橡胶-增塑剂课件

不朽的精神伟大的起点

青春时代是一个短暂的美梦，当你醒来时，它早已消失得无影无踪。

这是一个特别的日子，多少人从这里走向了成功。它也属于你，属于一个积极、上进的你。§5.1橡胶增塑剂及分类一．橡胶增塑剂的概念增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的某些物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合成产品，多用于极性橡胶和塑料。二．增塑剂的作用1．改善橡胶的加工工艺性能：通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压出、成型工艺。2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。3．降低成本：价格低、耗能省。三．增塑剂的分类1．根据作用机理分：物理增塑剂化学增塑剂，又称塑解剂。硫酚的衍生物如2-萘硫酚、二甲苯基硫酚、五氯硫酚等。2．按来源分：石油系增塑剂煤焦油系增塑剂松油系增塑剂脂肪油系增塑剂合成增塑剂§5.2橡胶增塑原理及增塑效果表征

一．橡胶增塑的方法物理增塑法：化学增塑法：机械增塑法：二．增塑剂与橡胶的相容性1．增塑剂与橡胶的相容性相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。相容性好，两种物质形成均相体系的能力强。在不考虑氢键和极化的影响下，一般橡胶与增塑剂的溶解度参数（δ）相近，相容性好，增塑效果好。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）2三．增塑剂作用机理1．非极性增塑剂作用机理非极性增塑剂增塑非极性橡胶时，由于分子量小，无规渗透于大分子之间，增大了分子间的距离，削弱了大分子间作用力，使大分子间滑移容易，流动性提高。增塑剂的加入会降低橡胶的玻璃化温度Tg，Tg下降值与增塑剂的体积分数有直接关系：ΔTg=kφ12．极性增塑剂的作用机理极性增塑剂增塑极性橡胶时，极性的增塑剂低分子的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位，对大分子链段起包围阻隔作用，从而增加了大分子链段之间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了大分子链段的运动性，从而提高了橡胶的塑性。ΔTg=kn四．增塑剂增塑效果的表征门尼粘度的降低值来衡量：1．填充指数（EI）在一定的温度下，把高门尼粘度的橡胶塑化为某一标准门尼粘度值时所需要的增塑剂的份数。填充指数越？，对橡胶的塑化作用越强。2．软化力（S.P.）在一定的温度下，以一定量的增塑剂填充橡胶时，其门尼粘度的下降率称为软化力。软化力？，对橡胶的塑化作用强。2．操作油的特性（1）操作油粘度操作油粘度越高，则油液越粘稠，操作油对胶料的加工性能及硫化胶的物性都有影响。采用粘度低的操作油，润滑作用好，耐寒性提高，但在加工时挥发损失大。当闪点低于180℃时，挥发损失更大。操作油的粘度与温度有很大关系。高芳烃油的粘度对温度的依赖性比烷烃油大。操作油的粘度与硫化胶的生热有关，使用高粘度油的橡胶制品生热就高。拉伸强度和伸长率随油粘度的提高而有所增大，曲挠性变好，但定伸应力变小。芳香类油比饱和的油能得到更高的伸长率。（2）相对密度60℃下的。芳烃油相对密度大于烷烃油和环烷烃油的相对密度。橡胶加工油常常是按体积出售，而在橡胶加工中则按重量进行配料。（3）苯胺点

在试管内线加入5～10ml苯胺后，再加入同体积的试料，然后从下部加热，直至出现均匀的透明溶液，此时的温度谓之该油的苯胺点。芳香烃类，苯胺点最低。操作油苯胺点的高低，实质上是油液中芳香烃含量的标志。一般说来，操作油苯胺点在35～115℃范围内比较合适。（4）倾点（流动点）

