第7章_橡胶成型加工原理1-5
7第七章橡胶成型加工原理
2、塑炼的原理
橡胶中的分子间作用力相对较小，但由于分子量很 大，每一根分子链所受到的总作用力都非常大，因此分 子链的相对位移很困难，表现为粘度很高，难发生不可 逆形变，难于加工。
降低橡胶的分子量，是生胶获得可塑性的最有效方 法。橡胶的塑炼过程，实质上是一系列力－化学反应的 结果。
2、软化剂和增塑剂的作用机理
按作用机理的不同，增塑剂可以分为物理增塑剂（软 化剂）与化学增塑剂（塑解剂）。 ➢ 物理增塑剂的作用是：使橡胶分子溶胀，增大橡胶分 子间距离，降低分子间作用力，从而使胶料的塑性增 加。 ➢ 化学增塑剂的作用是：加速橡胶分子在塑炼时的断链 作用，同时起作自由基接受体的作用，使已断裂的橡 胶分子稳定。
2、橡胶的品种
丁苯橡胶（SBR）：合成橡胶中产量最大的品种，约 占60％；主要用于制作轮胎，也用于制作其他橡胶制 品，如胶带、胶鞋等。
顺丁橡胶（BR）：顺式-1，4-聚丁二烯橡胶的简称， 主要用于制作轮胎。
异戊橡胶（IR）：顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶的简称， 主要用来替代天然橡胶。
氯丁橡胶（CR）：通常用于胶带、胶管、以及各种防
定的形状；
所以，未经配合和硫化的生胶是没有什 么实际用途的。
（一）硫化系统
橡胶用硫磺进行硫化，通常是由硫化剂（硫磺）、促 进剂、活性剂组成的硫化系统构成。
1、硫化剂
橡胶中的线形大分子链在化学作用下，通过化学键的 连接而成为空间网状结构的过程，叫做硫化（固化、 交联）。 使橡胶发生交联的化学物质，叫做硫化剂（固化剂、 交联剂）。
7.1 橡胶的组成
一、橡胶（生胶）
1、橡胶的定义与分类
（1）橡胶的定义 又叫“弹性体”，是指在常温下具有高弹性的聚合物。 在成型加工中，橡胶这种原材料，又叫生胶，是指没有 经过加工和配合的橡胶。 （2）橡胶的分类 除按照来源、以及性能与用途分类外，还可以按照结构 特点进行分类，即饱和橡胶与不饱和橡胶、极性橡胶 与非极性橡胶。
高分子材料成型加工考试重点及部分习题答案
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC 聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
橡胶工艺学复习思考题
《橡胶工艺学》复习思考题绪论1、简要说明生胶、混炼胶、硫化胶的区别和联系。
2、橡胶最典型的特征是什么？3、橡胶配方的基本组成包括哪些成分？各成分有何作用？4、橡胶基本的加工工艺过程有哪些？5、橡胶配合加工过程中的测试内容包括哪些？第一章生胶1、写出通用橡胶的名称和英文缩写。
2、天然橡胶的分级方法有哪几种？烟片胶和标准胶各采用什么方法分级？3、什么是塑性保持率？有何物理意义？4、天然橡胶中非橡胶成分有哪些？各有什么作用？5、什么是自补强性？6、写出天然橡胶的结构式。
从分子链结构分析为什么NR容易被改性，容易老化？7、NR最突出的物理性能有哪些？为什么NR特别适合作轮胎胶料？8、IR和NR在结构和性能上有什么不同？9、根据合成方法不同，丁苯橡胶有哪两种？10、轮胎胎面胶中使用丁苯橡胶主要是利用其什么特点？为什么SSBR比ESBR更适合做轮胎胎面胶料？11、BR最突出的性能有哪些？轮胎的胎侧使用BR是利用其什么特点/12、什么是冷流性？影响冷流性的因素有哪些？各是如何影响的？13、为什么乙丙橡胶特别适合作电线电缆的外包皮？为什么乙丙胶特别适合作户外使用的橡胶制品如各种汽车的密封条、防水卷材等？14、IIR最突出的性能有哪些？IIR作内胎是利用其什么特点？为什么IIR可以用作吸波材料？15、什么橡胶具有抗静电性？通用橡胶中耐油性最好的橡胶是什么？16、什么是氧指数？哪些橡胶具有阻燃性？17、为什么CR的耐老化、耐天候性要优于其他不饱和橡胶？18、耐热性、耐油性最好的橡胶是什么？什么橡胶可以耐王水的腐蚀？19、耐高低温性能最好的橡胶是什么？耐磨性最好的橡胶是什么？可以做水果保鲜材料的橡胶是什么？为什么硅橡胶特别适合制作航空航天器密封材料？20、哪些橡胶具有生理惰性，可以植入人体？21、通用橡胶中，哪些橡胶具有自补强性？22、什么是热塑性弹性体？23、SMR5、SCR10、SBR1502、SBR1712各表示什么橡胶？第二章硫化体系1、什么是硫化？橡胶硫化反应过程可分为哪几个阶段？2、画出硫化曲线，标出各阶段的名称。
橡胶成型技术概述精编PPT
烘胶
