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文檔簡介
1、1、天然橡膠(NR)以橡膠烴(聚異戊二烯)為主,含少量蛋白質、水分、樹脂酸、糖類和無機鹽等。彈性大,定伸強度高,抗撕裂性和電絕緣性優良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易于其它材料粘合,在綜合性能方面優于多數合成橡膠。缺點是耐氧和耐臭氧性差,容易老化變質;耐油和耐溶劑性不好,第抗酸堿的腐蝕能力低;耐熱性不高。使用溫度范圍:約6080。制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線電纜的絕緣層和護套以及其他通用制品。特別適用于制造扭振消除器、發動機減震器、機器支座、橡膠金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。2、丁苯橡膠(SBR) 丁二烯和苯乙烯的共聚體。性能接近天然橡膠,是目前產量最大的通用合成橡膠,其特點是耐磨性、耐
2、老化和耐熱性超過天然橡膠,質地也較天然橡膠均勻。缺點是:彈性較低,抗屈撓、抗撕裂性能較差;加工性能差,特別是自粘性差、生膠強度低。使用溫度范圍:約50100。主要用以代替天然橡膠制作輪胎、膠板、膠管、膠鞋及其他通用制品。3、順丁橡膠(BR) 是由丁二烯聚合而成的順式結構橡膠。優點是:彈性與耐磨性優良,耐老化性好,耐低溫性優異,在動態負荷下發熱量小,易于金屬粘合。缺點是強度較低,抗撕裂性差,加工性能與自粘性差。使用溫度范圍:約60100。 一般多和天然橡膠或丁苯橡膠并用,主要制作輪胎胎面、運輸帶和特殊耐寒制品。4、異戊橡膠(IR) 是由異戊二烯單體聚合而成的一種順式結構橡膠。化學組成、立體結構與
3、天然橡膠相似,性能也非常接近天然橡膠,故有合成天然橡膠之稱。它具有天然橡膠的大部分優點,耐老化由于天然橡膠,彈性和強力比天然橡膠稍低,加工性能差,成本較高。使用溫度范圍:約50100 可代替天然橡膠制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶以及其他通用制品。5、氯丁橡膠(CR) 是由氯丁二烯做單體乳液聚合而成的聚合體。這種橡膠分子中含有氯原子,所以與其他通用橡膠相比:它具有優良的抗氧、抗臭氧性,不易燃,著火后能自熄,耐油、耐溶劑、耐酸堿以及耐老化、氣密性好等優點;其物理機械性能也比天然橡膠好,故可用作通用橡膠,也可用作特種橡膠。主要缺點是耐寒性較差,比重較大、相對成本高,電絕緣性不好,加工時易粘滾、易焦燒及易
4、粘模。此外,生膠穩定性差,不易保存。使用溫度范圍:約45100。主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的電纜護套及各種防護套、保護罩;耐油、耐化學腐蝕的膠管、膠帶和化工襯里;耐燃的地下采礦用橡膠制品,以及各種模壓制品、密封圈、墊、粘結劑等。6、丁基橡膠(IIR) 是異丁烯和少量異戊二烯或丁二烯的共聚體。最大特點是氣密性好,耐臭氧、耐老化性能好,耐熱性較高,長期工作溫度可在130以下;能耐無機強酸(如硫酸、硝酸等)和一般有機溶劑,吸振和阻尼特性良好,電絕緣性也非常好。缺點是彈性差,加工性能差,硫化速度慢,粘著性和耐油性差。使用溫度范圍:約40120。主要用作內胎、水胎、氣球、電線電纜絕緣層、化工設備
