生胶 天然橡胶.ppt

1、生 胶,内容,掌握各种生胶的制造、结构、性能及应用特点。重点是各种生胶的物理性能、化学性能、使用性能及加工性能，以及这些性能与结构的关系。,1. 掌握NR及通用合成橡胶的结构、性能； 2. 掌握特种合成橡胶的结构及主要特性； 3.了解新形态橡胶的结构及特性； 4.了解再生橡胶的制造过程； 5.掌握再生橡胶的使用特点。,要求,一、橡胶的分类,1按来源和用途分：,2. 按主链结构及极性分类,一、橡胶的分类,固体橡胶（块状橡胶）、液体橡胶、粉末橡胶,4按交联结构分：,3按形态分：,化学交联的传统橡胶、热塑性弹性体,以上各种橡胶，NR的用量最大，其次是SBR、BR、EPDM、IIR、CR、NBR，近年

2、来，NR的用量占全部橡胶用量的30%40%，SBR占合成橡胶的40%50%。,一、橡胶的分类,二、 天 然 橡 胶,天然橡胶是从天然植物中采集来的一种弹性材料，在自然界中含橡胶 成分的植物不下两千种，如高大的乔木、灌木、草本植物和爬藤植物等， 我们常见的橡胶树、橡胶草、蒲公英等都含有橡胶成分。,1. 天然橡胶植物与采集,含天然橡胶的植物很多，但具有采集价值的不多，天然橡胶的主要来源有以下几种：,（1）巴西橡胶树 （2）橡胶草 （3）银色橡胶菊 （4）杜仲树,天然橡胶的采集 视频资料,二、 天 然 橡 胶,2. 天然橡胶的结构：,结构单元：,顺式含量97%NR顺式（1，4）结构97%以上，3，4

3、结构约2%， 100%头尾连接。杜仲胶为反式1，4结构，与NR相比，虽化学组 成相同，但性能各异。,一次结构：,二次结构：,分子量：3万3000万； 分子量分布指数：2.8 10； 平均分子量接近30万.随着分子量增大，支化程度增加， 分布变宽。低分子量部分对加工有利，高分子量部分对性能 有利。,三次结构（结晶性）：,在室温下为无定形体，10以下开始结晶， 无定形与结晶共存，25结晶最快。拉 伸条件下结晶、无定形与取向结构共存， 属于自补强橡胶。,二、 天 然 橡 胶,自补强性：在不加补强剂的条件下，橡胶能结晶或在拉伸过程中 取向结晶，晶粒分布于无定形的橡胶中起物理交联点 的作用，使本身的强度

4、提高的性质。如拉伸650%时， 结晶度可以达到35%。,二、 天 然 橡 胶,3. 天然橡胶的性质,3.1物理性质,密度d20=0.913g/cm3； 折光指数（折射率）20=1.52,）物理常数,2）NR的耐寒性好，耐热性不是很好：,NR的Tg= -73，在-50仍具有很好的弹性。,NR无一定熔点，加热后慢慢软化，生胶在130140时开始软化， 200开始分解（变色），270剧烈分解。其长期使用温度为90， 短期最高使用温度为110。粘流温度Tf =130。,二、 天 然 橡 胶,3）NR有良好的弹性：,NR的弹性和回弹性在通用橡胶中仅次于BR。,弹性（elasticity）：表示橡胶弹性变

5、形能力的大小，受配方、 硫化条件的影响，决定于交联密度。,橡胶的弹性一般用回弹性（resilience）表示，指橡胶受到冲击后， 能够从变形状态迅速恢复原状的能力。受橡胶内耗的影响，内耗越大，回弹越小。,NR有良好回弹性的原因： NR大分子本身有较高的柔性键易旋转。 NR分子链侧基少且体积小，对键的影响小。 NR为非极性物质，大分子间作用力小。,二、 天 然 橡 胶,机械强度高，属于自补强橡胶：,4）机械性能,格林强度：,格林强度对于橡胶的成型加工是必要的。如轮胎胎面胶在成型要受到较大的冲击，如果强度不够，容易拉断。NR的格林强度： 1.42.5MPa 纯胶硫化胶拉伸强度：1728MPa 撕裂

