氢化丁睛胶为丁睛胶中经由氢 化后去除部份双链,经氢化后其 耐温性、耐候性比一般丁睛橡胶 提高很多,耐油性与一般丁睛胶 相近。一般使用温度范围为 -25~150 ℃。 优点: 较丁睛胶拥有较佳的抗磨性 具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压 缩歪的特性 在臭氧、阳光及其它的大气状况 下具良好的抵抗性 一般来说适用于洗衣或洗碗的 清洗剂中 缺点: 不建议使用于醇类,酯类或是芳 香族的溶液之中。 空调制冷业,广泛用于环保冷媒 R134a 系统中的密封件。 汽车发动机系统密封件。 氟橡胶FPM / FKM (Fluoro Carbon Rubber)分子内含氟之橡胶,依氟含量 ( 即单体构造 ) 而有各种类 型。目前广用的六氟化系氟橡胶 最早由杜邦公司以 "Viton" 商 品名上市。耐高温性优于硅橡 胶,有极佳的耐化学性、耐大部 分油及溶剂 ( 酮、酯类除 外 ) 、耐候性及耐臭氧性;耐 寒性则较不良,一般使用温度范 围为 -20~250 ℃。特殊配方可 耐低温至 -40 ℃。 优点: 可抗热至250 ℃ 对于大部份油品及溶剂都具有 抵抗的能力,尤其是所有的酸 类、脂族烃、芳香烃及动植物油 缺点: 不建议使用于酮类,低分子量的 酯类及含硝的混合物。 汽车、机车、柴油发动机及燃料 系统。 化工厂的密封件。 三元乙丙胶EPDM (Ethylene propylene Rubber)由乙烯及丙烯共聚合而成主链 不合双链,因此耐热性、耐老化 优点: 具良好抗候性及抗臭氧性 高温水蒸汽环境之密封件。 卫浴设备密封件或零件。

2020年(塑料橡胶材料)橡胶配方设计综合实验

(塑料橡胶材料)橡胶配方设计综合实验

高分子材料和工程专业实验 橡胶配方设计综合实验 实验报告 班级:08030342班 组别:第六组 橡胶配方设计综合实验 一、实验目的 1、加深对丁腈橡胶的配方、各组分的作用原理及加工方法的认识。 2、进壹步领会橡胶的塑炼、混炼的意义和原理。 3、进壹步了解橡胶的硫化模压成型的基本方法,掌握塑炼混炼、压制硫化设备的操作方法及安全措施。 4、掌握炭黑的含量对橡胶力学性能的影响规律。 5、掌握数据处理和分析的方法。 二、实验原理 丁腈橡胶制品的生产,首先有壹个配料的问题,即在丁腈橡胶(生胶)中加入壹定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其他助剂,使之形成多组分体系。本实验固定其他组分的含量,改变炭黑的用量,研究炭黑的含量对橡胶力学性能的影响。在壹定的温度下,首先塑炼

丁腈橡胶,再将配好的实验原理进行混炼使各种助剂实现良好的分散,通过辊压成片,剪成壹定形状的胶料,放入试样模具中,经过硫化成型成为所需的试样。通过不同规格的裁刀,冲裁成性能测试的样品。然后测试橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度。找出炭黑含量对橡胶力学性能的影响规律。 三、实验所用原料及仪器、设备 1、实验用的原材料及参考配方 2、实验用仪器及设备 (1)开放式炼塑机(SK-160B) 辊筒工作直径=160mm,辊筒工作长度=320mm,前辊转速=24.0r.p.m,后辊转速 =17.8r.p.m,最大辊间距=4.5mm,最小压片厚度=0.2mm。壹次加料量=100~200g,辊筒最高加热温度≤200℃ (2)平板硫化机(XKLB-25D) 额定表压=145kg/cm2,油缸活塞直径D=160mm,电热板面积=360*360mm,模板最大

