第五章 软化增塑体系
弹性体加工工艺及配方复习资料
1.配方设计的程序是什么?(1)制品性能和使用条件的分析；(2)加工性能和制造工艺的分析；(3)确定胶料的技术要求；(4)性能研究配方制订；(5)进行试验并选取最佳配方；(6)复试和扩大中试；(7)确定生产配方。
2.掌握橡胶配方五大体系的基本内容。
(1)生胶：最重要的组成部分，决定了胶料的使用性能、工艺性能和产品的成本。
(2)硫化体系：使橡胶大分子发生化学交联。
(3)填充补强体系：提供胶料的强度和降低成本。
(4)防老体系：提高胶料的耐老化性能（耐臭氧、耐热、耐疲劳）。
(5)软化增塑体系：改善胶料的加工性能，降低成本，提高硫化胶料的耐寒性。
3.掌握常见橡胶的分子结构、极性、结晶等与性能特点。
(1)天然橡胶NR1)分子结构a.顺式加成（97%）的异戊二烯均聚物2)极性：非极性橡胶3)结晶：易拉伸结晶4)性能特点：a.非胶组分使天然橡胶形成超分子结构，易拉伸结晶使拉伸强度提升；b.NR是一种结晶性橡胶，可拉伸结晶，且NR具有较高的分子量；c.NR的撕裂强度也很高；d.回弹性高，滞后损失小，生热低，良好的耐疲劳性；e.NR具有较高的耐磨性；f.混炼胶黏合性强，生胶强度高，挺性好；g.耐热性不高，常期使用温度低于90℃；性能不高（主链上存在大量的不饱和双键）；h.耐老化，耐O3i.耐燃料油性差（非极性橡胶与烃类油相容性高）。
(2)丁苯橡胶SBR1)分子结构a.较大侧基：乙烯基和苯基2)极性：非极性橡胶3)结晶：非结晶性橡胶，必须使用增强填料补强，补强后强度能达到NR纯硫化胶水平4)性能特点：a.耐磨性好，耐寒性差，内耗大，生热高，弹性较低；b.耐热氧老化特性优于NR，硫化速度较NR慢，SBR的使用上限温度比NR高；c.SBR的耐溶剂性能以及电绝缘性能与NR相似；d.SSBR比ESBR的弹性好，滚动阻力低，抓着力高；e.加工性能比NR稍差，尤其是SSBR包辊性差，自粘互粘性差。
(3)顺丁橡胶BR1)分子结构a.顺1,4结构达到95％～98％的丁二烯橡胶被称为顺丁橡胶2)极性：非极性橡胶3)结晶：顺式结晶能力较差，反式常温结晶4)性能特点：a.顺式a)高弹性、耐寒性好、耐磨耗、耐动态疲劳、动态内耗生热低；b)拉伸强度、撕裂强度低；抗湿滑性不良；加工性能不好、生胶会因自重而发生冷流；c)顺丁胶很少单独使用，经常与其它通用橡胶并用，主要用于轮胎。
橡胶介绍PPT
橡胶材料的特征
弹性种类
普弹形变
(Ideal Elasticity;Energy Elasticity)
高弹形变
(Entropy Elasticity;Rubber Rlasticity)
橡胶高弹形变示意图
橡胶的玻璃化温度低于室温，使得橡胶在常温下具备高弹形变
热塑性弹性体
按照化学结构
碳链橡胶 杂链橡胶
不饱和非极性橡胶 不饱和极性橡胶 饱和非极性橡胶 饱和极性橡胶
硅橡胶 聚氨酯橡胶 氯醚橡胶 聚硫橡胶
橡胶的配合与加工工艺
• 橡胶的配方设计
• 橡胶配方体系
1、生胶体系 2、硫化体系 3、填充与增强体系 4、软化增塑体系 5、防护体系
1. 生胶体系
三叶橡胶树 乳胶
橡胶加工设备
开炼机(二辊)
密炼机
混炼
混炼目的：分散助剂
混炼
混炼过程中加料顺序：
塑炼胶
促进剂 防老剂
增塑剂 填充剂
硫化剂 硫化促进剂
软化剂
压延和压出
作用：混炼胶通过压延和压出后，制成一定形状的半成品；
五辊压延机
二辊压延机
压延机辊筒排列方式
胶料在辊筒上的受力状态和流速分布 （a）胶料在辊筒上的受力状态；（b）胶料在辊隙中的流速分布状态
―60
―50 ～ +140
―70
―50 ～ +150
―45
―35 ～ +180
―41
―35 ～ +175
―60
―40 ～ +150
―120
―70 ～ +275
橡胶材料-第5章软化与增塑体系
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20
环烷烃油
芳香烃油
概念 性能
把芳香烃原子数在35％以上者称为芳香烃油；
