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产品造型材料与工艺 橡胶材料 橡胶的定义 通俗定义 橡胶是一种高弹性的高分子化合物 分子量一般在10万以上 因而具有其它材料所没有的高弹性 因而也称为弹性体 橡胶的基本特性 其基本特性如下 1 弹性 2 有减震缓冲的作用 3 对温度依赖大4 具有电绝缘性 5 有老化现象 6 比重小 硬度低 柔软性好 透气性差 橡胶的起源 在哥伦布发现美洲以前 1492年 中美洲和南美洲的当地居民就已经开始了应用 他们从某些树木的树皮割取胶乳 制成实心胶球 鞋子 瓶子或其他用品 这种树当地称为 ulli或cau uchu意思是 流泪的树 学名为巴西橡胶树 橡胶的组成 橡胶是由生胶及其助剂经过一系列化学和物理的作用制成橡胶制品 生胶 即橡胶成型加工的原料 是天然的或合成的高分子化合物经化学处理或加工制成的浓缩胶乳 胶体水分散体系 和干胶 助剂 类似于塑料的助剂 与生胶配合提高橡胶制品的加工和使用性能 降低成本 如 硫化剂 促进剂 增塑剂 防老剂 1 野生橡胶 由野生树木植物采制的橡胶 银色橡胶菊 野藤橡胶等也属此类 2 栽培橡胶 主要是三叶橡胶树 3 橡胶草橡胶 一公顷可收150 200KG 4 杜仲胶 由杜仲树的枝叶根茎中提取 常温下无弹性 软化点高 比重大 耐水性好 生胶天然橡胶来源 但是所有这些产品凡是遇到气温高和经太阳暴晒后就变软发粘 在气温低时就变硬和脆裂 制品不能经久耐用 直到美国人C Goodyear 固特异 在一个偶然的机会发现硫磺粉洒在晾晒的胶块上可以避免胶块发粘 使胶块表明光滑有弹性 后经一年多的实验 证明在橡胶中加入硫磺粉和碱式碳酸铅 经共同加热熔化后所制出的橡胶制品可以长久的保持良好的弹性 C Goodyear 固特异 于1839年发现了橡胶的硫化 从此天然橡胶才真正被确定具有特殊的使用价值 成为一种极其重要的工业原料 橡胶为什么要硫化 由于橡胶分子间的作用力很小 在温度稍高时会变软发粘 并在不太大的作用力下产生塑性流动 难以保持一定的形状 遇溶剂很容易发生溶胀和溶解 力学性能很低 所以未经配合加工的生胶没有什么实际的用途 此外使用过程中由于结构的原因容易老化 因此生胶的加工必须要加入配合剂 加入配合剂的原因 在生胶中加入各种配合剂 并使其交联形成网状结构 才具有实际的使用价值 橡胶的组成 生胶 橡胶配合剂 合成橡胶的配合组成 配方组成的五大体系 一 主体材料 二 软化增塑体系 三 硫化体系 四 补强填充体系 五 防护体系 一 主体材料 生胶 再生胶 为橡胶配合料中的主成分 是主体材料 决定橡胶的使用性能 工艺性能和产品成本 寿命的主要因素 合成橡胶的配合组成 一 主体材料 合成橡胶将石油进行高温分解 再化学合成合成橡胶的分类 1 丁苯橡胶 SBR 聚合单体 丁二烯 苯乙烯 性能 弹性比NR稍差 耐磨和耐老化比NR好应用 轿车 轻卡车轮胎等 胶鞋 胶布 文体用品 胶板 蓄电池壳 胶带等 合成橡胶的配合组成 2 异戊胶 IR 聚合单体 异戊二烯 因为结构与NR一样 所以也称为人造天然胶 性能 性质与NR类似 但纯净度要比NR高应用 轮胎 胶鞋 胶带 胶管 工艺橡胶制品 医疗 食品用橡胶制品等 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 3 顺丁胶 BR 聚合单体 丁二烯 性能 其弹性 耐磨性和耐低温性是通用胶中最好的用途 轮胎胎面及胎侧等 多为并用 鞋 减震品 胶辊 胶带 胶管 跳跳球 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 4 