橡胶及其在汽车上的应用.doc

橡胶及其在汽车上的应用-何烈秋1.橡胶的特性及其组成成分1.1橡胶的特性橡胶是一种有机高分子化合物，是工业上用途广泛的工程材料。它的独特性能就是具有高弹性。弹性 对物体加以外力就可使之变形，外力刚一失去，它又恢复原状这就是弹性变形最明显的表现。橡胶这种极为可贵的高度弹性，是其它任何工程材料所没有的。机械性能有一定的机械强度，有缓和冲击、吸收震动的能力，物理性能耐磨、绝缘、不透水、不透气等优良性能。特种性能某些特种合成橡胶还具有耐油、耐腐蚀、耐热、耐寒、耐燃、耐老化、耐辐射等特点。改性橡胶未经硫化的橡胶还能与某些树脂参合改变性能。复合橡胶与其他材料（Ex金属、纤维、塑料、石棉、软木）结合而组成兼有两者特点的符合材料。由于橡胶具有上述可贵的性能，因此，现在用橡胶制造的型材（Ex胶管、胶带、胶板）和其他制品，已有几万个品种，广泛地用于国民经济的各个部门，起到其他材料所不能替代的重要作用。1.2 橡胶的结构橡胶的一系列特有性能是由它本身的分子结构而决定的。橡胶的分子结构有：线型、支链型、体型三种类型。未经硫化的生胶和乳胶是线型的或含有支链型的分子。硫化后的橡胶则是体型结构。我们常见的大块生胶或牛奶般的乳胶，它们里面就是由许多细长而又很大柔顺性和流动性的线型分子链所组成。通常，这种长链的橡胶分子往往卷曲成无规则、其乱如麻的线团，并且相互缠曲；当受到外力拉伸时，分子链就伸直，外力去除后，又恢复成卷曲状态，这就是橡胶高弹性的来源。硫化后，不同分子链之间相互连接成立体网状结构，这种网状结构就是我们所说的体型结构，它使橡胶的物理机械性能得到全面的增强，从而具有实际的使用价值。1.3 橡胶的成分橡胶的主要成分是生橡胶天然的或合成的。生橡胶是一种不饱和的橡胶烃烯烃，它是线型的或含有支链型的长链状分子，分子中含有不稳定的双键，所以性能上有许多缺点，（例如受热发粘、遇冷变硬）不能直接用来制造橡胶制品。只能在5-35范围内保持弹性；同时强度差、不耐磨、不耐溶剂，所以生橡胶只有在经过特种的物理、化学过程，即所谓的硫化处理之后，才具有橡胶的各种特性。1.4 橡胶的硫化硫化是橡胶加工的一个重要工艺过程。如上所述，未经硫化的生胶在使用上是没有什麽价值的。所谓“硫化”，就是将一定量的硫化剂（最常用的硫化剂是硫磺）加入生胶中，在规定的温度下加热、保温的一种加工过程。它使生胶的线型分子间通过生成的“硫桥”而互相交联成立体的网状结构，从而使塑性的胶料变成具有高弹性的硫化胶。随着合成橡胶的迅速发展，现在硫化剂的品种很多。除用硫磺外，还可以用有机多硫化物、过氧化物、金属氧化物等。近年来还发展了用原子辐射的方法直接进行交联作用。1.5 橡胶的配合剂为了使橡胶获得其它必要的性能，生胶中除了加入硫化剂外，还加入有各种配合剂。不同用途的橡胶，在生胶中加入的配合剂的品种和数量，也是各不相同的。这些物质根据它们所起的作用不同而分为下列不同种类：A.补强剂它是指那些能提高硫化胶的抗张强度、撕裂强度、耐磨性等物理机械性能的物质，如碳黑、氧化锌、白碳黑、活性陶土、活性碳酸钙以及木质素、古玛隆树脂等。其中用量最多、效果最好的是碳黑。B.软化剂它是用来增强生胶塑性和使橡胶具有一定柔软性的物质。软化剂有松焦油、松香、矿物油类和脂类合成有机化合物。C.填充剂又叫增容剂。主要用来增加橡胶容积，节约生胶，降低生产成本。通常用的填充剂有未经活化处理的碳酸钙、碳酸镁、陶土、滑石粉、云母粉以及硫酸钡等。D.防老剂它是用来减缓老化过程、延长橡胶使用寿命的一种物质，如防老剂A、防老剂D、防老剂4010等都是。腊类也是一种有效的防老剂。E.硫化促进剂和活性剂硫化促进剂是用来促进硫化过程，活性剂是配合硫化剂加速硫化过程的。F.其它特种添加剂某些特种用途的橡胶，还有专门的配合剂，例如发泡剂、硬化剂等等。2.橡胶的分类2.1 按橡胶来源区分A 天然橡胶：它是采集橡胶树或橡胶草等含胶植物中的胶汁，经过去除杂质、凝聚、滚压、干燥等加工步骤而制成的，其主要化学组成成分是不饱和的橡胶烃（顺式聚异戊二烯）。天然橡胶盛产于东南亚地区，原来是世界橡胶工业的主要原料来源，自上世纪60年代以来，合成橡胶迅速发展，东南亚的橡胶产量比例已大量下降（30%）。