橡胶工艺原理培训教程
青岛科技大学橡胶工艺讲稿4
青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿（4）第三章补强与填充体系§3-1 绪论填料是橡胶工业的主要原料之一，它能赋予橡胶许多优异的性能。
例如，大幅度提高橡胶的力学性能，使橡胶具有磁性、导电性、阻燃性、彩色等特殊的性能，赋予橡胶良好的加工性能，降低成本等。
一．何谓补强与填充？补强：在橡胶中加入一种物质后，使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为。
凡具有这种作用的物质称为补强剂。
填充：在橡胶中加入一种物质后，能够提高橡胶的体积，降低橡胶制品的成本，改善加工工艺性能，而又不明显影响橡胶制品性能的行为。
凡具有这种能力的物质称之为填充剂。
二．填料的分类填料的品种繁多，分类方法不一。
填料按不同方法分类如下：（1）按作用分补强剂：炭黑、白炭黑、某些超细无机填料等。
填充剂：陶土、碳酸钙、胶粉、木粉等。
（2）按来源分有机填充剂：炭黑、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、树脂等。
无机填充剂：陶土、碳酸钙、硅铝炭黑等。
（3）按形状分粒状：炭黑及绝大多数无机填料。
纤维状：石棉、短纤维、碳纤维、金属晶须等。
三．橡胶补强与填充的历史与发展橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。
在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉，当时可能是为了防止光老化。
后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。
在Hancock发明混炼机后，常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。
1904年，S. C. Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa，但当时并未引起足够的重视。
在炭黑尚未成为有效补强剂前，人们用氧化锌作补强剂。
一段时间后，人们才重视炭黑的补强作用。
我国是世界上生产炭黑最早的国家。
1864年美国开始研制炭黑。
1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。
炭黑的补强性不仅使它得到广泛的应用，而且也促进了汽车工业的发展。
二战前槽黑占统治地位，50年代后用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑，炉黑生产满足了轮胎工业发展的要求。
炼胶工艺培训资料
炼胶工艺培训资料引言：炼胶工艺是一项关键性、复杂性较高的生产工艺，广泛应用于橡胶制品生产中。
本文将深入讨论炼胶工艺的基本原理、工艺流程以及常见问题解决方案，旨在帮助读者全面了解炼胶工艺，提高生产效率和产品质量。
概述：为了满足市场需求和提高橡胶制品的性能，炼胶工艺被广泛应用于橡胶行业。
炼胶过程主要包括炼胶机的选择、原料的配合、炼胶机的操作和质量控制。
在炼胶过程中，橡胶原料的分散性、塑性和耐磨性得到了显著提高，从而保证了橡胶制品的质量和性能。
正文内容：1.炼胶机的选择1.1炼胶机的种类1.2选择适合的炼胶机的关键因素1.3主要炼胶机的性能指标2.原料的配合2.1橡胶原料的种类和特性2.2橡胶配方设计的基本原则2.3各种填充剂和助剂的选择与使用3.炼胶机的操作3.1炼胶机的工作原理3.2炼胶机的操作步骤和注意事项3.3炼胶过程中的常见问题及解决方案4.质量控制4.1炼胶过程中的监测指标和方法4.2质量控制的关键环节4.3炼胶工艺的优化和改进5.常见问题解决方案5.1炼胶过程中的胶温控制问题及解决方案5.2炼胶过程中的混炼时间控制问题及解决方案5.3炼胶过程中的添加剂配比问题及解决方案5.4炼胶过程中的胶料污染问题及解决方案5.5炼胶过程中的能耗控制和环保问题解决方案总结：炼胶工艺是橡胶制品生产中至关重要的一环，正确的炼胶工艺可以有效提高产品质量和生产效率。
本文详细介绍了炼胶工艺的基本原理、工艺流程和常见问题解决方案。
希望通过本文的学习，读者能够全面了解和掌握炼胶工艺，提高自身的技术水平和工作效率。
同时，也希望橡胶行业可以通过不断学习和创新，不断优化改进炼胶工艺，推动整个行业的可持续发展。
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七、橡胶制品的分类
各类轮胎
胶管 胶带类
分类
工业制品 （杂制品）
鞋类
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鞋类
