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萜烯树脂-SIS相容性及相结构与粘结性能关系的研究

南京林业大学

本科毕业论文

题目：萜烯树脂-SIS相容性及相结构与粘

结性能关系的研究

学院：化学工程学院

专业：精细化工

学号：080205209

学生姓名：江海沨

指导教师：蔡正春

职称：讲师

二O一二年五月十日

萜烯树脂-SIS相容性及相结构与粘结性能关系的研究

摘要

本课题旨在研究萜烯树脂（包括软化点分别为96、100、110的三种β萜烯树脂）与三嵌段共聚物SIS（包括SIS1105、SIS1106、SIS1209）混合形成的压敏胶体系的相结构与性能之间的关系，并构建出两者之间定量的物理结构模型，从而能够为嵌段共聚物与低聚物复合体系的结构与性能的理论研究提供参考，最终为从分子和凝聚态尺度出发设计结构可控、性能按需定制的胶黏剂产品提供相应的理论与实践基础。萜烯树脂与PI（异戊二烯）有着良好的相容性，但与PS（苯乙烯）相容性较差。对于同种SIS,压敏胶体系的回形初粘力和180度玻璃强度均随萜烯树脂含量的增加而增加，并在达到某一峰值后急剧下降；回形初粘力和180度玻璃强度基本在同一点（增粘树脂含量约为0.3-0.4）取得最大值。同时，混合体系的表面张力也具有大致相同的变化趋势。相反，持粘力随萜烯树脂含量的增加而下降。

关键词：嵌段共聚物；粘性；初粘力；玻璃强度；表面张力

Effects of Compatibility Between Tackifier and Polymer on Adhesion Property and Phase Structure

Abstract

The effects of compatibility of tackifier with polymer matrix and mixing weight ratio of triblock copolymers as the matrix on the adhesion property and phase structure of tackifier-added poly-styrene triblock/diblock copolymer blends were investigated. For this purpose, three different kinds of polystyrene-block-polyisoprene-block-polystyrene triblock were used. In the case of the terpene resin as tackifier having a good compatibility with PI and a poor compatibility with polystyrene, the tack and peel strength increased with an increase of the tackifier content, and there was a sharp decrease when it came to a peak point. At this point, the tackifier content was about 0.3-0.4. It was also found that the trend of changes in the surface tension of the mixture was similar to the tack and the peel strength. On the other hand, adhesion decreased with an increase of the tackifier content.

Key words: adhesion; block copolymers; tack；peel strength，surface tension

摘要..................................................................................................................................................................... II ABSTRACT....................................................................................................................................................... I II

一、前言 (1)

1.1压敏胶概况 (1)

1.1.1 压敏胶概述.................................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1.2 压敏胶基本组分 (1)

1.1.3 压敏胶粘结性能的测试 (1)

1.2 SIS的分类及其性质 (2)

1.2.1 SIS性质概述 (2)

1.2.2 SIS分类 (2)

1.3 萜烯树脂的分类及其性质 (3)

1.3.1 萜烯树脂性状 (3)

1.3.2 萜烯树脂用途 (4)

1.3.3 萜烯树脂的生产方法 (4)

1.3.4 萜烯树脂分类 (4)

1.4帖烯树脂和PS、PI混合样的相容性 (4)

1.5压敏胶体系増粘机理 (5)

1.6研究的意义和内容 (7)

二、实验方法 (8)

2.1 实验试剂 (8)

2.2 实验仪器 (8)

2.3 主要分析方法： (9)

2.3.1 仪器原理及结构 (9)

2.3.2 聚合物分子量 (10)

2.4 萜烯树脂-SIS压敏胶体系性质的测定 (10)

2.4.1 萜烯树脂-SIS压敏胶体系的制备 (10)

2.4.2 压敏胶体系回形初粘力的测定 (11)

2.4.3 压敏胶体系180度玻璃强度测定 (11)

2.4.4 压敏胶体系持粘力的测定......................................................................................................... . (11)

2.5 萜烯树脂-SIS压敏胶体系表面张力的测定 (12)

2.5.1 萜烯树脂-SIS混合溶液的配制 (12)

2.5.2 萜烯树脂-SIS混合样表面张力的测定 (12)

三、结果与讨论 (12)

四、致谢 (33)

五、参考文献 (34)

一、前言

1.1压敏胶概况

1.1.1压敏胶概述

压敏胶粘剂（pressure-sensitive adhesive，PSA），顾名思义就是对压力敏感的胶粘剂，它是一类无需借助溶剂、热或其它手段，只需施加轻度指压，即可与被粘物牢固粘合的胶粘剂。

压敏胶粘剂虽然也能像其它的胶粘剂那样直接用于各种材料和物品的胶接，但绝大多数情况下是将压敏胶涂布于塑料薄膜、织物、纸张或金属箔片等基材上，制成压敏胶粘带、压敏胶粘标签等压敏胶制品来使用。人们使用了一百多年的医用橡皮膏，就是典型的压敏胶制品。

压敏胶的特点是粘之容易、揭之不难、剥而不损，在较长时间内胶层不会干涸，因而压敏胶也被称为不干胶。正是由于压敏胶的上述特点，压敏胶制品具有非常广泛的用途，如办公、包装、涂装、刻蚀、绝缘等。

1.1.2压敏胶基本组分

压敏胶粘剂一般由弹性体（或树脂）、增粘剂、软化剂、防老剂等组分配置而成，最早的现代压敏胶就是在橡胶里加入松脂、植物性填充剂等制成的。

弹性体或树脂是压敏胶的主体成分，最早使用的弹性体是天然橡胶，以后逐步扩展到各种合成橡胶、热塑性弹性体。树脂类主要有聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯基醚等。其中苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）嵌段共聚物由于由于含有两种不同的结构，具有较好的粘性和弹性，得到了广泛得应用，但在实际使用中必须加入增粘剂来改善初粘性不好的缺点，增粘剂的加入量一般可达到百分之几十的量级。

增粘剂是添加于胶粘剂中，对被粘物具有润湿作用，通过表面扩散或内部扩散，能够在一定的条件（温度、压力、时间）下产生高粘结性的物质。增粘剂大多是一些低分子量热塑性树脂，有天然产物及其衍生物，如松香树脂、萜烯树脂，也有合成产品，如石油树脂。其中萜烯树脂由于绿色环保，性能优异，得到了广泛的关注。

1.1.3压敏胶粘结性能的测试

压敏胶的测试包括两个方面的内容，一个方面是压敏胶本身物理化学性质的测定，如外观、固含量、粘度等；另一个方面是压敏胶粘结性能的测定，也就是压敏胶制品的各种力学性能的测定。

表征压敏胶粘结性能的指标有四种粘结力。这就是初粘力T(tack)、粘接力A(adhesion)、内聚力C（cohesion）和粘基力K（keying），性能良好的压敏胶必须满足如下的平衡关系：T

初粘力T又称快粘力，是指当压敏胶粘制品和被粘物以很轻的压力接触后立即快速分离所表现出来的抗分离能力。一般即所谓用手指轻轻接触胶粘剂面时显示出来的手感粘力。

粘接力A是指用适当的压力和时间进行粘结后压敏胶粘制品与被粘表面之间所表现出

来的抵抗界面分离的能力。一般用胶粘制品的180度剥离强度来量度。

粘基力K是指胶粘剂与基材，或胶粘剂与底涂剂及底涂剂与基材之间的粘结力。当180度剥离测试发生胶层和基材脱开时所测得的剥离强度，即为粘基力。正常情况下，粘基力大于粘接力，故无法测得此值。