生胶原料多为块状，常温下粘度很高，难于 切割和进一步加工。尤其在冬天，生胶常呈 硬化或结晶，对生胶加温软化或解除结晶便 于切割，给加工带来方便。
破胶
天然橡胶和氯丁橡胶的切胶胶块，在塑炼前 需要破胶，以提高塑炼效率。其他合成橡胶 切胶后无需破胶而直接进行塑炼（混炼）
橡胶成型技术概述(ppt67页)
橡胶成型技术概述(ppt67页)
塑炼反应机理
低温塑炼
A
低温塑炼没有化学塑解剂时， 橡胶分子链在机械作用下断裂 生成自由基，然后被氧化，生 成较稳定的分子量较小的橡胶 过氧化物。氧作为自由基的接 受体。而有塑解剂时，塑解剂 作为自由基接受体。
橡胶成型技术概述(ppt67页)
高温塑炼
B
橡胶分子与氧直接进行氧化反 应，使橡胶分子链讲解。这种 热氧化裂解过程属于自动催化 氧化连锁反应。
由于各种橡胶制品（部件）使用性能 不同，胶料种类很多，对生胶的可塑 性要求也不一样。见P15表2-1
橡胶成型技术概述(ppt67页)
橡胶成型技术概述(ppt67页)
特别说明
大多数合成橡胶和某些天然橡胶品种 在制造过程中控制了生胶的初始可塑 度，一般门尼粘度60以下可不进行塑 炼而直接混炼，除非有特别的要求， 可以进一步提高可塑度
橡胶成型技术概述(ppt67页)
华莱氏
以定温、定负荷、定时间下塑炼胶试样厚度 的变化来表示可塑性。
测定时将厚约3mm的胶片冲裁出直径约13mm、 体积恒定为0.4±0.04cm3的试样后，放至测试 仪内，试验温度为100±1°C。然后迅速闭合压 盘，将试样预压至1mm，进行预热15s后，施 加10kg负荷，至第二个15s，测厚计指示读书 即为塑炼胶的可塑度。规定0.01mm表示1个可 塑度单位，若测厚仪测出试样厚度为0.46mm， 即华莱氏可塑度为46。华莱氏数值越大，表示 可塑性越小。
橡胶的成型原理ppt课件
24.05.2020
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填充剂
填充剂由于表面性质不同对橡胶的活性也不同， 可以按照表面特性分为亲水性的，如碳酸盐、陶 土、氧化锌等，它们的特性与生胶不同，不容易 被橡胶润湿；疏水性的如各种炭黑，表面性质与 橡胶相近，容易与橡胶混炼。
补强剂
24.05.2020
凡是能够提高硫化橡胶的扯断强度、定伸强度、 耐撕裂强度、耐磨性等物理机械性能的填充剂均 称为补强剂，最常用的是炭黑，其次是白炭黑 （沉淀的二氧化硅）、超细活性碳酸钙、活性陶 土等。
炭黑与橡胶的结合可以有各种结合能量不同 的键，有比较弱的物理吸附和少数强的化学结 合。
在力的作用下炭黑表面与橡胶链分离，直至 断裂，弱键消失，剩下的为强键。
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对于炭黑的补强作用来说，强键的数目最为重要。
因此，对胶料的补强性质来说，既要求炭黑的粒 子小，还要求有较多的强键数目，即炭黑必须是高活 性小粒子的。
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图比较了五种粒径大小相差不多的填料与硫化胶耐磨 性的关系。
可见强键数目多的 胶料很耐磨。
石墨化炭黑因为失 去活性，强键少， 不耐磨。
硅酸钙的粒子尽管 很小，但没有活性， 与橡胶没有化学结 合，也没有补强作 用。
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（2）炭黑粒子间橡胶链的有限长学说
橡胶链在应力作用下 的伸长有一定的限度， 超过这个限度就会脱离 炭黑表面或发生断裂。
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➢防老剂：抑制橡胶的老化现象。
➢增塑剂：目的使生胶软化，增加可塑性和润湿炭黑 等粉状配合剂。
➢填充剂：分为补强填充剂和惰性填充剂。
✓补强填充剂能提高橡胶的强度，例如炭黑; ✓惰性填充剂也称增容剂，仅仅是为了降低成本、节 约生胶而加入的，例如滑石粉。
高分子材料成型加工 考试重点及部分习题答案
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
橡胶塑炼与混炼—塑炼(橡胶加工课件)
保持变形后的形状
降低弹性、增大塑性 塑炼
塑炼
1、塑炼概念与原理
讨论：塑炼、塑炼目的及不利面
分组汇报： 教师点评 1、塑炼： 炼：炼胶、炼胶作业，在炼胶机完成的作业过程。
简要：提高橡胶塑性的炼胶