5、襯里及防震制品、耐熱運輸帶、耐熱老化的膠布制品。7、丁晴橡膠(NBR) 丁二烯和丙烯晴的共聚體。特點是耐汽油和脂肪烴油類的性能特別好,僅次于聚硫橡膠、丙烯酸酯和氟橡膠,而優于其他通用橡膠。耐熱性好,氣密性、耐磨及耐水性等均較好,粘結力強。缺點是耐寒及耐臭氧性較差,強力及彈性較低,耐酸性差,電絕緣性不好,耐極性溶劑性能也較差。使用溫度范圍:約30100。主要用于制造各種耐油制品,如膠管、密封制品等。8、氫化丁晴橡膠(HNBR) 丁二烯和丙烯晴的共聚體。它是通過全部或部分氫化NBR的丁二烯中的雙鍵而得到的。其特點是機械強度和耐磨性高,用過氧化物交聯時耐熱性比NBR好,其他性能與丁晴橡膠一樣。缺點是
6、價格較高。使用溫度范圍:約30150。 主要用于耐油、耐高溫的密封制品。9、乙丙橡膠(EPMEPDM) 乙烯和丙烯的共聚體,一般分為二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠。特點是抗臭氧、耐紫外線、耐天候性和耐老化性優異,居通用橡膠之首。電絕緣性、耐化學性、沖擊彈性很好,耐酸堿,比重小,可進行高填充配合。耐熱可達150,耐極性溶劑酮、酯等,但不耐脂肪烴和芳香烴,其他物理機械性能略次于天然橡膠而優于丁苯橡膠。缺點是自粘性和互粘性很差,不易粘合。使用溫度范圍:約50150。 主要用作化工設備襯里、電線電纜包皮、蒸汽膠管、耐熱運輸帶、汽車用橡膠制品及其他工業制品。橡膠工藝配方與各種物性之間的關系配方橡膠工藝關系橡
7、膠工藝配方與各種物性之間的關系各種橡膠制品都有它特定的使有用性能和工藝要求。為了滿足它的物性要求需選擇最適合的聚合物和配合劑進行合理的配方設計。首先要了解配方設計與硫化橡膠物理性能的關系。硫化橡膠的物理性能與配方的設計有密切關系,配方中所選用的材料品種、用量不同都會產生性能上的差異。一、 拉伸強度拉伸強度是制品能夠抵抗拉伸破壞的根限能力。它是橡膠制品一個重要指標之一。許多橡膠制品的壽命都直接與拉伸強度有關。如輸送帶的蓋膠、橡膠減震器的持久性都是隨著拉伸強度的增加而提高的。拉伸強度與橡膠的結構有關,分了量較小時,分子間相互作用的次價健就較小。所以在外力大于分子間作用時、就會產生分子間的滑動而使材
8、料破壞。反之分子量大、分子間的作用力增大,膠料的內聚力提高,拉伸時鏈段不易滑動,那么材料的破壞程度就小。凡影響分子間作用力的其它因素均對拉伸強度有影響。如NR/CR/CSM這些橡膠主鏈上有結晶性取代基,分子間的價力大大提高,拉伸強度也隨著提高。也就是這些橡膠自補強性能好的主要原因之一。一般橡膠隨著結晶度提高,拉伸強度增大。拉伸強度還根溫度有關,高溫下拉伸強度遠遠低于室溫下的拉伸強度。拉伸強度根交聯密度有關,隨著交聯密度的增加,拉伸強度增加,出現最大值后繼續增加交聯密度,拉伸強度會大幅下降。硫化橡膠的拉伸強度隨著交聯鍵能增加而減小。能產生拉伸結晶的天然橡膠,弱鍵早期斷裂,有利于主健的取向結晶,因
