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橡胶工艺学多媒体教程 吴明生 Tel 0532 84022730Email wumsh 高分子科学与工程学院 我的格言 人的一生很短暂眼睛一闭一开 一天就过去了眼睛一闭不开 一辈子就过去了所以 珍惜时间就是珍惜生命努力学习吧 朋友们 我相信 一份耕耘就会有一份收获 橡胶品格 吃苦耐劳坚韧不拔朴实无华甘于奉献同心协力勇承重载 青岛科技大学之精华 4 目录 56学时 绪论 2学时 第一章生胶 8学时 第二章硫化体系 8学时 第三章补强与填充体系 8学时 第四章防护体系 6学时 第五章增塑与操作体系 2学时 第六章特种配合体系 3学时 第七章橡胶共混改性 3学时 第八章橡胶骨架材料 自学 第九章橡胶基本配方设计 1学时 第十章炼胶工艺 6学时 第十一章压延工艺 3学时 第十二章挤出工艺 3学时 第十三章硫化工艺 3学时 绪论 2学时 橡胶工艺学 精品课程多媒体教程 主要内容 1 橡胶的概念与特征 2 橡胶工艺学的主要内容 3 橡胶的发展历史及趋势 4 橡胶的应用本章重点与难点 1 橡胶的概念 2 橡胶材料的特征 3 橡胶配方的组成及作用 轮胎 胶带 胶管 胶辊 密封件 胶鞋 手套 轮船护舷 橡胶水坝 一 橡胶 rubber 的概念及特征 有机高分子材料 polymer 高弹性 elasticity 硫化 curing 硫化橡胶不溶解 但能溶胀 粘弹性 viscoelasticity 永久变形 set 小 形变回复迅速而有力 回弹性 elasticresilience 小应力 stress 下大变形 strain 1000 弹性模量 elasticitymodulus 低 高弹性 橡胶最典型特征 表现 粘弹性 viscoelasticity 蠕变 creep 应力松弛 stressrelaxation 滞后损失 hysteresisloss 粘弹性 抗冰滑性 抗湿滑性 滚动阻力 生热性 损耗因子 losstangent 轮胎的高速行驶性能 生热 轮胎抗湿滑和抗冰滑能力 汽车耗油能力 减震制品的减震能力 阻尼 橡胶的加工性能 tan 的作用 heatgeneration wetskidresistance iceskidresistance vibrationdamping damp processingproperty 其他概念 橡胶材料的特征 特征 高弹性 粘弹性 气密性 耐水 能燃烧 比重轻 电绝缘性 insulatingproperty 有老化 aging 现象 传热慢 模量低 强度低 gas tightness conductionofheat 性能测试 橡胶配合配合与配方配合内容配方组成各成分作用表示方法配方设计 橡胶加工炼胶 compounding 压延 calendering 挤出 extruding 成型 assembling 硫化 curing Text 二 橡胶工艺学主要内容 compound formula recipe formulation 是指根据制品的性能要求 考虑加工工艺性能及成本等因素 将生胶和各种配合剂按照一定的比例组合在一起的过程 橡胶配方 生胶与各种配合剂按照一定比例的一种组合 称为一种配方 橡胶配合的主要内容 1 确定生胶及配合剂的品种 2 确定配合剂的用量和配比 3 确定配合剂的性能指标 4 计算配方成本 一 橡胶的配合 1 橡胶配方的组成 配方 生胶 rawrubber 天然橡胶 通用合成橡胶 特种合成橡胶 硫化体系 curingsystem 由硫化剂 促进剂 活化剂组成 补强填充体系 补强剂 炭黑 白炭黑 短纤维等 填充剂 碳酸钙 陶土 滑石粉 粘土 防护体系 防老剂 光屏蔽剂 防霉剂 增塑与操作体系 增塑剂 润滑剂 分散剂 防焦剂等 特种配合体系 增粘剂 着色剂 阻燃剂 导电剂 发泡剂 抗静电剂 