芳香烃油与二烯烃类橡胶及CR、NBR等极性橡胶有较好的混 溶性，混炼加工性能好，能增加胶料粘性，并使硫化胶保持较 高的拉伸强度和扯断伸长率，但有变色性和污染性；
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21
物理性质与使用性能
松油系
松焦油、松香 萜烯树脂、妥尔油等
合成物系
酯类化合物
苯二甲酸二酯类：如DBP、DOP等 脂肪二元酸二酯类：如DOS等 脂肪酸酯类：油酸丁酯等 磷酸酯类：如TCP等 聚酯类
液体聚合物：如液体丁腈橡胶、液体聚丁二烯、液体聚异丁烯、
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半固态氯丁、氟蜡等
17
主要成分与使用性能
主要成分
率称为软化力。软化力高，对橡胶的塑化作用强。
S.P.
原聚合物的门尼粘度 充油聚合物的门尼粘度 原聚合物的门尼粘度
5.8 软化增塑剂的分类及常用品种的性能
5.8.1、软化增塑剂的分类 5.8.2.1、石油系软化(增塑)剂
5.8.2.2、煤焦油系软化(增塑)剂
5.8.2.3、松油系软化(增塑)剂
• 橡胶的增塑可以看成是低分子增塑剂溶解于橡胶中的一种过程，可利 用聚合物—溶剂体系的相应规律来分析橡胶与增塑剂的相互作用。
• 吉布斯自由能 ΔG=ΔH-TΔS ，若ΔG<0，溶解能自发进行，相容性好
• 溶解焓变：ΔH=υ1υ2（δ1-δ2）2
•
υ1、υ2—橡胶、增塑剂的体积分数
•
δ1、δ2—橡胶、增塑剂的溶解度参数
化学性质与使用性能
石油系操作油的化学性质 化学性质对SBR性能影响
工程胎配方设计解读
配方基础知识
TYPE C2 TYPE C1
耐 切 割 性 能 速 度
TYPE CS TYPE SNOW TYPE IND TYPE R1 TYPE H2 TYPE H1
HEAT RESISTANT / HIGH SPEED 耐热性能/高速性能
CUT RESITANT /SLOW SPEED
/
花纹编码对应配方列表
配方设计时，除考虑同一配方中各配合剂之间的内在 联系，同时要考虑相接触的胶料中的配合剂的联系。 如，相邻胶料配方的硫黄、促进剂等。 配方设计人员在考虑选取配合剂时，要避免使用有毒 原材料，尽力不使用能导致职业病的配合剂和溶剂， 减少污染和公害，加强劳动保护，确保操作人员的健 康和环境的清洁。
2）具体的设计原则
对轮胎产品的性能要求、使用条件要求均要有充分正 确的认识，进行有针对性的设计。使产品性能满足使 用的要求或给定的指标。 对轮胎各部件的特殊性能要求和胶料的加工性能(加工 过程中的温度、胶料流动性等)要求要有充分正确的认 识，要与轮胎结构设计工程师进行交流，既要考虑各 不同部件在使用、加工过程的差异性，又要考虑它们 的共性和相关性，确保各部位的胶料性能达到要求。 在保证满足使用性能或给定的指标情况下，尽量节约 原材料和降低成本，或者在不提高成本情况下提高质 量。
4 配方特点
1）胎面胶 轮胎的胎面直接与地面接触摩擦,并通过胎面把路面的冲击 力、 摩擦生热传递到整个轮胎，因此胎面胶应具有耐磨、抗冲 击、耐刺扎、防湿滑、良好的操纵稳定性以及低的生热。 此外,胎面胶还应具有优异的防老化性能和良好的加工性,因 此, 在配方中选用酮胺类与对苯二胺类防老剂并用,采用次磺酰 胺类促进剂,使胶料具有良好的抗焦烧性能和压出性能。 为了提高胎面胶耐磨、抗切割性能，中、小型工程机械轮胎 的硫化体系采用半有效硫化体系，巨型、大型工程机械轮胎采用 等效硫化体系。
橡胶基本知识
橡胶是一种材料，它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够改性；橡胶的弹性模量非常小，并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，它可以和多种材料物质并用、共混、复合由此进行改性，以得到良好的综合性能。