9、此會出現較高的拉伸強度。通過硫化體系,采用硫黃硫化,選擇并用促進劑,DM/M/D也可以提高拉伸強度,(碳黑補強除外,因為碳黑生熱作用),拉伸強度與填充劑的關系,補強劑是影響拉伸強度的重要因素之一,填料的料徑越小,比表面積越大、表面活性越大補強性能越好。結晶橡膠的硫化膠,出現單調下降因為是自補強性非結晶橡膠如丁苯隨著用量增加補強性能增加、過度使用會有下降趣向。低不和橡膠隨著用量的增加達到最在值可保持不變。拉伸強度與軟化劑的關系加入軟化劑會降低拉伸強度,但少量加入,一般在開練機7份以下,密練機在5份以下會改善分散,利于提高拉伸強度。軟化劑的不同對拉伸強度降低的程度也不同。一般天然橡膠適用于植物油類
10、。非極性橡膠用芳烴油如SBR/IR/BR. 。如IIR /EPDM用石臘油、環烷油。NBR/CR用DBP/DOP之類。提高拉伸強度的其它放法有,用橡膠與樹脂共混、橡膠化學改性、填料表面改性(如加桂烷等)二、 撕裂強度橡膠的撕裂是由于材料中的裂紋或裂口受力時迅速擴大開裂而導至破壞現象。撕裂強度與拉伸沒有直接關系。在許多情況下撕裂與拉伸是不成正比的。一般情況下,結晶橡膠比非結晶橡膠撕裂強高。撕裂強度與溫度有關。除了天然橡膠外,高溫下撕裂強度均有明顯地下降。碳黑、白炭黑填充的橡膠其撕裂強度有明顯地提高。撕裂強度與硫化體系有關。多硫鍵有較高的撕裂強度。硫黃用量高撕裂強度高。但過多的硫黃用量撕裂強度會顯
11、著地降低。使用平坦性較好的促進劑有利于提高撕裂強度。撕裂強度與填充體系有關,各種補強填充如、碳黑、白炭黑、白艷華、氧化鋅等,可獲較高的撕裂強度。某些桂烷等偶聯劑可以提高撕裂強度。通常加入軟化劑會使撕裂強度下降。如石臘油會使丁苯膠的撕裂強度極為不利。而芳烴油就變化不大。如CM/NBR用酯類增塑劑比其它軟化劑就影響小多了。三、定伸應力與硬度定伸應力與硬度是橡膠材料的剛度重要指標,是硫化膠產生一定形變所需要的力,與較大的拉伸形變有關,兩者相關性較好,變化規律基本一至。橡膠分子量越大,有效交聯定伸應力越大。為了得到規定的定伸應力,可對分子量較小的橡膠適當提高交聯密度。凡能增加分子間作用力的結構因素。都
12、能提高硫化膠的網洛抵抗變形能力。如CR/NBR/PU/NR等有較高的定伸應力。定伸應力與交聯密度影響極大。不論是純膠還是補強硫化膠,隨著交聯密度的增加,定伸應力與硬度也隨之直線增加。通常是通過對硫化劑、促進劑、助硫化劑、活性劑等品種的調節來實現的。含硫的促進對提高定伸應力更有顯著的效果。多硫健有利于提高定伸應力。填充劑能提高制品的定伸應力、硬度。補強性能越高、硬度越高,定伸應力就越高。定伸應力隨著硬度的增加,填充的增加越高。相反軟化劑的增加,硬度降低,定伸應力下降。除了增加補強劑外還有并用烷基酚醛樹脂硬度可達95度、高苯乙烯樹脂。使用樹脂RS、促進劑H并用體系硬度可達85度等等。四、耐磨性耐磨
13、耗性能表征是硫化膠抵抗摩察力作用下因表面破壞而使材料損耗的能力。是與橡膠制品使用壽命密切相關的力學性能。它的式有;1.磨損磨耗,在摩擦時表面上不平的尖銳的粗糙物不斷地切割、亂擦。致使橡膠表面接觸點被切割、扯斷成微小的顆粒,從橡膠表面脫落下來、形成磨耗。磨耗強度與壓力成正比與拉伸強度成反比。隨著回彈性提高而下降。2.疲勞磨耗,與摩擦面相接觸的硫化膠表面,在反復的過程中受周期性的壓縮、剪切、拉伸等變形作用,使橡膠表面產生疲勞,并逐漸在其中產生微裂紋。這些裂紋的發展造成材料表面的微觀剝落。疲勞磨耗隨著橡膠的彈性模量、壓力提高而增加,隨著拉伸強度的降低而和疲勞性能變差而加大。3.巻曲磨耗,橡膠下光滑的