三元乙丙胶 EPDM 聚合单体 乙烯 丙烯 第三单体 性能 耐老化耐臭氧性 耐极性液体 耐水及过热水 水蒸气好 耐电性能好用途 电线电缆绝缘层 汽车玻璃除水条 窗户密封条 蒸汽胶管 输送带等 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 5 氯丁橡胶 CR 聚合单体 氯丁二烯特性 耐候性 耐臭氧性 阻燃 耐热性及耐化学药品性均好用途 轮胎内衬层 低压电线电缆 输送带 减震橡胶 窗户密封条 胶粘剂 胶布 涂料 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 6 丁腈橡胶聚合单体 丁二烯 丙烯腈特性 耐油性 耐磨性 耐老化好 是通用耐油橡胶 在 40 120 下使用用途 油封 衬垫 耐油胶管 输送带 印刷 胶辊 纺织皮辊等耐油工业制品 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 7 丁基橡胶 IIR 聚合单体 异丁烯与少量异戊二烯特性 耐候性 耐臭氧性 耐气透性好 并可耐极性溶剂用途 轮胎内胎 内衬层 硫化胶囊层面防水卷材 电线电缆 蒸汽胶管 耐热输送带 药品瓶塞 密封剂等 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 8 硅胶 Q 聚合单体 主链由硅原子和氧原子交替组成性能 使用温度范围最广 120 250 毒性最低 具生理惰性 透气性好 电绝缘性好 物理机械性能较差用途 胶管 胶带 胶辊 电绝缘制品 人造皮肤 器官等 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 9 氟胶 FKM FPM VITON 聚合单体 偏氟乙烯 四氟乙烯 六氟丙烯性能 防火 耐油 耐溶剂是所有胶中最好的 用途 导弹 飞机 汽车等用密封件 化工厂耐腐蚀皮碗 衬垫 薄膜 油箱衬层 胶管及泵用零件等 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 10 丙烯酯橡胶 ACM AEM 聚合单体 丙烯酸与带有可提供交联反应活性基团的单体共聚制得特性 高温状态下耐油性好 并耐老化用途 汽车上用的密封件 主要是油封 皮碗 O型圈等 也称车用橡胶 AEM是乙烯丙烯酸酯橡胶 从性能上来说强度 伸长 加工型要优于ACM 耐油性较ACM差 AEM耐温可达到175ACM耐温150C 一 主体材料 合成橡胶的配合组成 补强填充体系包括补强剂和填充剂1 补强剂 指填充后起到显著补强作用的则称为补强剂例如 炭黑 白炭黑 炭黑 最常用的黑色橡胶补强剂 其橡胶用品级为 N100 N900系列 数字越大 其炭黑颗粒越大 补强效果越小 比表面积越小 越容易分散 二 补强填充体系 合成橡胶的配合组成 白炭黑 主要成分为水合二氧化硅 由于其补强效果好 是非黑色制品中主要的补强剂 因此 常称为 白炭黑由于制法不同 又分为 沉淀法及气相法沉淀法 HI SIL 255 VN3 气相法 分散差 补强好 常用做硅胶补强剂 二 补强填充体系 合成橡胶的配合组成 2 填充剂 增容剂 指加入橡胶后不起补强作用而主要降低成本或改善工艺性能的填充剂常使用的有 CLAY 321 N 85 BaSO4 CaCO3 CC P4硅藻土 滑石粉等 二 补强填充体系 合成橡胶的配合组成 分为软化剂及增塑剂两种软化剂 物理增塑剂 一般为软化油 通过降低分子间作用力达到软化效果 加入后可以降低材料硬度 改善低温性能等 增塑剂 化学增塑剂 加入后可以使橡胶分子发生断裂 从而达到增塑效果 三 软化增塑体系 