橡胶基础知识

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橡胶配合剂——防老体系
为了防止生胶及硫化胶的老化，在橡胶 配方组成中加入一类特殊的物质，这类物质 称为防老剂。
按使用性质划分有： 防止光老化的防光老化剂； 防止热氧老化的耐热老化剂； 防止交变负荷导致老化的抗疲劳剂； 防止臭氧老化的抗臭氧老化剂； 防止重金属老化的有害金属抑制剂。 为防止多种老化方式，通常需加入多种防老剂组成防老体系，同时多 种防老剂也可以起到协同效应。
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橡胶配合剂——硫化体系
未硫化的橡胶是塑性的，不具有使用性，需加入硫化剂，使其发生交联反 应，变成具备各种性能的高弹态的橡胶。使用最广泛的硫化剂是硫磺，其次还 有含硫化合物，有机过氧化物，金属氧化物等。按加入硫化剂的种类，橡胶的 硫化分为硫磺硫化体系与过氧化物硫化体系。 为了获得较高的硫化速度，还需加入硫化 促进剂，加入胶料后能促使硫化剂活化， 加速硫化剂与橡胶分子间的交联反应，达 到缩短硫化时间的目的。促进剂有很多种， 通过调整促进剂的种类可调整胶料的硫化 速度计交联程度。
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丁腈橡胶（NBR）
丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两单 体经乳液聚合而得的共聚物，称 为丁二烯-丙烯腈橡胶，简称丁腈 橡胶。根据丙烯腈的含量分为不 同的牌号。
丁腈橡胶化学结构中带有极性基团， 对非极性或弱极性的油类、液体燃 料和溶剂等有较高的稳定性。使用 温度-40℃至100℃，可短时间在 120℃下使用。
于制造耐油、耐热、耐老化的制品。
2.硅橡胶（VMQ） 为主链含有硅、氧原子的特种橡胶，其中起主要作用的是硅元 素。 其主要特点是既耐高温（最高300℃）又耐低温（最低－100℃），是目前
最好的耐寒、耐高温橡胶；同时电绝缘性优良，对热氧化和臭氧的稳定性很高，
化学惰性大。缺点是机械强度较低，耐油、耐溶剂和耐酸碱性差，较难硫化，价 格较贵。使用温度：－60℃~＋200℃。 主要用于制作耐高低温制品、耐高温电 线电缆绝缘层，由于其无毒无味，还用于食品及医疗工业。
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丁基橡胶（IIR）
丁基橡胶是异丁烯单体与少量异 戊二烯共聚合而成。
由于丁基橡胶 具有优异的气 密性，在内胎、 瓶塞等产品领 域应用广泛。
丁基橡胶性能特点： 气体透过性小，气密性好； 回弹性非常小，具有吸收 振动和冲击能量的特性； 耐热老化性优良； 耐水性好，水渗透率极低 粘合性和自粘性差；与金 属粘合性不好。
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特种橡胶
3. 氟橡胶（FPM/FKM） 是由含氟单体共聚而成的有机弹性体。 其特点耐温高可
达300℃，耐酸碱，耐油性是耐油橡胶中最好的，抗辐射、耐高真空性能好；电
绝缘性、机械性能、耐化学腐蚀性、耐臭氧、耐大气老化性均优良。缺点是加工 性差，价格昂贵、耐寒性差。 主要用于国防工业制造飞机、火箭上的耐真空、耐 高温、耐化学腐蚀的制品。 4. 聚氨酯橡胶（AU\\EU） 由聚酯（或聚醚）与二异氰酸酯类化合物聚合而成的 弹性体。 其特点是耐磨性好，在各种橡胶中是最好的；强度高、弹性好、耐油性 优良。耐臭氧、耐老化、气密性等也优异。缺点是耐低温性能较差，耐水和耐碱
顺丁橡胶（BR）
化学名称为顺式-1，4-聚丁二烯橡 胶，简称顺丁橡胶，代号BR，为 化学合成橡胶，国内牌号为 BR9000。
顺丁橡胶本身机械强度很低，一般 不会单独使用，通常与天然橡胶、 丁苯橡胶等并有，以改善橡胶的性 能。使用温度-60℃至80℃。
顺丁橡胶性能特点： 回弹性高； 较好的弹性； 滞后损失小、生热低； 玻璃化转变温度低，低温性能好； 耐磨性优越； 撕裂强度较低，抗切割性差。
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橡胶性能介绍
门尼粘度测试 硫化仪测试 硬度测试 拉伸性能测试 撕裂强度测试
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热老化测试 压缩永久变形测试 耐液体测试
耐臭氧测试
其他测试
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门尼粘度测试
门尼粘度：门尼粘度(Mooney viscosity)又称转动(门尼) 粘度，是用门尼粘度计 测定的数值，门尼粘度计是一个标准的转子，以恒定的转速，在密闭室的试样中 转动。转子转动所受到的剪切阻力受橡胶粘度的大小影响。门尼粘度反应的是橡 胶流动性的大小。