橡胶的配合的主要包括五大体系，分别是生胶、硫化体系、防护体系、软化增塑体系和补强体系。
一、生胶生胶是高弹性高聚物材料，作为橡胶的母体材料或称为基体材料。
按制取来源与方法分可以分成天然橡胶和合成橡胶两大类；其中合成橡胶按照应用范围与用途分又可以分成通用橡胶、半通用橡胶、专用合成橡胶和特种橡胶。
1、天然橡胶主要应用与轮胎、胶带、胶管、电线电缆等多数橡胶制品，是应用最广的橡胶。
2、丁苯橡胶大部分的丁苯橡胶用于轮胎工业。
其他产品有汽车零件、工业制品、电线电缆包皮、胶管胶带和鞋类等。
3、氯丁橡胶氯丁橡胶可用来制造轮胎胎侧、耐热阻燃运输带、耐油及耐化学腐蚀的胶管、容器衬里、垫圈、胶辊、汽车和拖拉机配件、门窗密封胶条、止水带等。
4、丁腈橡胶丁腈橡胶有良好的耐油性有可以保持较好的橡胶特性，可以广泛的应用于耐油制品如油封、输油胶管、化工容器衬里、油箱、印刷胶辊、耐油手套、耐油减震器等；由于丁腈橡胶具有半导性，所以可用于余姚导出静电，以免引起火灾的地方，如纺织皮辊、皮圈、阻燃运输带等。
5、乙丙橡胶主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘几个领域，如用于密封垫圈、屋顶单层防水卷材、桥梁减震器、高低压电缆绝缘层、汽车玻璃密封条、轮胎胎侧等。
6、丁基橡胶丁基胶具有突出的气密性和耐热性，主要用于充气轮胎的内侧和无内胎轮胎的气密层，有极好的耐化学药品腐蚀性能可用于化工耐腐蚀容器衬里等。
二、硫化体系硫化体系包括硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂；为橡胶大分子进行化学反应使橡胶油线性大分子交联成空间网状结构。
1、硫化体系一般有硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系、硫载体硫化体系；2、促进剂是能缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，提高和改善硫化胶物理力学性能和化学稳定性的化学物质。
第五章 增塑体系
（1）邻苯二甲酸酯类
COOR COOR
邻苯二甲酸二丁酯（DBP） 邻苯二甲酸二辛酯（DOP）
邻苯二甲酸二异癸酯 (DIDP) （2）脂肪二元酸酯类 已二酸二辛酯（DOA） 壬二酸二辛酯（DOZ） DOZ 癸二酸二丁酯（DBS） 癸二酸二辛酯（DOS） （3）磷酸酯类 磷酸三甲苯酯（TCP） 磷酸三辛酯（TOP）
橡胶工程教研室
化学增塑剂
按 来 源 分
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高 分 子 科求
增塑效果好，用量少，吸收速度快； 与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移； 耐寒性好，耐水、耐油、溶剂； 电绝缘性好，耐燃性好； 无色、无毒、无臭，价廉易得。
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高 分 子 科 学 与 工 程 学 院
六、增塑剂的发展方向
低聚物：端基为乙酸酯基的聚丁二烯、 低聚物：端基为乙酸酯基的聚丁二烯、分 子量在10000以下的聚异戊二烯 以下的聚异戊二烯 子量在 苯乙烯低聚物、聚辛烯、 低 苯乙烯低聚物、聚辛烯、CR低 反应性增塑剂 聚物、氟蜡等。 聚物、氟蜡等。 齐聚物： 齐聚物：不饱和丙烯酸的齐聚酯 液体橡胶： 液体橡胶：液体丁腈
S .P. = 原聚合物的门尼粘度 − 充油聚合物的门尼粘度 原聚合物的门尼粘度
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5.3 橡胶增塑剂
一、石油系增塑剂
气体 汽油 原油 常 压 蒸 馏 轻石脑油 重石脑油 轻柴油 重柴油 轻油馏分 重油馏分 脱 沥 青 溶 剂 精 制 芳香烃 油类 溶剂气提 蒸馏 高粘度芳香烃类 填充油 非芳香烃油类 脱蜡 环烷烃类加工油 脱色
《材料导论》复习题