内聚力是指胶粘剂层本身的强度，一般用胶粘制品粘贴后抵抗剪切蠕变的能力即持粘力来表示。

1.2SIS的分类及其性质

热塑性弹性体又叫热塑橡胶，是一种新兴的合成高分子材料。常温下，它具有普遍硫化橡胶的高弹性和高强度，而当提高温度时，却又像一般热塑性塑料那样易于流动，能用注射、挤压等方式快速加工成型。其中苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）嵌段共聚物由于由于含有两种不同的结构，具有较好的粘性和弹性，得到了广泛得应用。

1.2.1SIS概述

SIS热塑性弹性体的英文名称为Thermoplastic SIS elestomer，属苯乙烯热塑性弹性体之类，是苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯三嵌段共聚物（Styrene Isoprene block polymer）有线型结构（SIS）和星型结构[(SI)n R]之分，星型（SI）n R的形态结构比线型SIS更加规整。SIS和(SI)n R的平均分子量Mn分别为15~30万和15~40万。与SBS类似，也显示出两个玻璃化温度，聚异戊二烯嵌段（I）Tg1和聚苯乙烯嵌段（S）Tg2。对于SIS，Tg1 = －45℃，Tg2 = 111℃；对于（SI）nR，Tg1 = －51℃，Tg2 = 113℃。（SI）nR的粘结性能如初粘性、持粘性、剥离强度等都优于线型SIS。SIS的熔融粘度比SBS低。由于高温或氧化引起老化时，SIS断链是主要的，变软发粘，内聚强度下降，熔融粘度降低；而SIS交联是主要的，变硬，内聚强度降低，粘度增加，凝胶。SIS的其他性能基本与SBS 相似。

1.2.2SIS分类

SIS的品种牌号有我国岳阳石化的SIS 1105、1209、1106等，美国的Kraton 1107、

Solprene 418。可用于生产热熔胶、热熔压敏胶、交联压敏胶等。需贮存于阴凉、通风、干燥的库房内。

1.3萜烯树脂的分类及其性质

萜烯树脂由松节油中所含的萜烯聚合而成，作为增粘剂使用的主要是α-蒎烯和β-蒎烯聚合物。

1.3.1萜烯树脂性状

随聚合度或共聚成分的不同，萜烯树脂为膏状或软化点各异的玻璃状脆性固体，浅黄至黄色，其溶解度和相容性不及松香及改性松香，但与天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶等胶种仍能很好的相容。

理化性质如下：

分子式[1]：(C10H16）n

平均分子量：650～2600

外观：淡黄色黏稠液体或透明脆性固体

相对密度：0.95~1.0

软化点：80~140℃

玻璃化温度：73~94℃

溶解性：易溶于甲苯、二氯甲烷、松节油、脂肪烃，不溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯。

稳定性：热稳定性好，不结晶，遇光和热不变色。耐酸、耐碱、耐海水。低温性、耐候性亦佳。

可燃性：可燃

毒性：无毒

1.3.2萜烯树脂用途

萜烯树脂主要用作橡胶类胶粘剂的增粘剂，亦可用于EVA热熔胶，SIS、SBS系压敏胶，其增粘效果较松香树脂差，但耐氧化性能优良，耐热性也较好，特别适用于浅色物品相粘结的透明胶粘带。特别在EVA系、SIS系，SBS系等热溶胶中具有优良的相容性和耐候性及增粘效果，在 SIS系热溶胶粘剂中与 C5石油树脂并用还可解决其单独使用时的水性（渗水）现象，其产品广泛应用于胶粘剂、接着剂、双面胶带、溶剂型胶水、书本装订版、色装、胶布、烯烃胶布、牛皮纸卡胶布、胶带标签、木工胶、压敏胶、热溶胶、密封胶、油漆和油墨及其它聚合物改质剂等方面。

1.3.3萜烯树脂生产方法

以松节油为基本原料，在三氯化铝催化下，通过低温液相聚合生产。

1.3.4萜烯树脂分类

萜烯树脂按色泽分为特级、一级、二级，每级又按软化点分为T-80、T-90、T-110、T-120。

1.4萜烯树脂与PS及PI的相容性研究与比较

帖烯树脂和PS以及PI大致的的相容性可以通过以下步骤测试：

1.4.1萜烯树脂和PS的相容性

分别配置帖烯树脂和PS的40%的甲苯溶液，将它们在同一试管中混合并搅拌一个小时，再静置一个星期，肉眼观察二者相容性。

1.4.2帖烯树脂和PS、PI混合样的相容性

分别配置帖烯树脂、PS、PI的40%甲苯溶液，将PS、PI的甲苯溶液在试管中混合并搅拌半个小时，再将帖烯树脂的甲苯溶液加进去，继续搅拌半个小时，最后静置一个星期，测量试管中PS、PI相的长度。PS、PI的质量比为1:1，帖烯树脂的质量比分别为10%、30%、50%。

静置一个星期后，可以清楚地观察到试管内不均匀的相分布。实验表明，萜烯树脂和PS的相容性较差，试管上层萜烯树脂含量较多，下层PS含量较多，这一点可由上层溶液与PI具有良好的相容性而不与PS相溶得到证实。另一方面，PS、PI、萜烯树脂三者的混溶性也较差，可以清楚地观察到试管中不均匀的相分布，上层大部分是PI溶液，下层大多为PS溶液，并且，随着萜烯树脂含量的增加，PI的相体积也会增加。

具体如下图所示：

1.5压敏胶増粘机理

增粘剂在胶粘剂中具有重要的作用，为胶粘剂配方中不可缺少的组分，尤其是在橡胶型压敏胶和热熔型压敏胶中。橡胶型弹性体和增粘树脂在室温下一般都是固体，基本上没有粘性，只有加入了增粘树脂才产生粘性。人们对为什么两者互相混合后就产生粘性以及为什么初粘力随着增粘树脂浓度增加会出现一个极大值进行了研究，形成了两种理论观点：

一、两相体系学说，这种学说认为，压敏胶的粘性本质上是由胶粘剂的两相体系的形态学所决定的。

二、粘弹特性学说，这种观点则认为压敏胶的特性是由胶粘剂的粘弹形变特性决定的。

两相体系学说是30多年前F.H.Wetzel和C.W.Hock等用电子显微镜观察天然橡胶和某些合成橡胶的压敏胶胶膜时发现并提出的。他们观察到当增粘树脂（一种氢化松香酯）加入量超过50%时，初粘力迅速增加，此时观察到的胶膜中出现许多微小的的颗粒，颗粒的数目与大小随增粘树脂含量的增加而增加，达到极大值后再逐渐消失，基本上与初粘力的极大值相一致。并且还发现，压敏胶在空气中热老化后胶膜中这种小颗粒逐渐消失，胶粘剂的初粘力也同时下降，直至完全失去。因此认为，当用量小于50%时，增粘树脂能够很好的溶解在橡胶的连续相中；当树脂的溶解达到饱和状态后就出现树脂相和橡胶相的分离，一部分低分子量的橡胶溶解在树脂相中。这种分散在橡胶连续相中的树脂相就是电子显微中观察到的小颗粒。它们的出现使胶粘剂的初粘力增加，它们的逐渐增加使初粘力达

到最大值。进一步增加树脂的用量可使胶层发生急剧的相转变，树脂相转变为连续相而橡胶相成为分散相，从而使胶层失去初粘力。

它们还进一步认为，树脂分散相在粘结界面形成一个很薄粘性层，该粘性层能够在外力作用下发生粘性流动，润湿被粘性层，从而使初粘力增加。但由于这一粘性层太薄而无法破坏，因此，压敏胶的内聚强度主要是由橡胶连续相的强度所决定的。

