橡胶加工工艺学复习及答案

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绪论

1. 橡胶材料的定义、基本特点、应用领域 橡胶材料的定义:橡胶是高分子材料的一种; 常温下的高弹性是橡胶材料的独有特征.是其他任何材料所不具备的,因此橡胶也被称为弹性体

基本特点:(1)具有高弹性(2)具有粘弹性(3)具有缓冲减震作用(4)具有电绝缘性

(5)具有温度依赖性(6)具有老化现象(7)必须进行硫化

应用领域:交通运输、建筑、电子、石油化工、农业、机械、军事、医疗等各个工业部门以及信息产业

2.相关概念:橡胶、生胶、混炼胶、硫化胶

橡胶:橡胶是一种材料,具有特定的使用性能和加工性能,属有机高分子材料

生胶:

没有加入配合剂且尚未交联的橡胶。

一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成,可以溶于有机溶剂。

混炼胶 :生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。常用的配合剂有硫化剂、促进剂、活性剂、补强填充剂、防老剂等。

硫化胶 :混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下,经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。一般不溶于溶剂。

第一章 生胶

1. 橡胶的分类:按照来源、形态、交联方式、化学结构分

(1)按来源与用途分天然橡胶,合成橡胶(2)按外观形态分固体,液体,粉末橡胶(3)按交联方式分化学交联的传统橡胶,热塑性弹性体(4)按化学结构分碳链橡胶,杂链橡胶

2. 天然橡胶与合成橡胶在品种、产量、性能和用途上的对比

生胶类型 品种 产量 性能 用途宽广

天然橡胶 较少 较低 综合性能好 较窄

合成橡胶 较多 较高 特种性能好 较广

3. 天然橡胶(NR ):分子结构、自补强性(原因)、性能(非极性、耐寒、耐热、弹性、机械性能、绝缘性好、化学性能等)

分子结构:

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,使本身的强度提高的性质。

天然橡胶的性能:(1)耐寒性好(2)耐热性不是很好(3)弹性较高,在通用胶中仅次于顺丁橡胶(4)机械强度高(斯格林强度:未硫化橡胶的拉伸强度)(5)是非极性物质,是一种较好的绝缘材料(6)良好的耐化学药品性及一般溶剂作用,耐稀酸、稀碱,不耐浓酸、油,耐水性差(7)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,α-H 的活性大,使NR 更易反应(易老化、硫化速度快)。

4. 聚丁二烯橡胶(顺丁胶、BR ):结构、特性(不饱和、非极性、耐寒性好、弹性、耐磨性等,无自补强性,强度低) 分子结构:

CH 2CH C 3

CH 2CH ][n

特性(1)不饱和性橡胶,可与硫磺及氧起反应,化学活性较NR 低,耐热耐老化性较NR好。

(2)非极性橡胶,耐油性差(3)结晶性橡胶,无自补强作用,强度低(4)弹性高(最高);耐低温(Tg= –105℃);耐磨(Tg有关);生热小(5)加工性能差(对温度敏感,温度高则易

脱辊),不耐撕裂,粘着性差,抗湿滑性不佳(6)较易冷流

5. 丁苯橡胶(SBR):丁二烯、苯乙烯共聚而成;特性(不饱和、非极性、耐气透性、耐磨性等)

丁二烯和苯乙烯(70:30)的共聚物。为浅黄褐色弹性体

分子结构:

特性:(1)不饱和性橡胶,化学活性较NR 低,硫化速度较慢,耐热耐老化性较好。

(2)非极性橡胶,耐油性差(比NR 稍好)(3)非结晶性橡胶,无自补强性,纯胶强度为1.4~3.0 MPa,因此需用炭黑补强。(4)耐磨性,耐气透性良好(5)弹性低,耐寒性,自粘性差,生热大,加工收缩性大。充油后能降低生热,加工性能好。另外,SBR不易过炼,可塑度均匀。

6. 聚异戊二烯橡胶(异戊橡胶,IR):合成天然橡胶

根据所用催化剂的不同分为钛型(高顺式)和锂型(中顺式)。

性能(与NR相比):(1)硫化速度较慢,硫化胶的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等均较低,而扯断伸长率较大。弹性较好、生热小、抗龟裂性好。(2)耐水性、电绝缘性及耐老化性比NR好(3)易于塑炼,流动性优于NR,但对填料的分散性及粘着性比NR差。

7. 乙丙橡胶:特性(耐腐蚀、化学稳定性、电绝缘性等)、二元乙丙橡胶(EPM)需如何硫化?

