1、徐州工業職業技術學院教學設計教師姓名姚亮授課班級課次1授課主要形式理論課授課時數2授課內容情境一橡膠概述單元一 橡膠的基本知識教學目標知識目標1.了解橡膠的概念與作用2.了解橡膠加工的基本工藝過程3.理解橡膠與塑料的異同能力目標能夠初步確定典型橡膠制品的工藝流程素質目標認真、細致教學重點橡膠的性能特點及加工工藝教學難點橡膠的加工工藝課后作業補充1題參考文獻王文英 橡膠加工工藝楊清芝 現代橡膠工藝學主要教學方法案例教學備注 教學內容與設計時間分配或備注說明1-1-1 橡膠的概念、歷史1-1-2 橡膠的特性及應用1-1-3 橡膠加工的基本流程1-1-1 橡膠的概念、歷史一、橡膠橡膠=橡膠制品 橡膠

2、=生膠【作用】：橡膠是一種高彈性高聚物材料，是制造橡膠制品的基礎材料，一般情況下不含配合劑。【形狀】：橡膠一般情況下多呈塊狀、片狀，也有顆粒狀和粘稠液體狀及粉末狀。【概念】：ASTM D1566中定義：橡膠是一種材料，它在大的形變下能迅速而有力恢復其形變，能夠改性。習慣上將高分子彈性體統稱為橡膠，所有橡膠及彈性體，在橡膠工業上稱為生膠。而由廢舊橡膠“脫硫”制造的再生橡膠，稱作再生膠。二、橡膠的歷史1、發展歷程發現簡單應用初期工業化應用加工出現問題開煉機出現性能問題出現橡膠配方完善一戰二戰促進橡膠工業發展高分子學說及石油工業發展推動橡膠工業超更高的方向發展。2、發展簡史【NR的發現】：.11世紀

3、，南美人就發現了并利用了NR，作防水的鞋套、盛水器、橡皮船；.14931496年，哥倫布發現美洲大陸時，從海地帶回橡膠球，歐洲人才開始認識NR；.1735年，法.科學家康達明（Condamine）赴南美考查，記述了當地人割膠乳，制膠鞋、容器等生動情景，并將樣品寄回巴黎；【NR的應用與發展】：隨著加工技術、配方不斷發展，橡膠工業的研究和應用開始于19世紀。.1823年，英國建立第一個橡膠工廠，生產雨衣；.1826年，漢考克（Hancock）發現塑煉工藝，奠定了現代橡膠加工方法的基礎；.1830年，英國人開始在遠東地區（印尼、新、馬等地）種植橡膠樹；. 1839年，美.固特異（Goodyear）發

4、現硫磺硫化，開辟了橡膠制品廣泛應用的前景，是橡膠發展史上重要的里程碑；附：人物介紹（Goodyear）.1888年，英.鄧祿普（J.Dunlop）發明充氣輪胎，促進硫化速率問題必須解決；.1904年，發現某些金屬氧化物有促進硫化的作用（效果不理想）；1906年，發現苯胺有促進硫化作用，較上要好；1919年，開始大量應用噻唑類促進劑；.20世紀初，發現氧化鋅、陶土有補強作用，并將炭黑用作著色劑；.1920年，碳黑作為補強劑被大量應用，促進了橡膠工業進一步發展；【SR的出現】：隨橡膠工業發展，NR已遠遠不能滿足需要；在高分子鏈狀結構學說和橡膠彈性分子動力學理論指導下，促進了SR研究與發展（一戰二戰

5、促進SR發展）。.19141918年，一戰間，德生產了甲基橡膠，開創了合成橡膠生產的新紀元；.1932年，蘇聯大規模生產了丁鈉橡膠；.20世紀30年代，德.發明乳液聚合，合成了SBR、NBR；美.研制了T、CR、IIR；.二戰期間，美.英.加.大力發展了SBR的生產（其NR來源被切斷）；.50年代中期，齊格勒（Ziegler）和納塔（Natta）創立了定向聚合，生產了一代嶄新的SR，如BR、IR；.60年代，SR產量超過NR，1976年世界合成橡膠總產量突破1000萬噸；【橡膠分子設計】：.70年代以來開始進入了橡膠分子設計時期，如1,2-聚丁二烯橡膠（或稱中乙烯基聚丁二烯橡膠）保留了BR的耐

6、磨性，又克服了BR抗濕滑性差的弊病；.近年，又開發了新品種的橡膠，如液體橡膠、粉末橡膠、熱塑性彈性體等；（補充各種通用橡膠的改性）3、我國橡膠行業發展從小橡膠工廠的建立到大規模種植天然橡膠，并打破北緯15度的禁區論，到橡膠工業體系的不斷完善，科研機構和人才的不斷建立、培養，橡膠工業已很壯大，但是與國外相比，差距還是很遠，需要不斷改革和發展。附：（1）人物介紹（刀安仁）；（2）南郊北移1-1-2 橡膠的特性及應用一、橡膠的特性1、分子量大10萬100萬以上，室溫下有極大的彈性；在50100之間開始軟化，此時進行機械加工能產生很大的塑性形變，易于將配合劑均勻地混入塑煉膠中并制成各種膠料和半成品。配