过氧化物硫化体系可赋予橡 胶较好的耐热性，较低的压 缩永久变形，但耐疲劳性较 差。为消除橡胶硫化后残余 过氧化物，使用此硫化体系 的橡胶需经过二次硫化过程。
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橡胶混炼工艺
混炼过程： 生胶——塑炼——加入配合剂——一段混炼——一段混炼胶——加入硫化 剂——二段混炼——二段混炼胶 按工艺分为开炼混炼与密炼混炼
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橡胶种类及配合剂
天然橡胶 顺丁橡胶 丁苯橡胶 三元乙丙橡胶 氯丁橡胶 丁基橡胶 特种橡胶 防老体系 填充体系 硫化体系 混炼工艺
丁腈橡胶
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天然橡胶（NR）
天然橡胶是从天然植物中获取的以 聚异戊二烯为主要成分的天然高分 子化合物。使用温度-50℃至80℃。
丁腈橡胶性能特点： 耐油、耐非极性溶剂好； 耐寒性、耐低温性较差 弹性差； 滞后损失大，生热高。
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三元乙丙橡胶（EPDM）
乙丙橡胶是乙烯和丙烯为基础单体合成的共 聚物。橡胶分子链中依单体单元组成不同， 有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，二元 乙丙橡胶为乙烯和丙烯的共聚物，代号为 EPM；三元乙丙橡胶为乙烯、丙烯和少量第 三单体的共聚物，代号为EPDM，统称为乙 丙橡胶（EPR），其国内外生产的牌号很多， 性能也差异较大。 由于三元乙丙橡胶的橡胶分子链中 双键很少，使其具体优异的耐热、 耐臭氧性能，其使用温度-60℃至 150℃。 乙丙橡胶性能特点： 耐热性好； 耐臭氧性好； 耐寒性、耐低温性好； 粘结较差。
缺胶 脱胶 气泡 烂泡 开裂 欠硫 粘模 烫模
缺胶、脱胶
缺胶：因胶料重量不足或流动性差导致应该有橡胶的地方出现部分缺损。
脱胶：橡胶与骨架嵌件粘接失效，出现脱开或分离。
气泡、烂泡
气泡：又称“鼓包”，因气体被包裹在橡胶表皮层中而形成局部表皮 层起泡的现象； 烂泡：又称“窝气”，因气体没有被排出模腔外，以致模腔死角处的 橡胶呈欠硫粘糊状，并高突于周围橡胶表面的现象。
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氯丁橡胶(CR)
氯丁橡胶是氯丁二烯经乳液聚合 而成，称聚氯丁二烯橡胶，简称 氯丁橡胶。
由于氯丁橡胶分子结构中引入了 氯原子，使其具有了一定的极性， 所以其耐油性、耐燃性较好。使 用温度-40℃至100℃，短时间可 至120℃。
氯丁橡胶性能特点： 耐油仅次于丁腈橡胶； 具有一定的耐燃性； 粘结性能较好 耐寒性较差； 动态生热大； 储存稳定性较差。
ML：最小转矩值，反映未硫 化胶在一定温度下的流动性。 MH：最大转矩值，可一定程度 上反映硫化胶最大交联程度。 TS1：焦烧时间，曲线上由最低 转矩上升1kg· cm所对应的时间。 TC10：起始硫化时间，转矩达 到ML+10%（MH－ML）时所 对应的硫化时间。 TC90：正硫化时间，转矩达到 ML+90%（MH－ML）时所对 应的硫化时间。
橡胶硬度测试
橡胶硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范 围一般在20~100之间，单位有邵氏A、邵氏D，橡胶国际硬度。
橡胶硬度测试方法： GB/T 531 橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法； ISO 7619-1 硫化或热塑性橡胶 压痕硬度的测定 ——硬度计法； ASTM D2240 用硬度计测定橡胶硬度的试验方法； DIN 53505 橡胶试验 肖式A和D的硬度试验； JIS K6253 硫化橡胶及热塑性橡胶的硬度试验方法。
Βιβλιοθήκη Baidu
密炼混炼过程需控制的参数： 1. 生胶塑炼时间； 2. 一段混炼压力； 3. 一段混炼排胶温度； 4. 开炼翻炼时间； 5. 二段混炼压力； 6. 二段混炼排胶温度； 7. 开炼翻炼时间。
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开炼混炼过程需控制的参数： 1. 加料顺序； 2. 混炼时间； 3. 混炼温度。
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硫化产品缺陷介绍
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丁苯橡胶（SBR）
化学名称为丁二烯-苯乙烯橡胶， 简称丁苯橡胶，国内牌号为 SBR1502、SBR1712等。