香味剂 抗返原剂等 2 橡胶配方各成分的作用 生胶 主体材料或基体材料 决定制品主要性能硫化体系 硫化剂的作用是与橡胶大分子反应 形成交联键 提高制品的性能和稳定制品的形状 促进剂的作用是加快硫化反应速度 提高生产效率 活化剂的作用是降低反应活化能 温度 使硫化反应更容易发生 curingagent accelerator activator 补强填充体系 补强剂的作用是提高橡胶的强度 改善加工性能填充剂 filler 的作用是降低成本 防护体系 防老剂作用是延缓老化 延长制品使用寿命 增塑与操作体系 增塑剂 改善橡胶的加工性能 降低成本 改善硫化胶的某些性能 分散剂 改善配合剂在橡胶中的分散性 防焦剂 延长焦烧时间 改善加工安全性 均匀剂 改善橡胶之间的相容性 润滑剂 改善橡胶的流动性和预防粘辊脱模剂 改善制品的脱模性 reinforcingagent anti ager plasticizer dispersant anti scorcher uniformagent lubricator strippingcompound 3 橡胶配方的表示方法 1 质量份配方 又称基本配方 生胶的质量为100份 其他配合剂相对以质量份 mi 表示的配方 2 质量百分数配方 recipeofpercentagebymass mi mi mi 100 3 体积百分数配方 recipeofpercentagebyvolume Vi Vi Vi 100 4 生产配方 productionformula Mi 炼胶量Q mi mi baserecipe 生胶硫化剂促进剂活化剂补强剂填充剂增塑剂防老剂 混炼 压延 挤出 胶片 胶布 胎面 胎侧 胎圈 成型 垫胶 硫化 成品 二 橡胶基本加工工艺 和面 擀皮 挤面条 包饺子 做花卷 蒸煮 三 橡胶测试 测试内容 原材料的质量检验 元素组成 粒径 灰分 挥发份 含水率 表面积 结构度 pH值 金属离子含量等 加工过程中质量控制 半成品检测 如混炼胶的门尼黏度 门尼焦烧 硫化特性 配合剂分散性以及工艺条件的测试 成品质量检测 胶料的物理机械性能 成品的使用性能如模拟实验 实用实验等 四 常用物理性能的意义 1 可塑度胶料产生塑性变形的程度 反映胶料的流动性 通常用P表示 其值在0 1之间 该值越大 流动性越好 用威氏 华氏 德弗三种塑性计测 威氏可塑度 华氏可塑度 P 1 h plasticity 1 混炼胶的性能 2 门尼黏度 Mooneyviscosity 用门尼粘度计 Mooneyviscometer 测量的橡胶的本体黏度 该值越大 胶料的黏度越高 常用ML1 4100 表示 3 门尼焦烧 Mooneyscorchtime 在120 下 从开始加热起 至胶料的门尼从最低值上升5个门尼值所需要的时间 用T5表示 反映胶料的加工安全性 该时间越长 加工过程中越安全 不易出现焦烧 scorch 现象 4 硫化特性 curecharacteristics 用硫化仪 curemeter 测硫化曲线 获得胶料的硫化特性参数 如焦烧时间 scorchtime 正硫化时间 optimumcuretime 长短 硫化速度快慢 交联程度 返原 reversion 现象及程度等 2 硫化胶性能 1 拉伸性能 用电子拉力机测试 拉伸强度 tensilestrength 试样拉断时单位面积上所受到的拉伸力 单位 MPa定伸应力 tensionmodulus 试样拉伸到一定长度时单位面积上所受到的拉伸力 单位 MPa拉断伸长率 elongationatbreak 试样拉伸断裂时伸长的长度与原长的比值 用 表示 拉伸永久变形 tensionsetatbreak 试样拉伸除掉外力后残留在试样中不可恢复的变形 用 表示 tensileproperties 2 撕裂性能 用电子拉力机测试 撕裂强度 tearstrength 