青岛大学橡胶学习资料整理

1、高分子链的近程结构（1）高分子链的化学组成：碳链高分子：主链全部有共价键连接的碳原子组成，不易水解，易成型加工，易燃易老化；杂链高分子：主链中除碳原子外，还有其他原子以共价键连接，易水解，耐热性好，强度高；元素高分子：耐热性和耐寒性高，弹性塑性好，可溶（2）单体单元的键合：单烯类单体和双烯类键合（3）共聚物单体的键接形式：无规、交替、嵌段、接枝（4）高分子的构型（分子中原子在空间的相对位置和排列）：几何异构和旋光异构（5）高分子链的键合形状（构造）1.线型：形状：整条高分子犹如一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可舒展成直线，各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。

特点：分子间无化学键，既可溶解又可熔融，熔体粘度低，易于加工成型。

2.支链型：链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。

主链带有长短不一的支链（星型、梳型、无规支链型）特点：与线形大分子相比，带短支链的高聚物更易溶解和熔融，且机械强度低，硬度低，韧性高，分子上有叔碳原子，反应活性高，热稳定性差，易老化变硬变脆。

3.交联型：高分子链之间由支链通过化学键相键接，形成的三维网状大分子，热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。

2. 特点：分子间形成网状结构，整个高聚物就是一个大分子，既不溶解也不熔融，只能熔胀。

随着分子间交联程度的增加，材料的弹性降低，但机械强度和硬度都增加。

2、影响高分子链柔顺性的因素高分子的柔顺性就是高分子链能够改变其构象（单键内旋转产生分子中原子在空间的几何排布状态）的性质，单键越多，内旋转容易，构象越多，柔顺性越好（1）主链结构：主链由单键构成或含有非共轭双键，柔顺性好，含共轭双键，呈刚性（2）取代基：体积大，单键内旋转空间位阻大，极性大，分子内和分子间作用力大，内旋转受阻大，数量多，非键合原子多，内旋转阻力大，柔顺性差；对称排列，分子偶极矩小，内旋转容易，柔顺性好（3）支化和交联：短支链增大分子间距，分子间作用力低，柔顺性好，长支链增加构象，柔顺性好，支链过多，阻碍内旋转，柔顺性下降；交联密度小，对柔顺性影响不大，交联密度高，柔顺性下降（4）分子链长短：分子链越长，单键越多，构象越多，柔顺性越好（5）分子链规整性：分子链越规整，越容易结晶，柔顺性差（6）外界条件：温度升高，分子热运动能量高，内旋转容易，构象数增多，柔顺性好；外力作用慢，分子链有时间克服位阻，改变构象，柔顺性好，外力作用快，分子链来不及内旋转改变构象，柔顺性差3、结晶高聚物的性能（1）渗透性和耐热性：结晶后密度大，分子链排列规整，渗透性提高，链段不能运动，分子间作用力增大提高抵抗热破坏的能力，晶体稳定，结晶后耐热性提高（2）力学性能：结晶使链段活动空间减少，分子间力增大，冲击强度降低，拉伸强度，定伸应力，硬度增加（3）光学性能：非晶态高聚物透明，晶态高聚物为两相共存的非均型体系，光在内部折射和散射，透光率下降4、高聚物取向取向：在外力作用下，高分子链沿外力场方向有序排列的现象，三维有序，自发过程；解取向：取向分子趋向无规排列的过程，一维二维有序，被动过程（1）按外力作用方式：单轴取向：材料沿一个方向拉伸，高分子链沿拉伸方向排列双轴取向：材料沿两个垂直方向拉伸，高分子链倾向于拉伸平行面排列（2）按运动单元：对于非晶态高聚物，链段取向：高弹态下通过单键的内旋转造成链段运动实现，大分子链取向：粘流态下通过链段的协调运动实现；对于结晶高聚物，非晶区发生链段、大分子取向，晶区发生微晶取向取向对高聚物性能影响性能变化：1.取向前-各向同性；取向后-各向异性2.一般情况下，材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度等）在取向方向上显著增强，而在垂直于取向方向上则有所下降；3结晶聚合物，取向后材料的密度和结晶度都会增大，使材料的使用温度得到提高4由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别，取向后的材料还会出现双折射现象5、高分子热运动特点：（1）运动单元多重性（整链运动、链段运动、支链和侧基运动、原子振动、晶区运动）（2）对时间的依赖性（力学松弛现象）（3）对温度的依赖性（时温等效原理）6、非结晶高聚物的力学形态温度-形变曲线：玻璃态：键长键角变化；形变量小且可逆，模量高，普弹性，强迫高弹；塑料；玻璃化转变区：链段解冻；形变、模量突变；玻璃化转变温度Tg高弹态：链段运动；形变量大且可逆，模量高，高弹性，松弛现象；橡胶；粘流转变区：大分子链开始运动；形变、模量突变；粘流温度Tf粘流态：大分子链运动；形变量大且不可逆，模量低；粘合剂、涂料。