《材料导论》期末考试复习题一：基础知识1.生物和生命科学、纳米技术、能源与环境、电子与信息、材料是目前科学技术的七大热点和重点领域。
2.材料、能源和信息并列成为现代科学技术的三大支柱。
3.材料的分类：金属（金属、金属合金）、非金属（有机高分子材料、无机非金属材料）4.高分子材料的定义：包含由小分子通过共价键形成长链的天然或人工合成的材料。
5.高分子材料的分类：弹性体、热固性及热塑性树脂。
6.材料技术的发展趋势：从均质材料向复合材料发展、由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展、材料结构的尺度向越来越小的方向发展、由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展、通过仿生途径来发展新材料。
7.塑料：塑料是以合成树脂为主要成分，另加有（或不加）改性用的添加剂或加工助剂，在一定温度、压力条件下可塑化成型、并在常温下保持其形状的材料。
有时还包括塑料的半成品，如压塑粉、注塑粒料等。
经过成型加工，可制成具有特定形状又具有实用价值的塑料制品。
8.塑料的分类：合成塑料、天然塑料（按来源）；热塑性塑料、热固性塑料（按热行为）；通用塑料、工程塑料（使用范围和用途）。
9.塑料的特性：质轻、耐腐蚀、电绝缘、加工性能好；不耐热、易变形、不耐老化、易燃、原料受石化资源制约10.常用的塑料加工方式：挤出成型、注射成型、压延成型。
11.橡胶的定义：橡胶是一类线形柔性高分子聚合物。
其分子链柔顺性好，在外力作用下可产生较大的变形，除去外力后能迅速恢复原状。
12.橡胶的分类：天然橡胶、合成橡胶（按来源）；热固性橡胶、热塑性橡胶（按加工性）。
13.橡胶配方的五大体系：生胶、填充补强、硫化促进、防老、软化增塑体系。
14.纤维的定义：指长度比直径大很多倍并且有一定的柔韧性的纤细物质。
15.涂料的定义和组成：涂料是合成树脂另一种应用形式，用来涂覆物体表面，形成保护或装饰膜层。
主要有三种组分：成膜物、颜料、溶剂。
16.黏合剂的定义：黏合剂也称胶黏剂，是一种把各种材料紧密地结合在一起的物质。
高耐热的弹性体复合材料的种类和制备
高耐热的弹性体复合材料的种类和制备1、前言传统的高温耐热材料有陶瓷、合金等，广泛应用于冶金、焦化、建材、输送、航天航空等高温作业环境，但是随着我国工业需求的发展，迫切需要发展高耐热的弹性体材料，来满足一些工业和环境的特殊要求。
随着橡胶使用条件的日趋苛刻，对橡胶产品的耐热性能提出了越来越高的要求，橡胶的耐热性是指橡胶制品在高温长时间热老化作用下，能够保持原有物理性能的能力。
一般认为能够在100℃以上长期使用能基本保持原有的性能和使用价值的橡胶都归于“耐热橡胶”的范畴[1]。
橡胶大分子在高温或热氧作用下会发生解聚、降解、环化、交联、异构化等老化行为，从而影响橡胶的性能，要提高橡胶制品的耐热性，主要通过橡胶配方设计进行改善，可以使用一下几种方法：第一，选用的橡胶基体对热氧稳定性好，橡胶分子结构具有较好的耐热性；第二，是在选用耐热橡胶品种的基础上，选择合适的硫化体系来增加橡胶制品的耐热性；第三是使用高效的稳定剂，进一步提高橡胶产品对热和氧的防护能力。
2、高耐热弹性体的制备2.1、生胶体系的选择橡胶的耐热性与橡胶分子链的饱和度、化学键性质、侧基性能有关。
要想提高橡胶分子链的耐热性，必须从以下几方面入手。
：（1 ）主链结构：大部分橡胶的主链都为碳碳结构，而碳碳键的键能为346kJ /mol，如果分子链中有杂原子，会增加主链的键能，比如硅橡胶中的硅氧键键能高达451 kJ /mol，因此硅橡胶的耐热性能就大大超过其它碳主链的橡胶[2]。
（2 ）不饱和度：由于双键是分子链中的薄弱环节，极易受破坏，所以主链的饱和度越高则耐热性越好，比如某些合成胶的双键含量被控制在较低水平，如丁基胶和三元乙丙胶，因此它们的耐热性就好一些。