7、合好的混煉膠在140180下，經過240min的硫化，喪失塑性，成為既有韌性又很柔軟的有使用價值的彈性體。2、模量小、彈性高彈性模量24MPa，鋼鐵的1/30000，伸長率是鋼鐵的300倍；同塑料相比，伸長率接近，彈性模量只有其1/30。橡膠的拉伸強度約為540MPa，破壞時伸長率可達100%800%，在350%的范圍內伸縮，回彈率能達到85%以上，即永久形變在15%以內。橡膠還耐各種屈撓彎曲變形，往復20萬次仍無裂口現象。3、良好的耐氣透性及耐化學介質和電絕緣性某些合成橡膠具備良好的耐油性及耐高溫，能抵抗脂肪油、潤滑油、液壓油、燃料油以及溶劑的溶脹；4、使用溫度范圍廣能在-50+130的廣泛

8、溫度范圍內保持正常彈性。耐寒性可低達-50 -80，耐熱性可高達180350。5、可并用改性二、橡膠（生膠）與塑料（樹脂）的異同1、相同點（1）二者均為有機高分子材料，主要有碳、氫元素組成，如塑料中的PE、PP、PS 等，橡膠中NR、BR、SBR、等；（2）二者中有些包含一些其他元素，如O、N、Cl等，如塑料中的PVC、PMMA、PPO、ABS等，橡膠中的NBR、CR等。（3）二者可以互相并用，即橡塑并用，如NBR/PVC以及PVC/NBR；（4）二者有些可以通過改性，互換角色，如CPE、CSM，由PE改性得到橡膠，高度交聯的硬質橡膠具有塑料的特性；（5）二者很少以純凈的形式來應用，其制品中都

9、包含有一些其他的配合劑，尤其是橡膠制品。2、不同點本質上是由于分子間作用力的不同，使兩種高分子材料在常溫下表現出不同的力學狀態。（1）從表觀上看，塑料在使用溫度范圍內呈現具有一定硬度和剛性的“固態”，而橡膠則表現出明顯的柔軟性和回彈性。圖 塑料鍵盤圖 橡膠鍵盤圖 塑鋼門窗及橡膠密封條（2）從熱力學角度上看，塑料在使用溫度范圍內處于材料玻璃化溫度以下（玻璃態），而橡膠則工作于其玻璃化溫度以上的高彈態。（3）從拉伸應力-應變曲線上看，塑料在拉伸初期表現出較高的楊氏模量，應力-應變曲線有一個陡升的階段，而后產生屈服、延展和斷裂（脆性塑料不發生屈服變形，直接斷裂）；橡膠則通常在微小變形階段有一個明顯的

10、應力上升，而后則進入平緩上升階段，直至即將斷裂時應力應變曲線才表現出一個陡升區（通常導致最終應力陡升的原因是應變誘導結晶）。橡膠的斷裂伸長率通常遠大于塑料材料。圖 幾種高分子材料的應力應變曲線（4）大多數橡膠是熱固性的，而大多數塑料是熱塑性的。三、橡膠的應用1、橡膠工業是國名經濟的重要組成部分在中國橡膠工業協會3月26日青島召開的2013中國橡膠年會上，中國橡膠工業協會會長鄧雅俐表示，2013年，我國橡膠行業經濟運行仍將受到下行壓力，但總體將保持平穩運行，產銷有望保持穩定增長，橡膠工業總產值將達到9600億元以上，比上年增長15%左右。2、產品應用方面橡膠在交通運輸、建筑、電子、航天、石油化工

11、、軍事、水利、機械、農業、醫藥及信息產業等都得到了廣泛的應用。如：一輛汽車需要240kg橡膠制品，一艘萬噸輪船需要6070噸橡膠，一架飛機需要600kg橡膠，一門高射炮需要86kg橡膠。3、附：圖片1-1-3 橡膠加工的基本流程橡膠制品的基本工藝過程包括：塑煉、混煉、壓出、壓延、成型硫化等；注：有些橡膠制品不需要壓延、壓出和單獨的成型過程。一、塑煉降低生膠的分子量，增加塑性，提高可加工性。附：視頻二、混煉使配方中各個組分混合均勻，且達到一定的分散程度，制成混煉膠。附：視頻三、壓延混煉膠或與紡織物、鋼絲等骨架材料通過壓片、壓型、貼合、擦膠、貼膠等操作制成一定規格的半成品的過程。附：視頻四、壓出混煉膠通過口型壓出各種斷面的半成品的過程，如內胎、胎面、胎側、膠管等。附：視頻五、（成型）硫化注：（1）大多數橡膠沒有單獨的成型過程