高分子材料_第五章_橡胶.ppt

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1、第五章橡胶5.1概述5.2天然橡胶5.3通用合成橡胶5.4特种合成橡胶5.5热塑性弹性体5.1概述橡胶一词来源于印第安语“cau-uchu”，意为“流泪的树”。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料成为rubber，此词一直沿用至今。橡胶制品：轮胎、胶管、胶带、鞋业制品和其它橡胶制品。轮胎制品占总消耗量的50～60％，全世界年橡胶用量约1700万吨。一、橡胶材料的结构特点橡胶是有机高分子弹性

2、体，它的使用温度范围是在玻璃化温度和粘流温度之间，因此作为好的橡胶材料应在较宽的温度范围(-50~150℃)内具有优异的弹性。作为橡胶其结构上应满足如下要求：1、大分子链具有足够的柔性，玻璃化温度应比室温低得多。这就要求大分子链内旋转位垒较，分子间的作用力较弱，内聚能密度较小，一般比塑料和纤维类高聚物的内聚能密度低很多。2、在使用条件下不结晶或结晶度很小。在室温下容易结晶的材料如聚乙烯、聚甲醛等不宜用作橡胶材料。最理想的情况是在拉伸时可结晶，而解除负荷后结晶又熔化。因为结晶部分既起分子间的交联作用

3、，又有利于提高模量和强度．去载后结晶消失，则不影响其弹性恢复。3、在使用条件下无分子链间的相对滑动．即无冷流现象。因为冷流结果，会使橡胶在负荷下发生永久变形，去负荷后，不能恢复原形。4、分子量通常大于缠结的分子量，分子量分布一般较宽。思考：橡胶高弹性的本质是什么？构型与构象是什么？二、橡胶的发展1、天然橡胶的发现和利用时期p1792、合成橡胶的发展和应用时期p179～180三、橡胶的分类:p180通用型橡胶指可以部分或全部代替天然橡胶使用的橡胶，如丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶等，主要用于制造各种轮

4、胎及一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的主要品种。特种橡胶是指具有耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化和高气密性等特点的橡胶，常用的有硅橡胶、各种氟橡胶、聚硫橡胶、氯醇橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和丁基橡胶等，主要用于要求某种特性的特殊场合。四、橡胶的加工1、生胶的制备：（单体－－聚合－－后处理）合成橡胶的聚合工艺主要应用乳液聚合法和溶液聚合法两种。目前，采用乳液聚合的有丁苯橡胶、异戊橡胶、丁丙橡胶、丁基橡胶等。后处理是使聚合反应后的物料（胶乳或胶液），经脱除未反应单体、凝聚、

5、脱水、干燥和包装等步骤，最后制得生胶的过程。乳液聚合的凝聚工艺主要采用加电解质或高分子凝聚剂，破坏乳液使胶粒析出。溶液聚合的凝聚工艺以热水凝析为主。凝聚后析出的胶粒，含有大量的水，需脱水、干燥。2、橡胶的加工生胶－－塑炼－－混炼－－成型－－硫化配合剂p181(1)硫化剂变塑性生胶为弹性胶的处理即为硫化处理，能起硫化作用的物质称硫化剂。常用的硫化剂有硫磺、含硫化合物、硒、过氧化物等。(2)硫化促进剂胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类及硫脲类物质，可以起降低硫化温度、加速硫化过程的作用，称为硫化促进剂。(3

6、)补强填充剂为了提高橡胶的机械性能，改善其加工工艺性能，降低成本，常加入填充剂，如碳黑、陶土、碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、滑石粉等。3、加工工艺塑炼混炼压延压出成型硫化五、橡胶的性能指标p1855.2天然橡胶天然橡胶是指从植物中获得的橡胶。巴西橡胶（三叶橡胶树）、银菊、橡胶草、杜仲草。一、天然橡胶的制备与分类1、制备新鲜的胶乳－－加工处理－－浓缩的胶乳和干胶胶乳－－乳胶制品干胶－－烟片胶、绉片胶、风干片胶和颗粒胶；基本步骤：稀释、除杂、凝固、脱水、干燥、分级、包装。2、分类p185～188通用天然橡胶

7、：烟胶片（烟片胶）、绉片胶、颗粒胶（标准胶）特制天然橡胶：改性天然橡胶：二、天然橡胶的组成与结构1、组成橡胶烃5～8％非橡胶烃：蛋白质、丙酮抽出物、灰分、水分等2、结构：聚顺式-1,4-聚异戊二烯n＝5000～10000，分子量：3万～3000万D＝2.8~10双峰分布结晶：低温（-50~10℃）和拉伸（45％）P189－－图5－5三、天然橡胶的性能与应用1、很好的弹性，在通用橡胶中，仅次于顺丁橡胶。原因：a、天然橡胶分子主链上与双键相邻的σ容易旋转，分子链的柔性好；b、分子链的侧甲基体积小，位阻

8、小；c、天然橡胶为非极性，分子间相互作用力小，对分子链内旋转约束和阻碍小。2、较高的力学强度。在外力的作用下拉伸结晶，具有自增强性。纯天然橡胶拉伸强度可达17～25MPa；炭黑增强后可达25～35MPa。撕裂强度也很高，可达98KN/m3、具有良好的耐屈挠疲劳性，滞后损失小，生热低，并具有良好的气密性、防水性、电绝缘性和隔热性。4、加工性能好。5、缺点耐油性差：溶于汽油、苯等非极性溶剂；耐臭氧、热氧老化性差6、应用：轮胎、胶管、胶带及各种工业橡胶制品。5.3通用合成橡胶指可以部分或