后来，有人用ATR表面反射红光谱技术研究了天然橡胶-松香酯混合体系的化学组成，发现在胶层的表面层松香酯的浓度确实比中间的高，从而支持了上述观点。这种两相形态学的观点也与当前流行的多相高聚物的海岛结构理论相一致，因此至今仍有不少人赞成。

但是，两相形态学的观点并不能满意地说明初粘力随外力作用速度而变化的现象，也不能解释不产生两相结构的体系如天然橡胶-β-蒎烯树脂的混合体系同样也具有初粘性的事实，因此，另一些人又从胶粘层粘弹性的角度研究了增粘现象。

粘弹特性学说是C.A.Dahlquist首先提出的。他提出增粘树脂的加入能降低压敏胶粘剂的弹性模量。M.Sherriff等用膨胀计法测定了天然橡胶与两种β-蒎烯树脂、一种萜二烯树脂和一种氢化松香等混合体系的玻璃化温度随树脂用量的变化，发现虽然这四个体系当树脂用量增加时它们的初粘力皆明显增加，但只有天然橡胶-氢化松香酯混合体系当树脂用量超过50%时出现两种玻璃化温度，即出现两相结构，其余三种混合体系在任何树脂用量时皆未出现两相结构。福尺和伊藤等用扭变分析法（TBA）研究了天然橡胶和萜烯树脂、氢化松香酯等混合体系的对数衰减温度谱，发现当树脂用量超过一定时，体系的对数衰减出现两个峰，即确实出现了两个不同的相。但从对数衰减峰求得两相的玻璃化温度表明，树脂相的玻璃化温度比较高。而玻璃化温度高于室温的树脂能够产生初粘性，这显然是不可思议的。因此，他们从高聚物粘弹性的角度出发，认为不管是否出现相分离，树脂相的溶解而使橡胶相的粘度下降是初粘性增大的主要原因。福尺又对天然橡胶和各种增粘树脂的压敏胶混合体系的表观粘度进行了测定，并研究了表观粘度和初粘力的关系。实验结果有力地支持了上述观点：1、随着浓度的增加，体系的表观粘度下降，初粘力增加；2、当表观粘度达到最低值时初粘力达到最高值，即增粘树脂的软化点越低，达到极值的树脂浓度越大；3、树脂的软化点越低，所达到的最低粘度值越小，而最高的初粘力则越大。从聚合物粘弹性的角度考虑，根据计算，当体系的粘度降低到106-105 Pa·s时，聚合物即使在轻微的压力下也足以产生较大的形变和流动，即使在几秒钟时间内，它也能够很好的润湿被粘物的表面，从而产生较大的初粘力。体系的粘度越小，这种润湿就越充分，初粘力就越大。

按照这种观点，不管体系是否出现两相结构，只要溶解有树脂的橡胶相的粘度降到一

定值时，体系的初粘力就会增加。对于具有海岛结构的两相体系，若树脂的玻璃化温度低于室温，则低分子量（低粘度）树脂相的存在会使整个体系的表观粘度更低，从而使初粘力降低。实验事实也证明了这种分析。

1.6研究的意义和内容

压敏胶粘剂(PSA：Pressure—sensitive Adhesive)是一种自胶粘物质，在较小的作用力下，就能形成比较牢固的粘接力。胶种类繁多，主要有丙烯酸酯共聚物压敏胶、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯(SIS)和苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)类嵌段共聚物压敏胶、有机硅共聚物压敏胶和聚氨酯压敏胶等四大类。其中SIS和SBS嵌段共聚物由于含有两种不同的结构，具有较好的粘性和弹性，得到了广泛得应用。但在实际使用中必须加入增粘剂来改善初粘性不好的缺点，增粘剂的加入量一般可达到百分之几十的量级，故此，增粘剂与基体聚合物之间的相互关系，以及次复合体系的凝聚态结构对于最终产品的性能起着至关重要的作用。常用的增粘剂有石油树脂、松香和氢化松香酯、萜烯树脂等种类，其中萜烯树脂由于绿色环保，性能优异，得到了广泛的关注。目前，对于基体聚合物与增粘树脂复合压敏胶体系结构的研究还主要停留在通过产品性能定性描述结构的阶段，而直观乃至定量的研究还不多，主要是由于体系的复杂以及相应理论尚不明确。因此，本科题希望研究萜烯树脂（包括a和b萜烯树脂）与三嵌段共聚物SIS混合形成的压敏胶体系的相容性及相结构与性能之间的关系，构建出两者之间定量的物理结构模型，能够为嵌段共聚物与低聚物复合体系的结构与性能的理论研究提供参考，最终为从分子和凝聚态尺度出发设计结构可控、性能按需定制的胶黏剂产品提供相应的理论与实践基础。

本研究主要从以下几个方面展开：

1）萜烯树脂与PS及PI的相容性研究与比较

2）萜烯树脂-SIS混合体系的制备及相结构表征研究

3）萜烯树脂-SIS性能测试

4）结构性能关系分析及定量模型构建

二、实验方法

2.1实验主要试剂

主要试剂

试剂性质生产厂家

四氢呋喃乙酸乙酯甲苯

色谱纯

分析纯

上海凌峰化学试剂有限公司

南京化学试剂有限公司本实验所用SIS技术指标

牌号1105 1209 1106 嵌段比（S/B）15/85 29/71 15/85

充油率（%）0 0 0

挥发份（＜%）0．70 0．70 0．70

灰份（＜%）0．20 0．20 0．20 拉伸强度（＞Mpa）10．0 20．0 20．5

扯断伸长率（＞%）1000 1000 1000

扯断永久变形（＜%）40 40 40 邵氏硬度（A）35-50 65-75 ≥35

熔触流动指数（g/10min）10-15 9-16 6-12

溶液粘度1600 500 1430

SB含量0 0 16 2.2实验主要仪器

1)高速液相色谱仪GPC

2)磁力搅拌器

3)手动涂布机

4)拉力试验机

5)电子天平

6)电热恒温鼓风干燥箱

7)QBZY全自动表面张力仪

8)恒温持粘仪

9)差示扫描量热仪

2.3主要分析方法：凝胶色谱法

2.3.1仪器原理及结构

聚合物的基本特征之一是分子量的多分散性，而聚合物的性质与其分子量分布密切相关，因此，自高分子材料问世以来，人们总不断努力，寻求测定聚合物分子量及其分布的快速可靠的方法。凝胶色谱（GPC）就是当前广泛采用的一种新技术。GPC是一种以溶剂作流动相，以多孔性填料作分离介质的柱色谱，是液体色谱的一个分支，自1964年首次提出后获得了极为迅速的发展和应用，成为研究聚合物分子量分布和结构的最有效手段之一。该法的优点是：快速，简便，重复性好，进样量少，而且高度自动化。最新的高效凝胶色谱，测定一个样品仅需20min左右，而且联上电子计算机，立即可得分子量及其分布数据。

为了测定聚合物的分子量分布，首先需要将原始样品按分子量的大小分离成若干个级分，随后分别测定各个级分的分子量和相应的含量，经过数学处理，用曲线或其它形式表现出来。凝胶色谱的分离机理通常用“体积排除”效应进行解释，样品中各级分的淋出体积取决于级分在溶液中的分子尺寸大小和多孔性填料的孔径分布。在色谱柱中充填某种多孔洞微球形填料，填料颗粒之间和孔洞中为溶剂所充满，此溶剂是待测试样的溶剂，再以此种溶剂将试样配成溶液，取少量注入柱顶，随后以同样溶剂进行洗提。在洗提过程中，溶质分子随溶剂渗透进填料孔洞中，显然，溶质分子的体积越小，渗透进去的几率越大，随着溶剂流动时，它经过的路程就越长。如果溶质分子的体积超过填料的孔的尺寸时，将完全不能渗透进去，只能随着溶剂从填料的粒间间隙中流出来，然后，渗透进孔洞中去的溶质按分子体积递减的顺序依次流出。某种担体所能够渗透进去的最大分子叫做此种填料的渗透极限，常以聚合物的分子量表示。填料的孔径越大，其渗透极限也越大。渗透极限以内的分子即通过在柱子上的多次渗透过程进行了分离。