各种橡胶基本知识

各种橡胶基本知识 橡胶基本知识 橡胶是高弹性的高分子材料,由于橡胶具有其他材料所没有的高弹性,因而也称做弹性体,其基本特性如下: 1 有橡胶状弹性。 2 具有粘弹性。 3 有减震缓冲的作用。 4 对温度依赖大 5 具有电绝缘性。 6 有老化现象。 7 必须进行硫化。 8 必须加入配合剂 9 比重小,硬度低,柔软性好,透气性差。 前言 一. 橡胶在制鞋业中的应用: 1.历史可以远溯至1492年哥伦布发现美洲新大陆,早期的探险家发现印地安人使用巴西橡 胶树之胶乳(天然橡胶)来制作"胶鞋",防止脚被蛇虫叮咬,之後18世纪後期至19世纪初期,天然橡胶开始在欧洲用于胶管雨衣,胶鞋,但材料遇热变软发粘,遇冷变硬脆裂,实用价值不大. 2.1839年,美国人固特异(C.Goodyear)发明了橡胶的硫化,硫化後橡胶产生本质的飞跃,性能大幅度提高.此橡胶大底在制鞋业中获得了广泛应用,随著橡胶工业的发展,丁苯橡胶等人工 合成橡胶由于其性能突出,1951年後开始引入制鞋业大量使用. 生胶天然橡胶(NR) 1 来源 1. 野生橡胶:由野生树木植物采制的橡胶。银色橡胶菊,野藤橡胶等也属此类。 2. 栽培橡胶:主要是三叶橡胶树。 3. 橡胶草橡胶。一公顷可收150-200KG。 4. 杜仲胶:由杜仲树的枝叶根茎中提取。常温下无弹性,软化点高,比重大,耐水性好。可做塑料用。 1 天然橡胶制造和分级标准。 1. 烟片胶:消耗量占天然橡胶的80%。 按照质量分为六个等级:RSSIX;RSS1#;RSS2#;RSS3#;RSS4#;RSS5#。质量按顺序降低。 2. 绉胶片: 1)白绉胶==>质量最好 2)褐绉胶==》质量普通 3) 毛绉胶==》质量最差 3. 马来西亚标准胶。 品质稳定,杂质少,纯度高,国际标准. 4.专用天然橡胶 1 恒粘(CV):加入0.15-4%的盐酸氢胺,使橡胶门尼值保持在60+-5度。生热低,耐屈挠性和耐磨性好,为制造高速轮胎重要原料。 2 低粘(LV)橡胶:门尼值为45+-5度,可以不经过素炼直接混炼。 3 轮胎橡胶

橡胶配方与各种物性之间的关系

“炼胶工人”胶友对《橡胶配方与各种物性之间的关系》进行了针对性的分享,非常感谢他的指点! 不同的橡胶产品对胶料的物性都有不同的要求,同时对生产这些产品时胶料的工艺性能(加工性能)也需要不同的要求。所谓的工艺性也就是生产这些橡胶产品的过程不能达到理想的状态,做出来的橡胶产品也就很难做到性能理想化、经济效益最大化。一句话,无论你要求橡胶产品有什么样的物性要求,也不管你的要求是高还是低,如果工艺性能无法满足要求(实现要求的过程无法满足),那么你就很难顺利的去生产。 不多赘述,该贴将和大家一起谈论各橡胶工艺性能受配方的影响及关系。 一、混炼性能 1.各种成分对混炼效果的影响 主要分析配方中各种填料、化学药品、操作油等配合成分混入橡胶中的难易性、分散性。它主要由这些配合成分与橡胶之间的互溶性的高低、浸润性的大小来决定。 胶料混炼工艺设计的好坏评价方法之一就是各种成分是否可以在橡胶中能够迅速的分散;混炼效果的好坏,则可以通过各种成分在橡胶中能否均匀分散其中来衡量。这两个指标都主要取决于配合成分与橡胶之间的互溶性、浸润性。 “互溶性”这个词大家可能会认为橡胶那么大的分子怎么可能溶解在各种配合成分里很多配方里,应该是配合成分溶解在橡胶里才对。其实,所谓的溶质、溶剂也是相对的,量少的惯称为溶质,量多的则为溶剂,习惯性的认为溶质溶解在溶剂中,如果“溶质”的量比“溶剂”的量大很多的话,那就是“溶剂”溶解在“溶质”中。所以,也就可以理解为互溶性了。为了能让胶料达到多种综合性能都很优异的效果,很多配方用到的橡胶都不止一种,可能2、3、4、5种橡胶并用,这就涉及到这些橡胶之间的互溶性(也许橡胶之间的互溶性大家更好理解一些)。混炼后的胶料如果电镜图片里显示各相之间没有明显的分离、橡胶之间、橡胶与各配合成分之间分散的非常均匀那就表明互溶性好,否则互溶性就差。互溶性差的配方体系所对应的胶料的各种物性也就不能得到好的体现。 其实,橡胶配合体系是不能像盐溶于水那样做到分子级的互溶性,一是因为橡胶是由不同分子量的高分子复杂体系组成,二是各种配合成分也不是简单的小分子化合物,三它们是固相之间的溶解性。橡胶对配合剂的浸润性也许更能清楚的解释混炼工艺及效果的好坏。 橡胶对配合成分的浸润性高低主要决定于配合成分自身的特性,当然与橡胶的性质也有关系。有机的、非极性的大多数化学样品(塑解剂、分散剂、操作油等软化剂、防老剂、硫化体系等)都易溶解在橡胶里,被橡胶浸润。无机的氧化物、盐类、各种土等则不易被橡胶浸润。相似相容原理也解释了这些现象。 各种有机化学药品,塑解剂、分散剂、塑分、防老剂、促进剂、SA包括各种硫化都易混入橡胶中,而且加入的量比较少,这里就不对它们多加分析。 填料一般可以分为亲水性的和疏水性的两种。氧化锌、氧化镁等无机氧化物及硫酸钡、硫酸镁、轻钙、重钙等盐类由于是极性的、亲水性的,在混炼时容易产生负电荷,而橡胶也存在同样的情况,所以二者便会相互排斥,所以难以分散橡胶之中。陶土、云母、滑石粉、高岭土等虽然也是无机的、极性的,与橡胶之间的形成的界面亲和力小,虽不易被橡胶浸润,但是由于这些材料的粒径比较大且结构性比较低,混入橡胶的速度还是比较快的,分散的效果也可以接收,但补强性都比较差。白炭黑虽然是亲水性的,但它的粒径非常小、结构性高、视密度小、易飞扬,且容易产生静电,使得它很难混入橡胶中。炭黑是最典型的