丁苯橡胶本身机械强度也比较低， 需要填充大量的补强剂才能达到一 定的机械强度，通常与天然橡胶、 顺丁橡胶等并有。使用温度-40℃至 100℃。
丁苯橡胶性能特点： 耐老化、耐热、耐磨耗等性能比 天然橡胶优良； 弹性不如天然橡胶好，滞后损失 大，生热高。
性差，耐芳香烃、氯化烃及酮、酯、醇类等溶剂性较差。使用温度范围：约－
30℃~＋80℃。 制作垫圈、防震制品，以及耐磨、高强度和耐油的橡胶制品。 除了上述特种胶外，还有耐化学溶剂的氯醇橡胶（CO\ECO）、阻燃好耐溶 剂耐酸碱的氯磺化聚乙烯橡胶（CSM），耐油性优良的聚硫橡胶，各种可重复利
用的热塑性弹性体等。
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特种橡胶
1. 丙烯酸酯橡胶（ACM\\AEM）： 它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。 其 特点是兼有良好的耐热、耐油性能，同时耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外线、气密 性优良。缺点是耐寒性差，不耐水，不耐蒸汽及有机和无机酸、碱。在甲醇、乙 二醇、酮酯等水溶性溶液内膨胀严重。同时弹性和耐磨性差，电绝缘性差。 可用
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橡胶配合剂——填充体系
橡胶填充体系是橡胶配方中的主要原材料之一，它能赋予橡胶 一些优异的性能，同时也损害橡胶一些性能。 1. 炭黑：它是橡胶中最重要的填料，对橡胶能起到补强的作用，提高橡胶 的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等机械性能，同时也能增加橡胶的模量， 按粒径大小划分为不同的型号。 2. 油料：在橡胶中起到软化作用，又称为物理增塑剂，机理是它能够增加 橡胶大分子间的距离，减少分子间作用力。加入后有利于橡胶混炼，但 对橡胶的机械性能有不利影响，并减小橡胶的模量。 3. 白炭黑，其主要化学成分是二氧化硅，由于其对橡胶具有补强左右，故 称为白炭黑。由于其将相对便宜，可部分代替炭黑使用。 除了上述主要填充剂外，还有碳酸钙、陶土、滑石粉等非补强性填充剂， 这类填充剂价格便宜，可有效降低橡胶混炼胶的成本。
ML100℃（1+4）或MS100℃（1+4）中： M表示门尼； L表示用大转子； S表示用小转子； 100℃指测试温度； 1表示预热1分钟； 4表示试验4分钟。
硫化仪测试
胶料硫化仪测试主要测试的是胶料的硫化速度，主要参数有ML、MH、 TS1、TC10、TC90。橡胶的硫化速度受温度的影响比较显著，所以测试时必 须指明测试温度。
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拉伸测试
橡胶拉伸测试的性能主要有扯断强度（MPa）、扯断伸长率（%）、100%定 伸（MPa） 、300% （MPa）定伸等。
橡胶拉伸测试方法： GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定； ISO 37 硫化橡胶和热塑性塑料 拉伸应力 应变特性的测定； ASTM D412 硫化橡胶、热塑橡胶和热塑合成橡胶张力 DIN 53504 硫化橡胶的拉伸试验方法 JIS K6251 硫化橡胶的拉伸试验方法。
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开裂、欠硫
橡胶开裂：橡胶面上呈现裂口的现象；
欠硫：橡胶内部呈微孔状态，外部呈隆 起变形的现象。
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粘模、烫模
粘模：指硫化产品局部橡胶被粘于模腔壁 上而缺损的现象。
烫模：又称“卷边”，“咬边”等，指产品分模线 处不光滑，出现裂口，锯齿型废边等现象；
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按国际上统一的理化性能、指标 分为5L（特级）、 5（一级）、 10（二级）、 20（三级）、 50 （四级）共五个等级 。
我国国产的天然胶标准胶代号SCR； 泰国产的标准胶代号为STR； 马来西亚的标准胶代号为SMR 天然橡胶性能特点： 具有较好的机械强度； 较好的弹性； 较好的粘结性能； 较好的耐磨性； 耐热性差； 耐臭氧性不佳； 耐溶剂性较差。
Lesson Learned…
胶粘剂硫化时间试验
武建新
Ningbo Tuopu Group Co.,Ltd.
Power Chassis Part Systems-R&D Center December 20, 2015
目录
橡胶种类及配合剂 硫化产品缺陷介绍 橡胶性能介绍
橡胶材料要求及标准介绍