将一定形状的试样撕裂单位厚度所需要的最大拉伸力 单位 kN m 反映胶料的抗撕性能 tearresistance 3 弹性 用冲击弹性试验仪测定 回弹性 reboundelasticity 又称冲击弹性 是指试样受到冲击后迅速由变形状态恢复原状的能力 用 表示 可间接反映胶料滞后损失大小 试样 4 硬度 多用邵尔A硬度计测定 硬度 hardness 试样抵抗外力压入的能力 反映胶料在压缩状态下变形能力大小 5 耐磨性 wearresistance 阿克隆磨耗 试样在一定压力下在粗糙表面上运行1 61km所磨下来的胶料的体积 用cm3 1 61km表示 邵波尔磨耗 又称DIN磨耗 试样在旋转的圆筒状粗糙表面运行40m所磨下来的胶料的体积 可用cm3 40m表示 但多用相对磨耗指数表示 阿克隆磨耗实验机 邵波尔磨耗实验机 6 疲劳特性 用屈挠疲劳实验机测试 耐疲劳性 fatigueresistance 试样在一定频率下屈挠一定次数后性能保持率 保持率大 耐疲劳性好 疲劳寿命 fatiguelife 试样在一定频率下屈挠至断裂时的屈挠次数 次数多 疲劳寿命长 疲劳裂口增长 fatiguecrackgrowth 预置裂口的试样在一定频率下屈挠 其裂口增长快慢 增长快 试样易断裂 7 耐老化性 ageresistance 耐热氧老化 heatandoxygenagingresistance 用热空气老化箱测试试样在一定温度下老化一定时间后性能保持率 称老化系数 耐臭氧老化 ozoneagingresistance 用臭氧老化箱测试试样在一定浓度的臭氧环境中老化一定时间后表面产生裂口情况 耐天候老化 weatheringresistance 试样在自然条件下存放一定时间后性能的保持率 8 其他性能 耐介质性 solventresistance 如耐酸 碱 腐蚀介质 油等 用试样在上述条件下浸泡一段时间后体积变化或性能变化来反映 抗湿滑性 wetskidresistance 橡胶制品在水或湿的路面上抓着力大小 抓着力大 抗湿滑性好 不易打滑 滚动阻力 rollresistance 轮胎等动态下使用的制品需要考察的指标 反映生热及耗油情况 三 橡胶发展历史及趋势 公元11世纪已经开始使用天然胶乳制造简单器具 如橡胶球 橡胶鞋 防水布等 直到1823年马凯尔创办了世界上第一个橡胶工厂 用苯溶解橡胶制造雨衣 1826年 Hancock发明双辊机 橡胶加工业的开始 1839年 Googyear发明硫化 橡胶工业获得突破性进展 1844年 Googyear在橡胶中添加碱式碳酸铅作促进剂 加快了硫化速度 该专利使用了约50年 1876年 英国在东南亚大面积种植天然橡胶树获得成功 开始橡胶种植时代 天然橡胶的产量激增 东南亚成为世界天然橡胶的主要生产基地 1879年 布却特在实验室用异戊二烯合成出类橡胶弹性体 开创了合成橡胶的新纪元 20世纪30年代合成橡胶获得快速发展 1888年 Dnulop发明充气轮胎 使橡胶的应用得到起飞 1900年前后 发现天然橡胶的结构单元为异戊二烯 20世纪20年代 胶体化学的建立 天然胶乳保存和运输得到解决 胶乳工业获得快速发展 20世纪初 橡胶配方设计起步 促进剂不断更新 发现炭黑有补强作用 使炭黑成为橡胶工业必不可少的原材料 中国从1904年开始零星种植天然橡胶树 橡胶工业空白 1915年 中国创建第一个橡胶加工厂 广州兄弟创制树胶公司 生产鞋底 之后 在上海 山东 辽宁 天津 哈尔滨等省市相继建立大型橡胶厂 生产轮胎 胶带 胶鞋等产品 1950年 天然橡胶北移种植成功 开始大面积种植天然橡胶 使中国成为世界上生产天然橡胶的主要国家之一 1958年 在原长寿化工厂合成出国产第一种合成橡胶 氯丁橡胶 合成橡胶工业获得快速发展 20世纪50年代 定向聚合的发现 许多新型合成橡胶不断涌现 中国橡胶工业在1960 1980年之间获得快速发展 目前天然橡胶产量