B 合成橡胶它是从石油、天然气或煤和石灰石以及农副产品中提炼某些低分子的不饱和烃作原料，制成所谓“单体”物质，然后，经过复杂的化学反应而获得人工合成的高分子聚合物，所以也叫“人工橡胶”。合成橡胶不但在一系列性能上优于天然橡胶，而且由于原料来源广泛、资源充沛，价格也就相对便宜，同时不受地区、气候条件和时间得限制，可以按照人们的意愿进行生产，充分满足各方面的不同需求。所以从石油化工迅猛发展以来，合成橡胶产量也随之激增，目前已大大超过天然橡胶的产量，成为现代橡胶工业的主要原料来源。合成橡胶的品种很多，现在已开始工业化生产的主要有：异戊、丁苯、顺丁、氯丁、丁基、丁睛、乙丙、氯磺化聚乙烯、丙烯酸脂、聚氨脂、硅、氟、聚硫、氯醇橡胶等等。2.2 按橡胶用途区分A 通用橡胶指产量大、应用广、在使用上一般没有特殊性能要求的通用性橡胶。主要有：天然、丁苯、顺丁、异戊、氯丁、丁基、丁睛橡胶。其中后三者也可作特种橡胶使用。B 特种橡胶指用在特殊用途上（如：耐油、耐酸、耐碱、耐高温、耐低温、耐辐射等）的橡胶，主要有：乙丙、氯磺化聚乙烯、丙烯酸脂、聚氨脂、硅、氟、聚硫、氯醇橡胶等，目前这方面还在不断研制、发展新的品种。2.3 按橡胶物理状态区分生橡胶简称生胶，是指天然采集、提炼或人工合成、未加配合剂而制造出来的原始胶料，为较硬的大块。生胶是一种不饱和的橡胶烃，分子中有双键存在，所以性能较差，不能直接使用。熟橡胶（软橡胶）又称软橡胶，或称橡皮。是指在生胶中加入各种配合剂，经过塑炼、混炼、硫化等加工工艺，而制成具有高弹性、高强度和其他适用性能的橡胶产品。一般所谓橡胶就是指这种橡胶而言。根据各种工业技术制品的需要，软橡胶可用不同性能的天然或合成生橡胶，加入各种不同比例的配合剂，就可以制成不同硬度和具有各种特殊性能的橡胶制品。硬橡胶也叫硬质橡胶，它与软橡胶不同之处，是含有大量硫磺（25-50%）的生胶经过硫化后而制成的硬质制品。这种橡胶具有较高的硬度和强度，优良的电绝缘性以及对某些酸、碱和溶剂的高稳定性。广泛地用于制作电气绝缘制品和耐化学腐蚀制品。混橡胶它是指在生胶中加入各种配合剂，经过机械混合加工后，使胶料具有所需要的物理机械性能的半成品，俗称胶料。通常作为商品出售，购买者可直接用它来加工、硫化压制成所需要的橡胶制品，不需要再配制胶料。混炼胶有不同的品种和牌号，其性能用途可参考各生产厂的产品目录或产品说明书。再生胶是以废旧橡胶制品为原料，经过一定的加工过程而制成具有一定塑性的翻新橡胶。它也是橡胶工业中主要原料之一，可以部分地代替和节约生胶。液体橡胶它是上世纪60年代中期新崛起的合成橡胶材料，它是一种低分子量聚合物，常温下为液体状态。带有橡胶的弹性和强力。工业上最早生产的是液体聚硫橡胶，到目前为止，已出现有了丁苯、丁睛、氯丁、丁基等品种而且发展趋势迅猛，几乎所有的大品种橡胶都有相应的液体橡胶。它的主要用途目前依然是作为胶粘剂使用，但其加工方便，除了制作涂料、密封材料、火箭燃料外，还可以通过浇注、挤压、和注射成型，制作各种制品，这种新的成型工艺简单，不象固体橡胶那样复杂，可以省略塑炼、混炼等许多工序。如在注射成型时可以同时进行硫化或提高预硫化程度。由于它是液态、流动性好，还可以进行连续化和自动化操作，因此，低分子液态橡胶的出现，对于橡胶制品加工工艺来说，将是一件具有变革意义的事情，将会推动橡胶工业的技术革新。3.常用橡胶的品种、性能和用途常用橡胶的品种、性能和用途，如下表所示；表1 常用橡胶的品种、性能和用途品种（代号）化学组成性能特点主要用途1天然橡胶(NR)以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含有少量蛋白质、水分树脂酸、糖类和无机盐等弹性大、定伸强力高、抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐寒性良好，加工性能佳，易与其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点耐氧及臭氧性差，容易老化变质，耐油和耐溶剂性不好，抵抗酸碱腐蚀能力差，耐热性不高，不适用于100以上环境轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘护套及其它通用场所2