详细：将橡胶经过机械加工、热处理或加入某些化学助剂，使其由强韧的弹性状态转变为柔 软而便于加工的塑性状态的工艺过程称之为塑炼。
塑炼
1、塑炼概念与原理 2、生胶塑炼前的准备 3、塑炼的工艺方法 4、影响塑炼的工艺因素 5、开炼机塑炼实训 6、常见塑炼胶质量分析
1、塑炼概念与原理
引入新课 F 塑性
F 弹性
F 刚性
1、塑炼概念与原理
引入新课 橡胶具有高弹性 优点：
缓冲、减震、柔软
缺点：
产品加工过程是受力变形并定型，如发生弹性回复，尺寸形状不能保持
2、生胶塑炼前的准备-烘胶
目的
对象
“两保证两可以” （1）保证切胶机的安全操作和
工作效率； （2）保证炼胶机的安全操作和
工作效率； （3）可以烘去水份； （4）可以解除结晶（对结晶橡
胶） 。
（1）硬橡胶 如：硬NBR等 (NBR3606)
（2）结晶橡胶 如：NR、CR 等
实物展示 （ NBR 、NR、CR、 EPDM、SBR、BR）
2、生胶塑炼前的准备-破胶
使块状的橡胶变为碎胶 （1）便于称量； （2）便于塑炼； （3）保护设备； （4）提高效率（塑
炼）。
用于开炼机塑混炼的大块橡胶， 如：NR和CR。 说明: ❖ 1、用密炼机塑混炼的NR和CR， 一般无需破胶而直接进行塑混炼。 ❖ 2、其它合成橡胶，一般无需破 胶而直接进行塑混炼。
6、常见塑炼胶质量分析
橡胶加工原理归纳整理(2012新)
一．名词解释∶1、冷流性：生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象2、自补强性：在不加补强剂的条件下，橡胶能结晶或在拉伸过程中取向结晶，晶粒分布于无定形的橡胶中起物理交联点的作用，使本身的强度提高的性质。
如拉伸650%时，结晶度可以达到35%。
3、弹性：表示橡胶弹性变形能力的大小，受配方、硫化条件的影响，决定于交联密度。
4、回弹性: 指橡胶受到冲击后，能够从变形状态迅速恢复原状的能力。
受橡胶内耗的影响，内耗越大，回弹越小。
5．液体橡胶: 液体橡胶是一种分子量大约在2000~10000之间，在室温下为粘稠状流动液体，经过适当的化学反应可形成三维网状结构，从而获得和普通硫化胶具有类似的物理机械性能的齐聚物。
6、热塑性弹性体: 是高温下呈塑性流动状态，可以象塑料一样进行加工成型，不需要硫化，而常温下又具有橡胶的弹性。
这类材料兼有热塑性塑料的加工成型特征和硫化胶的弹性性能。
7．塑炼：为了便于对橡胶材料的加工，通常需要在一定的条件下，对其进行加工处理，使橡胶材料强韧的弹性转变为柔软而具有可塑性的状态，以获得必要的加工性能。
这种使弹性材料变为具有可塑性材料的工艺过程称为塑炼。
8.塑解剂：能提高塑炼效果，缩短塑炼时间，减小弹性复原，塑炼温度一般以70~75℃为宜。
9. 门尼粘度：一定温度100℃一定转子转速下，测未硫化胶对转子转动的阻力。
门尼粘度越小，流动性越好。
10. 混炼: 将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程叫混炼, 混炼的实质是橡胶的改性过程，混炼不是生胶和配合剂简单的机械混合过程，混炼胶也不是生胶与配合剂的简单的机械混合物。
在混炼过程中，机械—化学反应起着重要作用，致使混炼胶由生胶和各种配合剂组成一种复合体11、半擦胶：常用三辊压延机完成，工艺与贴胶工艺基本相同，唯一差别是在纺织物引入压延机的辊隙处留有适量的积存胶料，借以增加胶料对织物的挤压和渗透．从而提高胶料对布料的附着力12、熔体破裂：高聚物熔体在挤出时，如果剪切速率过大超过一极限值时，从口型中出来的挤出物不再是光滑的，而会出现表面粗糙(鲨鱼皮现象)、波浪、竹节、螺旋型畸变，有时则会完全无规则破碎的现象。
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二、橡胶制品的加工过程
通常在橡胶材料中加入补强剂、交联剂、抗氧剂、增塑剂、 分散剂、增黏剂等. 橡胶制品实际上是多种材料的复合体。
橡胶的加工指由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:
生胶的塑炼、塑炼胶与各种配合剂的混炼及成型、• 胶料的硫化等。
“高分子材料加工原理”之
第七章
橡胶成型加工原理
一、橡胶的基本概念
第一节
二、橡胶制品的加工过程
概述
三、橡胶的品质指标
一、橡胶的基本概念
橡胶是高弹性的高分子材料，也称弹性体。
橡胶在较小的外力作用下能显示出高度变 形的能力，而在外力除去后，又能小于50%），没有固定的