橡胶配方设计和性能的关系

第二节橡胶配方设计与性能的关系 一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系 (一)拉伸强度 拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下,不会发生比原来长度大几倍的形变,但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。 研究高聚物断裂强度的结果表明,大分子的主价健、分子间的作用力(次价健)以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。 下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1.橡胶结构与拉伸强度的关系 相对分子质量为(3.0~3.5)×105的生胶,对保证较高的拉伸强度有利。 主链上有极性取代基时,会使分子间的作用力增加,拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加,拉伸强度随之增大。 随结晶度提高,分子排列会更加紧密有序,使孔隙和微观缺陷减少,分子间作用力增强,大分子链段运动较为困难,从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后,与分子链平行方向的拉伸强度增加。 2.硫化体系与拉伸强度的关系 欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度,即交联剂的用量要适宜。 交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系,按下列顺序递减:离子键>多硫键>双硫键>单硫键>碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小,因为键能较小的弱键,在应力状态下能起到释放应力的作用,减轻应力集中的程度,使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3.补强填充体系与拉伸强度的关系 补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关:例如炭黑的粒径越小,表面活性越大,达到最大拉伸强度时的用量趋于减少;软质橡胶的炭黑用量在40~60份时,硫化胶的拉伸强度较好。 4.增塑体系与拉伸强度的关系 总地来说,软化剂用量超过5份时,就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶(如NR、IR、SBR、BR),芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小;石蜡油对它则有不良的影响;环烷油的影响介于两者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR,最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶(如NBR,CR),最好采用酯类和芳烃油软化剂。 为提高硫化胶的拉伸强度,选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。 5.提高硫化胶拉伸强度的其他方法 (1)橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。

橡胶材料一般规范标准[详]

1 范围 本标准适用于以天然橡胶、合成橡胶为主要原料,并添加配合剂制成的弹性橡胶材料,但是,O形密封圈、油封以及硬质橡胶、海绵和挤压成形的胶管材料除外。 本标准适用于起动机的橡胶材料。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 3 种类和标识 3.1种类 橡胶材料的种类见表1。硬度、抗拉强度见表6~表13。 特别性能的种类按表2的规定。 基本性能与特别性能并用的时候按表3的要求限度。 表1 一般规格的 种类记号 性况材料名称 A Ⅰ不要求耐油性 天然橡胶 天然橡胶+丁苯橡胶Ⅱ不要求耐油性,但要求较高的耐侯、耐臭氧性三元乙丙橡胶等

B Ⅰ要求有很高的耐油性极高丁睛橡胶 Ⅱ要求有较高的耐油性 中~高丁睛橡胶 丁睛橡胶+聚氯乙烯 等 Ⅲ要求有一般的耐油性 氯乙橡胶 氯磺化聚乙烯 C Ⅰ要求有较高的耐热、耐寒性硅橡胶 Ⅱ要求有较高的耐热、耐油和耐臭氧性丙烯橡胶 D 要求有较高的耐热、耐油、耐燃油和耐臭氧性氟橡胶 3.2表示记号 适用材料按分类记号在图纸的材料栏里象如下表示进行。 * * * * *——* . * 特别性能的种类(3) 最低抗拉强度—用两位和一位数表示(2) 硬度—用两位数表示(2) 一般规格的种类(1) 注(1)根据表1。 注(2)根据表6~表13。

注(3)表6~表13表示基本性能要求,有特殊要求时,添加按表3规定的特别性能的种类记号与基本性能区别。 例: B Ⅱ 6 10 ——O M .mac 耐酸试验 耐臭氧试验 最低抗拉强度 硬度(60Hs) 种类(基本性能) 表2 附带文字实验内容 a 老化实验 b 压缩永久弯曲试验 c 压力试验(20%时) d1 耐油试验(NO.1油) d3 耐油试验(NO.3油) f1 耐寒试验(-35±2℃90℃弯折) f2 耐寒试验(-35±2℃180℃弯折) g 耐燃料试验 h 拉裂试验 mac 耐酸试验 o H 耐臭氧试验(500ppmm×70小时伸长率30%)

