生胶

感悟LIU · 发表于 2009-3-22 16:03:59

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第一章生  胶
通过本章学习，要掌握各种生胶的制造、结构、性能及应用特点。重点是各种生胶的物理性能、化学性能、使用性能及加工性能，以及这些性能与结构的关系。
要求：
1．掌握NR及通用合成橡胶的结构、性能；
2．掌握特种合成橡胶的结构及主要特性；
3．了解新形态橡胶的结构及特性；
4．了解再生橡胶的制造过程；
5．掌握再生橡胶的使用特点。
二．橡胶的分类
1．按来源和用途分：
2．按主链结构及极性分类

3．按形态分：
固体橡胶（块状橡胶）、液体橡胶、粉末橡胶
4．按交联结构分：
化学交联的传统橡胶、热塑性弹性体
以上各种橡胶，NR的用量最大，其次是SBR、BR、EPDM、IIR、CR、NBR，近年来，NR的用量占全部橡胶用量的30%~40%，SBR占合成橡胶的40%~50%。
§1.2  天然橡胶
天然橡胶是从天然植物中采集来的一种弹性材料，在自然界中含橡胶成分的植物不下两千种，如高大的乔木、灌木、草本植物和爬藤植物等，我们常见的橡胶树、橡胶草、蒲公英等都含有橡胶成分。
一．天然橡胶植物与采集
含天然橡胶的植物很多，但具有采集价值的不多，天然橡胶的主要来源有以下几种：
1．橡胶植物
（1）巴西橡胶树
（2）橡胶草
（3）银色橡胶菊
（4）杜仲树
2．天然橡胶的采集
胶乳存在于橡胶树皮的乳管中，每日清晨在离地50cm的树干上按一定的倾斜角度割破树皮断其乳管，乳白色的胶乳就会流到割口下盛胶乳的杯子中。割胶制度为当割线长为树粗的1/3~1/2时隔日割，而全周则须隔三天再割一次。总之应本着这样的原则：不致使树木受损害，又要保持高的胶乳产量。
二．天然橡胶的分类与分级
1．分类：
2．NR的分级
目前NR的分级有两种，一种是按照外观质量分级，如烟片胶、绉片胶。另一种是按照理化指标分级，如颗粒胶，后者比较科学，也是目前国际标准的橡胶分级方法。
1)按外观质量分级：
国产烟片胶标准：将烟片胶分为一级烟片、二级烟片、三级烟片、四级烟片和五级烟片五个等级，质量依此递减。
国产绉片胶标准：
按GB8090—87国产绉片胶分为六个等级，它们是特一级白绉片胶、一级白绉片胶、特一级浅色绉片胶、一级浅色绉片、二级浅色绉片、三级浅色绉片等。
2)根据理化指标分级：
这是标准胶的分级方法，是指按机械杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、挥发分含量、灰分含量、颜色指数等理化性能指标进行分级的橡胶。一般用聚乙烯薄膜包装。其中：
塑性保持率又称抗氧指数（PRI），是指生胶在140℃×30min加热前后，华莱氏可塑度的比值。
PRI =P/P0×100%，PRI值越高，表明生胶抗热氧老化性能越好。
ISO2000将标准胶分为五个等级，并有鲜明的标识：SMR5L（绿带）、SMR5（绿带）、SMR10（褐带）、SMR20（红带）、SMR50（黄带），质量依此降低。
国产标准胶的规格按GB8081—87分为CSR5号、CSR10号、CSR20号、CSR50号共四个等级，分别与ISO2000中的SMR5、SMR10、SMR20、SMR50相对应。
三．天然橡胶的制造工艺及特点
原材料：从橡胶树上割下来的新鲜胶乳，还有杂胶，包括胶杯凝胶、自凝胶块、胶线、皮屑胶、泥、浮渣胶，此外还有烟片碎胶。
1．烟片胶
35%胶乳→过滤去杂质→加水稀释至15~20%→消泡澄清滤渣→加1%甲酸凝固（或乙酸）→除水→压3~3.5mm薄片→薰烟干燥（70℃，7~8天，防止霉变）→检查分级包装
2．绉片胶
①白色绉片
35%胶乳→过滤除杂质→加水稀释至18~20%→消泡→加NaHSO3漂白防腐→加酸凝固→轧炼水洗去水溶物→压成1~2mm片→热空气干燥（35℃，10天）→检查分级包装
②褐色绉片
胶线、胶团、胶泥→浸泡洗涤→压绉→热空气干燥→检查分级包装
3．颗粒橡胶
机械法：胶乳→过滤→稀释→澄清滤渣→加酸凝固→脱水→压片→压条→机械造粒→干燥→压紧包装
化学法：胶乳→加絮凝剂（Al2(SO4)3）→离心分离→干燥→压紧打包

