橡胶产品基本知识.ppt

橡胶制品基本知识 讲座 1 什么是橡胶 橡胶是具有高弹性的高分子聚合物 经受外部应力 拉伸 压缩 剪切 时 可产生大应变 除去外力时 可迅速回复 接近 原状 生胶 未硫化胶 橡胶硫化胶 交联橡胶 生胶是线性大分子 只有通过硫化 交联 线性大分子形成3维网状结构 成为硫化胶 才具有高弹性 抗形变和各种特性 如耐热 耐油 耐候 耐磨 除特殊制品外 橡胶制品都是硫化胶 2 主要橡胶品种和特性 2 1品种 天然橡胶 NR 注 红色带 号的橡胶 洗衣机和其他家电使用较 合成橡胶有可能使用的胶种 异戊橡胶 合成天然橡胶 IR 丁苯橡胶 SBR 顺丁橡胶 BR 丁腈橡胶 NBR 氢化丁腈橡胶 HNBR 丁腈橡胶 聚氯乙烯共混胶 NBR PVC 氯丁橡胶 CR 丁基橡胶 IIR 氯化丁基橡胶 CIIR 溴化丁基橡胶 BIIR 乙丙橡胶 二元乙丙橡胶 EPM 三元乙丙橡胶 EPDM 氯醚橡胶 均聚氯醚橡胶 CO 二元氯醚橡胶 ECO 三元氯醚橡胶 GECO 丙烯酸橡胶 ACM 乙烯 丙烯酸酯橡胶 VAMAC 硅橡胶 MVQ 有的图纸写作Si 不规范 氟橡胶 FKM 氟硅橡胶 MFVQ 聚氨酯橡胶 PU 氯化聚乙烯橡胶 CM 氯磺化聚乙烯橡胶 CSM 聚硫橡胶 T 乙烯 醋酸乙烯橡胶 EVM 通常生橡胶为固态 胶包 胶片 胶块 胶粒或松散絮状 有些品种有胶乳 如天然胶乳 羧基丁苯胶乳 丁腈胶乳 液体橡胶 如丁腈胶乳 热塑性弹性体 TPE TPR 合成型热塑性弹性体 苯乙烯系热塑性弹性体 SBS SEBS SEPS SIS 聚酯系热塑性弹性体 TPEE 热塑性聚氨酯弹性体 TPU PUR 橡塑共混型热塑性弹性体 部分动态硫化热塑性弹性体 TPO 全动态硫化热塑性弹性体 TPV 热塑性乙丙橡胶 EPDM PPTPV 其他许多种TPV 略 再生胶 胶粉 2 2特性 已复印编写的 各种橡胶性能一览表 发给大家 供工作中参考 下面对有关品种简介 天然橡胶 橡胶树 割胶 胶乳 凝固 加工 胶片 优点 强度高 弹性好 耐磨 耐疲劳 耐寒 工艺性能好 缺点 耐热不高 不耐油 耐老化 臭氧 热 氧 天候 差 应用 最广泛 轮胎 胶管胶带 胶鞋 减震 合成橡胶合成橡胶品种很多 原料复杂 工艺流程长原料 石油 大多数合成橡胶电石 氯丁橡胶氟石 氟橡胶 萤石 硅橡胶 粮食 酒精 丁苯橡胶 50年代 单体 1种 均聚胶 2种 二元胶 3种 三元胶 催化剂 各公司有差别 属技术秘密聚合方式 乳液聚合 多 溶液聚合 多 悬浮聚合 气相聚合 固相聚合 化学反应 生胶形态 胶包 最多 片状 块状 粒状 粉末状 粘稠状 液体橡胶 乙丙橡胶 品种乙烯丙烯第3单体ENBDCPDVNBHD二元乙丙橡胶 EPM 三元乙丙橡胶 EPDM 或 或 或 ENB 亚乙基降氷片烯 DCPD 双环戊二烯 VNB 乙烯基降氷片烯 HD 1 6 己二烯 ENB型EPDM占乙丙橡胶绝大多数 VNB型EPDM是最新的品种 2009推出 HD型EPDM 杜邦 已停产 目前 全世界乙丙橡胶大约有400多种商品牌号 还有一些充油乙丙橡胶 充油量10 100份 供低硬度制品选用 特性耐热 150 耐寒 