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橡胶工艺学习题集

第 1 页 共 6 页 

一、简答题 

1、 何谓喷霜？

何谓焦烧？

其产生原因何在？

答：

喷霜即为某些配合剂（如硫磺、促进剂、防老剂、石蜡等）析出胶料或硫化胶表面的现象；造成这种现象的原因主要是某些配合剂用量过大，超过其常温下在橡胶中的溶解度所造成的。

焦烧是一种胶料早期硫化的现象，即胶料在硫化前的操作或停放中发生不应有的提前硫化现象；原因是配合不当，炼胶操作不当，胶料冷却停放不当。

2、 何谓老化？

影响橡胶老化的因素有哪些？

答：

橡胶或橡胶制品的在加工、贮存和使用的过程中，由于受到各种外界因素的作用，而逐步失去原有的优良性能，以致最后失去使用价值，这种现象称为橡胶老化；影响因素有热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等。

3、 何谓塑炼？

其目的意义何在？

答：

把具有弹性的生胶变成柔软的具有可塑性的胶料的工艺过程称为塑炼； 

生胶塑炼的目的：

一、使生胶获得一定的可塑性，适合混炼、压延、挤出、成型等后续工艺操作； 二、使生胶的可塑性均匀化，以便制得质量均匀的胶料。

4、 何谓混炼？

其目的意义何在？

答：

在炼胶机上将各种配合剂加入到橡胶中制成混合胶的工艺过程叫混炼；使配合剂均匀分散,制得质量均匀的混炼胶,并使胶料具有适合的可塑性；混炼不好，出现配合剂分散不均匀，可塑度过高或低、焦烧、喷霜现象，影响压延等后续工序的正常进行，还会导致产品的性能下降。

5、 何谓压延？

它包括哪些作业形式？

答：

压延工艺是利用压延机辊筒的挤压力作用使胶料发生塑性流动和变形,将胶料制成具有一定断面规格和一定断面几何形状的胶片,或者将胶料覆盖于纺织物表面制成具有一定断面厚度的胶布的工艺加工过程；作业形式：

胶料的压片、压型和胶片贴合及纺织物的贴胶、擦胶和压力贴胶。

6、 何谓挤出？

它有何作用？

答：

橡胶的挤出是使胶料通过挤出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程；      应用于制造胎面、内胎、胶管以及各种复杂断面形状或空心、实心、包胶等半成品。

 7、 何谓弹性变形和塑性变形？

答：

弹性变形：

橡胶在变形后能够恢复其原来状态的形变行为。

塑性变形：

橡胶在变形后不能够恢复其原来状态的形变行为（永久变形）分子链间发生了位移8、 何谓硫化？

它在制品生产中有何意义？

 硫化是橡胶长分子链进行化学交联反应的过程。

使橡胶获得更完善的物理机械性能和化学性能，使橡胶变为更有使用价值的材料 

9、 何谓硫化介质？

答：

橡胶硫化，在大多数情况下，都是在加热的条件下进行的，要对胶料进行加热，就需要使用一种能传递热能的物质，这种物质就称为加热介质  

10、何谓挤出膨胀？

其产生原因？

答：

胶料在压力下从口型挤出后，挤出物直径（或断面尺寸）比口型直径（或断面尺寸）增大，这一现象称为挤出膨胀；由入口效应和剪切变形的弹性变形 引起的。

11、口型设计的一般步骤？

答：

一、要事先掌握胶料的膨胀率；二、根据胶料膨胀率来确定口型样板的尺寸；三、取略小于计算值的尺寸。

12、何谓炭黑凝胶？

答：

将混炼入炭黑的胶料置于溶剂（如苯、汽油等）中，有一部分吸附于炭黑表面的橡胶，在溶剂中长时间不能溶解，这部分由炭黑和橡胶形成的结合体即为炭黑凝胶，或称结合橡胶。

 13、何谓压出膨胀？

答：

压出膨胀是当胶料离开挤出机的口型后，产生沿长度方向上的收缩和厚度方向上的膨胀，这种收缩现象也称为弹性记忆效应。

14、何谓硫化三要素 

答：

硫化过程控制的三个主要条件即硫化温度、硫化时间和硫化压力称为硫化三要素

15. 写出下列橡胶的代号和化学结构天然橡胶                                 2、丁腈橡胶 

     3、丙烯酸酯橡胶                            4、氯磺化聚乙烯丁基橡胶

1、 如何通过配方设计提高硫化胶的耐磨性？

 答：

通过配方设计提高耐磨性的途径如下：

a、选用耐磨性好的胶种，如聚氨酯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶，氯丁胶、丁腈橡胶等。