分子结构式:

特性:(1)饱和性橡胶,耐热、耐老化、耐化学腐蚀性优秀,化学稳定性极高。

(2)非极性橡胶,耐油性差。(3)非结晶性橡胶,无自补强性,需补强。(4)弹性好(仅次于NR,BR),耐冲击性能好(分子上为单键),耐热水(5)电绝缘性相当好(5)可用硫磺来硫化,也可用过氧化物来硫化,但二元乙丙橡胶只能用过氧化物来硫化。(6)硫化速度慢,与其他不饱和橡胶并用难,自粘性及互粘性较差,加工性能不好

8. 丁基橡胶(IIR):哪两种单体共聚、特性

IIR由异丁烯与少量异戊二烯单体在低温下(约-100 ℃)共聚而成。呈白色或灰白色半透明状

分子结构

特性:(1)饱和性橡胶,耐热、耐臭氧、耐化学腐蚀性能优良。(2)非极性橡胶,耐油性差。(3)结构较规整,伸长时能结晶(Tg= - 65 ℃)强度较高。(4)具有优异的气密性(5)良好的绝缘性能(体积电阻大),减震消音(6)硫化速度慢(双键少),并用性能差,粘着性差,易生热,弹性较小。

9. 氯丁橡胶(CR)、不饱和、极性橡胶,硫化(金属氧化物)

分子结构

特性

(1)不饱和性橡胶,化学性质稳定,耐老化性能优良。(2)极性橡胶,耐油耐溶剂性能优良,气密性、粘着性好,有导电性。(3)易结晶性(Tg=-43℃),有自补强作用,

有自熄性,阻燃,贮存稳定性差,对温度敏感,需用金属氧化物(ZnO、MgO)来硫化。

(4)弹性较低,耐寒性较差,低温使用不理想。(极性橡胶共同点)

10. 丁腈橡胶(NBR):丁二烯、丙烯腈共聚而成

分子结构

特性;(1)非结晶、不饱和的极性橡胶,强度低。(2)优异的耐油、耐溶剂性。(3)耐热,耐老化,耐磨性较好。(4)耐气透性良好(有极性的缘故),但电绝缘性不好,属于半导体(5)弹性、耐寒性、耐屈挠性、抗撕裂性较差

11. 硅橡胶(Q):使用的温度范围、无毒无味、相当好的稳定性、硫化方式;氟橡胶耐发烟硫酸

.性能1)非碳链饱和性橡胶,能结晶,弹性、耐寒性、耐热性、耐老化性及耐腐蚀性好。

硅橡胶是所有橡胶中使用温度范围最宽的。(2)无毒无味,具有生理惰性,有相当好的稳定性。(3)强力低,耐酸碱性不好,需用白炭黑补强,不能用硫黄硫化,而是用过氧化物进行交联。

氟橡胶(FPM)

特性(1)为结晶性、饱和、极性的橡胶,耐热性(300℃),耐化学腐蚀性,耐油性较好,是唯一能耐发烟H2SO4的橡胶。(2)需用过氧化物、有机胺及其衍生物来硫化。(3)气密性与IIR相近。(4)弹性、耐寒性较差,机械强度不高

12. 聚氨酯橡胶(U)聚氨基甲酸酯橡胶的总称,耐磨性最好

聚氨酯橡胶(U)是聚氨基甲酸酯橡胶的总称,它由聚酯(或聚醚)与二异氰酸酯类化合物缩聚而成。

结构式:

性能(2)饱和性橡胶,拉伸强度高(27.5~41.2 MPa),耐磨性最好。(2)耐油,耐氧化,耐臭氧,耐寒性能好,气密性仅次于IIR。

13. 丙烯酸酯橡胶(ACM)(耐热、耐油)

丙烯酸酯橡胶是由丙烯腈与其它不饱和单体共聚而制得,常见的品种是丙烯酸丁酯与丙烯腈的共聚物

结构式

性能:具有饱和性与极性橡胶的共同特性,最大的特点是兼有优越的耐热和耐油性;但耐寒性、耐水性差。

14. 氯醚橡胶的特性(耐寒、耐油)

氯醚橡胶指侧基上含有氯的聚醚型橡胶,由环氧氯丙烷均聚或与环氧乙烷共聚而得。

均聚物:CO