硫化 50 耐候和耐臭氧极好可长期在户外使用 电性能优 耐酸碱 耐水 耐高温蒸汽 缺点 不耐矿物油和溶剂 粘合差 自粘 与其他材料粘 硫化困难 易喷霜 喷白 耐磨和变形性稍逊 应用电线电缆 屋面防水卷材 汽车密封条 家用电器 丁腈橡胶 品种丁二烯与丙烯腈的共聚物 丙烯腈强度耐油耐寒耐热耐磨导电根据丙烯腈含量和门尼粘度不同 形成许多商品牌号 丁腈橡胶俗称 耐油橡胶 并不完全正确 它对矿物油有很好的抗耐性 但对一些油品并不耐或较差 特性优良的耐矿物油性能 视丙烯腈含量 增塑剂品种 硫化体系等不同 有不同的耐热 100 甚至 120 耐寒性能 20 40 甚至 60 导电性好 与金属粘合好 缺点 耐候 耐臭氧很差 应用密封件 油封 O形圈 皮碗等等 液压胶管 耐油胶管 印刷胶辊及许多工业和民用耐油配件 氢化丁腈橡胶 价昂 380元 kg NBR PVC 硅橡胶 品种高温硫化硅橡胶 固体硅橡胶 乙烯基硅橡胶 大多数使用品种 氟硅橡胶 苯基硅橡胶 室温硫化硅橡胶液体硅橡胶硅凝胶 特性耐高温 一般 200 特殊250 300 耐低温 60 以下 电性能和耐候耐臭氧极好 生理惰性 缺点 不耐油 强度低 易撕裂 不耐磨 需二段硫化 难粘合 应用高温硫化丁腈橡胶应用广泛 电线电缆 电器配件 胶辊 密封件 医用制品室温硫化硅橡胶 幕墙和门窗密封胶 硅酮胶 粘合剂 制模胶 液体硅橡胶 接触食品的制品 如蛋糕模 生活用品 如奶嘴 医用制品 氟硅橡胶 耐油的硅橡胶 价昂 苯基硅橡胶 耐高温低温 耐辐射 价昂还有许许多多橡胶 限于时间略去 欢迎垂询 热塑性弹性体生产制品时 常温是弹性体 橡胶 高温下熔融流动 可以用热塑性塑料加工设备加工 注塑 挤出 吹塑等 冷却后又回复橡胶弹性 边角料可重复利用 SBS 大量用于鞋类和沥青改性 不耐热 不耐油 不耐磨 基本上不用于电器 SEBS 加氢SBS 克服了SBS的许多缺点 应用于电线电缆 电器 医疗用品 热塑性乙丙橡胶 EPDM PPTPV 耐热 油 寒良好 电性能和耐候优 用于电线电缆 汽车密封条和波纹防尘罩 电器 SSSnS橡胶大分子硫化橡胶SBS热塑性乙丙橡胶 化学交联 物理交联 全动态硫化 3 配方设计和试验 橡胶配方设计是经验科学 象中医开处方 很辛苦 很困难 理论基础 前人经验 本人经验 动手操作 测试水平 判断能力 橡胶配方比中药配方更复杂 其中起什么化学反应和物理作用 不明 用户 主机厂 与生产厂 橡胶厂 配合 沟通 合作 理解 是成功的基础 橡胶配方并不神秘 配方保密是利益的需要 不要迷信专家 外国人 专家解决不了的问题 工人 助工也能解决 配方设计 配方试验 配方 结构设计 混炼胶 模具加工 硫化 制品 国内一些老橡胶工作者 出版了专著 供配方设计参考 杨清芝 石化社 张殿荣 化工社 纪奎江 化工社 谢忠麟 化工社 混炼胶 硫化体系 防老体系 补强 填充体系 其他助剂 炭黑白炭黑 碳酸钙陶土滑石粉 软化体系 软化剂 硫化剂 促进剂 防老剂 抗氧剂 UV稳定剂 活性剂 软化剂 橡胶胶料配方组成 增粘剂 阻燃剂 导电剂 等等 加工助剂 抗静电剂 以滚筒洗衣机门封为例 对配方设计进行说明 该产品安装在洗衣机视窗上 