而有些橡胶中不存在双键，它们的耐热性就更好，如氯化聚乙烯橡胶（CM）、氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）和硅橡胶等。
（3 ）侧基：橡胶分子链上侧基对橡胶的耐热性也起到一定作用。
它们对主链都起屏蔽作用，特别是强极性原子和基团（如氟、氯、酯基、羧基）[3]。
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系软化剂的组成以芳烃为主时，有较高的不饱和度，多属溶
剂型软化剂。若以石蜡烃为主时，因石蜡有较高饱和度，则 多为非溶剂型软化剂。芳烃软化剂的极性与大部分橡胶极性 相近，所以具有良好的互溶性。石蜡烃软化剂与橡胶极性相 差较大，因此软化作用不够理想。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
在橡胶工业中，按其用量范围，主要用于三个方面 ①用作操作助剂时，用量5份左右； ②用作软化剂时，用量15~20份； ③用作增容填充时，用量20~50份。
目前，充油方法已在合成橡胶生产中得到应用。为避
免因充油损坏橡胶物性，通常在合成时有意提高橡胶的高 分子量级分，以便在橡胶中加入大量油液，使门尼粘度从 120~130下降列50~60的范围。
压工艺，需要提供高粘度、高分子量的油液；乙丙橡胶这 类新胶种，则与油液有较高的相溶性，所以油液的加入不 仅不会损害胶料的性能，还可以获得经济好处。下面主要 讨论操作油的性能和应用。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
（一）操作油的组成和分类
操作油是石油的高沸点馏分，即汽油及燃料油被蒸出后 所剩下的部分。它由分子量在300~600的复杂烃类化合物组 成，并具有很宽的分子量分布。这些烃类可分为链烷烃(或 称石蜡烃)、环烷烃、芳香烃，此外还含有烯烃、少量的杂 环混合物。典型的分子结构如下
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
软化剂对胶料的硫化和硫化胶的老化过程均有影响。 它与胶料中的各种成分起着复杂的反应，如聚合、缩 合、氧化、磺化等。例如，石油产物中的戊烯有聚合 作用；氧茚类软化剂加热就可氧化聚合；松香中的松 香酸含有共轭双键及羟基，都较活泼；松焦油中含有 一羧酸、二羧酸和酚类等，在加热情况下也会发生缩
分两部分。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
极性增塑剂的增塑机理主要不是填充隔离作用，而是
它的极性基与橡胶分子的极性基相互作用，所以增塑效果 与增塑剂的克分子数成比例。这时，极性增塑剂分子中的 极性部分和非极性部分对增速效果均起着作用。极性基使 增塑和被增塑两种物质能很好互容，而非极性基把橡胶分 子极性基屏蔽起来，削弱了橡胶分子间的内聚力，阻碍大 分子间的敛集。 如果增塑剂选用不当，以致增塑剂的极性与橡胶极性相 差较大，则增塑效果不明显。而且经过一段时间后，增塑 剂会从内部渗到制品表面，结果不但不能改善硫化胶性能， 反而加速了制品的硬化，使制品过早失去使用价值。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
操作油基本上按罗斯特莱法、库尔茨(Kurtz)法
等进行分类。前者依油液的化学组成及反应性为基
础，分析较迅速，重现性好；后者则以碳原子类型 及其相对含量表示油液结构性质，虽各项物理性质 易于从图中查找，但芳香烃油并不完全表示芳烃的 性质。所以，有人以下两种分类方法对操作油进行 评价。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
此外，溶剂化作用也影响软化增塑效果。溶剂化指的是
溶剂分子在大分子链段上发生较强的相互作用，即把大分 子链段分离的作用。它相当子链段间产生了相斥力。
溶剂分子对溶质分子的溶剂化能力，取决于两者的极性
差别，而物质的极性与其亲电或亲核性有关。如果两者之