丁苯橡胶（SBR）丁乙烯和苯乙烯的聚合物性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，耐磨性、耐老化性、耐热性优于天然橡胶，质地比天然橡胶均匀；但弹性较低，抗曲绕、抗撕裂性能差，加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低，制成的轮胎使用时发热量大、寿命较短代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶带及其它通用场所3顺丁橡胶（BR）由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶结构与天然橡胶基本一致，弹性与耐磨性优良，耐老化性好，耐低温性好，动负荷发热量小，易与金属粘合；但强力较低，抗撕裂性差，加工与自粘性差，产量仅次于丁苯与天然或丁苯橡胶混用，制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品4异戊橡胶（IR）是以异戊二烯为单体，聚合而成的一种顺式结构橡胶化学组成、立体结构均与天然橡胶相似，性能也非常接近，故也称合成天然橡胶。具有天然橡胶的大部分优点，耐老化性优于天然橡胶，但弹性和强力比不上，加工性差，成本高可代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶带及其它通用场所5氯丁橡胶（CR）是由氯丁二烯作单体、乳液聚合而成的聚合物含有氯原子，有抗氧、臭氧性，不易燃、着火后能自灭，耐油、溶剂、酸碱、老化，气密性好，物理机械性能同天然橡胶。可作通用橡胶和特殊橡胶使用。但耐寒性差、比重大、成本较高，电绝缘性差，加工性差；生胶稳定性差、不易保存。产量次于SBR、BR居第3位抗臭氧、耐老化性高的重型电缆护套，耐油、化学腐蚀的胶管、胶带、化工设备衬里，地下设备，及各种垫圈、密封圈、黏结剂6丁基橡胶（IIR）是异丁烯和少量异戊二烯或丁二烯的共聚体气密性小，耐臭氧、老化，耐热较高（长期工作130以下），能耐强酸和一般有机溶剂，吸振及阻尼性能良好、电绝缘性好，但弹性差、加工性能差、硫化速度慢、粘着性和耐油性差。内胎.水胎.气球、电缆绝缘层化工设备衬里及防振、耐热运输带、耐热耐老化胶布7丁腈橡胶（NBR）丁二烯和丙烯腈的共聚体耐油、耐热性好，气密、耐磨、耐水性较好，粘接力强；但耐寒、耐臭氧性较差，弹力和强力低，耐酸性、电绝缘性差，耐极性溶剂性能差制着各种耐油制品（胶管、密封圈、储油槽衬里）耐热运输带8乙丙橡胶（EPM）乙烯和丙烯的共聚体、分二元和三元乙丙橡胶比重最小（0.865）颜色最浅.成本较低。耐化学稳定性最好（浓硝酸外）耐臭氧、老化性好.电绝缘性好.耐热（150）.耐极性溶剂（酮.脂.但不耐脂肪酸及芳香烃）容易着色并稳定；但黏着性差、硫化速度慢；综合性能略次于天然橡胶而优于丁苯胶化工设备衬里.电线电缆包皮.蒸汽胶管.耐热运输带.汽车配件及其他工业制品9.硅橡胶（Si）主链含有硅.氧原子的特殊橡胶.主要是硅起作用无毒无味.耐高低温（-100-300）.电绝缘性好.耐氧化和臭氧.化学惰性大；但机械强度低.耐油.耐溶剂.耐酸碱性差.难硫化，价格较贵高低温制品（胶管.密封件）高温电缆绝缘层.食品及医药工业10.氟橡胶（FPM）含氟单体共聚而得的有机弹性体耐高温（300），耐油.耐酸碱.抗辐射.高真空性，电绝缘性.机械性能.耐化学药品腐蚀.耐臭氧.耐老化，综合性能好；但加工性差.价格高.耐寒性差.弹性透气性低国防及要求高的密封场所。气门密封圈11.聚胺脂橡胶（UR）由聚脂（或聚醚）与二乙氰酸脂类化合物聚合而成耐磨性能高，强度、弹性、耐油性好，耐臭氧.气密性较好；但耐温性较差.耐水及耐酸碱性差.耐氯化烃及芳香族有机溶剂差制作轮胎及耐磨.耐油.耐苯条件下高强度零件12.聚丙烯酸脂橡胶（AR）丙烯酸脂与丙烯酸腈乳液共聚而成兼有良好的耐热.耐油性能（可在180油中使用），耐老化.耐氧及臭氧.耐紫外线.气密性好；但耐寒性较差.水中会膨胀.耐乙二醇及高芳香类溶剂差.弹性和耐磨.电绝缘性差.加工性能差制作耐油.耐热.耐老化的制品。如密封件、耐油软管.化工衬里13.