2.3.2聚合物相对分子量

本实验所用高分子药品相对分子质量测定结果如下：

β萜烯树脂T-962884.67036

β萜烯树脂T-1005665.27615

β萜烯树脂T-1101331.58494

SIS1105 101700

SIS1106 97440

SIS1209 75050

2.4萜烯树脂-SIS压敏胶体系性质的测定

2.4.1萜烯树脂-SIS压敏胶体系的制备

为了保证样品不受其他因素影响，所有玻璃器皿都要清洗干净。

按一定比例准确称取SIS（1105、1106、1209）、萜烯树脂（β萜烯树脂T-96、β萜烯树脂T-100、β萜烯树脂T-110）于具塞锥形瓶中，萜烯树脂质量分数从0.2至0.6不等，加入10ml的甲苯溶液制成固含0.5的有机溶液，磁力搅拌2h直至溶液混合均匀。

2.4.2回形初粘力的测定

1、准备若干条PET膜，吸取一定量的待测试样于玻璃板上的防粘纸，调节涂布棒至纸面距离为100 μm(上胶量：25.0～35.0 g/m2)；

2、匀速拉动胶带，将胶溶液均匀的涂抹于PET膜上（10.0 cm×2.5 cm），在120摄氏度

烘箱中放置10 min;

3、将胶带夹于装置上，以除自己质量外不加任何压力地粘贴在不锈钢试验板上；

4、60s之内在试验机上以速度为300 mm/min的速度进行90度剥离试验将胶带揭去，所测得的最大拉力值即为胶带初粘性能的量度。平行测试三次，计算平均值。

2.4.3180度玻璃强度的测定

1、准备若干条PET膜，吸取一定量的待测试样于玻璃板上的防粘纸，调节涂布棒至纸面距离为100 μm(上胶量：25.0～35.0 g/m2)；

2、匀速拉动胶带，将胶溶液均匀的涂抹于PET膜上（10.0 cm×2.5 cm），在120摄氏度

烘箱中放置10 min;

3、将PET膜贴于测试板上，用2 kg重的手动转压滚轮来回滚压三次，放置30min；

4、将胶带夹于装置上，进行拉力剥离测试，将薄膜从测试板表面呈180o剥离下来，测试速度为300 mm/min，读数并记录，平行测试三次，计算平均值。

2.4.4持粘力的测定

1、准备若干条PET膜，吸取一定量的待测试样于玻璃板上的防粘纸，调节涂布棒至纸面距离为100 μm(上胶量：25.0～35.0 g/m2)

2、匀速拉动胶带，将胶溶液均匀的涂抹于PET膜上（10.0 cm×2.5 cm），在120摄氏度

烘箱中放置10 min;

3、将PET膜（上胶面）贴于试样板上，用2 kg的转压滚轮来回压三次，放置30 min后

垂直吊挂在试验架上，下端悬挂2 kg的砝码，记录试样完全脱离的时间, 平行测试三次，计算平均值。

2.5萜烯树脂-SIS压敏胶体系液体表面张力的测定

2.5.1萜烯树脂-SIS溶液的配制

按一定比例准确称取SIS（1105、1106、1209）、萜烯树脂（β萜烯树脂T-96、β萜烯树脂T-100、β萜烯树脂T-110）于具塞锥形瓶中，萜烯树脂质量分数从0.1至0.5不等，加入20ml的甲苯溶液制成10mg/ml的有机溶液，完全溶解后待用。

2.5.2表面张力的测定

本实验采用QBZY系列全自动表面张力仪测定混合溶液表面张力，步骤如下：

（1）挂上白金板并归零；

（2）将QBZY表面张力仪“手动/自动”调至手动状态，即指示灯不亮；

（3）按照下列步骤使样品台上升到接触到白金板：

A 按“向上”按键，使得样品上升；

B 等到白金板快刚接触到样品表面时，按“停止”按键，停止样品台的上升；等

停止后，白金板应该是接触到样品表面，并且液晶屏显示出的表面张力值是负值；

注意，这个接触到的高度即白金板插入样品深约为1mm左右(实际上由于试样的粘度高,白金板开始接触样品时并不能真正插入而是被样品托起)；

（4）取下白金板并润湿5mm高度（不能太高，且如果挂上后显示值超过5mN/m 时，请将白金板在样品表面轻刮去直到显示值小于5mN/mN

（5）重新挂上白金板，此时样品会接触到白金板，并出现表面张力现象，完成润湿的过程；

（6）等相对稳定时记取读数。

三、结果与讨论

3.1萜烯树脂对压敏胶体系性质的影响

3.1.1萜烯树脂软化点的影响

3.1.1.1萜烯树脂软化点对体系初粘力的影响

本实验分别探讨了软化点为96、100、110摄氏度的三种β萜烯树脂在不同比例下（0.2-0.6）对SIS （包括SIS1105、SIS1106、SIS1209）压敏胶混合体系初粘力的影响。

（一）、对于SIS1105：

100

102

104

106

108

110

112

20%

30% 40% 50% 60%

t a c k (N )

soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS11105压敏胶混和体系初粘力的影响

从图中可以看出，萜烯树脂含量超过40%的情况下，加入软化点为100摄氏度（环球法）的树脂时体系的初粘力最大，96、110摄氏度的树脂效果相差不大；萜烯树脂含量不足40%时无明显规律。

（二）、对于SIS1106：

100

102

104

106

108

110

112

20% 30% 40% 50% 60%

t a c k (N )

soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS11106压敏胶混和体系初粘力的影响

从图中可以看出，萜烯树脂含量相同的情况下，加入软化点为96摄氏度（环球法）的树脂时体系的初粘力最大，110摄氏度的次之，100摄氏度的最小。

（三）、对于SIS1209：

100

102

104

106

108

110

112

048121620

2428 20%

30% 40% 50% 60%

t a c k (N )

soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS1209压敏胶混和体系初粘力的影响

从图中可以看出，萜烯树脂含量相同的情况下，加入软化点为96摄氏度（环球法）的树脂时体系的初粘力最大，110摄氏度的次之，100摄氏度的最小。

3.1.1.2萜烯树脂软化点对体系持粘力的影响

本实验分别探讨了软化点为96、100、110摄氏度的三种β萜烯树脂在不同比例下（0.2-0.6）对SIS （包括SIS1105、SIS1106、SIS1209）压敏胶混合体系持粘力的影响。

（一）、对于SIS1105：

100

102

104

106

108

110

112

010

20%

30% 40% 50% 60%

s t i c k (h (60?

?))soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS1105压敏胶混和体系持粘力的影响

（二）、对于SIS1106：

100

102

104

106

108

110

112

010

20%

30% 40% 50% 60%

s t i c k (h (60?

?))soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS1106压敏胶混和体系持粘力的影响

（三）、对于SIS1209：

100

102

104106108110112

0510********

3540 20%

30% 40% 50% 60%

s t i c k (h (60?