乳液聚合丁苯橡胶配方设计

设计任务书 1.课程设计的目的 通过课程设计,旨在使学生了解聚合物配方设计的方法、过程及意义,初步掌握聚合物配方设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。 课程设计的任务是学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能,通过独立思考和锐意创新,在规定的时间内完成指定的聚合物配方的设计任务,并通过设计说明书正确表述。 2.设计任务及要求 2.1设计题目 低温乳液聚合丁苯橡胶 2.2设计任务 通过对低温乳液聚合丁苯橡胶进行合成工艺设计,编制文献综述和设计说明书。 3.设计要求 3.1设计说明书的内容与顺序: 1、封面(包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等) 2、设计任务书 3、目录 4、正文 4.1 绪论:所选课题的简要概述及进展、设计任务的目的及意义、设计结果简述 4.2 设计内容 4.3 实施方案 4.4 预期达到的主要技术指标 4.5 预期工作进度 4.5 工艺流程图(带控制点的工艺流程图)及其说明 4.6 设计结果概要 4.7 设计体会及今后的改进意见 5、参考文献 6、主要符号说明(必须注明意义和单位) 说明书必须书写工整、图文清晰。说明书中所有公式必须写明编号。

3.2工艺流程图设计图纸的要求: 要求画“生产装置工艺流程图”一张,图纸大小为A2。 本图应表示出装置、单元设备、辅助设备和机器、管道、物料流向。 以线条和箭头表示物料流向,并以指引线表示物料的流量、温度和组成等。辅助物料的管线以较细的线条表示。 工艺物料管道用粗实线,辅助物料管道用中粗线,其他用细实线。横向管道标注在管道上方,竖向管道标注在管道右侧。辅助物料(如冷却水、加热蒸汽等)的管线以较细的线条表示。 图表和表格中的所有文字写成长仿宋体。 设备以细实线绘制,画出能够显示形状特征的主要轮廓。设备的高低和楼面高低的相对位置一般也按比例绘制。设备的位号、名称标注在相应设备图形的上方或下方,或以指引线引出设备编号,在专栏中注明每个设备的位号、名称等。 要求工艺流程图有相应的标题栏,主要包括说明设备名称、图号、比例、设计单位、设计人、审校人等。 本设计标题栏规定如下所示: 图纸要求:投影正确、布置合理、线型规范、字迹工整。 3.3参考文献的格式: 期刊类:(序号)作者1,作者2,……作者n,文章名,期刊名(版本),出版年,卷次(期次)。 图书类:(序号)作者1,作者2,……作者n,书名,版本,出版地:出版社,出版年。

2020年(塑料橡胶材料)橡胶的种类性能和用途

(塑料橡胶材料)橡胶的种类性能和用途

橡胶品种的化学组成、性能特点和主要用途 橡胶品种(简写符号)化学组成性能特点主要用途 1、天然橡胶(NR)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。弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易于其它材料粘合,在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,第抗酸碱的腐蚀能力低;耐热性不高。使用温度范围:约-60℃~+80℃。制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶-金属悬挂元件、膜片、模压制品。 2、丁苯橡胶(SBR)丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶,是目前产量最大的通用合成橡胶,其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天然橡胶均匀。缺点是:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围:约-50℃~+100℃。主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。 3、顺丁橡胶(BR)是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。优点是:弹性和耐磨性优良,耐老化性好,耐低温性优异,在动态负荷下发热量小,易于金属粘合。缺点是强度较低,抗撕裂性差,加工性能和自粘性差。使用温度范围:约-60℃~+100℃。壹般多和天然橡胶或丁苯橡胶且用,主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。 4、异戊橡胶(IR)是由异戊二烯单体聚合而成的壹种顺式结构橡胶。化学组成、立体结构和天然橡胶相似,性能也非常接近天然橡胶,故有合成天然橡胶之称。它

橡胶加工工艺基础知识

橡胶加工工艺基础知识一、塑炼 橡胶受外力作用产生变形,当外力消除后橡胶仍能保持其 形变的能力叫做可塑性。增加橡胶可塑性工艺过程称为塑 炼。橡胶有可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合; 在压延加工时易于渗入纺织物中;在压出、注压时具有较好的流动性。此外,塑炼还能使橡胶的性质均匀,便于控制生产过程。但是,过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能,因此塑炼操作需严加控制。 橡胶可塑度通常以威廉氏可塑度、门尼粘度和德弗硬度等表示。 1、塑炼机理 橡胶经塑炼以增加其可塑性,其实质乃是使橡胶分子链断 裂,降低大分子长度。断裂作用既可发生于大分子主链,又可发生于侧链。由于橡胶在塑炼时,遭受到氧、电、热、机械力和增塑剂等因素的作用,所以塑炼机理与这些因素密切相关,其中起重要作用的则是氧和机械力,而且两者相辅相成。通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼,前者以机械降解作用为主,氧起到稳定游离基的作用;后者以自动氧化降解作用为主,机械作用可强化橡胶与氧的接