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿（4）第三章补强与填充体系§3-1 绪论填料是橡胶工业的主要原料之一，它能赋予橡胶许多优异的性能。

例如，大幅度提高橡胶的力学性能，使橡胶具有磁性、导电性、阻燃性、彩色等特殊的性能，赋予橡胶良好的加工性能，降低成本等。

一．何谓补强与填充？补强：在橡胶中加入一种物质后，使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为。

凡具有这种作用的物质称为补强剂。

填充：在橡胶中加入一种物质后，能够提高橡胶的体积，降低橡胶制品的成本，改善加工工艺性能，而又不明显影响橡胶制品性能的行为。

凡具有这种能力的物质称之为填充剂。

二．填料的分类填料的品种繁多，分类方法不一。

填料按不同方法分类如下：（1）按作用分补强剂：炭黑、白炭黑、某些超细无机填料等。

填充剂：陶土、碳酸钙、胶粉、木粉等。

（2）按来源分有机填充剂：炭黑、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、树脂等。

无机填充剂：陶土、碳酸钙、硅铝炭黑等。

（3）按形状分粒状：炭黑及绝大多数无机填料。

纤维状：石棉、短纤维、碳纤维、金属晶须等。

三．橡胶补强与填充的历史与发展橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。

在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉，当时可能是为了防止光老化。

后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。

在Hancock发明混炼机后，常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。

1904年，S. C. Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa，但当时并未引起足够的重视。

在炭黑尚未成为有效补强剂前，人们用氧化锌作补强剂。

一段时间后，人们才重视炭黑的补强作用。

我国是世界上生产炭黑最早的国家。

1864年美国开始研制炭黑。

1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。

炭黑的补强性不仅使它得到广泛的应用，而且也促进了汽车工业的发展。

二战前槽黑占统治地位，50年代后用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑，炉黑生产满足了轮胎工业发展的要求。

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿（1）青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理合成橡胶在8种合成橡胶中全部由我国自行研究开发的胶种有BR、SSBR、SBS和CR；全部引进国外技术的胶种是EPDM。

§1.3丁苯橡胶（SBR）SBR是产量最大的合成橡胶，占合成橡胶总量的55%，70%用于轮胎。

按合成方法分为乳聚（1933年由德国的Farben公司生产）和溶聚（60年代投入工业化生产，发展较快）SBR两大类。

一．合成方法聚合单体：丁二烯（占2/3以上）、苯乙烯（少于1/3）1．乳液法：高温乳液聚合：50℃低温乳液聚合：5℃2．溶液法：60年代后投入工业化生产，该胶具有滚动阻力低，抗湿滑性好、综合性能高等特点，在轮胎行业中获得广泛应用。