一般磨耗条件下，天然橡胶为好，高温下以丁苯橡胶为好，苛刻条件下（高速）顺丁橡胶为好； 

b、加粒子小的活性炭黑以提高耐磨性；白色填料以20nm的白炭黑为好。

 c、软化剂起操作助剂使用，以帮助填料的分散，一般不宜超过5份； 

d、加入防老剂能改善胶料耐老化性能，从而间接提高耐磨性，一般环境条件下，在天然橡胶中防老剂AW的耐磨性最好，其次是防老剂D+4010及防老剂D+H。

2、 以次磺酰胺的硫化反应过程为例，试述防焦剂CTP（N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺）的防焦作用机

理？

答：

能够迟延硫化，但又不影响硫化速度和硫化胶性能

代表品种：

N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺（CTP或PVI） 应用：

次磺酰胺类 ，DM、M、TMTD等也有一定的效果； 

CTP是实际上一种MBT（或阳离子物）的捕捉剂。

它是通过捕捉MBT达到迟延硫化的目的。

因此，使用这种防焦剂时，它只起迟延硫化的作用，而对硫化速度和硫化胶的结构无明显的影响。

防焦剂CTP的用量通常为0.1~0.5份。

随着用量增高，防焦效果越大，焦烧时间越长，在0.5份以内，其硫化速度无明显的影响。

但当用量太大时，则会使硫化速度稍许减慢

3、 如何通过配方设计提高硫化胶的撕裂强度？

 答：

通过配方设计提高撕裂强度的途径如下：

a、选用结晶性的胶种； b、加粒子小的活性炭黑 ； c、软化剂起提高撕裂强度；； d、交联密度不要过高。

4、 如何通过配方设计提高硫化胶的耐疲劳性？

 答：

耐疲劳性配方设计要点如下：

 a、采用易于形成多硫键交联的硫化体系； b、加补强性大的活性填料 ； 

c、软化剂最好是使用松焦油、古马隆树脂、石油树脂等，用量不宜太多； d、加防老剂可以抑制疲劳过程中的氧和臭氧老化作用，从而提高耐疲劳破坏。

 5、 软化剂和增塑剂的选用原则是什么？

答：

在实际配方中对软化剂和增塑剂的选择，常常决定于生胶、填料等的种类和用量以及工艺性能和硫化胶

性能的要求等因素，从其本身来说，选择时主要注意如下几个方面：

    a、与橡胶的互溶性； 

b、对填料的分散影响； 

c、对胶料加工性能和粘着性的影响； d、对硫化胶物理性能和老化性能的影响； e、对橡胶的污染性的影响； f、对制品成本的影响。

四、计算题 

1、某外胎缓冲胶层，其胶料硫化温度系数为2，在实验室条件下的正硫化条件为140℃×24min，硫化平坦范围为24～100min。

在实际生产中，硫化时间为70min，现测出其温度变化如下，判断是否达到了正硫化？

解：

a、先求各温度下的硫化强度，所得结果如下

2、橡胶制品的结构如图所示，已知胶层A的厚度4㎜，热扩散系数为1.44×10－3

㎝2

/s，胶层B的厚度10㎜，热扩散系数为1.00×10－3

㎝2

/s，双面加热硫化，制品表面原始温度22℃，模型温度为144℃，试计算制品胶层B中心温度到达143℃时所需要的时间。

解：

先求胶料B的当量厚度H12

/a1＝H22

/a2，可得当量厚度H1＝1.2㎝； 

       胶料的总厚度L= H1＋2×0.4＝2㎝        S（z）＝0.0082，z＝0.51

 T＝0.51×2×2/（1.44×10－3

）＝1416.7s＝23.6min 

3、一胶轴制品，正硫化条件为140℃×240min，因一次硫化易出现质量问题，故改为逐步升温硫化，第一段为120℃×120min，第二段为130℃×100min，第三段为140℃，问需要多长时间才能达到原有的硫化程度？