一表现为亲电性，另者表现为亲核性，两者将发生强烈的 溶剂化作用，从而导致高聚物溶解。例如，三醋酸纤维素 含有给电子基因醋酰基，所以可溶于带有亲电子基团的 CH2Cl2和CHCl3中。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
各种物质的S，P值与物质的某些性质(如极性)有关，所以要 使系统具有良好的互溶性，先决条件是两者的S，P值相近。 这时它们的分子间作用力相差不大，两种分子易发生扩散和 渗透作用，可达到较好的溶解状态。此即所谓的相似相容原 理。 实践证明，当溶剂的S，P值和高聚物的S，P值之差小于 1.3~1.8时，就可以互相溶解。例如，天然橡胶的S，P值为 7.9~8.5，而甲苯和四氯化碳的S，P值分别为8.9和8.6，因此天 然橡胶可以溶解于甲苯和四氯化碳中。同理，苯和环已烷则 是顺丁橡胶的良溶剂。但是，在实践今也有一些例外的情况， 原因是因为某些化合物分子之间存在很强的极性键或氢键。 相反，若两者的S，P值相差悬殊就很难达到互容的效果。这 在选择软化或增塑体系配合剂时，是必须要首先考虑的问题。
胶软化与增塑加以分析，然后进一步对选用软化剂的几个 基本原则进行理论讨论。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
一、橡胶软化（增塑）的热力学分析
从热力学角度看，在等温等压条件下，欲使二元系统 溶解自发地进行，该系统的混合自由能必须为负值，即 △F＜0，所以需满足下列条件：△F＝△H-T△S＜0 式中 △F—互溶系统的自由能变化； △H—互溶系统的热焓变化； △S—互溶系统的熵变化； T—绝对温度。 从上式可知，温度T愈高，混合熵变△S愈大和混合热 变化△H愈小时，愈有利于溶解自发进行。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
二、橡胶的软化与增塑原理
系统溶解时的热效应主要与内聚能密度(C，E，D)有关。 当溶解过程为两种低分子液体时，该系统的混合热效应则 由溶质分子之间、溶剂分子之间及溶质和溶剂分子之间的
三组不同的作用力来决定。鉴于内聚能密度大小可用溶解
度参数(S，P)表示，所以，当体系中两者内聚能密度差值 愈小，也即两者S，P值相近时，系统的△H＜0，溶解过程 则愈易自动进行。这是因为内聚能密度相近，意味溶质与 溶剂两种分子结构相似，较易互相溶解。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
各种橡胶和增塑剂的S，P值如下表所示。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
高聚物在溶解时，溶剂的性质对高聚物的溶解能力有
很大影响。从高聚物和溶剂的极性大小亦可判断两者的
互溶能力。一般规律是极性大的溶质易溶于极性大的溶
剂，极性小的溶质易溶于极性小的溶剂。这一原则在一 定程度上对选用高聚物的溶剂是有指导意义的。例如， 未硫化天然橡胶近于非极性，它能很好地溶于汽油、苯、
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
第五章 软化增塑体系
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
第一节 橡胶软化增塑体系概述 第二节 橡胶软化和增塑原理
第三节 橡胶软化剂的品种
第四节 橡胶增塑剂的品种 第五节作软化剂使用的液体聚合物
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
第一节 橡胶软化增塑体系概述
橡胶加工过程中，一般都需要加入10~30重量份的软化
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