塑炼时,辊筒对生胶的机械作用力很大,并迫使橡胶分子链断裂,这种断裂大多发生 在大分子的中间部分。塑炼时,分子链愈长愈容易切断。顺丁胶等之所以难以机械 断链,重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。当加入高分子量级分后, 低温塑炼时就能获得显著的效果。 氧是塑炼中不可缺少的因素,缺氧时,就无法获得预期的效果。生胶塑炼过 塑炼时,设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。热对塑炼效果极为重要,而且在 不同温度范围内的影响也不同。 由于低温塑炼时,主要依靠机械力使分子链断裂,所以在像章区域内(天然胶低于 110C )随温度升高,生胶粘度下降,塑炼时受到的作用力较小,以致塑炼效果反而下降。相反,高温塑炼时,主要是氧化裂解反应起主导作用,因而塑炼效果在高温区 (天然胶高于110C )将随温度的升高而增大,所以温度对塑炼起着促进作用。各种橡胶由于特性不同,对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样,但温度对塑炼效果 影响的曲线形状是相似的。由前已知,不论低温塑炼还是高温塑炼,使用化学增塑剂 皆能提高塑炼效果。接受剂型增塑剂,如苯醌和偶氮苯等,它们在低温塑炼时起游 离基接受剂作用,能使断链的橡胶分子游离基稳 定,进而生成较短的分子;引发剂型增塑剂,如过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈等,它们在高温下分解成极不稳定的游离基,再引发橡胶分子生成大分子游离基,并进而氧化断裂。此外,如硫醇类及二邻苯甲酰胺基苯基二硫化物类物质,它们既能使橡胶分子游离基稳定,又能在高温下引发橡胶形成游离基加速自动氧化断裂,所以,这类化学增塑剂称为混合型增塑剂或链转移型增塑剂。 2、塑炼工艺 生胶在塑炼前通常需进行烘胶、切胶、选胶和破胶等处理。 烘胶是为了使生胶硬度降低以便切胶,同时还能解除结晶。

橡胶配方设计原则概述

天然橡胶与丁苯橡胶并用绝缘料配方设计 橡胶配方设计原则 橡胶 来源:橡胶人才网橡胶配方设计原则,橡胶配方设计原则,常用橡胶介绍添加时间:2010-08-03 浏览次数:59 次进入论坛交流橡胶配合剂以恰当的品种与比例组合,通过一定的加工工艺,按橡胶制品的结构而制成橡胶制品。其结构设计、配方设计、加工工艺作为橡胶制品生产过程三个重要组成成分。它们相互独立,同时又想和联系、协同、制约,它们本身之间的橡胶配合剂以恰当的品种与比例组合,通过一定的加工工艺,按橡胶制品的结构而制成橡胶制品。其结构设计、配方设计、加工工艺作为橡胶制品生产过程三个重要组成成分。它们相互独立,同时又想和联系、协同、制约,它们本身之间的作用都有可能对橡胶制品的物化性能、使用性能、寿命、外观质量、生产成本起决定性作用,配方设计者首先应该确立“整体协调统一”的观念,其次应该在整体统一的基础上最求和体现配方设计者或企业的风格、特长以及实力,使在竞争中出于某种优势地位。此外作为配方设计者栽培放研究中还应该追求高技术含量;追求新知识、新技术的综合灵活运用;追求技术创新和技术突破;追求资源的综合而充分的利用和环境效益。这就要求皮放设计人员应该具有丰厚而且全面的基础知识和丰富的配方设计经验,以及对产品的深入认识、研究和超前的市场竞争意识。有机的结合设备能力和工艺条件,已做到配方设计和其他要素的有机统一。最终的期望值应该是:将材料性能利用到极限,尽可能的充分利用结构因素、设备能力和工艺条件,工艺成熟、可靠油尽可能简化,人工、设备、能源、原材料成本尽可能低或消耗尽可能韶,质量可靠而效率尽可能高。在某些方面有独特性能。橡胶配方设计原则:1、保证硫化酸具有指定的技术性能。2、所用的生胶、聚合物和各种原料容易得到。 3、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好,使产品能顺利生产。 4、成本、价格便宜。橡胶配方设计指导思想及设计原则橡胶品种(简写符号)化学组成性能特点主要用途1.天然橡胶(NR)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。弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易橡胶品