四．NR的组成及橡胶烃的结构
1．天然橡胶的组成：
1）NR的组成：
2)非橡胶成分对橡胶性能的影响：
蛋白质：NR中的含氮化合物都属于蛋白质。（a）蛋白质有防止老化作用；（b）分解放出氨基酸促进橡胶硫化；（c）使橡胶容易吸收水分，易发霉；（d）蛋白质的吸水性使制品的绝缘性降低。
丙酮抽出物：指橡胶中能溶于丙酮的物质，主要是一些高级脂肪酸和固醇类物质。
高级脂肪酸：软化剂、硫化活化剂（促进硫化）
            甾醇：防老剂
            磷脂：分解放出游离的胆碱，促进硫化
            少量的胡萝卜素：物理防老剂（紫外线屏蔽剂）
灰分：是一些无机盐类物质，主要成分是Ca、Mg、K、Na、Cu、Mn等。其中K、Na、Ca、Mg影响橡胶的电性能；Cu、Mn等变价金属含量多加速橡胶的老化（限度＜3ppm）。
水分：对橡胶的性能影响不大，若含量高，可能会使制品产生气泡。
3）橡胶烃的结构：
一次结构：结构单元：顺式含量＞97%
NR顺式（1，4）结构97%以上，3，4结构约2%，100%头尾连接。
杜仲胶为反式1，4结构，与NR相比，虽化学组成相同，但性能各异。
二次结构：分子量：3万~3000万；  分子量分布指数：2.8 ~10；平均分子量接近30万
随着分子量增大，支化程度增加，分布变宽。低分子量部分对加工有利，高分子量部分对性能有利。
三次结构（结晶性）：在室温下为无定形体，10℃以下开始结晶，无定形与结晶共存，—25℃结晶最快。拉伸条件下结晶、无定形与取向结构共存，属于自补强橡胶。
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。如拉伸650%时，结晶度可以达到35%。
五．天然橡胶的性质
１．物理性质：
１）物理常数
密度d20℃=0.913g/cm3；折光指数（折射率）20℃=1.52
2）NR的耐寒性好，耐热性不是很好：
NR的Tg= -73℃，在-50℃仍具有很好的弹性。
NR无一定熔点，加热后慢慢软化，生胶在130℃～140℃时开始软化，200℃开始分解（变色），270℃剧烈分解。其长期使用温度为90℃，短期最高使用温度为110℃。粘流温度Tf =130℃。
3）NR有良好的弹性：
NR的弹性和回弹性在通用橡胶中仅次于BR。
弹性（elasticity）：表示橡胶弹性变形能力的大小，受配方、硫化条件的影响，决定于交联密度。
橡胶的弹性一般用回弹性（resilience）表示，指橡胶受到冲击后，能够从变形状态迅速恢复原状的能力。受橡胶内耗的影响，内耗越大，回弹越小。
NR有良好回弹性的原因：①NR大分子本身有较高的柔性—σ键易旋转。
            ②NR分子链侧基少且体积小，对σ键的影响小。
            ③NR为非极性物质，大分子间作用力小。
4）机械性能
机械强度高，属于自补强橡胶：
格林强度：未硫化橡胶的拉伸强度。
格林强度对于橡胶的成型加工是必要的。如轮胎胎面胶在成型时要受到较大的冲击，如果强度不够，容易拉断。
NR的格林强度： 1.4～2.5MPa
纯胶硫化胶拉伸强度：17～28MPa 撕裂强度：98kN/m
炭黑补强硫化胶拉伸出强度：25～35MPa
各种橡胶的机械强度比较：NR＞IR＞CR＞IIR＞NBR＞SBR＞BR
耐屈挠疲劳性好：一般在20万次以上。
5）耐磨性好：
耐磨性与橡胶的强度有关。由于橡胶的强度高，所以耐磨性好。
6）绝缘性好：
NR是一种绝缘性很好的材料，如电线接头外包的绝缘胶布就是纱布浸NR胶糊或压延而成的。
NR体积电阻为1014~1015Ω•cm（绝缘体体积电阻1010~1020Ω•cm）
7）气密性
气密性中下等。
8）自粘性和互粘性好。
9）耐化学介质性
NR具有良好的耐化学药品性及一般溶剂作用，耐稀酸酸、稀碱、不耐浓酸、油、耐水性差。
