衬胶技术
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一、 概 述
橡胶衬里是选取一定厚度的片状耐蚀橡胶料，贴合在基体的给定表面，形成连续完整的保护覆盖层，藉以隔离腐蚀介质对基体的作用，达到防腐蚀的目的。它是一项经济实用的传统防腐施工技术。
通常把具有橡胶弹性的高分子材料通称为橡胶或弹性体。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。由于橡胶具有一些特有的加工性质，如优良的可塑性、可粘结性、可配合性和硫化特性等，从而赋予橡胶衬里技术的可行性和实用性。橡胶衬里是最充分的利用了橡胶的优异特性。在橡胶加工及衬里工艺中主要是解决胶料塑性和弹性的矛盾过程。它是先将具有弹性的生橡胶通过素炼变成塑性的塑炼胶，添加适量的配合剂进行混炼、压延、出片、贴合和硫化等步骤，最后获得具有实用价值的高弹性或硬质胶的耐蚀橡胶覆盖层。
橡胶衬里的主要优缺点如表5-1所示。由于橡胶制品不仅具有耐化学药品性能好，而且具有特殊大分子结构所赋予的高弹性，以致兼备优良的耐磨蚀、防空蚀、适应交替变形和温度变化等宝贵的特性。
橡胶衬里的应用已有百余年的历史，近年由于橡胶品种增多，加工技术进步，施工装备及检测手段的完善，目前已形成了配套胶料生产和施工技术较先进的耐蚀橡胶衬里行业。在化工、冶金、电力、矿山、轻工和制药等行业中橡胶衬里仍得到广泛地采用。
表5-1 橡胶衬里的优缺点
优 点 缺 点
1、未硫化胶料具有可塑性、可进行复杂形 状设备的衬覆
2、重量轻，衬里设备易于搬运
3、衬里工艺简单易掌握
4、损坏的胶层易修复
5、常压大型设备的衬胶可在现场施工
6、衬胶层能保持设备中产品的纯净
7、 衬胶层可延长设备的使用期和简化设备结构
8、 衬胶层的整体性好、致密性高，可在复 合衬里中作为防渗层选用
9、橡胶衬里的价格较低 1、耐热性较差。硬质胶的使用范围为0～85℃，软质胶为-25～+75℃
2、 对强氧化性介质的化学稳定性差
3、 衬胶层易被硬物损伤
4、 溶剂能使胶层溶胀
5、 胶层遇高温分解，衬胶设备不能焊接
6、 橡胶的导热性差，不能用作传热
7、 硬质胶衬里的设备不宜在－5℃以下使用或保管
8、 硬质胶的膨胀系数比金属大3～5倍，在温度剧变时胶层会开裂、脱层
9、 衬胶时所用的物料易燃、有毒、必须注意安全操作
二、 橡 胶 料
(一) 橡胶品种
橡胶的品种很多，衬里用的橡胶品种主要有：天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（IIR）等。
这些橡胶的综合性能如表5-2所示。
(二) 配合剂
通常，在橡胶中必须添加适量的化学物质以改善橡胶的性能和满足加工工艺的需要，并且有利于降低成本，最终使胶料更有实用价值。橡胶中添加的化学物质通称为配合剂。
表5-2 橡胶的综合性能
性能品种 天然橡胶 丁苯橡胶 氯丁橡胶 丁基橡胶 顺丁橡胶
比重 0.93 0.94 1.15—1.25 0.93 0.95
伸长率% 600—1200 300--800 400--1000 400--800 400--1000
抗张强度MPa 20--40 0.7--35 10--35 10--21 25--45
使用温度℃ -5--+80 -5--+80 -5--+80 -35--+150 -35--+120
压缩永久变形 良 良 良 可 优
抗撕裂性 优 可 良 良 良
耐磨性 优 优 优 良 优
耐燃性 劣 劣 良 可 可
耐热老化性 可 可 可 良 优
耐油性 可 劣 良 良 良
耐溶剂性 劣 劣 良 良 良
耐酸性 良 良 优 优 良
耐碱性 良 良 优 优 良
耐水性 优 优 良 优 优
耐候性 可 可 优 优 优
与金属粘合性 优 优 优 可 可
加工特性 优 优 良 良 良