氯磺化聚乙烯橡胶（CSR）氯和二氧化硫处理（既氯磺化）聚乙烯后再硫化耐臭氧.耐老化.耐侯性特好。不易燃.耐热.耐大多数化学试剂.耐酸碱亦可。但撕裂性差.加工性差，价格贵臭氧发生器密封件.耐油垫圈.耐腐蚀材料.衬里14.氯醇橡胶（均聚性CHR共聚性CHC）环氧氯丙烷均聚或由环氧氯丙烷与环氧乙烷共聚而成耐脂肪烃及氯化烃溶剂.耐碱.水.老化.臭氧.耐侯性.耐热性好，气密性高.抗压缩.黏结性好，易加工，价格低；但强伸力低.弹性差.电绝缘性差胶管.密封件.薄膜和容器衬里.油箱.胶辊.尤其宜作油封、密封件15.氯化聚乙烯橡胶乙烯.氯乙烯与二氯乙烯三元聚合体性能近似氯磺化聚乙烯，流动性好.易加工，耐大气老化.耐臭氧.耐电晕性好，耐热.酸碱.油，但弹性差.压缩变形较大.电绝缘差胶管.胶带.胶辊化工衬里16.聚硫橡胶（T）分子主链中含硫原子的特殊橡胶.是脂肪族烃类或醚类的二卤衔生物耐油性突出，化学稳定性好，耐臭氧.日光.各种氧化剂.碱及弱酸，不透水，透气性小.但耐热.耐寒性不佳，机械性能极差，压缩变形大、黏结性差、冷流现象严重密封腻子或油库覆盖层表2 常用橡胶的综合技术性能参数天然橡胶（NR）异戊橡胶（IR）丁苯橡胶（SBR）顺丁橡胶（BR）氯丁橡胶（CR）丁基橡胶（IIR）丁腈橡胶（NBR）乙丙橡胶（EPR）密度（生胶）.g/cm30.90-0.950.92-0.940.92-0.940.91-0.941.15-1.300.91-0.930.96-1.200.86-0.87抗张强度N/cm2未补强1667-28441961-2942196-29498-9811471-19611373-2060196-392294-588补强2452-34321961-29421471-19611765-24522452-26481667-20601471-29421471-2452伸长率.%未补强650-900800-1200500-800200-900800-1000650-850300-800补强650-900600-900500-800450-800800-1000650-1000300-800400-800200%定伸24h后永久变形%未补强3-5-5-10-1826.5-补强8-12-10-15-7.5116-回弹率.%70-9070-9060-8070-9050-8020-505-6550-80永久压缩变形 %. 70X70h10-5010-502-202-102-4010-407-20-抗撕裂性优良-优良可-良良-优良良良-优耐磨性优优优优良-优可-良优良-优耐曲绕性优优良优良-优优良良耐冲击性能优优优良良良可良硬度（邵尔A）20-10010-10035-10010-10020-9515-7510-10030-90导热系数， cal/cm.s.4X10-4-7X10-4-5X10-46.45X10-46X10-48.5X10-4最高使用温度. 100100120120150170170150长期使用温度. -55/70-55/70-45/100-70/100-40/120-40/130-10/120-50/130脆化温度. -50-70-50/-70-30/-60-73-35/-42-30/-55-10/-20-40/-60体积电阻率. .cm1015-10171010-10151014-10161014-10151011-10121014-10161012-10151012-1015表面电阻. 1014-1015-1013-1014-1011-10121013-10141012-1015-续表2常用橡胶的综合技术性能参数氯磺化聚乙烯（CSM）丙烯酸脂（AR）聚安脂（UR）硅橡胶（Si）氟橡胶（FPM）聚硫橡胶（T）氯化聚乙烯（CM）（CPF）密度（生胶）.g/cm31.11-1.181.09-1.101.09-1.300.95-1.401.80-1.821.35-1.411.16-1.32抗张强度N/cm2未补强834-2403-196-490981-196169-137-补强681-1961687-11771961-3432392-9811961-2158883-14711471伸长率.