NR作为非极性聚合物，溶于苯、汽油、石油系油类，不溶于极性油类。
２．化学性质
１）链烯烃的一般特点：
NR的结构式：
NR的分子链中双键旁有三个α位置a、b、c，实验证明，这三个位置上的α—H的解离能不同，活性也不同，与伯氢c相比，a、b是仲氢，脱氢容易，所以反应活性大。而a与b相比，由于脱氢后形成的大分子自由基稳定（与侧甲基的超共扼作用），所以活性更大。反应活性a>b>c。
①NR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。
②NR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）。
２）化学反应性：（利用此对NR进行改性）
①与硫黄反应：进行硫化交联。
②与Cl2反应，制备氯化天然橡胶。
③与HCl反应，产物为白色粉末，主要用作粘合剂。
④NR胶乳与过氧乙酸反应，得环氧化天然橡胶。环氧化程度可达10、25、50、75%（摩尔），ENR—50的气密性接近IIR，耐油性接近中等丙烯腈含量的NBR，强度与NR相当，粘着性也较好。
⑤环化：NR胶乳用硫酸环化后，可以使不饱和度下降，密度增加，软化点提高，用来制作鞋底、坚硬的模制品、机械衬里。
⑥与MMA接枝：目前有MG—49和MG—30两种，接枝MMA的NR定伸应力和拉伸强度都很高，抗冲击性和耐曲挠龟裂、动态疲劳性、粘着性较好。主要用来制造要求具有良好抗冲击性能的坚硬制品、无内胎轮胎中不透气的内贴层、纤维与橡胶的强力粘合剂等。
六．NR的配合与加工
1．NR的配合
硫化体系：NR一般用硫黄硫化体系，促进剂用噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类等，活化剂有氧化锌、硬脂酸。
补强填充体系：最常用的是炭黑，其次是白炭黑及非补强性填充剂碳酸钙、陶土、滑石粉。
防护体系：对苯二胺类最好，如4010、4020、4010NA等。
增塑体系：以松焦油、三线油最为常用。其次是松香、古马隆及石蜡。
配方举例：（以胎面胶为例）
      NR       100 （生胶）
      S       2.5 （硫化剂）
      CZ       0.5 （促进剂）
NOBS    0.5 （促进剂）
ZnO       6.0 （活化剂）
SA       2.5 （活化剂）
HAF       20 （补强剂）
ISAF       30 （补强剂）
AW       0.5 （防老剂）
4010NA    1.5 （防老剂）
松焦油：    5.0 （增塑剂）
石蜡：    1.0 （增塑剂）
2．NR的加工
塑炼性好：比合成橡胶易塑炼，易过炼。分子量高，1#烟片胶的威氏可塑度不到0.1，门尼粘度在95~120之间。
混炼性好：比合成橡胶易混炼，易包热辊、易吃粉、易分散。
压出性好：压出速度快、质量好、表面光滑。
压延型好：收缩率低，热塑性大。
成型性好：NR的自粘性高，格林强度高。
硫化特性好：硫化速度快，但要防止过硫。最适宜的温度143℃，不能超过160℃。
所以NR是综合加工性能最好的橡胶。
3．NR的应用
NR的应用最广：其中轮胎：68% ；工业制品：13.5%；胶鞋：5.5%；胶乳：9.5%；粘合剂：1%；其他：2.5%
4．异戊橡胶
又称合成天然橡胶，1954年实现工业化生产，结构单元与天然橡胶一样，适于作浅色橡胶制品，与NR有以下不同：
1）顺式含量低于NR，结晶能力比NR差，分子量分布较NR窄，不含非橡胶成分，加工和力学性能较NR差。
2）格林强度低，生胶有冷流倾向，硫化速度慢。
3） IR的耐老化性能较NR差。
4）压延、压出性、粘和性能与NR相当。
5．反式聚异戊二烯橡胶（TPI）
天然的TPI有杜仲胶、巴拉塔胶、古塔波胶，人工合成高反式TPI也已实现。国外已经工业化生产，但是催化效率抵，价格昂贵。