（k＝2） 

解：

E原＝16x240＝3840 

E1＝4x120＝480   E2＝8x100＝800   E3＝16t     E原＝E1＋E2＋E3       所以 t＝160min

4、某外胎缓冲胶层，其胶料硫化温度系数为2，在实验室条件下的正硫化条件为140℃×24min，硫化平坦范围为24～100min。

在实际生产中，硫化时间为60min，现测出其温度变化如下，判断是否达到了正硫化

5、

橡胶制品的厚度12㎜，热扩散系数为1.44×10－3㎝2/s，双面加热硫化，制品表面原始温度22℃，模型温度144℃，试计算制品胶层中心温度到达143℃时所需要的时间

S（z）＝0.0082，z＝0.51 

  T＝0.51×1.2×1.2/（1.44×10－3

）＝510s＝8.5min

＝333.4 

C、求与成品硫化效应相同的试片等效硫化时间           令E缓＝E试 

t＝41.7min 

从试片的等效硫化时间远大于其实际的硫化时间看，试片的硫化条件必须调整，方法如下：

 延长硫化时间至41.7min（130℃下） 

或提高硫化温度，若硫化时间不变，硫化温度提高至140.6℃ 

7.某橡胶制品硫化条件为130℃×20min，问140℃和120℃各需的硫化时间为多少？

 根据范特霍夫公式各需10 min和40 min.

8.五、 填空题 

9.1、天然橡胶的主要成分为橡胶烃   ，由异戊二烯基组成。

10.2、硫化过程控制的三个主要条件即硫化温度、硫化压力、硫化时间称为硫化三要素。

11.3、在实际中通常按硫磺用量及其与促进剂的配比情况，划分为四种典型配合的硫化体系即常硫量硫化体系、半有效硫化体系、有效硫化体系和无硫硫化体系。

12.4、槽法炭黑含有较多的含氧基团，使炭黑表面呈现酸性的性质，有迟延硫化的作用，而炉法炭黑表面呈现碱性的性质，有促进硫化的作用。

13.5、密炼机的混炼历程主要是配合剂与橡胶的混炼过程，包括三个阶段即湿润阶段、分散阶段和捏炼阶段。

 6、开炼机塑炼的操作方法有薄通塑炼法、包辊塑炼、爬架子法和化学塑解剂塑炼法。

 7、正硫化时间的测定方法包括物理化学方法、物理机械性能测定法和专用仪器测定法。

 8、通用型丁腈橡胶具有优良的耐油性，它是由丁二烯和   丙烯腈共聚而成。

 9、橡胶的硫化反应过程包括诱导阶段、交联反应阶段、网构成熟阶段等三个阶段。

 10、混炼胶的快速检验项目包括可塑性测定、比重的测定和硬度等项目的测定。

 11、开炼机塑炼的控制工艺条件有辊温、辊距、塑炼时间、速比和装机容量。

14.12、可塑度的测量方法包括威廉可塑计测量法、华莱士快速可塑计测量法、德坲可塑计量法、门尼粘度计测量法和压出粘度计测量法。

15.13、橡胶配合体系包括硫化体系、补强填充体系、增塑体系、防老体系

名词解释∶ 

1．橡胶：

是一种有机高分子材料，能够在大的变形（高弹性）下迅速恢复其

形变；能够被改性（硫化）；改性的橡胶不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶剂中；改性的橡胶在室温下被拉伸到原长的2倍并保持1min后除掉外力，它能在1min内恢复到原长的1.5倍以下。

2．格林强度：

未经硫化的拉伸强度 

3．冷流性：

生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象。

 4．活性剂：

配入橡胶后能增加促进剂活性，能减少促进剂用量或降低硫化反

应温度，缩短硫化时间的物质 

5．促进剂的迟效性   

6．焦烧：

加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。

焦

烧现象本质是硫化，胶料局部交联 焦烧：

加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。

焦

烧现象本质是硫化，胶料局部交联 

7．工艺正硫化时间：

胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的

时间。

%90）（90´-+=LHLMMMM 

8．硫化返原：

又称返硫，是胶料处于过硫化状态，胶料的性能不断下降的现

象。

9．硫化效应:

硫化强度与硫化时间的乘积，用E表示。

?