?))soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS1209压敏胶混和体系持粘力的影响

从以上三幅图可以看出，对于任意一种SIS 弹性体，萜烯树脂含量相同的情况下，加入软化点为100摄氏度（环球法）的树脂时体系的持粘力最大，110摄氏度的次之，96摄氏度的最小。

3.1.1.3萜烯树脂软化点对体系180度剥离力的影响

本实验分别探讨了软化点为96、100、110摄氏度的三种β萜烯树脂在不同比例下（0.2-0.6）对SIS （包括SIS1105、SIS1106、SIS1209）压敏胶混合体系180度剥离力的影响。

（一）、对于SIS1105：

100

102

104

106

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110

112

20% 30% 40% 50% 60%

p e e l (N /25m m )

soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS1105压敏胶混和体系180度剥离力的影响

从图中可以看出，萜烯树脂含量达到并超过40%的情况下，加入软化点为100摄氏度（环球法）的树脂时体系的剥离力最大，110摄氏度的次之，96摄氏度的最小；萜烯树脂含量低于40%时，加入软化点为96摄氏度（环球法）的树脂时体系的剥离力最大，110摄氏度的次之，100摄氏度的最小。

（二）、对于SIS1106：

100

102

104

106

108

110

112

20%

30% 40% 50% 60%

p e e l (N /25m m )

soft point (??)

萜烯树脂软化点在不同比例下对SIS1106压敏胶混和体系180度剥离力的影响

从图中可以看出，萜烯树脂含量达到并超过40%的情况下，加入软化点为100摄氏度

丁苯橡胶生产工艺

丁苯橡胶的生产工艺 (2011-10-03 23:05:53)转载▼ 标签：丁苯橡胶中顺苯乙烯丁二烯乳液聚合转化率橡胶教育 1.1 丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。 ①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种, 其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比, 具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点, 是今后的发展方向。乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。 ②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。 ③按苯乙烯含量分类丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—30 1.2 丁苯橡胶的结构

典型丁苯橡胶的结构特征如表一: 表一典型丁苯橡胶的结构特征 ①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。 ②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。 ③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。 ④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。 ⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。乙烯基的含量越低，玻璃化温度越低。可以按需要的比例从100%的丁二烯(顺式、反式的玻璃化温度都是-100℃)调够到100%的聚苯乙烯(玻璃化温度为90℃)。玻璃化温度对硫化橡胶的性质起重要作用，大部分乳液聚合丁苯橡胶含苯乙烯为23.5%，这种含量的丁苯橡胶具有较好的综合物理机械性能。 ⑥低温丁苯橡胶性能优于高温丁苯橡胶高温(50℃)聚合时．支化较严重．凝胶物含量较高；在同等分子量下．分子量

橡胶与各指标的关系

浅谈橡胶的各种物性与密度的关系前言: 在橡胶制品过程中,一般必须测试的物性实验不外乎有: 拉伸强度 2、撕裂强度 3、定伸应力与硬度 4、耐磨性 5、疲劳与疲劳破坏 6、弹性 7、扯断伸长率。各种橡胶制品都有它特定的使用性能与工艺配方要求。为了满足它的物性要求需选择最适合的聚合物与配合剂进行合理的配方设计。首先要了解配方设计与硫化橡胶物理性能的关系。硫化橡胶的物理性能与配方的设计有密切关系,配方中所选用的材料品种、用量不同都会产生性能上的差异。 1、拉伸强度:就是制品能够抵抗拉伸破坏的根限能力。它就是橡胶制品一个重要指标之一。许多橡胶制品的寿命都直接与拉伸强度有关。如输送带的盖胶、橡胶减震器的持久性都就是随着拉伸强度的增加而提高的。 A:拉伸强度与橡胶的结构有关: 分了量较小时,分子间相互作用的次价健就较小。所以在外力大于分子间作用时、就会产生分子间的滑动而使材料破坏。反之分子量大、分子间的作用力增大,胶料的内聚力提高,拉伸时链段不易滑动,那么材料的破坏程度就小。凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响。如 NR/CR/CSM这些橡胶主链上有结晶性取代基,分子间的价力大大提高,拉伸强度也随着提高。也就就是这些橡胶自补强性能好的主要原因之一。一般橡胶随着结晶度提高,拉伸强度增大。 B:拉伸强度还跟温度有关: 高温下拉伸强度远远低于室温下的拉伸强度。 C:拉伸强度跟交联密度有关: 随着交联密度的增加,拉伸强度增加,出现最大值后继续增加交联密度,拉伸强度会大幅下降。硫化橡胶的拉伸强度随着交联键能增加而减小。能产生拉伸结晶的天然橡胶,弱键早期断裂,有利于主健的取向结晶,因此会出现较高的拉伸强度。通过硫化体系,采用硫黄硫化,选择并用促进剂,DM/M/D也可以提高拉伸强度,(碳黑补强除外,因为碳黑生热作用)。 D:拉伸强度与填充剂的关系:

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题第一章 1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。

6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同时计算在滑移面上的法向应力。第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。如材料中存在最大长度为的裂，且此裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：

与是一回事。 4、一瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。 6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；② 0.049mm；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 1.62 MPa·m2。讨论诸结果。

材料成分结构性能三者间的关系

从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。我们都知道初铁外，C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用，钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入，可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性；锰可提高钢的强度，提高对低温冲击的韧性；稀土元素可提高强度，改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，故奥氏体的硬度较低，塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工，都应将其加热呈奥氏体状态。由此，从钢铁材料中，我们看到，材料的成分，结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能，而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。

溶聚丁苯橡胶的概况精选文档

溶聚丁苯橡胶的概况精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

溶聚丁苯橡胶的概况溶聚丁苯橡胶的基本概念溶聚丁苯橡胶又称溶聚丁苯胶、溶液聚丁苯橡胶，简称：SSBR；分子式：C12H14；分子量：； CAS号：9003-55-8；结构式：图丁苯橡胶分子结构式丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。它是1,3-丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。按聚合体系可分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）两类。溶液聚丁苯橡胶 (SSBR)是60年代初由美国Firestone和Phillips率先实现工业化生产的。溶聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用有机锂引发阴离子聚合而制得的共聚物。溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，近年来在发达国家发展较快。溶聚丁苯橡胶有纯溶聚丁苯和充油溶聚丁苯两类。溶聚丁苯橡胶主要用

于制造轮胎，制造皮带、刮水板、窗框密封及散热器软管等工业用零部件，制造胶鞋、雨衣、毡布、手套、风衣及气垫床等日用品，应用相当广泛。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种。其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比，具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是今后的发展方向。溶聚丁苯橡胶的特性溶聚丁苯橡胶具有优良的耐磨性、耐沟纹龟裂性，且对湿路面抓着力、耐热性及在高温下长时间暴露后的耐屈挠性良好，加之在密炼机混炼时生热低、压出膨胀率小、填充量高等特点，主要应用于轮胎方面，约占溶聚丁苯胶总产量的80%，如制造轿车轮胎、大型轮胎胎面、雪地轮胎胎体等。从耐磨性、拉伸强度、硫化平坦性、耐屈挠性和耐热性等考虑，特别适于制造耐热运输带。由于耐低温性、防震性与金属粘合性好，适用于制造皮带、刮水板、窗框密封及散热器软管等工业用零部件。另外，由于溶聚丁苯橡胶具有触感好，耐候性、回弹性好以及永久变形小等优点，可用于制作雨衣、毡布、风衣及气垫床等，还可制作发泡均匀、结构致密的海绵材料。溶聚丁苯橡胶由于其良好的辊筒操作性、压延性、耐磨性以及高填充性，还广泛地用于制鞋业，用它制作的鞋，具有色泽鲜艳、触感良好、表面光滑、花纹清晰、不易走形、硬度适中等优点。随着轮胎子午化的普及，尤其是新型节能子午线轮胎的发展，对轮胎用胶提出了更高的要求，不仅要求胶料强度高，抗湿滑性好，还要求滚动阻力低（车辆的燃料中10～20%是用来克服轮胎的滚动阻力的）。传统的乳聚丁苯橡