TPI与NR不同，为反式1，4—结构，其性能也与NR有明显的不同，表现如下：
1． 60℃以下迅速结晶，具有高硬度和高拉伸强度，常温下象塑料那样硬，结晶度在25%~45%之间。随温度升高，结晶度下降，硬度和拉伸强度急剧下降。
2．温度高于60℃，TPI能软化，具有弹性，表现出橡胶的特性，可以硫化。应用此特性可以用作形状记忆材料。
3． TPI无生理毒性，可作为医用夹板，可以用酒精直接消毒。
4．硫化过程表现出明显的三阶段特征：
① 未硫化阶段：结晶，属于典型的热塑性材料，强度、硬度高，冲击韧性极好，软化点低（60℃），可在热水中或热吹风中软化，可以直接在身体上模型固化，也可以捏塑成型，随体性好，轻便、卫生，可以重复使用，可以代替石膏作固定夹板、绷带、矫形器件、假肢等。
② 低中度交联阶段：交联点间链段仍能结晶，表现为结晶型网络结构高分子，可以作形状记忆功能材料（室温下具有热塑性、受热后具有热弹性）。
③ 交联度达到临界点：表现为典型的弹性体特性，耐疲劳性能优异，滚动阻力小，生热低，是发展高速节能轮胎的一种理想材料。
5．塑炼和混炼温度不能低于60℃，半成品挺性好，易喷霜
合成橡胶
在8种合成橡胶中全部由我国自行研究开发的胶种有BR、SSBR、SBS和CR；全部引进国外技术的胶种是EPDM。
§1.3 丁苯橡胶（SBR）
SBR是产量最大的合成橡胶，占合成橡胶总量的55%，70%用于轮胎。按合成方法分为乳聚（1933年由德国的Farben公司生产）和溶聚（60年代投入工业化生产，发展较快）SBR两大类。
一．合成方法
聚合单体：丁二烯（占2/3以上）、苯乙烯（少于1/3）
1．乳液法：高温乳液聚合：50℃
低温乳液聚合：5℃
2．溶液法：60年代后投入工业化生产，该胶具有滚动阻力低，抗湿滑性好、综合性能高等特点，在轮胎行业中获得广泛应用。
二．分类（按制法分）
三．SBR的结构
乳聚SBR：顺1，4—结构含10%，反1，4—结构70%，1，2—结构20%
溶聚SBR：顺1，4—结构比乳聚高，其它比乳聚低
四．SBR的性能
（一）性能
1．物理常数密度（g/cm3）d=0.92~0.94
折光指数 1.53
2．SBR强度比NR差
生胶格林强度约为0.5MPa；纯胶硫化胶的强度为1.4~3.0MPa；但炭黑补强后硫化胶的拉伸强度高达17~28MPa。撕裂强度比NR低，大约为NR的一半。
3．弹性、耐寒性比NR差。
4．耐热、耐老化、耐磨性比NR好（苯环弱吸电、体积大—分子内摩擦大、双键浓度低），硫化反应速度慢。
5．SBR耐屈挠疲劳性比NR差，但耐初始龟裂性好，耐裂口增长性差。
6．SBR粘着性比NR差。
7．SBR的电性能和耐溶剂性
SBR电绝缘性能良好，耐溶剂性比NR好，但仍不耐非极性油类。
8．抗湿滑性优于NR、BR。
（二）配合与加工
配合：必要成分—硫化剂：硫黄用量比NR中少(双键量少)
促进剂：促进剂用量比NR中多(硫化速度慢)
活化剂
补强剂：主要是炭黑(非自补强性)
增粘剂：本身粘性差，用烷基酚醛树脂，古马隆树脂增粘
一般成分—防老剂，软化剂
加工：塑炼性—一软丁苯（门尼粘度在40~60之间）一般不需要塑炼；
   混炼性——SBR对炭黑湿润性差，混炼生热高，开炼机应控温在40~50℃之间且包冷辊。
            密炼机混炼时间不宜过长，温度不能太高，排胶温度应低于130℃。
   压延、压出性—压延、压出收缩率高，表面不光滑，并用部分NR可以改善。
   成型性——格林强度低，自粘性差，可与NR并用或采用增粘剂改善。
   硫化性——硫化速度慢，操作安全性好
五．SBR的应用
SBR是一种耗量最大的通用橡胶，应用广泛，除要求耐油、耐热、耐特种介质等特殊情况外的一般场合均可使用。主要用于轮胎工业，另外还用于运输带的覆盖胶，输水胶管，胶鞋大底，胶辊，防水橡胶制品，胶布制品、微孔海绵制品、防震制品等。