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工业杂制品
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五、生胶和配合剂
配合剂——在生胶中所加入的各种化学药品。
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绪 论[学习要求]
学习目的： 通过学习，初步了解本门课程的主要内容，
能正确使用相关术语，并对本门课程产生兴趣。 学习重点：
橡胶行业中常见的几个概念：橡胶（包括生 胶和硫化胶）以及橡胶类似物。 学习难点：
生胶和硫化胶概念的区别。
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一、橡胶的发展历史
1.天然橡胶的发现和利用
命名 分类
趋于按原料单体组成来命名 如由丁二烯聚合的叫丁二
烯橡胶；由丁二烯和苯乙烯 ①通分用类合趋成于橡按胶其：性性能共能和聚与用的N途则R可叫相分丁近为苯，：橡物胶机。
性能和加工性能较好。
②特种合成橡胶：具有特殊性能
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二、通用合成橡胶
（一）聚丁二烯橡胶（顺丁胶，BR，无色或 浅色，透明）
（1）考古发现人类在11世纪就开始使用橡胶。 （2）1493~1496年哥伦布发现美洲大陆时看到当地民玩 耍橡胶球并将其带回欧洲，欧洲人开始认识天然橡胶。 （3） 1735年，法国科学家 Condamine等将当地居民所 制橡胶制品带回欧洲，引起进一步研究和利用橡胶的兴 趣。 （4）1823年在英国建立第一个橡胶工厂，将橡胶溶于苯
类型 生胶及橡胶类似物 硫化体系（硫化剂促进剂
橡胶加工工艺培训教材
橡胶加工工艺培训教材橡胶，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聚物。
橡胶的独特加工工艺是通过“硫化”将线型高分子交联成三维网状高分子量聚合物，即由所谓的原料橡胶转变为硫化橡胶，前者一般上称为生橡胶或生胶，而后者叫做橡胶或熟胶。
橡胶的最大特征是弹性模量非常小，仅为2-4Mpa，约为钢铁的1/3000，而伸长率则高达钢铁的300倍；同塑料相比，伸长率虽接近，但模量只有其1/30。
橡胶的拉伸强度约为5-35 Mpa，破坏时的伸长率可达100-800%。
在350%的范围内伸缩，回弹率能达到85%以上，即永久变形在15%以内。
橡胶最宝贵的性能是在-60至+130℃的广泛温度范围内均能保持正常的弹性。
橡胶以及弹性体另一大特征，是它具有相当好的耐气透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℃。
橡胶还耐各种屈挠弯曲变形，因为滞后损失小，往复20万次以上仍无裂口现象。
橡胶第三特征在于它能与多种材料物质并用、共混、复合，由此进行改性，以得到良好的综合性能。
一，生胶原材料、配合剂1.天然橡胶(NR)天然橡胶是从天然植物中获取的以异戊二烯为主要成分和天然高分子化合物。
在世界上，含橡胶的植物，包括乔木、灌木、藤本及草本等科在内，多达800余种。
而品质好，有经济价值的、现今大量种植发展的只有三叶橡胶树一种。
天然橡胶根据制作工艺不同分为烟片胶和风干胶。
三叶橡胶树上流下的白色乳浆，经凝固，压片，干燥而得。
用烟熏干燥的称为烟片胶，不经烟熏，加入催干剂用空气干燥而成的称为风干胶。
产量上，烟片胶占天然橡胶产量的80%以上（其中烟片3号胶又占50-80%）。
天然橡胶的基本性能包括：（1）生胶及配合橡胶的机械强度均很高；（2）具有独特的粘弹性，分子量大，门尼粘度高，需经塑炼软化之后方能使用；（3）无极性化学分子，在润滑油、液压油、燃料油及溶剂油中极易膨润溶胀：（4）滞后损失小，能耐多次屈挠弯曲变形：（5）橡胶分子主链上有不饱和双键，容易用常规简单的硫磺硫化体系硫化，但硫化的橡胶也易发生老化；（6）生产多限于东南亚等热带、亚热带地区，产量受品种、植产胶周期、气候以及各种自然灾害的影响很大。
高分子材料加工工艺学之橡胶的成型培训课件
二、塑炼原理
根据0
AM
3.4 W
降低橡胶分子量是生胶获得可塑性的最有效办法，橡胶分
子量的降低，实质就是使分子链断裂。而分子链断裂主要
通过氧和机械力的作用。
生胶的塑炼可以分为机械塑炼和氧化塑炼。
1、机械塑炼(自由基链反应) 橡胶分子受到炼胶机辊间剪切力的作用，大分子链在中 间部位发生断裂
2020/2/17
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橡胶的缺点：
• 橡胶除在小变形区域外（小于50%），没有固定的 杨氏模量，小变形范围内的杨氏模量约为1.0N/mm2。 • 橡胶的拉断强度不高。 • 橡胶分子链中存在双键，所以橡胶容易老化。