橡胶配方与各性能的关系

橡胶性能与配方的关系不同的橡胶产品对胶料的物性都有不同的要求，同时对生产这些产品时胶料的工艺性能（加工性能）也需要不同的要求。所谓的工艺性也就是生产这些橡胶产品的过程不能达到理想的状态，做出来的橡胶产品也就很难做到性能理想化、经济效益最大化。一句话，无论你要求橡胶产品有什么样的物性要求，也不管你的要求是高还是低，如果工艺性能无法满足要求（实现要求的过程无法满足），那么你就很难顺利的去生产。不多赘述，该贴将和大家一起谈论各橡胶工艺性能受配方的影响及关系。一、混炼性能 1.各种成分对混炼效果的影响主要分析配方中各种填料、化学药品、操作油等配合成分混入橡胶中的难易性、分散性。它主要由这些配合成分与橡胶之间的互溶性的高低、浸润性的大小来决定。胶料混炼工艺设计的好坏评价方法之一就是各种成分是否可以在橡胶中能够迅速的分散；混炼效果的好坏，则可以通过各种成分在橡胶中能否均匀分散其中来衡量。这两个指标都主要取决于配合成分与橡胶之间的互溶性、浸润性。 “互溶性”这个词大家可能会认为橡胶那么大的分子怎么可能溶解在各种配合成分里很多配方里，应该是配合成分溶解在橡胶里才对。其实，所谓的溶质、溶剂也是相对的，量少的惯称为溶质，量多的则为溶剂，习惯性的认为溶质溶解在溶剂中，如果“溶质”的量比“溶剂”的量大很多的话，那就是“溶剂”溶解在“溶质”中。所以，也就可以理解为互溶性了。为了能让胶料达到多种综合性能都很优异的效果，很多配方用到的橡胶都不止一种，可能2、3、4、5种橡胶并用，这就涉及到这些橡胶之间的互溶性（也许橡胶之间的互溶性大家更好理解一些）。混炼后的胶料如果电镜图片里显示各相之间没有明显的分离、橡胶之间、橡胶与各配合成分之间分散的非常均匀那就表明互溶性好，否则互溶性就差。互溶性差的配方体系所对应的胶料的各种物性也就不能得到好的体现。其实，橡胶配合体系是不能像盐溶于水那样做到分子级的互溶性，一是因为橡胶是由不同分子量的高分子复杂体系组成，二是各种配合成分也不是简单的小分子化合物，三它们是固相之间的溶解性。橡胶对配合剂的浸润性也许更能清楚的解释混炼工艺及效果的好坏。橡胶对配合成分的浸润性高低主要决定于配合成分自身的特性，当然与橡胶的性质也有关系。有机的、非极性的大多数化学样品（塑解剂、分散剂、操作油等软化剂、防老剂、

材料结构与性能试题及详细答案

一、名词解释（分）原子半径，电负性，相变增韧、气团原子半径：按照量子力学地观点，电子在核外运动没有固定地轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半，即共价键键长地一半，称作该原子地共价半径（）；金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径（）；范德瓦尔斯半径（）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半，如稀有气体.资料个人收集整理，勿做商业用途电负性：等人精确理论定义电负性为化学势地负值，是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理，勿做商业用途相变增韧：相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相（相）向单斜相（相）转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变，这种转变为马氏体转变，将产生近地体积膨胀和地剪切应变，对裂纹周围地基体产生压应力，阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途气团：晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用，也成为气团.资料个人收集整理，勿做商业用途二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.（分）答：从交互做作用地性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用：位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团，甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途化学交互作用：基体晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别，具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途静电交互作用：晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子地费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分地费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途三、简述点缺陷地特点和种类，与合金地性能有什么关系（分）答：点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外，还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理，勿做商业用途在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大.另外，点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理，勿做商业用途四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.（分）答：板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中，由许多成条排列地马氏体板条组成，大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束，束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成，这些板条具有相同地惯习面，位向差很小，而板条束之间

丁苯橡胶理化性质与质量指标

丁苯橡胶理化性质与质量指标 1.1 丁苯橡胶的基本概念丁苯橡胶又称丁苯胶；英文名：Emulsion-polymerized styrene butadiene rubber、Styrene Butadiene Rubber；简称：SBR；分子式：C12H14；分子量：158.2426； CAS号：9003-55-8；结构式：图1.1 丁苯橡胶分子结构式丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。它是1,3-丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。丁苯橡胶的综合性能好，是合成橡胶中产量最高、消耗量最大的品种，常与天然橡胶掺混或单独使用。丁苯橡胶（SBR）按聚合体系可分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）两类。乳聚丁苯橡胶根据聚合温度的不同，分为高温乳聚丁苯橡胶和低温乳聚丁苯橡胶两大类。一般乳聚丁苯橡胶苯乙烯含量为23.5%，苯乙烯含量高于40%的称为高苯乙烯丁苯橡胶，结合苯乙烯达到70%～90%者则称为高苯乙烯树脂。此外，还有充油乳聚丁苯橡胶和充油充炭黑乳聚丁苯橡胶。乳聚丁苯橡胶主要用于轮胎胎面胶、胎侧胶，也广泛用于胶带、胶管、胶辊、胶布、鞋底、医疗用品及其他

工业制品，并少量用于电线、电缆等非橡胶制品中。溶聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用有机锂引发阴离子聚合而制得的共聚物。溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，近年来在发达国家发展较快。溶聚丁苯橡胶有纯溶聚丁苯和充油溶聚丁苯两类。溶聚丁苯橡胶主要用于制造轮胎，制造皮带、刮水板、窗框密封及散热器软管等工业用零部件，制造胶鞋、雨衣、毡布、手套、风衣及气垫床等日用品，应用相当广泛。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种。其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比，具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是今后的发展方向。 1.2 丁苯橡胶的特性丁苯橡胶与其它通用橡胶一样，是一种不饱和的烃类高聚物，能溶于大部分溶解度参数相近的烃类溶剂中，而硫化胶仅能溶胀。丁苯橡胶能进行许多聚烯烃型反应，如氧化、臭氧破坏、卤化和氢卤化等。在光、热、氧和臭氧结合作用下，将发生物理化学变化，但其被氧化的作用比天然橡胶缓慢，即使在较高温度下老化反应的速度也较缓慢。光对丁苯橡胶的老化作用不明显，但丁苯橡胶对臭氧的作用比天然橡胶敏感，耐臭氧性比天然橡胶差。丁苯橡胶的低温性能稍差，脆性温度约为-45℃。与其它通用橡胶相似，影响丁苯橡胶电性能的主要因素是配合剂。丁苯橡胶的物理性能列于表1.1。表1.1 丁苯橡胶（结合苯乙烯23.5%）的物理性能性能未硫化胶纯胶硫化胶填充50份炭黑硫化胶密度，kg/m3933 980 1150 体积膨胀系数，β=(1/V)(δV/δT)，K-1932.5-933.5 940-1000 530×10-6玻璃化温度，K 660×10-3660×10-6221 比热容(cp)，KJ/(kg·K) 209-214 650-700×10-6 1.50 ΔCρ/αT，KJ/(kg·K) 1.89 221 -- 导热性，W/(m·K) 3.2×10-2 1.83 0.300

