考研化学橡胶加工省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三篇 橡胶加工定义：由生胶及其配合剂经过一系列化学和物理作用制成橡胶制品过程。工艺过程：塑炼混炼成型硫化第1页第2页第八章 胶料组成及配合第一节 橡 胶一、分类1.按起源分天然胶合成胶再生胶生胶废旧橡胶制品和生产中硫化胶边角废料经加工处理制成含有塑性加工性和能重新硫化橡胶。还未交联橡胶，由线型大分子或者带支链线型大分子组成。第3页2.按物理性状捆包胶：块状，加工工序多，过程复杂，自动化 程度低，但综合性能好，主要胶种。颗粒胶：热塑性橡胶，不需硫化，易于回收再用。粉末胶：粒子直径在1mm以下，惯用是丁腈粉 末橡胶，不需塑炼，易实现连续化和自 动化，主要问题是易粘结。液体胶：包含胶乳和橡胶溶液，常温下为粘稠状 液体，分子量在1万以下。便于自动化 连续生产，不需大型设备，劳动强度低。第4页二、天然橡胶（NR）1.起源 是从自然界植物中采集一个高弹性物质，含有橡胶成份植物有各种。天然橡胶总产量98以上来自巴西橡胶树（三叶橡胶树），其含胶最多，胶质最好，产量最高，采集最轻易。第5页2.天然生胶品种 刚从树上流出新鲜胶乳为近中性乳白色液体，易腐败变质，需经凝固、压片、干燥等步骤制成胶片。主要有烟片胶、绉片胶、风干胶片、颗粒胶（标准胶）等。海南民营琼岛牌优级烟片胶海南民营琼岛牌优级烟片胶 型号型号RSS3#RSS3#第6页3.组成和结构 天然橡胶主要成份是橡胶烃（9295），其次是含有少许非橡胶成份，如蛋白质、丙酮抽出物、灰分、水分等。天然橡胶98以上是顺式-1,4-聚异戊二烯组成线型(链状)高分子化合物，其化学结构式为：第7页4.性质和用途 常温下天然橡胶含有高弹性，弹性模量很小，伸长率很大。是非极性、结晶性物质，自补强性大，含有良好气密性、防水性、电绝缘性和隔热性及耐寒性。含有二烯类高分子化合物一切化学反应特征。天然橡胶综合物理机械性能优于其它任何橡胶，适合用于制造各种轮胎、胶带、胶管和工业橡胶制品及日常生活制品。第8页三、合成橡胶（SR）是由一些低分子物质作为原料，经过各种化学反应制成高分子弹性体物质。按性能和用途分为：丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶丁基橡胶丁腈橡胶硅橡胶氟橡胶聚氨酯橡胶丙烯酸酯橡胶丁吡橡胶 通用合成橡胶与特种合成橡胶之间没有严格界限。通用特种第9页第二节 配合剂作用：改进和提升制品物理机械性能和使用寿命，改进其加工性能，节约聚合物原材料和降低成本等。这些化学物质在橡胶中习惯称为配合剂，在塑料中称为添加剂。第10页一、硫化剂1.定义 硫化剂是使橡胶由线型转变为网状大分子物质。硫化剂种类很多，主要有硫黄、硒、碲、含硫化合物、金属氧化物、过氧化物等。橡胶交联过程称为硫化，塑料交联过程称作固化、硬化、熟化等。第11页2.硫黄 在自然界以含有8个硫原子环状结构S8分子形式稳定存在。室温下呈淡黄色结晶固体，不溶于水，易溶于二硫化碳。硫黄品种有粉末硫黄、沉降硫黄、胶体硫黄、不溶性硫黄。工业中多采取硫黄粉。第12页 室温下，硫黄与橡胶不发生作用。必须加热到160使硫黄裂解，S形态化学活性最大，才能发生硫化反应。斜方形S单斜形S淡黄色S黑褐色S94.5 120 160 结晶固体无定形液体445 气体第13页3.使用方法用量：软质14份，半硬质约为10份，硬质为3050份。溶解：硫黄均匀溶解在胶料，才能发挥作用。但硫黄在橡胶中溶解度随生胶种类和温度不一样而异。溶解度伴随温度升高而增加。第14页喷硫（喷霜）：当硫黄用量过多或温度降低时形成过饱和不稳定状态，过量硫黄会迁移析出至橡胶表面形成结晶。降低了胶料混合质量，损害粘着性能，故硫黄用量应严格限制在要求范围以内。第15页二、硫化促进剂1.定义 凡在胶料中能加紧硫化反应速度缩短硫化时间，降低硫化温度，降低硫化剂用量，并能提升或改进硫化胶物理机械性能物质统称为硫化促进剂，简称促进剂。