橡胶的加工过程：
生胶的塑炼
塑炼胶与各种配合剂的混炼 成型 胶料的硫化
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形成三维网状结构
当需要取得较大的可塑性时，采用 分段塑炼的方法。
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※密闭式炼胶机塑炼
属于高温条件下的塑炼: 140～160℃ 以氧化作用为主，机械力的
作用为次。 随着塑炼时间的延长，橡胶
的可塑性增加。
密炼机塑炼时必须严格控制排胶温 度和时间，否则容易发生过炼现象
※螺杆塑炼机塑炼
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图 密炼机塑炼时间与橡胶 可塑性的关系
一、混炼的目的 为了提高橡胶产品的使用性能，改进橡胶工艺性能和
降低生产成本。
为保证半成品和产品的性能，必须对混炼胶的质量进行控制。
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二、配合剂的分散过程(自学） 三、胶料的混炼性
(1).生胶的断裂特性 可用形变指数θd和断裂伸长比λb来表征：
d
U be Ub
Ub 实际橡胶的断裂能量密度
橡胶技术培训班_教学课件
按硫化活性分类
凡硫化速度高于促进剂M者属超速或超超速 促进剂，硫化速度低于促进剂 M 者属于中 速或慢速促进剂
天然橡胶为非极性橡胶，因此，只能耐一些 极性溶剂，而在非极性溶剂中则膨胀
天然橡胶的配合
硫化体系：有硫黄、硫给体、有机过氧化物、 氨基甲酸酯、马来酰亚胺、三嗪类等，其中 硫黄硫化体系使用最为广泛。这个体系除硫 黄之外还有促进刑及活性剂。常用的促进剂 有噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类等。 活性剂有氧化锌及硬脂酸。
硫黄给予体
主要品种为二硫化四烷基秋兰姆， 其中烷基有甲基、乙基、丁基或 五亚甲基
适用于不饱和橡胶的无硫硫化体 系和有效硫化体系
过氧化物
无机过氧化物 有机硅过氧化物 有机过氧化物 （带羧基过氧化物 、无羧基过氧化
物） 混合型 聚合型（多官能型） 混合聚合型（混合多官能型）
环氧化天然橡胶：简称ENR，是天然胶乳在 一定条件下与过氧乙酸反应而得到的产物
可提高气密性和耐油性，如ENR-50的 气密性接近于丁基橡胶，而耐油性接近中等 丙烯腈含量的丁腈橡胶，仍基本保持天然橡 胶较好的机械强度。
环化天然橡胶：天然胶乳经稳定后，加入浓度 70%以上的H2SO4，在100℃下保持两小时即可 环化
一般来说，在采用硫黄硫化的二烯类橡胶中，酸 性化合物有迟缓硫化的倾向，而碱性化合物则有 加快硫化速度的作用。
主促进剂，又称第一促进剂，一般采用酸 性促进剂（称A 型）或中性促进剂（称为N 型）。以噻唑类和秋兰姆类居多
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《橡胶工艺原理》讲稿绪论一．橡胶材料的特点1.高弹性：弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在专门宽的温度（-50~150℃）范围内保持弹性。
2.粘弹性：橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时刻的阻碍，表现有明显的应力松弛和蠕变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。
3.电绝缘性：橡胶和塑料一样是电绝缘材料。
4．有老化现象：如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象，使性能变坏，寿命下降。
5.必须进行硫化才能使用，热塑性弹性体除外。
6.必须加入配合剂。
其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。
表征橡胶物理机械性能的指标：１．拉伸强度：又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单位为兆帕（MPa），以往为公斤力／平方厘米（kgf/cm2）。
２．定伸应力：旧称定伸强度，指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。
计量单位同拉伸强度。
常用的有100％、300％和500％定伸应力。
它反映的是橡胶抵抗外力变形能力的高低。
３．撕裂强度：将专门试片（带有割口或直角形）撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。