10．防老剂的对抗效应:

防老剂（抗氧剂）并用后产生的防护效能低于参

加并用的各抗氧剂单独使用的防护效能之和 

11．防老剂的协同效应:

防老剂（抗氧剂）并用后的防护效能大于各抗氧

剂单独使用的效能之和，是一种正效应。

12．软质炭黑:

粒径在40nm以上，补强性低的炭黑

13．硬质炭黑:

粒径在40nm以下补强性高的炭黑 

14．14．结合橡胶:

也称为炭黑凝胶，是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解

炭黑的二次结构:

又称为附聚体，凝聚体或次生结构，它是炭黑聚

集体间以范德华力相互聚集形成的空间网状结构，不牢固，在与橡胶混炼是易被碾压粉碎成为聚集体。

16．增塑剂:

增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，

改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。

17．塑炼:

塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡

胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程 

18．压延效应  压延后胶片出现性能上的各项异性现象 

19. 抗氧指数  又称塑性保持率，是指生胶在140℃×30min前后华莱士塑

性值的比值，其大小反映生胶抗热氧化断链的能力

1．碳链橡胶中，不饱和橡胶有__ NR __、__SBR __、___ BR __、__ IR __，   饱和橡胶有__EPM _、__ EPDM _、__ IIR _、_ FPM _、_ ACM _； 

  杂链橡胶有_聚氨酯橡胶PU _、__聚硫橡胶T __；元素有机橡胶包括_硅橡胶 MVQ __等。

2．通用合成橡胶包括__丁苯橡胶SBR ___、__顺丁橡胶BR __、__异戊橡胶IR __、__氯丁橡胶CR __、 __乙丙橡胶EPR __、_丁基橡胶IIR _和_丁腈橡胶 NBR _。

 3．天然橡胶中包含的非橡胶成分有____蛋白质____、____丙酮抽出物_____、_____少量灰分____、____水分____和_______。

4．？

目前所有弹性体中，弹性最好的橡胶是_NR_（BR是通用橡胶中最好

的）______，比重最小的橡胶是_______，耐磷酸酯油类的橡胶是_乙丙橡胶______，气密性最好的橡胶是_CO _，气透性最好的橡胶是_硅橡胶______，耐压减振性好的橡胶是_______，广泛用作胶粘剂的橡胶是_硅橡胶______，具有生理惰性的橡胶是_硅橡胶______，滞后损失、生热大的橡胶是________，抗湿滑性差的橡胶是_BR______，耐高低温性最好的橡胶是________，耐磨性最好的橡胶是______。

5．NBR根据丙烯腈的含量可分为____极高CAN含量____、__高CAN含量__中高CAN含量____、___中CAN含量___和__低CAN含量__五类

6．6．根据废橡胶的来源，再生胶可分为_轮胎再生胶__、_杂品再生胶__和_乳化制

7．品再生胶__。

8．7．促进剂按结构可分为___噻唑类___、___二硫代磷酸盐类___、___秋兰姆类___、____二硫代氨基甲酸盐类___、___黄原酸盐类___、__次磺酰胺类___、__硫脲类__、___醛胺类___和__胍类（D）__九类；按 PH值可分为___酸性___、___中性___和___碱性___三类；按硫化速度可分为___慢速促进剂___、___中速促进剂__、___准速促进剂___、___超速促进剂__和___超超速促进剂___五类。

 8．促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的英文缩写___CZ___，结构式为

9．__________P54_____________，呈_中__性，__准__速级，________后___效性促进剂；二硫化二苯并噻唑的英文缩写为_____DM______，结构式为___ P54___，呈 ___酸性___性，__准___速级促进剂；四甲基二硫化秋兰姆的英文缩写为__TMTD__，结构式为__ P55___，呈_酸__性，_超_速级促进剂。