6、强度：98kN/m 炭黑补强硫化胶拉伸出强度：2535MPa 各种橡胶的机械强度比较：NRIRCRIIRNBRSBBR,未硫化橡胶的拉伸强度。,耐屈挠疲劳性好：一般在20万次以上。,5）耐磨性好：,耐磨性与橡胶的强度有关。由于橡胶的强度高，所以耐磨性好。,二、 天 然 橡 胶,6）绝缘性好：,NR是一种绝缘性很好的材料，如电线接头外包的绝缘胶布就 是纱布浸NR胶糊或压延而成的。NR体积电阻为10141015cm （绝缘体体积电阻10101020cm）,7）气密性,气密性中下等。,8）自粘性和互粘性好。,9）耐化学介质性,NR具有良好的耐化学药品性及一般溶剂作用，耐稀酸酸、稀碱、 不耐浓酸、油、

7、耐水性差。NR作为非极性聚合物，溶于苯、汽油、 石油系油类，不溶于极性油类。,二、 天 然 橡 胶,3.2 化学性质,）链烯烃的一般特点：,NR的结构式：,NR的分子链中双键旁有三个位置a、b、c，实验证明，这三个 位置上的H的解离能不同，活性也不同，与伯氢c相比，a、b 是仲氢，脱氢容易，所以反应活性大。而a与b相比，由于脱氢后 形成的大分子自由基稳定（与侧甲基的超共扼作用），所以活性更 大。反应活性abc。,NR中有双键，能够与自由基、氧、过氧化物、紫外光及自由 基抑制剂反应。,NR中有甲基（供电基），使双键的电子云密度增加，-H的 活性大，使NR更易反应（易老化、硫化速度快）。,二、 天

8、 然 橡 胶,）化学反应性：（利用此对NR进行改性）,与硫黄反应：进行硫化交联。,与Cl2反应，制备氯化天然橡胶。,与HCl反应，产物为白色粉末，主要用作粘合剂。,NR胶乳与过氧乙酸反应，得环氧化天然橡胶。环氧化程度 可达10、25、50、75%（摩尔），ENR50的气密性接近IIR， 耐油性接近中等丙烯腈含量的NBR，强度与NR相当，粘着性 也较好。,环化：NR胶乳用硫酸环化后，可以使不饱和度下降，密度增加， 软化点提高，用来制作鞋底、坚硬的模制品、机械衬里。,与MMA接枝：目前有MG49和MG30两种，接枝MMA 的NR定伸应力和拉伸强度都很高，抗冲击性和耐曲挠龟裂、动态疲劳性、粘着性较好

9、。主要用来制造要求具有良好抗冲击性能的坚硬制品、无内胎轮胎中不透气的内贴层、纤维与橡胶的强力粘合剂等。,二、 天 然 橡 胶,4. NR的配合与加工,4.1 NR的配合,硫化体系：NR一般用硫黄硫化体系，促进剂用噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类等，活化剂有氧化锌、硬脂酸。 补强填充体系：最常用的是炭黑，其次是白炭黑及非补强性填充剂碳酸钙、陶土、滑石粉。 防护体系：对苯二胺类最好，如4010、4020、4010NA等。 增塑体系：以松焦油、三线油最为常用。其次是松香、古马隆及石蜡。,二、 天 然 橡 胶,CZ 0.5 （促进剂） NOBS 0.5 （促进剂） ZnO 6.0 （活化剂） SA 2.5

10、 （活化剂） HAF 20 （补强剂） ISAF 30 （补强剂） AW 0.5 （防老剂） 4010NA 1.5 （防老剂） 松焦油： 5.0 （增塑剂） 石蜡： 1.0 （增塑剂）,NR 100 （生胶） S 2.5 （硫化剂）,（以胎面胶为例）,配方举例：,二、 天 然 橡 胶,4.2 NR的加工,塑炼性好：比合成橡胶易塑炼，易过炼。分子量高。 混炼性好：比合成橡胶易混炼，易包热辊、易吃粉、易分散。 压出性好：压出速度快、质量好、表面光滑。 压延型好：收缩率低，热塑性大。 成型性好：NR的自粘性高，格林强度高。 硫化特性好：硫化速度快，但要防止过硫。最适宜的温度143，不能超过160。 所以NR是综合加工性能最好的橡胶。,二、 天 然 橡 胶,3NR的应用,NR的应用最广：其中 轮胎：68% ；工业制品：13.5%；胶鞋：5.5%； 胶乳：9.5%；粘合剂：1%；其他：2.5%,4异戊橡胶,又称合成天然