４．伸长率：试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率；用百分比表示。
５．永久变形：试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。
在解除了外力作用并放置一定时刻(一般为3分钟)，以%表示。
６．回弹性：又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。
７．硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。
橡胶的硬度范围一般在20~100之间，单位为邵氏A。
二．关于橡胶的几个概念１．橡胶：世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTM-D1566(America Society of Test andMaterial)。
定义如下：橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速而有力地恢复其变形，能够被改性(硫化)。
橡胶加工工艺学-第九章课件
配方设计时所考 虑的因素
1.生胶类型 NR、BR、CR、SBR、NBR、IIR
2.含胶率低些 ①加填料 ；②加再生胶 ； ③加软化剂
3.硫化体系
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第九章 压延
本章作业及思考题： 1.什么叫压延效应？它对制品的性能有何影响？
如何能消除之。 2.什么叫压延？它包括有哪些作业？ 3.什么叫挂胶，画出其示意图？
压延 作业 形式
压片 贴合 压型 挂胶（贴胶、擦胶）
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第九章 压延
➢ 第一节 ➢ 第二节 ➢ 第三节 ➢ 第四节
压延原理 压延设备 压延前的准备工艺 压延工艺
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第九章 压延
第一节 压延原理
一、压延过程
是物料在压延机辊筒 的挤压力作用下发生塑 性流动变形的过程。
1.胶料在辊缝中 的受力状态
可塑度大，辊速可快些，可塑度小，则辊速慢。
（4）辊距
辊距的大小决定压延时胶片的厚度及纺织物能否
顺利通过。辊距依胶料的学习可交流塑PPT度以及压延速度调节。
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第九章 压延
五、配方设计考虑的因素
压延胶料的共 同要求
①胶料的包辊性、流动性适当； ②胶面应光滑，收缩变形小； ③胶层无气泡； ④焦烧危险性小。
二、压延联动装置
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第九章 压延
第三节 压延前的准备工艺
一、胶料的热炼 （预热）
其目的是进一步提高胶料中填料分散 的均匀性和热可塑性。
分为两个步骤：
粗炼：低温薄通，使胶料变软且均匀。 细炼：辊距较大，辊温较高，提高胶料温
度，获均匀较大的热可塑性。
二、压延胶料的 可塑度范围
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《橡胶工艺原理》讲稿
绪论
一．橡胶材料的特点
１.高弹性:弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在很宽的温度(-5０~1５0℃)范围内保持弹性。
2.粘弹性:橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显的应力松弛和蠕
变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。
3.电绝缘性:橡胶和塑料一样是电绝缘材料。
４．有老化现象：如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样,橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象,使性能变坏，寿命下降。
5.必须进行硫化才能使用,热塑性弹性体除外。
6.必须加入配合剂。
其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。
表征橡胶物理机械性能的指标：
１.拉伸强度:又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单位为兆帕（ＭPa)，以往为公斤力／平方厘米(kｇｆ/cｍ2)。