§1.5  乙丙橡胶（EPDM）
一．乙丙橡胶的制造
目前，世界上已有近20个公司生产的100多个牌号。国内目前仍从日本、荷兰、美国等公司进口EPDM。
二．乙丙胶的分类
根据是否加入第三单体分为：二元乙丙橡胶（EPM）和三元乙丙橡胶（EPDM）
EPDM根据第三单体的不同，分为：
三．乙丙胶的结构
1．饱和性及非极性
EPM是完全饱和的橡胶，EPDM主链完全饱和，侧基仅有1%~2%（mol）的不饱和第三单体， EPM具有极高的化学稳定性和较高的热稳定性。另外，乙丙橡胶不易被极化，不产生氢键，是非极性橡胶，耐极性介质作用，而且电绝缘性能极佳。
2．乙烯与丙烯组成比
乙烯、丙烯的组成比影响共聚物的性能，一般丙烯的含量在30~40%（mol）时是较好的弹性体。
3．第三单体的含量
为使第三单体在乙丙胶中分布均匀，聚合时一般采取分批加入的方法。第三单体用量多时，不饱和度高，硫化速度快，与不饱和橡胶相容性好，可与不饱和橡胶并用，但是耐热性和老化性下降。
四．乙丙胶的性能
1．比重小
比重为0.86，是所有橡胶中比重最小的。
2．耐老化性能优异
①优秀的耐臭氧性能：乙丙橡胶被誉为：“无龟裂橡胶”，在通用橡胶中它的耐臭氧性能是最好的，其次为IIR、再其次是CR。
②优秀的耐热老化性能：乙丙橡胶的耐老化性能在通用橡胶中是最好的，在130℃下可以长期使用，在150℃或再高的温度下可以间断或短期使用。且EPM优于EPDM。
③优秀的耐天候性：乙丙胶的耐天候（光、热、风、雨、臭氧、氧）性在所有的通用橡胶中是最好的，作屋面防水卷材使用寿命可以达到25年以上。
3．优异的电绝缘性能
乙丙橡胶的耐绝缘性能是非常好的，与IIR相当，且EPM优于EPDM，可以作为电缆材料，特别是浸水之后电性能变化很小，特别适用于作电绝缘制品及水中作业的绝缘制品。
4．优秀的耐化学药品性能
由于乙丙橡胶本身的化学稳定性和非极性，它与多数化学药品不发生反应，与极性物质之间或者不相溶或者相溶性极小，如醇、酮、酸（乙酸、甲酸）、强碱、氧化剂（H2O2、HClO）、洗涤剂、磷酸酯类等。
5．卓越的耐水、过热水、水蒸汽性能
水是强极性物质，乙丙橡胶是一种高分子烷烃，具有疏水性，两者之间不易产生物理、化学作用，所以具有杰出的耐水、耐过热水、耐蒸汽性能。（EPM ＞IIR＞SBR＞NR＞CR）
五．配合与加工
1．配合：
①硫化体系：EPDM可以用硫黄硫化体系，硫黄用量1~2份，促进剂宜选用活性较大的品种或不同的促进剂并用，这样既能保证硫化速度，又能防止喷霜现象。以国产EPDM（D）为例： EPDM100 硬脂酸1 氧化锌5 促M0.5 TMTD1.5 S1.5 HAF50
②补强体系：由于乙丙橡胶是非结晶橡胶，所以要加入补强剂。
③增塑体系：乙丙橡胶最常用的增塑剂是石油系增塑剂，包括环烷油、石蜡油及芳香油，其中环烷油与乙丙胶的相容性较好。
④增粘剂：乙丙橡胶的自粘性及与其它材料的粘着性均不好，配合时可以在其中加入增粘剂如烷基酚醛树脂、石油树脂、萜烯树脂、松香等。
⑤防护体系：虽然乙丙橡胶的耐老化性能很好，但在较高温长期使用的情况下仍需加入防老剂，常用的是胺类。
2．加工：
乙丙橡胶的加工具有如下特点：乙丙橡胶不易包辊，不易吃炭黑，采用密炼分散效果较好，装胶容量比正常高15%。为了提高粘合性能，可以采用提高粘合温度、增加粘合压力的方法
六．应用
耐热、耐老化、耐水制品——耐热输送带、蒸汽胶管、防水卷材
耐化学品腐蚀的密封制品、防腐衬里
绝缘的电线、电缆包皮
浅色的轮胎胎侧