合成橡胶的配合组成 软化剂 物理增塑剂按其来源不同 可分为以下五类 1 石油系增塑剂石油系增塑剂是石油加工过程中所得的油品2 煤焦油系增塑剂包括煤焦油 古马隆树脂和煤沥青等3 松油系增塑剂包括松香 松焦油 松香油及妥尔油4 脂肪油系增塑剂此类增塑剂包括动植物油制取的脂肪酸 干油 和黑油膏 白油膏等5 合成增塑剂按化学结构分为八类 苯二甲酸酯类 脂肪二元酸酯类 脂肪酸酯类 磷酸酯类 聚酯类 环氧类 含氯类 其他 三 软化增塑体系 合成橡胶的配合组成 硫化体系硫化剂 促进剂 活性剂 防焦剂 硫化剂 增大橡胶的强度和硬度促进剂 加快硫化速度 缩短硫化时间 提高交联效率活性剂 提高促进剂活性 减少促进剂用量防焦剂 延长硫化时间 提高加工安全性 四 硫化体系 合成橡胶的配合组成 橡胶制品在贮存和使用一定时间以后 就会变硬 龟裂的发粘 以至不能使用 这种现象称之为 老化 导致橡胶老化的主要因素有氧 臭氧 重金属 阳光 各种介质 紫外线以及霉菌等 为了获得经久耐用的橡胶制品 就要在胶料配方中加一些能抑制上述导致橡胶老化的物质 这类物质称之为 防老剂 五 防护体系 合成橡胶的配合组成 防老剂可分为 物理防老剂及化学防老剂物理防老剂 一般指蜡 他可以析出到橡胶表面形成一层保护膜化学防老剂 根据结构不同 其效果也不相同如 耐热空气老化性好的 RD耐天候及臭氧老化好的 3C6C耐屈挠疲劳性好的 AW耐热油抽出性的 N 445迁移污染性小的 BKFMB 五 防护体系 合成橡胶的配合组成 作业 请查找资料了解关于橡胶的回收利用 橡胶组成 生胶 助剂合成橡胶的配成 配方组成的五大体系 一 主体材料 二 软化增塑体系 三 硫化体系 四 补强填充体系 五 防护体系 小结 橡胶制品的成型工艺 主要材料橡胶制品的主要原料是生胶 各种配合剂 以及作为骨架材料的纤维和金属材料 生胶 未加配合剂 骨架材料的天然胶或合成胶 配合剂 为改善成形加工性能 便于压延 压出 成型等 和使用性能而添加的一些特殊物质 如硫化剂和硫化促进剂 增塑剂 防老化剂等等 节约生胶 降低成本 骨架材料 为了提高橡胶制品的承载能力 限制变形 加入各种纤维 织品 金属丝或金属编织品作为骨架材料 橡胶制品的成型工艺 橡胶制品的基本生产工艺 橡胶制品的基本生产工艺基本生产工艺过程 塑炼 混炼 压延 压出 成型 硫化6个基本工序 橡胶制品的成型工艺 1 塑炼工艺 开放式炼胶机 密闭式炼胶机 螺杆塑炼机 塑炼 即把具有弹性的生胶变成具有可塑性的胶料的工艺过程 开放式炼胶机 密闭式炼胶机 橡胶制品的成型工艺 2 混炼工艺 混炼是橡胶加工中另一个重要的工艺过程 橡胶制品的成型工艺 3 压延工艺 橡胶制品的成型工艺 4 成型工艺 橡胶制品的成型工艺 5 硫化工艺 经过硫化后的橡胶性能有了很大的改变 如强度 硬度 伸长率 弹性等等 这些性能不仅取决于生胶的性能和配方 同时也取决于硫化体系和硫化条件决定的空间结构 橡胶制品的成型工艺 橡胶制品的基本生产工艺 橡胶制品的基本生产工艺基本生产工艺过程 塑炼 混炼 压延 压出 成型 硫化6个基本工序 橡胶制品的成型工艺 橡胶VS塑料 塑料硬 弹性较差 橡胶软 更有弹性 橡胶制品的成型工艺 各类橡胶制品 1 轮胎的构造 轿车子午胎结构示意图 钢丝圈 胎面 钢丝带束层 胎侧 子午胎 胎体 冠带层 三角胶条 轮胎 轮胎的构造及各部位作用简介 胎面 TREAD 轮胎与路面接触的部分 它应具有良好的耐磨性 耐刺穿性 耐冲击性及散热性 胎面基部 UNDERTREAD 胎面和缓冲层或带束层之间的橡胶部位 应具有良好的耐撕裂性粘着性及耐热性 缓冲层 BREAKER 胎冠基部和胎体之间的特殊帘布层 其作用 缓冲外部冲击 防止胎面龟裂或损坏胎体 