２.定伸应力:旧称定伸强度,指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。
计量单位同拉伸强度。
常用的有100%、30０％和５00％定伸应力。
它反映的是橡胶抵抗外力
变形能力的高低。
3．撕裂强度：将特殊试片(带有割口或直角形)撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。
4.伸长率:试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率;用百分比表示。
５．永久变形:试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。
在解除了外力作用并放置一定时间(一般为3分钟)，以％表示。
６．回弹性:又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。
７．硬度:表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。
橡胶的硬度范围一般在20~１00之间,单位为邵氏A。
二．关于橡胶的几个概念
1．橡胶:世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTＭ-Ｄ15６6(Amｅｒiｃa Ｓociety o ｆTｅｓt ａｎｄＭateｒiaｌ)。
定义如下：
橡胶是一种材料,它在大的变形下能迅速而有力地恢复其变形，能够被改性(硫化）。
改性的橡胶实质上不溶于(但能溶脹于)沸腾的苯、甲乙酮、乙醇—甲苯混合物
等溶剂中。
改性的橡胶室温下(18~２９℃)被拉伸到原来长度的两倍并保持一分钟后
除掉外力，它能在一分钟内恢复到原来长度的１．5倍以下,具有上述特征的材料称
为橡胶。
注：1)橡胶是一种材料，具有特定的使用性能和加工性能,属有机高分子材料。
2）橡胶在室温下具有高弹性。
3)橡胶能够被改性是指它能够硫化。
4）改性的橡胶即硫化胶不溶解但能溶胀。
2.生胶:没有加入配合剂且尚未交联的橡胶。
一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。
3．混炼胶：生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。
常用的配合剂有硫化剂、促进剂、活性剂、补强填充剂、防老剂等。
4.硫化胶:混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而
得到的橡胶。
一般不溶于溶剂。
三.橡胶工艺原理的主要内容
橡胶工艺原理是研究和探讨橡胶的性质、加工及应用的一门科学技术，是数学、物理、化学、高分子物理、高分子化学、化学工程等多学科得相互渗透及应用，是把基础理论应用到橡胶得加工及使用得桥梁。
橡胶工艺原理讲述了由单纯的原材料变为具有特定的性能和形状的橡胶制品的过程。
主要内容包括：
1．橡胶的配合：
根据制品的性能要求,考虑加工工艺性能和成本等因素，把生胶和配合剂组合在一起的过程。
一般的配合体系包括生胶、硫化体系、补强体系、防护体系、增塑体系等。
有时还包括其它一些特殊的体系如阻燃、着色、发泡、抗静电、导电等体系。
1）生胶(或与其它高聚物并用)：母体材料或基体材料
2）硫化体系:与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线型大分子变为三维网状结构，提高橡胶性能、稳定形态的体系。
3）补强填充体系：在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它填充剂，或者提高其力学性能,改善工艺性能，或者降低制品成本。
4）防护体系：加入防老剂，延缓橡胶的老化,提高制品的使用寿命。
5）增塑体系：降低制品硬度和混炼胶的粘度，改善加工工艺性能。
2．橡胶的加工工艺过程：
无论什么橡胶制品，都要经过混炼和硫化这两个过程。
对许多橡胶制品,如胶管、胶带、轮胎等，还需经过压延、压出这两个过程,对门尼粘度比较高的生胶,还要塑炼。
因此,橡胶加工中最基础、最重要的加工过程包括以下几个阶段：
1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高可加工性。
2)混炼:使配方中各个组分混合均匀，制成混炼胶。
３)压延：混炼胶或与纺织物、钢丝等骨架材料通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的过程。
4）压出：混炼胶通过口型压出各种断面的半成品的过程,如内胎、胎面、胎侧、胶管等。
5）硫化:橡胶加工的最后一道工序,通过一定的温度、压力和时间后,使橡胶大分子发生化学反应产生交联的过程。
四.橡胶的发展历史。