14、表面接觸時,由于磨擦力的作用,使硫化膠表面不平的地方發生變形,并被撕裂破壞,成巻的脫落表面。耐磨性能和硫化膠的主要力學性能有關。在設計配方時要設法平衡各種性能之間的關系。耐磨性與膠種之間關系最大,一般來講NBR>BR>SSBR>SBR(EPDM)>NR>IR(IIR)>CR耐磨性與硫化體系有關,適量地提高交聯徎度能提高耐磨性能。單硫健越多耐磨性越好,這就是半有效硫化體系的耐磨性最好的道理。用CZ做第一促進劑的耐磨性能要比其它促進劑好,最佳的補強劑用量會提高一定的耐磨性能。合理地使用軟化劑會能最小地降低耐磨性。如天然膠、丁苯膠用芳烴油。有效地使用防老劑,可防止
15、疲勞老化。提高碳黑的分散性可提高耐磨性能,使用桂烷表面處理劑改性可大大地提高耐磨性能。采用橡塑共混來提高耐磨性能,如丁睛與聚氯乙烯并用,所制造的紡織皮結。用丁睛與三元尼龍并用,丁晴與酚醛樹脂并用。添加固體潤滑劑和減磨性材料。如丁睛膠橡膠膠料中添加石墨、二硫化鉬、氮化硅、碳纖維,可使硫化膠的磨擦系數降低,提高其耐磨性能。五、疲勞與疲勞破壞。硫化膠受到交變應力作用時,材料的結構和性能發生變化的現象叫疲勞。隨著疲勞過徎的進行,導至材料破壞的現象叫做疲勞破壞。1. 橡膠結構的影響,玻璃化溫度低的橡膠耐疲勞性能好。有極性基團的橡膠耐疲勞性能差。分子內有龐大基團或側基的橡膠,耐疲勞性能差、結構序列規整的橡
16、膠,容易聚向結晶,耐疲勞性差。2. 橡膠硫化體系影響,單硫健的硫化體系,疲勞性能最小,耐疲勞性能好,增加交聯劑的用量會使硫化膠的疲勞性能下降。所以應盡量減少交聯劑的用量。3. 填充劑的影響,補強性能越小的填充劑影響越小,填充劑用量越大影響越大,應盡量少用填充劑。軟化體系的影響,盡可能選用軟化點低的非粘稠性軟化劑;軟化劑的用量盡可能多一些,相反高粘度軟化劑不宜多用,如松焦油的耐疲勞性差,脂類增塑劑的耐疲勞性就好。六,彈性橡膠最寶貴特性是彈性。高彈性源于橡膠分子運動,完全由卷曲分子的構象變化所造成的,除去外力后能立即恢復原狀,稱理想的彈性體。橡膠分子之間的作用會妨礙分子鏈段運動,表現出粘性或粘度。
17、所以說橡膠的特性是既有彈性又有粘性。影響彈性的因素有形變大小、作用時間、溫度等。橡膠分子間的作用增大,分子鏈的規整性高時,易產生拉伸結晶,有利于強度提高,顯示出高彈性。在通用橡膠中的天然、順丁膠彈性最好,其次是丁睛、氯丁。丁苯與丁基較差。彈性與交聯密度有關,隨著交聯密度的增加,硫化膠的彈性增加,并出現最大值,交聯密繼續增加彈性呈下的趣勢。適當地提高流化程度對彈性有利。在高彈性配合中選用硫黃與CZ并用、與促進D并用硫化膠的回彈性較高,滯后損失小。彈性與填充體系有關,提高含膠率是提高彈性的最直接、最有效的辦法,補強性越好的填充對彈性越不利。彈性與軟化劑的關系。軟化劑與橡膠的相溶性有關,相溶性越小,彈性越差。如天然、順丁、丁基加石臘油,優于加環烷油。丁睛加DOP優于使用環烷油、芳烴油。一般來說增塑劑會降低橡膠的彈性,應盡量少用增塑劑。七扯斷伸長率(延伸率)扯斷伸
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