系统的互溶性除决定于熵增过程外，也与△H参量(能量 因素)有重要的关系。如能较好互溶，则应使△H数值愈小 愈好，这与橡胶分子中的基团及软化剂的性质有关，两者 的内聚能密度愈接近， △H值愈小。因此，△H值对溶解 能否自发进行起决定性的作用。不过对大多数聚合物来说， 溶解时△H是正值(即吸热反应)，而属于放热反应者则较 少。所以，使系统能顺利溶解的热焓变化条件如下。 △H＝0，是理想溶液，即无热效应，说明分子间没有变 化，则 △V＝0；△H＜0 ，表示热焓为负值，溶解过程是 放热反应。总之，当△S＞0、 △H＜0时，才能满足△F＜ 0的条件，此时溶解过程能顺利进行，若△F＞0，则系统 互溶性很差，而△F＝0只能产生最大溶胀。
合作用。可见，软化剂在橡胶中的作用是很复杂的。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
第三节 橡胶软化剂的品种
在橡胶工业中，可以用作软化剂的物质有各类有机化合 物。按其来源分属于石油产物、林产化工产品、煤的加 工产物、有机酸和合成物质。下面分别加以讨论。
一、石油系软化剂
橡胶加工中使用最多的软化剂是石油系产物，它是石油 炼制副产物或由石油残渣抽炼的产品，具有软化效果好、 来源丰富、成本低廉的特点，在各种橡胶中都可应用。我 国有丰富的石油资源，可为橡胶工业提供多种大量的石油 系软化剂。这类软化剂的品种很多，有操作油、重油、石 蜡、凡士林、沥青及石油树脂等。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
与高聚物和溶剂有关的常见亲电亲核基团的强弱次序如下
如果软化剂能够与橡胶分子产生良好的溶剂化作用的话， 这种软化剂就称为溶剂型软化剂。这类软化剂通常具有下 列活性基：
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
若软化剂只能机械地非均匀分散在橡胶中，靠稀释作用使 橡胶软化的话，这种软化剂称为非溶剂型软化剂。当过量使
剂或增塑剂。它们通常是一种能使胶料具有一定柔软性 的低分子物质。它们除能增加胶料的可塑性、流动性、
粘着性，便于压型和成型等工艺操作，以及有助于粉末 状配合剂分散和降低混炼温度外，还降低了橡胶的粘流 温度及玻璃化温度，提高了橡胶制品的耐低温性能。 （软化增塑剂的作用）
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
从最终效果都是增大胶料柔软性这一点看，软化与增 塑是同义语，但从应用范围看，两者将很大差别。软化
剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶中；而增塑剂
多为合成产品，主要应用在某些极性合成橡胶或塑料中。
它多属难挥发性物质(沸点不低于250℃)，在天然橡胶等
通用橡胶中很少使用，因而它是与软化剂有着不同极性 的化学物质。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
在胶料中加入软化剂或增塑剂提高可塑性，与生胶塑 炼时加入化学塑解剂的增塑作用在本质上是不同的。前者 是通过互相溶解或渗透，软化剂或增塑剂低分子物进入到 橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力 (降低粘度)，使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的 柔软性和流动性，因此，这种增塑方法被称为物理增塑法， 亦称外增塑法。后者是通过力化学反应，使橡胶大分子断 链，降低橡胶的分子量，增大生胶可塑性。这时塑解剂起 着促进橡胶分子断链的作用，这种增塑方法称为化学增塑 法，也称为内增塑法。
第五章：软化增塑 混合与混炼工艺
第二节 橡胶软化和增塑原理
橡胶是一种高粘度的弹性体，当与低分子软化剂(或增塑 剂)作用时，首先出现溶胀现象，然后才能逐步互相混容。 溶胀时低分子物质渗入到橡胶分子之间，降低了分子间相 互的作用力，增加了大分子的运动能力，结果降低了橡胶