第7章 橡胶成型加工原理.pptVIP

“高分子材料加工原理”之 第七章 橡胶成型加工原理 一、橡胶的基本概念 橡胶是高弹性的高分子材料，也称弹性体。 橡胶在较小的外力作用下能显示出高度变形的能力，而在外力除去后，又能恢复原来的形状。 橡胶的缺点 橡胶除在小变形区域外 （小于50%），没有固定的 杨氏模量，小变形范围内的 杨氏模量约为1.0N/mm2。 橡胶的拉断强度不高。 二、橡胶制品的加工过程 通常在橡胶材料中加入补强剂、交联剂、抗氧剂、增塑剂、分散剂、增黏剂等. 橡胶制品实际上是多种材料的复合体。 橡胶的加工指由生胶及其配合剂经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程: 生胶的塑炼、塑炼胶与各种配合剂的混炼及成型、胶料的硫化等。 三、橡胶的品质指标 (一）常规物理机械性能 橡胶的品质指标 （二）橡胶的动态力学性能 橡胶的品质指标 (三）橡胶的弹性 (四)耐老化性能 (五)耐磨性能 (六)与加工性能有关的品质指标 第二节 生胶和配合剂 一、生胶 生胶 指原料橡胶，即没有经过配合和加工的橡胶。 二、硫化体系配合剂及交联原理 生胶温度升高到流动温度时成为黏稠的液体；在溶剂中发生溶 胀和溶解，必须经硫化才具有实际用途。 线型聚合物在化学的或物理的作用下，通过化学键的联接，成 为空间网状结构的化学变化过程称为硫化（或交联）。 橡胶的硫化除了硫化剂外，同时还加入促进剂、活化剂、助交 联剂、防焦剂抗硫化返原剂等，组成硫化体系。 （一）硫黄硫化体系 二烯类橡胶的硫黄硫化通常由促进剂、活性剂 和硫黄组成完整的硫化休系，必要时还可以加入防 焦剂和抗硫化返原剂。 活性剂:硬脂酸和氧化锌 硫黄:硫黄粉和不溶性硫黄 硫黄硫化体系 硫黄硫化体系 单用硫黄时，硬脂酸锌对硫化起阻碍作用。 加入促进剂M, 硫化速度/交联程度提高。 再配用活性剂这两方面的效果更显著。 有活性剂的交联反应 还生成了能够再次进行交联反应的交联前驱： 3.促进剂及硫黄用量对硫化反应和硫化胶结构的影响 (1)常用促进剂的交联反应特点 促进剂交联效率的比较 DPG硫化：网络结构中含有大量多硫键和环化物 硫化胶的耐热性、耐氧化性较差，硫化胶硬度较高。 TMTD硫化：网络结构中主要含低硫键 硫化胶的耐热、耐老化性能较好，拉断强度不高，不耐疲劳。 噻唑类和次磺酰胺类硫化：网络中含有适当比例的低硫键和多硫键。 硫化胶具有很高的拉伸强度、耐磨耗、耐疲劳性能，也有较好的耐热、耐老化性能。 （2）硫黄和促进剂的用量对橡胶硫化及硫化胶的影响 动力方程式 根据硫化仪的硫化曲线，用In(Rm-Rt)对硫化时间t作图， 所得曲线的直线部分的负斜率为K2。 由 K1tdis-InK1=K2tdis-InK2 可求得K1 。 K3和K4虽然不能分别直接求得，但可根据 可求得K4/K3： 如果K4》K3，交联反应完全被阻滞，硫化反应表征有较长的诱导期。 5.硫化胶的结构与性能的关系 硫化胶的性能不仅取决被硫化聚合物本身的结构，也取决 于主要由硫化体系类型和硫化条件决定的网络结构。 硫化胶的结构与性能的关系 （1）交联密度的影响 结晶性橡胶在伸长时能取向结晶，使拉伸强度大大提高：自补强作用。 非结晶性橡胶伸长时的定向，也会使拉伸强度有所提高。 交联密度太小，橡胶分子间的相对活动性太大，不利于伸 长结晶。 交联密度适宜，橡胶分子链段活动较易，伸长过程中易 于取向结晶，拉伸强度达到最大值。 交联密度继续增加，分子网构较紧密，阻碍了分子链的 定向排列及结晶，拉伸强度下降。 硫化胶的结构与性能的关系 ①对热稳性和抗热老化稳定性的影响 硫化胶交联键的热稳性和抗热老化稳定性取决于键能的大小 硫化胶的结构与性能的关系 硫化胶的结构与性能的关系 (3) 若干交联键分布和微观极性理论 （2）用途 主要用于交联饱和聚合物 有时也用于交联不饱和的二烯类橡胶、某些含氯的橡胶。 用过氧化物交联的聚合物具有良好的耐热和热氧老化性 能、小的压缩永久变形。 但硫化胶的拉断强度、撕裂强度（乙丙橡胶例外）和疲 劳性能较差。 有机过氧化物硫化剂 2.过氧化物与聚合物的交联反应 (1）过氧化物受热分解产生自由基 自由基 (2）自由基攻击大分子链,夺取氢原子，生成大分子链自由基