第16页2.要求 (1)焦烧时间长，操作安全；(2)有较高活性：(3)硫化曲线平坦性好；(4)硫化胶含有高强度及良好耐老化性；(5)无毒、无臭、无污染；(6)起源广泛、价格低廉。第17页3.分类按化学结构无机促进剂：逐步淘汰有机促进剂：噻唑类、秋兰姆类、亚磺酰胺类等以促进剂M（2-硫醇基苯并噻唑、准超速）为标准可分为超超速级、超速级、准超速级、中速级和慢速级。按酸碱性分酸性、碱性、中性促进剂。第18页4.使用 常将几个促进剂并用，取长补短，使胶料含有良好工艺性能和物理机械性能。普通将用量多称为第一促进剂（主促进剂），其它称为第二、三促进剂（副促进剂）。第19页三、硫化活化剂 简称活性剂、活化剂、助促进剂，用以提升促进剂活性充分发挥其效能，以降低促进剂用量或缩短硫化时间一类物质。种类很多，分为无机物和有机物两类。最惯用是氧化锌和硬脂酸并用，用量分别为35份和1.52份。第20页四、防老剂 按防护原理分为：物理防老剂：石蜡、微晶蜡等，在制品表面 形成保护薄膜。化学防老剂：经过本身化学作用阻止或抑 制橡胶老化破坏。酚类：无污染，用于浅色、透明制品，防老性能较差。胺类：有污染，用于黑色、深色制品，防护作用更优越、更全方面。第21页五、增塑剂 橡胶工业中，习惯把起源于天然物质，用于非极性橡胶增塑剂称为软化剂。增塑剂则多为合成产品，主要用在一些极性合成橡胶中。按作用原理分为：物理增塑剂：硬脂酸、油酸、松焦油等 溶胀分子间距离，作用力 分子链活动性和塑性。化学增塑剂：含硫化合物 加速塑炼时断链作用，促进 降解而增塑。第22页六、填充剂按用途可分为补强剂：显著提升硫化胶物理机械性能，炭黑、白炭黑、酚醛树脂等。增容剂：增加容积，节约生胶和降低成本，硫酸钡、滑石粉、云母等。二者之间没有严格界限依化学组成和形状又可分为：粉粒状填料、树脂类填料和纤维类填料。其中以粉粒状填料应用最广泛。第23页1.炭黑种类 炭黑是橡胶工业用最主要补强性填料，它能赋予硫化胶一系列优异性能，其总产量9095用于橡胶工业，故橡胶工业离不开炭黑。炭黑是烃类物质经高温不完全燃烧裂解而生成物质。按制法和使用持点将现有炭黑分为三类：槽法炭黑、炉法炭黑和热解法炭黑。槽法炭黑产率低，价格贵，产量少，不适于合成橡胶，但对天然胶补强效果良好。炉法炭黑原料丰富，适于合成橡胶，是现有品种最多，使用最广泛品种。第24页2.炭黑增强机理 橡胶大分子链滑动学说 炭黑粒子表面活性不均一，吸附在炭黑表面橡胶链能够有各种不一样结合能量，由多数弱物理吸附以最少许强化学吸附。吸附橡胶链段在应力作用下会滑动伸长。第25页第26页炭黑产生补强效应 伸长时，最短链不停裂而是沿炭黑表面滑动。这时应力由多数伸直链负担，起应力均匀作用，缓解应力集中为第一个补强效应。伸长增大，链再滑动，使橡胶链高度取向，负担大应力，有高模量，为第二个补强效应。因为滑动摩擦使胶料有滞后损耗，消去一部分外力功，为第三个补强效应。收缩后再伸长时应力软化效应，胶料回缩后炭黑粒子间橡胶链长度差不多一样，再伸长就不需要再滑动一次，所需应力下降。第27页3.影响炭黑补强效果原因种类：用量：有峰值，之前随用量增加补强效果增加，之后即相反。粒径：粒子愈细（比表面积愈大），活性和补强作用愈大。结构：结构性越高，混炼时吃粉越慢，但吃 粉后深入分散越快，胶料压出 速度也越快，压出膨胀率越小，对橡 胶补强效果也越大。第28页第三节 配方设计基本概念主体原料：生胶、再生胶硫化系统：硫化剂、促进剂、活性剂操作系统：增塑剂成本系统：增容剂性能系统：补强剂、防老剂、着色剂等 制订配方，普通以生胶为100重量份为基础来考虑其它配合剂重量比。请同学们自学其它内容。第29页第30页思索题:1.天然橡胶为何含有高弹性，其性能上主要优缺点有哪一些？2.合成橡胶应用有何意义?何谓通用合成橡胶与特种合成橡胶?3.橡胶制品为何要使用配合剂?对配合剂要求是什么?共分哪几大类?4.何谓橡胶补强填充剂?炭黑有哪几个类型?试说明炭黑补强机理。（作业题）第31页