%未补强-40-300500-700300-700400-500补强100-500400-600300-80050-500100-500100-700-200%定伸24h后永久变形%未补强-补强-回弹率.%30-6030-4040-9050-8520-4020-40-永久压缩变形 %. 70X70h20-8025-9050-100-5-30-抗撕裂性可-良可良劣-可良劣-可优耐磨性优可-良优可-良良劣-可优耐曲绕性良良优劣-良良劣-耐冲击性能可-良劣优劣-可劣-可劣硬度（邵尔A）40-9530-9540-10030-8050-6040-95-导热系数， cal/cm.s.2.7X10-4-1.6X10-46X10-4-最高使用温度. 15018080315315130-长期使用温度. -30/130-10/180-30/70-100/250-10/280-10/7090/105脆化温度. -20/-600/-30-30/-60-70/-120-10/-50-10/-40-体积电阻率. .cm1013-1015101110101013-101710131011-10121012-1013表面电阻. 1014-10101013-4.橡胶制品的基本生产工艺过程4.1 基本工艺流程伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括：原材料准备塑炼混炼成型硫化休整检验4.2 原材料准备橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。在原材料准备过程中，配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工：生胶要在60-70烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块；块状配合剂如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎；粉状配合剂若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去；液态配合剂（松焦油、古马隆）需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质；配合剂要进行干燥，不然容易结块、混炼时旧不能分散均匀，硫化时产生气泡，从而影响产品质量；4.3 塑炼生胶富有弹性，缺乏加工时的必需性能（可塑性），因此不便于加工。为了提高其可塑性，所以要对生胶进行塑炼；这样，在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中；同时，在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性（渗入纤维织品内）和成型流动性。将生胶的长链分子降解，形成可塑性的过程叫做塑炼。生胶塑炼的方法有机械塑炼和热塑炼两种。机械塑炼是在不太高的温度下，通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用，使长链橡胶分子降解变短，由高弹性状态转变为可塑状态。热塑炼是向生胶中通入灼热的压缩空气，在热和氧的作用下，使长链分子降解变短，从而获得可塑性。4.4 混炼为了适应各种不同的使用条件、获得各种不同的性能，也为了提高橡胶制品的性能和降低成本，必须在生胶中加入不同的配合剂。混炼就是将塑炼后的生胶与配合剂混合、放在炼胶机中，通过机械拌合作用，使配合剂完全、均匀地分散在生胶中的一种过程。混炼是橡胶制品生产过程中的一道重要工序，如果混合不均匀，就不能充分发挥橡胶和配合剂的作用，影响产品的使用性能。混炼后得到的胶料，人们称为混炼胶，它是制造各种橡胶制品的半成品材料，俗称胶料，通常均作为商品出售，购买者可利用胶料直接加工成型、硫化制成所需要的橡胶制品。根据配方的不同，混炼胶有一系列性能各异的不同牌号和品种，提供选择。4.5 成型在橡胶制品的生产过程中，利用压延机或压出机预先制成形状各式各样、尺寸各不相同的工艺过程，称之为成型。成型的方法有：压延成型 适用于制造简单的片状、板状制品。它是将混炼胶通过压延机压制成一定形状、一定尺寸的胶片的方法叫压延成型。