橡胶配方设计基本原理

橡胶配方设计基本原理(2006/10/10 13:53) 从事橡胶技术工作时,首先会面对下述各问题: ─—什么叫做橡胶配方? ─—如何设计橡胶配方? ─—成功的橡胶配方是什么? 事实上,橡胶配方技术乃是一种选择和运用材料之科学和艺术。一般之橡胶配方目的有三:首先是使橡胶制品具有实用之物性;其次是能配合现有加工设备进行良好之加工作业;最后是以可能之最低成本之配料达到符合客户所要求之物性水平。 换言之,设计橡胶配方最需考虑之三要素为配料之物性者、加工性和成本,并使三者获得一个适当之平衡点,此即配方设计都最主要之工作。 配方中常用之添加剂可摘要分类成十个主要成份: ?橡胶或弹性体(elastomers ): 橡胶配方设计第一个步骤也是最重要的步骤即为选择橡胶基材或原料胶。橡胶为工程材料之一种,不论其组成为何,都 带有一些共通之基本特性。所有橡胶都带有弹性,可弯曲性、韧性、不易透水和透空气等性质。除了这些共通特性外,每种橡胶因组成之不同,各自具有其本身之性质。 ?加硫剂(Vulcanizing agents ): 添加加硫剂之目的是使配料产生化学反应而在橡胶分子之间产生架桥(cross linking )之现象而改变橡胶之物性。化学架桥作用使橡胶配料由柔软、带粘性之热可塑体变成强韧之热固物,此时受温度之影响较少。到目前为止,硫磺仍是最广泛使用之加硫剂。其它载硫剂( sulfur donor )如二硫化秋兰姆类之TMTD(TUEX) 有时亦用作全部或局部取代元素硫磺于低硫或无硫加硫系统之配方,使制品得以改善其耐热性。配方设计者其第二个最重要之工作为对于配料加硫系统,加硫剂和促进剂之选择。 ?加硫促进剂(Accelerators ): 加硫促进剂可使配料硫化速率加快而缩短加硫时间。 ?活化剂(Activators )和迟延剂(Retarders): 活化剂是用来帮助促进剂增强其活性和效能,最常用之活化剂有锌氧粉、硬脂酸、氧化铅、氧化镁和胺类(H )。 ?防老剂(Antidegradants ): 防老剂可延缓橡胶制品因受氧气、臭氧、热、金属催化作用和屈曲运动之影响而劣化。因此添加防老剂于配料后可以增强制品之耐老化性并延长其使用寿命。 ?加工助剂(Processing aids ): 加工助剂顾名思义即是帮助配料便于加工作业,如混炼压延、押出和成型等。 ?填充剂(Fillers ): 填充剂可以增强配料之物性,帮助加工性或降低其成本。补强性填充剂可以增加制品之硬度、抗张强度、定伸强度(modulus )、抗撕裂强度和耐磨性。一般常用碳烟或细颗粒之矿质材料。 ?可塑性(Plasticizer ),软化剂和增粘剂(Tackfier): 可塑性、软化剂和增粘剂是用于帮助胶料混练,改变其粘度,增强配料粘性,改善制品在低温之柔曲性,或代替部份胶料而不致对物性有太多之影响。大体而言,这些类之添加剂可当作加工助剂或扩展剂。

各种橡胶性能一览表

各种橡胶性能的比较表 天然橡胶NR 聚 戊 二 烯 橡 胶 IR 丁 苯 橡 胶 SBR 聚 丁 二 烯 橡 胶 BR 乙 丙 橡 胶 EP DM 丁 基 橡 胶 IIR 氯 丁 橡 胶 CR 丁 腈 橡 胶 NB R 聚 硫 橡 胶 PT R 硅橡 胶 Silico ne 聚 氨 酯 橡 胶 AU EU 抗张强度 (纯胶料)极 好 极 好 差差差 中 等 好差差差- 抗张强度 (补强胶料)极 好 极 好 好 - 极 好 好 好- 极 好 好 好 - 极 好 极 好 中 等 中等 好- 极 好 抗撕裂性 (冷)好 中 等 差 - 中 极 好 好好好 中 等 好中等好

等 (热)好好 中 等极 好 极 好 中 等 好差差差好 耐磨性 极 好好 好 - 极 好 极 好 极 好 中 等 - 好 极 好 极 好 中 等 中等 极 好 抗自然老 化性差差差 差 - 中 等 极 好 好 - 极 好 极 好 中 等 极 好 极好 极 好 抗氧化性好好好好 极 好好 - 极 好 好 中 等 极 好 极好 极 好 耐热性好好好好好 好 - 好好 中 等 极好 中 等-

极 好 好 低温屈挠性极 好 极 好 好 极 好 好 中 等 中 等 中 等 好极好 极 好 压缩变形中 等 - 好 中 等 - 好 差 - 中 等 好好 中 等 差 - 好 好 差 - 中 等 极好好 不渗透性 中 等好 中 等 差 - 中 等 差- 中 等 极 好 好 极 好 极 好 中等好 阻燃性差差差差差差 极 好 差差中等差 耐?性好好好好好 极 好好 中 等 好-好

耐酸性 (稀)好好 中 等 - 好 好好 极 好 极 好 好好好好 (浓)中 等 - 好 中 等 - 好 中 等 - 好 好好 极 好 好 中 等 差中等 中 等 电气性能好 - 极 好 好 - 极 好 好好 极 好 好 - 极 好 差 - 中 等 差好极好 好- 极 好 耐溶剂性 脂肪烃差差差差差差好 极 好极 好 好好 芳香烃差差差差差差中中极好差