二．分类（按制法分）三．SBR的结构乳聚SBR：顺1，4—结构含10%，反1，4—结构70%，1，2—结构20%溶聚SBR：顺1，4—结构比乳聚高，其它比乳聚低四．SBR的性能（一）性能1．物理常数密度（g/cm3）d=0.92~0.94折光指数 1.532．SBR强度比NR差生胶格林强度约为0.5MPa；纯胶硫化胶的强度为1.4~3.0MPa；但炭黑补强后硫化胶的拉伸强度高达17~28MPa。

撕裂强度比NR低，大约为NR的一半。

3．弹性、耐寒性比NR差。

4．耐热、耐老化、耐磨性比NR好（苯环弱吸电、体积大—分子内摩擦大、双键浓度低），硫化反应速度慢。

5．SBR耐屈挠疲劳性比NR差，但耐初始龟裂性好，耐裂口增长性差。

6．SBR粘着性比NR差。

7．SBR的电性能和耐溶剂性SBR电绝缘性能良好，耐溶剂性比NR好，但仍不耐非极性油类。

8．抗湿滑性优于NR、BR。

（二）配合与加工配合：必要成分—硫化剂：硫黄用量比NR中少(双键量少)促进剂：促进剂用量比NR中多(硫化速度慢)活化剂补强剂：主要是炭黑(非自补强性)增粘剂：本身粘性差，用烷基酚醛树脂，古马隆树脂增粘一般成分—防老剂，软化剂加工：塑炼性—一软丁苯（门尼粘度在40~60之间）一般不需要塑炼；混炼性——SBR对炭黑湿润性差，混炼生热高，开炼机应控温在40~50℃之间且包冷辊。

前言什么是橡胶机械橡胶制品加工所用的机器及设备开练机1. 了解当代炼胶车间的特点。

中心化；使用大容量的炼胶设备；采用双螺杆挤出机代替开炼机压片；实行计算机和网络远程管理；胶料生产线机械化、联动化、自动控制水平越来越高2 掌握塑炼、混炼、压片、供胶及热炼等工艺的概念及他们之间的区别，分别采用什么方法可以达到目的。

1）塑炼：把弹性生胶转变成可塑状态的工艺加工过程。

（塑炼机）2）混炼：将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的工艺过程。

（混炼机）3）压片：在开炼机上把胶料压成一定的宽度和厚度的工艺过程。

（压片机）4）供胶：在开炼机上把压成一定的宽度和厚度的胶料，送到下一步工艺（挤出、压延）的工艺过程。

5）热炼：根据工艺要求，在开炼机上把胶料加工成一定的温度和可塑度，并送到下一步工艺（热喂料、压延）的工艺过程。

（热炼机）6）不同点：辊筒面形状不同塑炼机，混炼机及压片机的辊面是光滑的，而热炼机的表面可能带有沟槽。

5. 掌握开炼机的工作原理。

依靠两个相对回转的辊筒对胶料产生挤压、剪切作用，经过多次捏炼，以及捏炼过程中伴随的化学作用，将橡胶内部的大分子链打断，使配方中的各种成分掺和均匀，而最后达到炼胶的目的。

从辊筒间隙中排出的胶片，由于两个辊筒表面速度和温度的差异而包覆在一个辊筒上，重3掌握开炼机强化炼胶效果应具备的条件。

1）使胶料摩擦角大于接触角（φ>α）以便把胶料带入辊距；2）使前后辊速（线速度）不相等，以便对辊隙中的胶料进行强烈的挤压和剪切；3）炼胶时，需要切割翻胶，以破坏胶料的封闭回流线，加强物料的分散效果；4）炼胶过程中不断调整辊距，以改变速度梯度，提高炼胶效果。

4. 掌握横压力的概念及其影响因素。

1）胶料在辊隙间对辊筒产生的径向作用力亦即横压力，又称分离力。

2）影响因素：胶料的性质、加工温度、辊距和辊筒线速度等。

5. 掌握开炼机功率消耗的特点1）胶过程中，传动电动机的功率消耗是不均匀的。

2）消耗的功率大。