有些橡胶制品（如轮胎、胶布、胶管等）所用纺织纤维材料，必须涂上一层薄胶（在纤维上涂胶也叫贴胶或擦胶），涂胶工序一般也在压延机上完成。纤维材料在压延前需要进行烘干和浸胶，烘干的目的是为了减少纤维材料的含水量（以免水分蒸发起泡）和提高纤维材料的温度，以保证压延工艺的质量。浸胶是挂胶前的必要工序，目的是为了提高纤维材料与胶料的结合性能。压出成型 用于较为复杂的橡胶制品，象轮胎胎面、胶管、金属丝表面覆胶需要用压出成型的方法制造。它是把具有一定塑性的混炼胶，放入到挤压机的料斗内，在螺杆的挤压下，通过各种各样的口型（也叫样板）进行连续造型的一种方法。压出之前，胶料必须进行预热，使胶料柔软、易于挤出，从而得到表面光滑、尺寸准确的橡胶制品。模压成型 也可以用模压方法来制造某些形状复杂（如皮碗、密封圈）的橡胶制品，借助成型的阴、阳模具，将胶料放置在模具中加热成型。4.6 硫化把塑性橡胶转化为弹性橡胶的过程叫做硫化，它是将一定量的硫化剂（如硫磺、硫化促进剂等）加入到由生胶制成的半成品中（在硫化罐中进行），在规定的温度下加热、保温，使生胶的线性分子间通过生成“硫桥”而相互交联成立体的网状结构，从而使塑性的胶料变成具有高弹性的硫化胶。由于交联键主要是由硫磺组成，所以称为“硫化”。随着合成橡胶的迅速发展，现在硫化剂的品种很多，除硫磺外，还有有机多硫化物、过氧化物、金属氧化物等。因此，凡是能使线状结构的塑性橡胶，转化为立体网状结构的弹性橡胶的工艺过程都叫硫化，凡能在橡胶材料中起“搭桥”作用的物质都称为“硫化剂”。硫化后的弹性橡胶叫硫化橡胶，又叫软橡胶，俗称“橡胶”。硫化是橡胶加工的一个最为重要的工艺过程，各种橡胶制品必须经过硫化来获得理想的使用性能。未经硫化的橡胶，在使用上是没有什么使用价值的，但欠硫（硫化程度不够，硫化时间不够，未能达到最佳状态）和过硫（硫化时间超过、性能显著下降）都使橡胶性能下降。所以生产过程中一定要严格控制硫化时间，以保证硫化后的橡胶制品具有最好的使用性能和最长久的使用寿命。4.7 辅助措施为了达到使用性能，还应在生产工艺中增加辅助措施：4.7.1 增加强度配用硬质碳黑，掺用酚醛树脂；4.7.2 增加耐磨性配用硬质碳黑；4.7.3 气密性要求高少用挥发性高的组分；4.7.4 增加耐热性采用新的硫化工艺；4.7.5 增加耐寒性通过生胶的解枝镶嵌，降低结晶倾向，使用耐低温 的增塑剂；4.7.6 增加耐燃性不用易燃助剂、少用软化剂、使用阻燃剂（如：三氧化锑）4.7.7 增加耐氧性、耐臭氧性采用对二胺类防护剂；4.7.8 提高电绝缘性配用高结构填充剂或金属粉，配用抗静电剂；4.7.9 提高磁性采用锶铁氧粉，铝镍铁粉，铁钡粉等作填充剂；4.7.10 提高耐水性采用氧化铅或树脂硫化体系，配用吸水性较低的填充剂（如硫酸钡、陶土）；4.7.11 提高耐油性充分交联、少用增塑剂；4.7.12 提高耐酸碱度多用填充剂；4.7.13 提高高真空性配用挥发性小的添加剂；4.7.14 降低硬度大量填充软化剂5.橡胶制品的分类及其在汽车上的应用5.1 橡胶制品应用广泛，品种也很多。按照用途来分，通常分为工业用和民用两大类。工业用橡胶制品主要有：轮胎、胶带、胶管、胶版、胶布及胶布制品、密封件、减振件、胶乳制品、硬质橡胶制品、橡胶绝缘制品、胶辊以及橡胶衬里等（见下表）类别分类名称应用范围1.轮胎空心轮胎由内、外胎和垫带组成的充气轮胎、用于各类汽车、拖拉机、自行车等车辆，用于载货、乘人实心轮胎用于低速高负荷的车辆，如起重铲车、载货拖车、装载车、电动车2.胶带运输带普通运输带输送一般物料用花纹运输带输送粒壮或粉状物料以及其他容易下滑物料挡边运输带输送细碎容易从输送带两侧散落的物料覆盖特殊胶层带特种骨架运输带钢缆运输带折叠式运输带传送带平型传送带普通平型带一般机械传动用环型传动带规定长度（中心距相对固定）齿型传送带高速定比例传送（正时齿轮、机床）锦纶传送带高速机械三角传送带普通三角带断面为梯形，用于一般机械传动风扇带断面为梯形，用于一般发动机配附件传动特型三角带用于特殊传动（无级变速、多轴传动等）3.