橡胶配合剂的种类很多。它们在橡胶中所起的作用可分为：硫化剂、硫化促进剂、促进助剂、增塑剂、补强剂、防老剂、填充剂、着色剂和特性助剂等。每种化学物质在不同的橡胶中可起着不同的作用，而在同种橡胶中也可同时起着多种作用。配合剂分类时一般以其在橡胶中所起的主要作用为代表，选用时应特别注意。
(三) 胶料配方
1、 配方设计
胶料是由橡胶和配合剂按一定比例、通过适当的工艺过程而制成。胶料的配方设计就是选择橡胶和配合剂的品种，确定最优化的组分，采用合理的工艺条件和质量控制手段，生产出最佳综合性能的胶料。由于胶料的性能决定了橡胶衬里层的主要性能和使用寿命，因此胶料的配方设计是一项最基本和特别重要的工作。
2、 典型配方 衬里用的胶料是根据使用要求而设计的。目前已有配套胶料的系列制品供选用，其最佳的典型配方可分如下几类。
（1） 加压蒸汽硫化用胶料的标准配方 此系列胶料均需放在硫化釜或衬胶设备本体中采用加压蒸汽进行硫化，典型配方如表5-3所示。
表5-3 加压蒸汽硫化用胶料标准配方
组 分 硬质胶料 半硬质胶料 软质胶料
新号 509 S1001 24 9067 402 9071 407 9064 41410 403
旧号 509 509-1 509 1814 1814 1751 1976 1976-5
天然橡胶
硫磺
促进剂D
氧化镁
氧化锌
软质碳黑
喷雾碳黑
硬质碳黑
硬质胶粉
滑石粉
重晶石粉
陶土
松焦油
沥青
凡士林
白蜡
黑油膏
古马隆
防老剂D
硬脂酸 100
43
1
2
5
60
10
1 100
43
1
2
5
70
1 100
43
1
3
30
30
13 100
59.13
1.8
23.67
2.7
30.01
18.90
5.4 100
43
1
2
5
60
2 100
30
1.2
6
75
10 100
20
1
2
5
60
10
2 100
3.6
8
60
10
10 100
3
5
60
8
12
1.5 100
4
1
3
5
15
40
50
4
2.5
2
2.5
1
（2） 加压热硫化并用胶料标准配方 天然橡胶和丁苯橡胶混炼的胶料，其化学稳定性和主要物理机械性能等方面与天然橡胶制成的胶料没有明显的区别，它的衬里工艺也完全相同。此项并用胶料的年典型配方见表5-4所示。
表5-4加压热硫化并用胶料标准配方
组 分 硬质胶料 半硬质胶料 软质胶料
27 25 28 26
天然橡胶
丁苯橡胶
硫磺 60
90
64.5 40
60
65 60
90
45 40
60
3.6 氧化镁
促进剂D
高耐磨碳黑
喷雾碳黑
硬质胶粉
滑石粉
重晶石粉
陶土
沥青
凡士林
黑油膏
亚麻仁油 3
4.5
88
15
4.5 25
2
3
3
19.9
10
3
5 9
3
112.5
10.5
3.3 8
6
10
10
（3） 常压热硫化胶料基本配方 常压热硫化制度可采用热水或蒸汽为传热介质，在常压下95℃左右的温度中约经20～72小时的硫化才能使胶料达到正硫化程度。典型配方见表5-5所示。
表5-5常压热硫化胶料基本配方
组 分 硬质胶料 软质胶料
1 2 1 2
天然橡胶
丁苯橡胶
硫 磺
氧化镁
氧化锌
硬脂酸
炉法碳黑
沥青
机油
促进剂D
促进剂M
促进剂TMTD
防老剂D 50
50
35
7
7
2
90
2.5
2.5
3
7
2 100
35
7
7
2
80
1
2
1
3
2 100
0.5
5
1
90
0.5
2
3 100
2.2
5
1
25
5
0.65
1
（4） 热硫化用合成橡胶料参考配方 热硫化用胶料的典型配方如表5-6所示。表列的配方均为软质胶料的参考配方，需用热硫化。
（5）常温（自然）硫化用胶料参考配方 常温硫化用胶料有两种，一是未硫化胶料，选用常温硫化的胶浆粘合，在室温下同步达到正硫化程度；一是已硫化的软质胶料，经常温硫化的胶浆贴衬后，在室温下胶浆硫化而具有使用价值。此项典型配方如表5-7所示。
表5-6热硫化用合成橡胶料参考配方
组 分 氯丁胶料 丁苯胶料 丁基胶料