2020年(塑料橡胶材料)橡胶配方设计与性能的关系

（塑料橡胶材料）橡胶配方设计与性能的关系

橡胶配方设计和性能的关系一、橡胶配方设计和硫化橡胶物理性能的关系（一）拉伸强度拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命和拉伸强度有较好的相关性。研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1．橡胶结构和拉伸强度的关系相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，和分子链平行方向的拉伸强度增加。 2．硫化体系和拉伸强度的关系欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。交联键类型和硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3．补强填充体系和拉伸强度的关系补强剂的最佳用量和补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径

越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。 4．增塑体系和拉伸强度的关系总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于俩者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），最好采用酯类和芳烃油软化剂。为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利壹些。 5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法（1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。（2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶和填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。（3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料和橡胶大分子间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而且能够改善硫化胶的力学性能。（二）定伸应力和硬度定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，俩者均表征硫化胶产生壹定形变所需要的力。定伸应力和较大的拉伸形变有关，而硬度和较小的压缩形变有关。 1．橡胶分子结构和定伸应力的关系橡胶分子量越大，游离末端越少，有效链数越多，定伸应力也越大。

材料性能期中答案

1、What is the definition for Materials Properties （MP ）?How do we classify materials properties?And please list some classification for MP.(材料特性（MP ）的定义是什么？我们如何分类材料特性，请列出一些MP 的分类。) 答：MP ：Materials ’Response to External Stimulus. 材料性能：材料在给定的外界条件下的行为。怎样分类：根据材料对外界刺激做出的响应的类型进行分类。分类：复杂性能（使用性能，工艺性能，复合性能）化学性能（抗渗入性，耐腐蚀性等）力学性能（刚度强度韧性等）物理性能（热学光学磁学电学性能） 2. What is the core relationship between materials science and engineering? In order to obtain desired materials properties, what should we consider first to do with the materials? （材料科学与工程的核心是什么关系？为了获得所需的材料性能，我们应该首先考虑的材料的什么？）答：材料科学与工程学的核心关系是性能（课件上面那个三角形的图）为了提高对于材料性能的期望，我们首先要研究材料的结构与性能的关系，即研究材料学。 3. What is the most determinant for Materials mechanical properties? Why?（材料力学性能的决定因素是什么？为什么呢？）答：材料的力学性能主要指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能，影响材料力学性能的最重要的因素是材料的结构。这些结构包括：subatomic-atomic-molecular-nano-micro-macro.由于材料的结构决定了材料的屈服强度，塑性韧性，刚度等性质，所以材料的结构对材料的力学性能影响最大。 4. what is strength of materials? Please try to identify the difference yield strength ,tensile strength ,fatigue strength and theoretical fracture strength? （材料的强度是什么？请尝试找出屈服强度，拉伸强度，疲劳强度和理论断裂强度的差异？）(中文ppt) 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力就是材料的强度。屈服强度代表材料开始产生明显塑性变形的抗力疲劳强度是材料在承受大小和方向同时间做周期性变化的交变应力时，往往在远小于强度极限甚至小于屈服极限的应力作用下就发生断裂。理论断裂强度是无缺陷材料的理论预测值，其中E 为杨氏模量，为解理面的表面能，a 为材料内部原子间的距离 5.Please describe yielding phenomena for materials, and its practical/engineering meaning. As long as there are no yielding phenomena for some materials, how do we determine the yield strength? （请描述为材料的屈服现象(书上p16)，其实际/工程意义。有一些材料没有屈服现象，我们如何确定的屈服强度？）屈服现象是材料开始产生明显塑性变形的标志，对应图中bd 段， 2 1)(a E c s γσ≈

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESＢR）和溶聚丁苯橡胶(SSBＲ)两大类。从聚合机理来看,ESBＲ是自由基聚合，而SSBR是采用阴离子活性聚合。ＥＳBＲ的发展已过鼎盛时期，而SSBR的发展目前正处于稳步上升阶段。 2.1 丁苯橡胶的分类及品种 2.1.1 乳聚丁苯橡胶的生产工艺乳聚丁苯橡胶（ＥSBR)的生产历史悠久,乳聚丁苯橡胶是通过自由基聚合得到的，在2０世纪5０年代以前，均是高温丁苯橡胶，１９37年由德国Fａrben公司首先实现工业化,它是当前合成橡胶中生产能力最大的品种。50年代初才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。羧基丁苯橡胶是在丁苯橡胶聚合过程中加入少量(１～３％)的丙烯酸类单体共聚而制成。其力学性能和耐老化性能等较丁苯橡胶好。但这种橡胶吸水后容易早期硫化,工艺上不易掌握。高苯乙烯丁苯橡胶是将苯乙烯含量为85～8７％的高苯乙烯树脂胶乳与丁苯橡胶（常用SBR15０0)胶乳以一定比例混合后经共凝得到的产品。…… １、工艺流程简述原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氢相液,在多台串联聚合釜中于５~８℃，在有氧化还原催化体系的水乳液介质存在下，进行自由基共聚合反应。介质中除水、乳化剂外，有引发剂、活化剂、分子量调节、电解质等助剂。当聚合反应6~10小时，聚合转化率达6０~6２%时,可加入终止剂使聚合反应终止。所得胶乳经闪蒸脱气工序回收未反应的丁二烯和苯乙烯单体后，再加入防老剂和高分子凝聚剂,……

低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图2.1所示。图２.１乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程图 …… 如生产充油胶，则需在胶乳中加入定量的高芳烃油或环烷烃油，充分混合后,送去凝聚,后续工序同上。表２.1 典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方表２、聚合配方及聚合工艺条件 …… 3、主要生产设备乳聚丁苯橡胶生产过程中主要设备是聚合釜闪蒸槽、脱气塔和后处理工序通用的“两机”(挤压脱水机和膨胀干燥机组）。目前国内采用的聚合釜体积有1２、20、3０、４５m３等多种,每条聚合生产线在4.０～4.５万吨/年,需配备聚合釜1６～２0台。釜径为２500~3１０0mm、径/高为1/1.０～1.8、换热总面积为１13～160 m3（单位体积换热为3.56~3．７8ｍ2／ｍ３），搅拌浆型为框式或布鲁马金式，釜电机功率为30～４5千瓦,搅拌转数为7３～100转／分。闪蒸槽为卧式，材质碳钢,最好用玻璃衬里。脱气塔为筛

丁苯橡胶

丁苯橡胶陈军 200640614113 化工学院丁苯橡胶是由 1，3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物，简称SBR，是一种综合性能较好的产量和消耗量最大的通用橡胶。其工业生产方法有乳液聚合法和溶液聚合法，其中主要是采用乳液聚合生产的丁苯橡胶。主要产品有：低温丁苯橡胶、高温丁苯橡胶、低温丁苯橡胶炭黑母炼胶、低温充油丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。采用溶液聚合生产的丁苯橡胶有烷基锂引发、醇烯络合物引发、锡偶联、高反式等丁苯橡胶。下面重点介绍低温丁苯橡胶的生产工艺技术。一、主要原料 1、1,3-丁二烯 1，3-丁二烯的结构式为：CH2＝CH－CH ＝CH2 1，3-丁二烯是最简单的共轭双烯烃。在常温、常压下为无色气体，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激粘膜。容易液化，易溶于有机溶剂。相对分子质量为 54.09，相对密度 0.6211，熔点－108.9℃，沸点－4.5℃。性质活泼，容易发生自聚反应，因此在贮存、运输过程中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限为 2.16%～11.47%（体积）。是合成橡胶、合成树脂等的原料。 2 丁苯橡胶 1，3-丁二烯主要由丁烷、丁烯脱氢，或碳四馏分分离而得。 2、苯乙烯二、丁苯橡胶的生产原理与工艺 1、聚合原理丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理进行聚合反应。在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占 9.5%，反式约占 55%，乙烯基约占12%。如果采用高温乳液聚合，则其产物大分子链中顺式约占 16.6%，反式约占 46.3%，乙烯基约占 13.7%。 2．低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺（1）典型配方