倾点是能够保持流动和能倾倒的最低温度。此特性可以表示对制品操作工艺温度的适用性。（5）闪点

是指释放出足够蒸汽与空气形成的一种混合物在标准测试条件下，能够点燃的温度。操作油的闪点与橡胶硫化、储存及预防火灾有直接的关系，同时也可衡量操作油的挥发性。（6）中和值酸性的尺度，大能引起橡胶硫化速度的明显延迟。中和值可以中和1克操作油的酸含量所需要的KOH的毫克数来表示。4．操作油在几种橡胶中的使用特性（1）SBR：芳烃油最好，使拉伸强度、伸长率提高，定伸应力下降，硫化胶的耐屈挠性好。（2）BR：由于炭黑填充量大，操作油的用量多些，对性能的影响不显著。（3）CR：选用芳香烃最好，其次是环烷油，不能用石蜡油。（4）NBR：一般不用操作油，多用合成增塑剂。（5）IIR：使用低粘度的油，用环烷油或石蜡油，不用芳烃油。（6）EPDM：一般不使用芳烃油，多用石蜡油和环烷油。二．煤焦油增塑剂主要品种有：煤焦油、古马隆、煤沥青和RX-80树脂。与橡胶的相容性好，并能提高橡胶的耐老化性。其中最常使用的是古马隆树脂，它既是增塑剂，又增粘剂，特别适合于合成橡胶。1．煤焦油黑色粘稠状液体，有臭味、污染性，易混入胶料，能溶解硫黄，防止喷霜，能提高制品的耐老化性，增加SBR的粘着性。2．古马隆树脂液体古马隆：有增塑、增粘作用，比固体古马隆好，但补强性低，使用不方便。固体古马隆：相容性较好，有增塑、增粘和好的补强作用，有助于炭黑的分散，能溶解硫黄和硬脂酸，防止喷霜，能提高拉伸强度和硬度，用量低于15份。软化点为5～30℃的是粘稠状液体，属于液体古马隆；软化点在35～75℃的粘性块状古马隆；软化点在75～135℃的脆性固体古马隆树脂，可用作增塑剂和补强剂。四．脂肪油系增塑剂脂肪油系增塑剂是由植物油及动物油制取的脂肪酸、油膏和其它。硬脂酸：能促进ZnO、炭黑在橡胶中的分散，还是重要的硫化活性剂。油膏：有黑油膏、白油膏。使炭黑易分散，对压延、压出有利，半成品表面光滑、收缩率小、挺性大，可防止喷霜。硫化后易脱模，但用量多时会延缓硫化。其它包括甘油、蓖麻油、大豆油、硬脂酸锌等。五．合成增塑剂用于极性较强的橡胶或塑料中，如NBR、CR。1．邻苯二甲酸酯类邻苯二甲酸二丁酯（DBP）：能改善胶料的耐屈挠性、粘着性及耐低温性，但耐久性差。邻苯二甲酸二辛酯（DOP）：具有较好的综合性能，与橡胶相容性好，耐寒、耐热、电绝缘性好。R基团小，与橡胶的相容性好，但挥发性大，耐久性差；R基团大，其耐挥发性、耐久性、耐热性提高，但增塑、耐寒性变差。5．聚酯类分子量在1000~8000的聚酯，主要作耐油增塑剂，挥发性小，迁移性小，耐油、耐水、耐热。癸二酸系列增塑效果好，邻苯二甲酸系列的增塑效果差。多用于极性橡胶。随着用量的增大，橡胶的物理机械性能下降，但伸长率和回弹性有所提高。NBR中常用DOP、DBP、TCP等，作耐寒制品时可用DOA、DOZ、DBS等，耐油时可选用聚酯类增塑剂。CR通常使用5~10份石油系增塑剂，但作耐寒制品时，应选用酯类增塑剂，作耐油制品时可选用聚酯类增塑剂。SBR：改善加工性能时，使用石油系增塑剂；提高耐寒性时，可使用脂肪酸类及脂肪二元酸酯类增塑剂。IIR：提高耐寒性时，可选用DOA、DOS增塑剂，提高耐油性时，选用聚酯类增塑剂。6．环氧类环氧增塑剂在它们的分子中都含有环氧结构，具有良好的耐热、耐光性能。环氧化油类，如环氧化大豆油、环氧化亚麻子油等，环氧值较高，一般为6%～7%，其耐热、耐光、耐油和耐挥发性能好，但耐寒性和增塑效果较差。7．含氯类含氯类增塑剂也是耐燃性增塑剂。氯化石蜡的含氯量在35%～70%左右，一般含氯量为40%～50%。氯化石蜡除耐燃性外，还有良好的电绝缘性，并能增加制品的光泽。随氯含量的增加，其耐燃性、互溶性和耐迁移性增大。氯化石蜡的主要缺点是耐寒性、耐热稳定性和耐侯性较差。氯化脂肪酸酯类，其互溶性和耐寒性比氯化石蜡好。随氯含量的增加耐燃性增大，但会造成定伸应力升高和耐寒性下降。氯化联苯除耐燃性外，对金属无腐蚀作用，遇水不分解，挥发性小，混合性和电绝缘性好，并有耐菌性。§5.4新型增塑剂

发展新型增塑剂的方向：反应性增塑剂：增塑剂分子在硫化温度下可与橡胶大分子反应，或本身聚合。液体橡胶也有一定的增塑作用，