胶管夹布胶管（中间层夹布）耐压胶管工作压力大于气压，发动机出水管、出气管吸引胶管工作压力低于气压，发动机进气管、进水管耐压吸引胶管用于工作压力高于或低于大气压编织胶管（中间层编织）棉线编织胶管以棉线编织作骨架，气焊机气管钢丝编织胶管以钢丝编织作骨架，用于高压环境，高压胶管缠绕胶管（中间层缠绕）棉线缠绕胶管以棉线缠绕作骨架，气焊机气管钢丝缠绕胶管以钢丝缠绕作骨架，用于高压环境，高压胶管全胶管全由橡胶组成直径较小的医疗、仪表、化工管路4.其它橡胶制品密封制品密封件防止液体渗漏的成型零件，O型圈、油封、盘根密封轴类零件橡胶腻子填补缝隙橡胶减振垫减轻机械振动，以变形弥补安装误差（发动机、散热器、变速器胶垫，坐垫，玻璃、门窗、灯镜、副车架胶条）胶条5.2 橡胶制品在汽车上的运用汽车上用到橡胶材料的零部件很多，占到整车重量的3.58%，是除了钢铁之外，汽车第二大材料。在我厂汽车中用到的橡胶件主要有：轮胎类： 外胎、内胎、垫带、气门芯密封胶条类：门窗胶条、门窗玻璃胶条、风窗玻璃胶条；管路类： 发动机进气管、发动机进水管、发动机燃油管、液压举 升系统高低压胶管、散热器进水管，制动油、气管，离合油管；传动类： 发动机风扇水泵皮带，空调压缩机皮带；密封件类： 发动机气门油封、发动机曲轴前后油封、发动机燃油泵密封垫及油封、变速器一轴二轴油封、液压油缸密封圈，齿轮泵密封圈、气泵油封、水泵油封、空调压缩机油封、制动阀密封圈、离合总泵、分泵密封圈、换向阀密封圈，方向机油封；减振类： 车架减振胶条、发动机减振垫、散热器减振垫、变速器减振垫，沙发坐垫，中间传动轴中间支承；结构件： 脚踏班护垫、操作件防尘罩、传动轴伸缩套、限位块6.橡胶制品的主要质量指标及其在使用上的意义性能单位定义意义扯断强度N/cm2橡胶扯断时单位面积上所需要的力衡量橡胶机械强度扯断伸长率%橡胶扯断时与原来长度的比值衡量橡胶弹性变形能力扯断永久变形%橡胶扯断一定时间后（3min）与原来长度的比值冲击弹性%摆锤在一定高度冲击橡胶后回弹高度与原冲击高度的比值衡量橡胶弹性能力定伸强度N/cm2橡胶伸长到一定长度所需要的力衡量橡胶韧性的重要指标邵氏硬度邵尔A橡胶材料的坚硬程度衡量抵抗外力侵入的能力抗撕裂值N/cm2单位厚度的橡胶在切口发生撕裂至断开时所受到的力橡胶制品有裂纹时抗击外力能力附着强度N/cm单位宽度的橡胶制品两个结合面分离时所需要的力衡量橡胶与纤维中间层结合力曲绕次数次/全剥将试样反复曲绕后，其结合面完全剥离的曲绕次数衡量夹层橡胶制品疲劳强度（皮带应高于2万次）磨耗量Cm3/km以规定的方式、一定的压力在砂轮上进行摩擦后失去的重量衡量橡胶材料耐磨性能脆性温度随着温度降低，橡胶硬化失去弹性评价橡胶的耐低温性能裂解温度随着温度升高，橡胶软化发生裂解评价橡胶的耐高温性能老化橡胶在长期的日光、热、氧、臭氧、大气作用下，会产生物理化学性能劣化橡胶分子与氧分子长期作用结果老化系数老化后与老化前性能的比值评价橡胶抗“衰老”能力耐酸、碱系数酸碱浸泡后与原来性能的比值评价橡胶抗酸碱腐蚀能力耐油系数汽油或其它矿物油浸泡后与原来性能的比值评价橡胶抗油类腐蚀能力重量（体积）膨胀率%酸碱、汽油或其它矿物油浸泡后与原来性能的比值评价橡胶抗酸碱、油类腐蚀能力7.橡胶材料的选用任何事物都有正反两个方面，前面讲过、橡胶具有许多优异的特性，但也存在有一些不足。作为工程材料，其主要缺点是强度和弹性模量比金属要低很多、使用温度低、而且容易老化，同时不同品种的橡胶在性能上也是千差万别；所以在选用、设计制造橡胶零件时，和其他工程材料一样，要充分注意到如何合理选材问题。7.1 一般原则首先要考虑的是零件的使用环境和工作条件，满足其使用性能的要求，这是材料选用最基本的原则；其次材料的加工工艺性能，适合批量生产，保证成品性能、尺寸一致性；成本，有机化合物由于原料来源和成分的区别，价格也是差异很大的；可靠性，工程材料由于其使用环境差别，尤其橡胶的使用条件和其本身的原因，通常要比其它零部件更容易失效。A 力学性能 一般来说，工程上采用的各种橡胶零件，都是利用其弹性，使之起到减振、缓冲或密封作用。改善高速运转机器设备的动力性能、提高运行平稳性和密封质量、保护零件不至于因为振动.冲击而损坏变形或产生泄漏现象，从而提高机器设备的使用寿命。所以要求使用的橡胶材料应具有一定的机械强度、良好的弹性、比较高的耐疲劳可靠性、而且在长时间使用情况下不改变起应有的性质。