为浅色密封圈 硬度很低 邵尔A型硬度要求耐酸30 38度 耐酸性和碱性洗涤液 耐热 颜色均匀且耐紫外线变色 耐水 有较好的耐磨 屈挠和耐久性 视窗门封 原材料选择 生胶 根据各种橡胶的特性 选用三元乙丙橡胶是合理的 低硬度胶料必须加入大量的软化剂 油 无法炼胶操作 需要使用充油乙丙橡胶 国产胶充油量少 质量不稳定 不予采用 国外胶有多家生产 其中DSM公司有充油量100份的Keltan509x100 适用 但是 509x100充黄色石蜡油 不环保 多环芳烃 PAHs 耐紫外线变色性差 改用新充油胶 充100份无色石蜡油的Keltan4551A 物理性能基本不变 无PAHs 耐紫外线变色性大大改善 黄色充油EPDM509x100白色充油EPDM4551A 硫化体系 EPDM可以用硫黄或过氧化物硫化体系 考虑到4551A的第三单体含量高 采用硫黄硫化体系 为了硫化速度快 生产效率 产品不喷霜 保证质量 采用几种超速 中速促进剂并用 常规的活性剂 氧化锌 硬脂酸并用 防老体系 几种非污染性防老剂并用 补强填充体系 乙丙橡胶是非自补强性橡胶 强度很低 必须添加补强剂才有使用价值 炭黑是乙丙橡胶最好的补强剂 但浅色照片不能用 浅色橡胶补强剂首选白炭黑 二氧化硅 白炭黑用量 优点 强度 耐磨 抗撕 耐酸性 缺点 耐碱 硫化速度 加工困难 变形 制品起泡 白炭黑水分指标 7 而且易吸潮 为调节耐酸碱性 硬度 强度 弹性 在白炭黑基础上并用其他填充剂 矽丽粉 德国 纳米硫酸钡 煅烧陶土 碳酸钙价格低廉 不耐酸 不能选用 软化体系 乙丙橡胶首选石蜡油 虽然充油乙丙橡胶4551A中含有50 重量的油 但为了达到30 40度胶料硬度 还要再补充添加石蜡油 美国和国产克拉玛依高压加氢石蜡油 符合门封胶料物性和加工的要求 而且环保符合欧盟法规 其他助剂包括着色剂 加工助剂 酸碱度调节剂 脱模剂等都要认真选用 原材料选用必须符合环保法规 例如REACH RoHS TRGS ZEK01 涉及Pb Cd Hg Cr VI PBB PBDE 十溴二苯醚 短链氯化石蜡 邻苯二甲酸酯增塑剂 二丁酯 二辛酯 含致癌N 亚硝胺的促进剂 TMTD BZ TRA NOBS DTDM 含致癌芳胺的偶氮着色剂 多环芳烃 PAHs REACH的高关注物质 SVHC 第1批 15种 第2批 17种 配方试验结果 拉伸性能两配方均达标 优选配方的拉伸强度明显提高 优选配方原配方技术指标邵尔A型硬度 度363630 38拉伸强度 MPa13 838 89 7 0拉断伸长率 753727 500 环境加速试验 原配方的耐酸碱性和耐热老化性与技术指标有差距 优选配方全部合格 比原配方有很大改进 耐碱性 1 白猫牌洗衣粉溶液 60 x168h 优选配方原配方技术指标硬度变化 度0 5 10拉伸强度变化率 9 8 21 6 15拉断伸长率变化率 5 6 31 30 耐酸性 1 白猫牌彩漂液 60 x168h 优选配方原配方技术指标硬度变化 度 1 4 10拉伸强度变化率 2 23 6 15拉断伸长率变化率 3 9 28 30 耐热老化性能 115 x100h 优选配方原配方技术指标硬度变化 度 3 3 