§1.6  丁基橡胶（IIR）
IIR为异丁烯与少量异戊二烯（1～5％）的低温共聚物（-95~ -100℃），1943年实现工业化生产，为白色或暗灰色的透明弹性体。1960年实现连续化生产卤化丁基橡胶，1971年开发了溴化丁基橡胶的连续化生产。主要用于轮胎工业作内胎。
国内燕化从意大利引进技术年产3万吨IIR，于1999年投产。
一．丁基橡胶的制造与分类
丁基橡胶以异丁烯与异戊二烯为单体，以一卤甲烷为溶剂，通过阳离子聚合得到。通常按照异戊二烯的含量即不饱和度及是否卤化来分类：
氯化丁基橡胶（提高硫化速度及与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和互粘性）
二．丁基橡胶的结构
结构式：分子主链周围有密集的侧甲基，且有不饱和双键位于主链上，对稳定性影响较大。引入的异戊二烯便于交联，其数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键（单个存在），可以近似地看作饱和橡胶。但因双键的位置与EPDM中双键的位置不同，对性能的影响较大。
聚集态：丁基橡胶是能结晶的自补强橡胶，低温下不结晶，高拉伸下才结晶，Tm=45℃，Tg=-65℃。未补强橡胶的强度可以达到14~21MPa，为了提高耐磨及抗撕裂性能，仍需补强。
三．丁基橡胶的性能
1．与乙丙胶类似的性能：优良的化学稳定性、耐水性、高绝缘性、耐酸碱、耐腐蚀。
2．气密性非常好：所有橡胶中最好的。（用作内胎）
3．弹性低、阻尼性能优越：
弹性在通用橡胶中是最低的，室温冲击弹性只有8~11%。它在很宽的温度和频率范围内可以保持tan≥0.5。良好的减震性能特别适用于缓冲性能要求高的发动机座和减震器。
4．拉伸强度较高
为结晶自补强橡胶，未填充硫化胶的拉伸强度为14~21MPa。
5．耐热性、耐侯性好
6．自粘性和互粘性差
结构中无极性基团或活性基团。
四．丁基橡胶的配合与加工
丁基橡胶与乙丙橡胶一样，具有比不饱和橡胶难以硫化、难以粘接、配合剂溶解度低、包辊性不好等特点。但它又具有不能用过氧化物硫化、一般炭黑对它的补强性差、与一般二烯类橡胶的相容性差、对设备的清洁度要求高等特点。
1．配合
硫化—可以用较强的硫黄促进剂体系、树脂、醌肟在较高的温度下进行，硫黄用量要少，促进剂选用秋兰姆和二硫代氨基甲酸盐为主促进剂、噻唑类或胍类为第二促进剂。树脂硫化的硫化胶的耐热性好。用过氧化物硫化会引起断链。
补强—最常用的是炭黑，但效果不如不饱和橡胶好，结合橡胶只有5%~8%。一般使用槽黑。
增塑—不宜用高芳烃油，而宜用石蜡或石蜡油5~10份，或适量环烷油。
2．加工
炼胶—不易塑炼，可以加入塑解剂使其断链。混炼时用密炼效果好。密炼容量比NR、SBR的标准容量多10~20%。混炼起始温度70℃，排胶温度高于125℃，一般155~160℃为宜。
压延压出—比天然橡胶困难得多，做内胎时压出前要滤胶后再加硫黄，防止引起焦烧。
成型硫化—自粘性及与其它橡胶的互粘性差，要在配方中加入增粘剂，工艺上注意粘合面防污，可以采用卤化丁基橡胶作增粘层，提高粘合部位的压力及温度。丁基橡胶需长时间高温硫化方可达到最佳硫化状态。
五．卤化丁基橡胶
为了提高丁基橡胶的硫化速度，提高与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和与其他材料的互粘性，对丁基橡胶进行了卤化，包括氯化和溴化。一般氯化的含氯量为1.1%~1.3%主要反应在异戊二烯链节双键的α位上。溴化丁基橡胶含溴量约为2%。
卤化丁基橡胶主要利用烯丙基氯及双键活性点进行硫化，卤化丁基橡胶的硫化速度较快。
六．丁基橡胶的应用
丁基橡胶主要用于轮胎工业，特别适用于作内胎、胶囊、气密层及胶管、防水卷材、耐腐蚀制品、电气制品、耐热输送带（高不饱和度）等。