防止胎面与胎体脱层 带束层 BELT 在胎面与胎体之间使用钢丝帘布 其作用 提高胎面刚性 提高耐磨性 防止外部冲击损伤胎体 适用于子午胎 胎体 CARCASS 轮胎中的帘布层是轮胎的主要受力部件 其作用 耐冲击 耐曲挠 轮胎 轮胎的构造及各部位作用简介 胎侧 SIDEWALL 轮胎侧面的橡胶层 其作用 保护胎体 耐曲挠性优异 提高乘车舒适感及操作稳定性 胎圈 BEAD 是由挂胶钢丝按一定形状缠绕而成 起到将轮胎装入轮辋固定轮胎的作用 三角胶条 APEX 轮胎中钢丝圈上面的填充材料 作用 减缓胎圈冲击 防止成型时空气进入 增加下胎侧刚性 钢丝圈包布 FLIPPER 包钢丝圈与三角胶条的帘布 作用 维持胎圈部分强度 提高与胎体的粘着性 防止钢丝圈分散 胎圈包布 CHAFER 防止轮辋与胎体直接接触 保护胎体 补强胎圈部分的强度 轮胎 气密层 INNERLINER 无内胎轮胎使用 由特殊橡胶制造 防止漏气 替代内胎贴在轮胎胎里上 冠带层 CAPPLY 是子午胎的带束层上使用的帘布层 在轮胎行驶中抑制带束层移动 并防止高速行驶时带束层的脱离 保持高速状态下轮胎尺寸稳定性 花纹沟 GROOVE 胎面上的沟槽 有调整稳定性 牵引力 制动力 排水性及降低噪音等功能 花纹 PATTERN 胎面表面形状 是牵引力 制动力 耐磨性 低噪音 散热性 操纵稳定性等性能的来源 轮胎的构造及各部位作用简介 轮胎 横向切割的花纹 横纹和纵纹相结合的花纹 按花纹类型分类 轮胎 2 胶管 胶管的品种 夹布胶管 以涂胶织物 胶布 作为骨架层材料制成的胶管称为夹布胶管 胶管 胶管的品种 编织胶管以各种线材 纤维或金属丝 作为骨架层材料 经编织而制成的胶管 称之为编织胶管 编织胶管和结构 根据骨架材料的不同 可分为纤维编织和钢丝编织两种 胶管 胶管的品种 缠绕胶管缠绕胶管的结构 根据骨架材料的不同 可分为纤维缠绕和钢丝 或其他金属线材 缠绕两种 胶管 胶管的品种 针织胶管针织胶管的结构主要由内胶层 针织层和外胶层组成 针织层材料一般为棉线或其他纤维线材 针织结构的形式主要由平针织 锁针织 吊线针织和钻石针织 胶管 3 密封制品 1 定义 用来防止流体介质从机械或仪表中泄露或渗漏出来 也防止外界灰尘 泥沙和空气进入密封机构内部的橡胶制品 分类 静密封用 动态密封用 真空密封用 密封制品 特点 宝贵的弹性 密封性能好 价格便宜 来源丰富 制造方便 密封制品 静密封用 静密封用常用类型有O型圈 垫圈 门窗密封条 防尘罩 垫片等 O型圈 密封制品 动密封用 动密封用 常用的有O型圈 各种断面密封圈 胶碗 胶圈 隔膜 防尘罩等 V型圈 常用有油封 气封 O型圈 油封 有O型圈 隔膜 垫圈 垫片等 隔膜 密封制品 真空密封 真空密封常用的有O型圈 垫圈 垫片 隔膜等 垫片 密封制品 减震器 建筑工程用橡胶减震器 由于地震等无法避免的自然灾害 建造抗强烈地震的建筑物和构筑物是建筑工程领域的重要课题 目前 我国已有数百栋建筑物使用叠层隔震橡胶支座 许多试验结果表明 采用隔震橡胶支座隔震的工程 不仅可以降低对上部结构的破坏程度 而且楼房的高度限值和安全距离均可适当放宽 汽车用橡胶减震器 汽车减震橡胶制品包括发动机支座 悬挂构件 橡胶弹簧 橡胶空气弹簧和碰撞橡胶防护件等 铁路机车及铁路轨枕垫用橡胶减震制 铁路机车上的减震橡胶制品主要有中央支承橡胶堆体 轴箱拉杆橡胶弹簧体 旁承橡胶堆 电机悬挂橡胶垫 弹性车轮 弹性齿轮 橡胶空气弹簧 传动装置的弓形橡胶块和橡胶球铰 车钩橡胶缓冲器等 桥梁用橡胶减震器 在桥梁工程中 梁式桥桥跨的两端需设置支座 支座的主要作用是把桥跨结构上的全部载荷 包括恒载和活载 可靠地传递到桥墩上 并承受桥跨