对比其它工程材料，从强度方面来说，即使是以碳黑增强的硫化橡胶，其机械强度也是不高的。以强度最好的天然橡胶，抗张强度（扯断强度）只有2434N/mm2，强度最差的硅橡胶强度仅3.99.8N/mm2，与一般金属材料相比，要差一个（甚至两个）数量级。由于橡胶材料强度不高，尤其是表面具有裂纹时，拉伸更容易使材料破坏，因此在选用中除应按橡胶零件要求的承载能力选择适当的橡胶品种外，在设计中还应尽可能注意使橡胶件处于受压状态，而不是受剪或拉伸状态。同时不要使橡胶零件承受的压力过高，以免零件过早的出现破坏。为了防止应力集中现象，橡胶零件的表面一定要平滑，拐弯处一定要有较大的原角过渡。B 工作温度 橡胶材料又一比较大的缺点是使用温度低，一般硫化橡胶允许长期使用工作温度在100左右，最高的硅橡胶、氟橡胶也只在200300之间。而橡胶的力学性能有随温度升高而变化，尤其是强度随温度升高而有所下降。橡胶的弹性也与温度变化有关。拉伸时，温度升高，橡胶永久伸长率得到增大，但弹性却下降。（需要说明的是，硅橡胶耐温本领好，即使在200300时还能保持其良好的弹性。）一般来说，橡胶短时间的加热，冷却后还能保持其原来的力学性能，但在长时间高温下，内部发生了使橡胶分子结构变化的化学反应，加速了橡胶的热老化。从其自身来说，这个老化反应是不可逆的，从而影响了材料的性能，使之不能恢复，导致橡胶零件的破坏。为了提高橡胶零件的使用寿命，在选用中要根据零件的使用环境和工作温度，选择耐热性能相适应的胶种，同时在设计中注意改善零件的受摩擦状态和散热条件，不要使橡胶零件产生过多的热量并形成积聚。橡胶是一种多组分的有机物质，要使橡胶具有较高的耐热性能，可以通过改变胶料的成分（如采用新型的硫化体系和加入耐热性较好的填充剂）和加工方法等辅助措施来达到。对于低温条件下工作的橡胶零件，如在寒冷地区行驶的车辆上，某些暴露在车体外的零部件，则应选用合适的耐低温的耐寒橡胶。因为橡胶只能在某一范围的温度条件下才具有弹性，当环境温度低到橡胶的脆化温度时，橡胶就会变成脆而易碎的玻璃状物质，完全失去其使用价值。要获得性能优良的耐寒橡胶，最基本的是选择耐寒的生胶（如硅橡胶可在-70 -120范围内使用）；此外，通过生胶的接枝镶嵌，降低结晶倾向，或者改变橡胶的配方，加入耐低温的增塑剂，也能在一定范围内改善橡胶的耐寒性能。C 介质影响 橡胶是链状的有机物质，橡胶零件在使用过程重要经常的接触到各种有腐蚀性的介质，如油类、溶剂、酸、碱、氧气、臭氧等等。不同品种的橡胶，由于其组分不同，它们抵抗各种介质侵蚀的能力也不仅相同。设计时必须结合橡胶零件的使用环境及所接触的介质类型选择适宜的材料，才能保证橡胶制品在长期使用过程中不致因介质腐蚀而降低或失去应有的物理机械性能。D 老化 同其它高分子有机材料一样，老化是橡胶制品使用过程中一个突出的问题，它直接影响到橡胶零部件甚至整台机器设备的使用寿命。在制造、使用橡胶零部件，选用胶料时是一个必须充分考虑的重要因素。除了材质本身外，影响橡胶老化的因素主要是氧、臭氧、热、光、金属盐和机械疲劳。它们促使橡胶的大分子裂解，破坏橡胶分子的正常结构，从而使橡胶件出现变色、发粘、发脆、变硬以及龟裂等等。防止橡胶老化的措施很多（如在胶料中加入防老化剂、零件表面涂以涂料、正确掌握硫化工艺、成品避免受压、避光防晒）。在设计中选用耐老化性能好的胶料（硅橡胶、氟橡胶最耐老化、其次乙丙橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶等）7.2 典型橡胶零件的选材及运用实例7.2.1 橡胶密封件 A.密封件种类 橡胶密封件五花八门、种类繁多，使用较多的有：油封、O型圈、各种断面的密封圈、隔膜、平面垫、密封胶条等。根据使用条件又可以分为静态、动态和真空三种。其作用主要是：一方面封闭传动件或静止件的缝隙，防止液态或气态流体从机械、设备中泄漏出去，以免导致机械动力不稳、效率下降，从而影响产品质量和污染环境；另一方面是隔离，使非正常物质（灰尘、水气、污物）不要进入到工作场所。B.材料的选择 密封件大部分是在复杂的使用环境（温度变化、接触介质）和苛刻的使用条件（压力、摩擦）下工作，因此在设计和使用时要充分考虑到几个基本要求：a.弹性好，特别是复原性好，塑性变形小；b.使用温度范围宽，即