§1.7  丁腈橡胶（NBR）
NBR为浅黄色略带香味的橡胶，是丁二烯与丙烯腈的共聚物。1937年工业化生产。聚合方法类似于乳液聚合的丁苯橡胶，有低温乳液聚合（5℃）和高温乳液聚合（50℃）两种。目前主要采用低温乳液聚合。
一．丁腈橡胶的分类
根据丙烯腈含量分：

二．丁腈橡胶的结构：
1．丙烯腈含量与丁腈橡胶的极性：
丙烯腈的典型含量为34%。随着ACN含量的增加，大分子极性增加，带来一系列性能的变化：内聚能密度增加、溶解度参数增加、极性增加，耐低温性差，耐油性增加。。
2．丁腈橡胶的聚集态结构：
丁腈橡胶的两种结构单元是无规共聚的，其中丁二烯以反1,4-结构聚合，是非结晶的无定形高聚物，玻璃化转变温度随ACN的增加而线性提高。
三．丁腈橡胶的性能（与极性和不饱和性有关）
1．强度低
NBR为非结晶性橡胶。纯胶硫化胶强度为3~4.5MPa，炭黑补强后拉伸强度为25~30MPa。
2．优秀的耐油、耐非极性溶剂性能。（与ACN含量有关）
3．耐热性、耐臭氧性比NR、SBR好，但比EPM、IIR、CR差。长期使用温度为100℃。
4．抗静电性在通用橡胶中是独一无二的，可以作导电橡胶，如纺织皮辊。
5．气密性好，仅次于IIR。
6．弹性、耐寒性差。
7．与极性物质如PVC、酚醛树脂、尼龙的相容性好。
四．特殊品种丁腈橡胶
目前已商品化的特殊品种的丁腈橡胶有：氢化丁腈橡胶（HNBR）、羧基丁腈橡胶（XNBR）、键合型丁腈橡胶（AONBR）及热塑性丁腈橡胶。此外还有粉末丁腈橡胶、液体丁腈橡胶。
NBR的特殊品种常用的有氢化丁腈胶（HNBR），它更适应汽车工业对橡胶耐油性和耐热性的要求，填补了NBR和FPM之间的空白。
五．配合与加工
硫化——各种体系都可以，因为与硫黄的溶解性差，所以应该先加。
补强——炉法CB
塑炼——困难，低温薄通，不能用密炼机
混炼——生热大，加增塑剂DBP
硫化——可高温硫化，无返原现象
六．丁腈橡胶的应用
丁腈橡胶主要用作耐油制品，如耐油胶管、胶辊、各种密封件、大型油囊等。还可以作为PVC的改性剂及与PVC并用作阻燃制品，作抗静电好的橡胶制品。