橡胶结构与性能的关系

三、橡胶结构与性能的关系橡胶是胶料中最重要的组分，是决定胶料使用性能、工艺性能和产品成本的主要因素。从某种意义上说，配合剂的作用就是将橡胶的固有特性发挥并表现出来，已达到和满足使用要求。主链含有双键的橡胶可以用硫黄进行硫化，具有良好的弹性，但另一方面却由于存在这种双键结构，橡胶易于受氧化等外来化学因素的影响，而且热稳定性也较差。主链不含双键的橡胶，不能用硫黄进行硫化，必须采用有机过氧化物或其它交联剂，弹性除一部分橡胶外也不太好，但是具有优异的耐氧老化和热老化等性能。橡胶的物理机械性能与其结构有着密切联系，特别与结晶性有关。结晶橡胶在拉伸作用下容易形成结晶结构，从而呈现较高的强度，反之，非结晶性的橡胶在拉伸作用下难以形成结晶结构，因而不会呈现很高的强度。为了获得橡胶状弹性，大多数合成橡胶采取非结晶性结构。橡胶的耐热性能与其主链结构有关，一般化学键能越高，耐热等级越高，相反则越低。主链结构决定了橡胶的基本性能，侧链结构则对生胶的耐油、耐溶剂性以及电性能等有很大的影响。（橡胶改性方向）（一）乙丙橡胶结构与性能的关系乙丙橡胶的性质是其结构特性的反映，每一类型不同牌号的乙丙橡胶的性能实际上随其分子结构参数的变化而变化。参数主要包括：乙烯、丙烯的比例，单体单元及其序列结构，分子量，分子量分布，第三单体的种类与数量等。 1、乙烯与丙烯的比例及其单体单元分布乙丙橡胶分子结构中乙烯与丙烯含量之比对乙丙橡胶生胶和混炼胶性能、加工行为和硫化胶的物理机械性能均有直接影响。一般表现为随乙烯含量增加，其生胶、混炼胶和硫化胶的拉伸强度提高；常温下的耐磨性能改善；增塑剂、补强剂及其它填料的用量增加，胶料可塑性高，压出速度快，压出物表面光滑；半成品挺性和形状保持性好。当乙烯含量在20～40mol%范围内时，乙丙橡胶的Tg约为-60℃，其低温性能如低温压缩形变、低温弹性等均较好，但耐热性能较差。通常为避免形成丙烯嵌段链段以保证其在乙丙橡胶分子中的无规分布，要求乙烯含量必须大于50mol%；但乙烯含量超过70mol%时，乙烯链段出现结晶，Tg升高，耐寒性能下降，加工性能变差。一般认为乙烯含量在60mol%左右的乙丙橡胶的加工性能和硫化胶物理机械性能均较好，所以多数乙丙橡胶的乙烯含量均控制在此范围内。具体应用中，为在性能上取长补，以获得更好的综合性能，亦可以并用两种或三种不同乙烯/丙烯比的乙丙橡胶，以满足橡胶制品性能的要求。 2、分子量及其分布乙丙橡胶的重均分子量与门尼粘度密切相关，其门尼粘度值（ML1+4100℃）在20～90范围内，个别亦有更高的（105～110），特高门尼粘度的乙丙橡胶可作为充油乙丙橡胶的基础胶，须经充油后方可使用。随着乙丙橡胶分子量的增高，其生胶、混炼胶、硫化胶的拉伸强度、回弹性、硬度和填充用量均有所提高，但混炼、压出等工艺性能变差。乙丙橡胶门尼粘度在50以下时，可在开炼机上加工，50以上最好在密炼机上加工。乙丙橡胶分子量分布指数（Mw/Mn）一般在3～5之间，大多数乙丙橡胶则在3左右。市场上还有更宽分子量分布的乙丙橡胶出售，实际上，这是由两种或多种不同分子量的乙丙橡胶混合而成的。分子量分布宽的乙丙橡胶具有较好的开炼机混炼行为和压延性能。在分子量分布中，如增加低分子量的比例，其混炼胶包辊性能较好，但导致硫化胶的交联密度较低，物理机械性能提高，填充量加大，但加工性能变差，塑炼时门尼粘度下降亦较大。当分子量高到某一极限以上时，若不加入增塑剂则不能进行加工。 3、第三单体三元乙丙橡胶所用第三单体为非共轭二烯烃类，其种类和用量对硫化速度和硫化胶的物理机械性能均有直接的影响。其中，采用过氧化物硫化体系时，ENB-EPDM硫化速度中等，但制

材料结构与性能试题及详细答案

《材料结构与性能》试题一、名词解释（20分）原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。（15分）答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。化学交互作用：基体晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别，具有阻碍位错运动的作用。静电交互作用：晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子的费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分的费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用。三、简述点缺陷的特点和种类，与合金的性能有什么关系（15分）答：点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外，还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大。另外，点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。

橡胶的基本结构与性能

橡胶的基本结构与性能橡胶的分子特征---构成橡胶弹性体的分子结构有下列特点： ①其分子由重复单元（链节）构成的长链分子。分子链柔软其链段有高度的活动性，玻璃化转变温度(Tg)低于室温； ②其分子间的吸引力（范德华力）较小，在常态（无应力）下是非晶态，分子彼此间易于相对运动； ③其分子之间有一些部位可以通过化学交联或由物理缠结相连接，形成三维网状分子结构，以限制整个大分子链的大幅度的活动性。从微观上看，组成橡胶的长链分子的原子和链段由于热振动而处于不断运动中，使整个分子呈现极不规则的无规线团形状，分子两末端距离大大小于伸直的长度。一块未拉伸的橡胶象是一团卷曲的线状分子的缠结物。橡胶在不受外力作用时，未变形状态熵值最大。当橡胶受拉伸时，其分子在拉伸方向上以不同程度排列成行。为保持此定向排列需对其作功，因此橡胶是抵制受伸张的。当外力除去时，橡胶将收缩回到熵值最大的状态。故橡胶的弹性主要是源于体系中熵的变化的“熵弹性”。橡胶的应力－应变性质应力－应变曲线是一种伸长结晶橡胶的典型曲线，其主要组分是由于体系变得有序而引起的熵变。随着分子被渐渐拉直，使得分子链上支链的隔离作用消失，分子间吸引力变得显著起来，从而有助于抵抗进一步的变形，所以橡胶在被充分拉伸时会呈现较的高抗张强度. 橡胶在恒应变下的应力是温度的函数。随温度的升高橡胶的应力将成比例地增大。橡胶的应力对温度的这种依赖称为焦耳效应，它可以说明金属弹性和橡胶弹性间的根本差别。在金属中，每个原子都被原子间力保持在严格的晶格中，使金属变形所做的功是用来改变原子间的距离，引起内能的变化。因而其弹性称为“能弹性”。其弹性变形的范围比橡胶中主要由于体系中熵的变化而产生的“熵弹性”的变化范围要小得多。在一般的使用范围内,橡胶的应力-应变曲线是非线性的,因此橡胶的弹性行为不能简单地以杨氏模量来确定。橡胶的变形与温度、变形速度和时间的关系橡胶分子的变形运动不可能在瞬时完成，因为分子间的吸引力必须由原子的振动能来克服，如果温度降低时，这些振动变得较不活泼，不能使分子间吸引力迅速

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