橡胶制品的配方设计原理介绍

橡胶制品的配方设计原理 一、橡胶的并用。 无论是什么橡胶不可能具有十全十美的性能,使用部门往往对产品提出多方面的性能要求,为了满足此目的,而采用橡胶并用的方法。如,为提高二烯烃类橡胶耐热、耐光老化性能,可加入氯磺化聚乙烯。丁睛橡胶的耐粙性很好,但耐寒性不好,若并用10%的天然胶,便可改善它的耐寒性。在橡胶中并用高苯乙烯、改性酚醛树脂、三聚氰胺树脂等都可改善橡胶的补强性能。合成橡胶的工艺性能一般都不够好,特别是饱和较高的合成橡胶,无论是炼胶、压延、贴合、硫化等性能都比较差,所以常加入天然橡胶或树脂。以改善其未硫化胶的加工性能。如,丁苯橡胶加入5-20份低压聚乙烯,可减少丁苯橡胶的收缩率。乙丙橡胶中加入酚醛树脂可提高粘性。加入天然胶对一般合成橡胶的工艺性能都会有所改善。为了改进工艺加工性能,并用天然胶或树脂的比例一般都在20%以下。有些合成橡胶性能优良,但价格昂贵,在不损害原物性的前提下,并用其它橡胶或树脂是完全可行的,如,丁睛胶中并用聚氯乙烯或丁苯胶中掺入天然橡胶,都能起到这一作用。 1. 橡胶并用必须具有一定的相溶性,对橡胶来说天然、顺丁、异戊橡胶等能以任何比例均一地混合,最终达到相溶状态。而天然胶与丁基橡胶就不能均一地混合。若硬性机械地混合,所得硫化胶的实际使用性能会显着地下降,这是因为它们的相溶性很差。并用体系最重要的因素是相溶性,从应用的观点来看,如果混合不均,非但达不到并用的目的,反而影响工艺加工,特别是硫化。因此,并用

问题的焦点是两种橡胶能否相互混合,以及混合后达到什么样的相容程度。固体橡胶并用时,因橡胶本身粘度很大,高分子的布朗运动不像液体那么容易,扩散速度较慢,对大分子的位移造成很大的阻力,严重影响橡胶间的互容作用。为此在工业生产中都采用机械力强化分子运动,用提高温度和加入软化剂的方法来降低粘度,以促进两种橡胶的混合,所以产物从宏观上来看虽没有相分离,但真正达到溶解状态也不是很多的,其原因包括下来有以下几点,橡胶的极性、内聚能密度、橡胶的结晶、橡胶的分子量等。橡胶网为广大从事橡胶行业的朋友提供交流学习交易的平台。 2.分散性,高分子固相体橡胶的粘度高,纵然选择相容性较好的的两种橡胶,用开练机、密练机在高剪切作用下混合,要像低分子液体那样,呈分子状态的均一分散状态,也是很因难的。橡胶分子的布朗运动不象液体那样自由,扩散速度较慢,从外表上看是均一地混合了,由于两种或多种橡胶的分散状态在广泛的范围内变化,并用胶的物理性能将产生很大的差异。两种橡胶在空气中混合时,由于相容性的不一致可产生两种不同的分散状态。,即均相分散状态和非均相分散状态,实际上并用达到均相分散状态的可能性很小,在部分是非均相分散状态组分之间仍然保持一定的界面。以不连续相(岛相)分散于连续相(海相)中的分散状态。非均相分散状态分为以下三级A,宏观非均相级,区域尺寸为10-100微,B,微观非均相为0.1-2微C,半均相级成接枝或嵌段两种共聚体。一种并用体的分散状态不可能单一纯地存在着一个状态,而是以几种状态并存的局面,只不过某一级为主而已。 3.共硫化,除了相容性和分散性外,橡胶并用的另一个重要因素是共硫化性。它是指并用橡胶的硫化体系选择和硫化速度的调整问题。对相同硫化速度而言,通用橡胶以天然胶为最快,其次是异戊橡胶,顺丁橡胶、乳聚顺丁、丁苯胶。硫化速度较慢的橡胶可采用减少硫黄,增加促进剂的方法,以与天然橡胶的硫化速度互相配合。一般对同一硫化速度的橡胶,天然橡胶为高硫黄低促进剂、丁苯橡