§1.8  氯丁橡胶（CR）
CR为浅黄色或暗褐色弹性体，于1931年由美国杜邦公司实现工业化生产，现在已有10多个国家生产CR，全世界的年产量约为70万吨。
CR是我国最早工业化的合成橡胶（58年），国内有三个生产厂家：四川长寿化工厂、山西大同化工厂、青岛化工厂（海晶），但因技术问题，每年仍大量进口。
一．CR的制造
由2-氯-1,3-丁二烯采用乳液聚合得到，硫调型聚合温度为40℃，非硫调型为10℃以下。
二．CR的分类
CR主要根据制法和用途分类：
根据用途不同可以通过调整聚合条件合成出不同结晶能力的橡胶
国产CR结晶能力分为四个等级：微、低、中、高。
三．CR的结构
1．微观结构：
CR的微观结构主要决定于聚合温度，结构单元中以反1，4—结构居多（85%），分子规整度高，结晶度高，分子量大的部分含量高，分子量低的部分含量低。
2．聚集态结构：
CR属于自补强橡胶，在拉伸或降温的情况下均可结晶，结晶能力高于NR。
3．CR的化学结构与反应特性：
由于CR主要是1,4-聚合，所以大分子链上有97.5%的Cl原子直接连在有双键的碳原子上，Cl的吸电性使得双键及Cl原子变得极为不活泼，不易发生化学反应，所以它不能用硫黄硫化体系进行硫化、耐老化性、耐臭氧老化性能比一般的不饱和橡胶要好得多。幸运的是CR中有1.5%的1,2-聚合，形成了叔碳烯丙基氯结构，这种结构中的Cl原子很活泼，易于发生反应，为CR提供了交联点，使其可以用金属氧化物（氧化锌ZnO、氧化镁MgO）进行硫化。
四．CR的性能
CR虽然属于不饱和橡胶，但它的性能介于饱和和不饱和橡胶的性能之间，由于极性高且为结晶橡胶，所以物理机械性能较好，又具备极性橡胶的特点。
1．一般性能：
  ①CR的力学性能较高：自补强＋极性橡胶
  ②良好的耐油性能：CR属于耐油橡胶，但耐油性不如NBR。
  ③良好的耐疲劳性能：用于同步带、齿形带
  ④较差的低温性能：CR的最低使用温度为－30℃，在油中的耐低温性能优于ACM、CPE、高ACN含量的NBR和FPM，因为它在低温下结晶。
⑤良好的耐老化性能：CR的耐老化和耐臭氧性能优于NR、SBR、BR、NBR，仅次于EPM和IIR，这与Cl的吸电性有关。
⑥电绝缘性能差
⑦气密性比一般合成橡胶高
⑧良好的粘合性能：具有较好的自粘性和互粘性
2．耐燃性能好：CR的氧指数为38~41，离火自熄（氧指数＞27）。
氧指数（OI）：>27％为高难燃材料如：PTFE、CR；介于22～27％为难燃材料如CPE、PC、PA；<22%为易燃材料如NR、PE、EPDM
五．CR的配合与加工
1．配合：
①硫化体系：CR要用金属氧化物硫化，如用ZnO 5份，MgO 4份，对于非硫调型的还要用促进剂NA-22，否则硫化速度太慢。国家标准配方如下：
                  CR100  硬脂酸0.5  氧化锌5  氧化镁4 NA-22 0.5 SRF30 防D 2
   ②补强体系：CB对CR的补强作用不是很明显，对非硫调型的相对要好一些。为了提高撕裂强度、定伸应力，仍需加入补强剂。
   ③防护体系：虽然CR的耐老化性能比NR好，但仍需使用防护剂。
   ④增塑体系：一般使用石油系的增塑剂，石蜡油一般用5份以下，环烷油一般用20～25份，芳香油可以达到50份，要求耐寒性好则用酯类增塑，要求阻燃则用磷酸酯类。
   ⑤增粘体系：一般选用古马隆、酚醛树脂、松焦油。对结晶性的非硫调型更需要。
2．加工：
CR的加工性能主要取决于未硫化胶的粘弹行为，其粘弹行为随温度的变化如表：
表1－1 CR的加工性能
状态  硫调型    非硫调型天然橡胶
弹性态室温～71℃    室温～79  室温～100℃
粒状态 71℃～93℃    79℃～93℃  100～120℃
塑性态  93℃以上    93℃以上约130℃
由此可见，CR对温度的敏感性较大，加氧化镁时50℃左右，否则易结块。最适合的硫化温度为150℃，因为它硫化不返原，所以可以采用170~230℃的高温硫化。
3．储存稳定性：
CR的储存稳定性是个独特的问题，30℃下硫调型的可以存放10个月，非硫调型的可以存放40个月，存放时间长，容易出现变硬、塑性下降、焦烧时间短、流动性下降、压出表面不光滑等现象。
六．CR的应用
耐热、耐油、耐燃烧、耐腐蚀的输送带、胶管、胶辊、电线电缆、防腐衬里等。
粘合剂占合成橡胶粘合剂的80%。

yunhuali · 发表于 2009-3-22 16:38:36

呵呵谢谢楼主的资料啊辛苦了

跨越时空 · 发表于 2009-3-22 17:12:20

谢谢楼主无私奉献，学习啦。

剑走偏锋 · 发表于 2009-3-22 17:26:03

虽说是基础知识，但还是要谢谢LZ。LZ是个有心人呀！！

MDS · 发表于 2009-3-22 17:39:31

好资料、分享了。谢楼主！

BLADDER · 发表于 2009-3-23 09:45:14

老师留的作业。可以用这个写了。虽然是基础但是楼主有心了。

bjzckt · 发表于 2009-3-23 14:33:28

资料不错，学习一下

51291939 · 发表于 2009-3-25 15:32:08

谢谢LZ分享哦````学习了

cyong1 · 发表于 2009-5-9 17:06:19

来培训一下基础知识！

zm770816 · 发表于 2009-5-18 10:56:19

资料不错，谢谢楼主。

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