10拉伸强度变化率 5 4 54 30拉断伸长率 8 9 38 40优选配方原配方技术指标 紫外线灯照射试验 168h 不变色变色很微 环保项目检测结果SGS检测结果法规项目限量 mg kg原配方优选配方RoHSPb10001617Cd100NDNDHg1000NDNDCr 61000NDNDPBB1000NDNDPBDE1000NDNDZEK01 08PAHs 第1类 第2类 苯并 a 芘120NDND16种总和1020047 98 74REACH16种SVHC1000NDND ND 未检测出结论 合格 4 结构设计和模具设计 结构设计 通用橡胶制品 轮胎 管带 胶鞋和密封件如油封 0形圈 往复密封等 一般由橡胶生产部门设计 专用橡胶制品和开发的产品 一般由主机厂设计 最好是以主机厂为主 橡胶厂配合 结构设计的基本原则 保证满足使用要求 形状 尺寸及公差配合符合部件组装要求 橡胶生产工艺能否做得出来 充模 脱模 模具能否加工 必须保证橡胶制品模压硫化中充分排气 模具设计 略 橡胶油封结构和模具 例 橡胶制品排气 轮胎 多层复合结构 胎面胶厚 花纹沟深 刀槽花纹曲折密布 硫化时空气 水分和挥发份排不出 据测定 轮胎硫化烟气有24种之多 模具打大量排气孔 硫化后的轮胎胎面上有一排排胶须 修剪后才是轮胎产品 全世界都一样 修剪胶须 门封 例 两道加强筋 影响排气 容易起泡 门排形状和断面结构设计要保证硫化能用压缩空气脱模 汽车密封条 汽车异型管 5 检测 5 1检测项目 原材料 生胶和橡胶助剂 化学和物理试验 生胶测门尼粘度 混炼胶 测密度 门尼粘度 门尼焦烧 硫化特性 硫化仪 硫化胶 测密度 硬度 拉伸性能 撕裂强度 回弹性 压缩永久变形 耐磨性能 热老化性能 臭氧老化性能 耐液体 油 酸 碱等 电性能 成品试验 环保试验5 2检测方法GB T ISO ASTM JIS 行业标准 给各位发了检测项目和试验方法表 中国国标 GB T 及绝大多数国家都已等效采用国国际标准 ISO 和国际单位 但日本1995年以前橡胶测试方法标准 JISK6301 现已作废 韩国和台湾等同采用 与GB T有许多不同 测试结果有差异 如 硬度JISA 日 韩 邵尔A GB T ISO ASTM DIN拉伸强度 定伸应力 拉断伸长率 阿克隆磨耗 等都有不同 国内一些主机厂的图纸 技术要求等还有使用以日本作废标准制定的指标 因而发生争议 因与橡胶厂沟通 美国ASTM在欧美还广泛使用 ISO许多标准是以ASTM为基础的 英制单位英美还在广泛使用 5 3检测设备 硬度计邵尔A型 通常用 邵尔D型 高硬度塑料 TPR用 邵尔C型 海绵橡胶用 邵尔A型 通常用 邵尔D 超高硬度用 邵尔C型 海绵用 微型硬度计 门尼粘度仪硫化仪 测胶料加工性能测胶料硫化特性 拉伸试验机测应力 应变性能 拉伸强度 定伸应力 拉断伸长率 还测撕裂强度 粘合强度等 老化箱 阿克隆磨耗试验机测热空气老化性能测磨耗性能耐液体 油 酸 碱 性压缩永久变形 环保检测仪器RoHS检测仪 6 生产工艺 配料 炼胶 硫化 成型 制品 6 1配料 轮胎厂和大型制品厂自动称量微机控制配料系统 华东橡胶公司在建 国内大多数中小厂