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橡胶配方大全 橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下: 1、保证硫化胶具有指定的技术性能,使产品优质; 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好,使产品达到高产; 3、成本低、价格便宜; 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到; 5、劳动生产率高,在加工制造过程中能耗少; 6、符合环境保护及卫生要求; 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下,配方设计应遵循如下设计原则: ①在不降低质量的情况下,降低胶料的成本; ②在不提高胶料成本的情况下,提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量,通过科学的配方设计方法,掌握原材料配合的内在规律,设计出实用配方。 橡胶配方的表示形式 原材料名称基本配方 /质量份PHR 质量分数配方/% 体积分数配方/% 生产配方 /KG NR 硫磺 促进剂M 氧化锌 硬脂酸 炭黑100 3 1 5 2 50 62.20 1.86 0.60 3.10 1.24 31.00 76.70 1.03 0.50 0.63 1.54 19.60 50 1.5 0.5 2.5 1.0 25.0 合计161 100.00 100.00 80.5 天然橡胶(NR)基础配方

原材料名称NBC标准 试样编号 质量份原材料名称 NBC标准 试样编号 质量份 NR 氧化锌硬脂酸— 370 372 100 5 2 防老剂PBN 促进剂DM 硫磺 377 373 371 1 1 2.5 注:硫化时间为140℃×10min,20min,40min,80min。NBS为美国国家标准局编写 丁苯橡胶(SBR)基础配方 原材料名称NBC标准试 样编号 非充油SBR 配方 充油SBR配方 充油量 25phr 充油量 37.5phr 充油量 50phr 充油量 62.5phr 充油量 75phr 非充油SBR 充油SBR 氧化锌 硬脂酸 硫磺 炉法炭黑 促进剂NS — — 370 372 371 378 384 100 — 3 1 1.75 50 1 — 125 3.75 1.25 2.19 62.50 1.25 — 137.5 4.12 1.38 2.42 68.75 1.38 — 150 4.5 1.5 2.63 75 1.5 — 162.5 4.88 1.63 2.85 81.25 1.63 — 175 5.25 1.75 3.06 87.5 1.75 Phr指每百质量份橡胶的分量数 注:硫化时间为145℃×25min,35min,50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 原材料名称NBC标准 试样编号 纯胶配方 半补强炉黑 (SRF)配方 CR(W型) 氧化镁 硬脂酸 SRF 氧化锌 促进剂NA-22 防老剂D — 376 372 382 370 — 377 100 4 0.5 — 5 0.35 2 100 4 1 29 5 0.5 2 注:硫化时间为150℃×15min,30min,60min 丁基橡胶(IIR)基础配方 原材料名称NBC标准 试样编号 纯胶配方槽黑配方 高耐磨炭黑 (HAF)配方

常用橡胶性能一览表

常用橡胶性能一览表

由于具有优异的耐老化性能耐冲击性也较好,所以常用做胎侧。 EPDM三元乙丙胶三元乙丙橡胶是一种在乙烯和丙烯共聚物中引入了第三单体的高分子聚合物,产品性能及优点:超高分子量,高乙烯含量,可高度填充填充剂和油,易碎的性能缩短了混炼的时间. 分子结构和特性 三元乙丙是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物。二烯烃具有特殊的结构,只有两键之一的才能共聚,不饱和的双键主要是作为交链处。另一个不饱和的不会成为聚合物主链,只会成为边侧链。三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得三元乙丙可以抵抗热,光,氧气,尤其是臭氧。三元乙丙本质上是无极性的,对极性溶液和化学物具有抗性,吸水率低,具有良好的绝缘特性。

在三元乙丙生产过程中,通过改变三单体的数量,乙烯丙烯比,分子量及其分布以及硫化的方法可以调整其特性。 热塑性弹性体 (TPE) 高刚性耐高温且保有低温的弯曲性,优异的耐化学品性,应用于管材、静音齿轮、电线被覆、发卷、自动收缩管线. TPE热塑性弹性体特性: 1、材料有半透、高透明、白色、黑色供选择。 2、已通过ROHS、PAHs、FDA测试,等级测试。 3、材料环保无卤无毒无味,不含塑胶软化剂、磷苯二甲酸盐、重金属等化合物。 4、良好的减震性和防滑耐磨。 5、良好的抗紫外线及耐化学药品性。 6、广阔的硬度范围选择(邵氏0度-110度)。可根据需求任意调整。 7、在—60度至135度的长期使用温度 8、压缩变形及永久变形小 9、卓越的抗动态疲劳性能 10、极优的耐臭氧及耐候性能 11、亮面、雾面均可,光滑的外观和舒适的橡胶柔软质感。 12、材料不含水分,无须干燥可直接使用,节约能源。 13、易于加工,着色。水口料即边角料可百分百回收再利用,降低产品,且不影响产品物性。 14、它可以通过二次注塑成型,与PP、PE、PS、ABS、PC、PA等基体材料包覆粘合,也可单独成形。替代软质PVC部分硅橡胶。 TPE/TPR 之应用领 域运动器材: 手把类(高尔夫球、各种球拍、脚踏车、滑雪器材、滑水器材等), 潜水器材(蛙鞋、蛙镜、呼吸管、手电筒等)、刹车块、运动护垫。日常用品:

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