10．9．硫化的本质是__化学交联__。

11．10．平衡硫化体系具有优良的____耐热老化_____性能和____耐疲劳_____性能

12．交联效率参数E越大，交联效率越_______。

13．12．NR热氧老化后表观表现为____变软发粘_____，BR热氧老化后表现为 ___

14．变硬发脆___。

15．13．？

链终止型防老剂根据其作用方式可分为_加工反应型__、_防老剂与橡胶单

16．体共聚型_和_高分子量防老剂_三类;胺类和酚类防老剂属于__加工反应型_。

17．14．当防老剂并用时，可产生___对抗____、____加和___和协同效应，根据产生

18．协同效应的机理不同，又可分为___杂协同效应___和___均协同效应__两类。

19．15．？

填料的活性越高，橡胶的耐疲劳老化性越_差______。

？

20．16．非迁移性防老剂与一般防老剂相比，主要是具有____________性、_______

21．性和_______性。

22．17．炉法炭黑的表面粗糙度比槽法炭黑___小____，其表面含氧基团比槽法炭黑

23．___少___，呈__碱__性，会使胶料的焦烧时间_____。

24．18．炭黑的结构度越高，形成的包容橡胶越___多____，胶料的粘度越__高__，

25．压出性能____越好___，混炼的吃粉速度___慢____，在胶料中的分散性越___日益_

26．炭黑的粒径越小，混炼的吃粉速度越___慢____，在胶料中的分散性越____

27．难___；炭黑的粒径越___小____，粒径分布越_______，对橡胶的补强性越高。

28．20．根据制法不同，白炭黑分为___气相法____白炭黑和___沉淀法____白炭黑；

29．测定表明，白炭黑表面只有___硅氧烷基和羟____基存在。

30．21．吸留橡胶生成量的多少与炭黑的___结构____有关，而混炼时结合橡胶生成

31．量的多少与炭黑的___比表面积____有关。

32．22．胶料中填充炭黑会使其电阻率下降,炭黑的粒径越__小__、结构度越__高___、

33．表面挥发分__大___、炭黑用量__大___,电阻率越低生胶塑炼前的准备工作包括___选胶____、____烘胶___和___切胶____处理过程。

34．24．当橡胶的门尼粘度为_______时可不用塑炼。

35．25．低温机械塑炼过程中，橡胶的分子量分布逐渐变__窄__（窄或宽）。

 26．氧在橡胶的机械塑炼过程中起着_使生成的大分子自由基稳定_和_引起大分

36．子氧化裂解_的双重作用，其中在低温下，氧和橡胶分子的化学活泼性均较低，氧主要起______稳定______作用，而在高温下氧起______裂解______作用。

37．27．根据增塑机理不同，可以将化学塑解剂分为三种类型__自由基受体型___、

38．____引发型____和____混合型___；在低温塑炼时使用的苯醌和偶氮苯属于_____自由基受体型_____增塑剂，又叫_____链终止_____塑解剂，在高温下使用的过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈属于___引发____型化学塑解剂。

 28．密炼机塑炼NR时，其排胶温度一般控制在____50-60℃（140~160℃）_____

39．范围，快速密炼机塑炼，排胶温度可能达到__140℃_（180℃  ？

）__，SBR用密炼机塑炼时，排胶温度应控制在__130℃（140℃）___以下，否则产生生胶塑炼前的准备工作包括___选胶____、____烘胶___和___切胶____处理过程。

40．24．当橡胶的门尼粘度为_______时可不用塑炼。

41．25．低温机械塑炼过程中，橡胶的分子量分布逐渐变__窄__（窄或宽）。

 26．氧在橡胶的机械塑炼过程中起着_使生成的大分子自由基稳定_和_引起大分

42．子氧化裂解_的双重作用，其中在低温下，氧和橡胶分子的化学活泼性均较低，氧主要起______稳定______作用，而在高温下氧起______裂解______作用。

43．27．根据增塑机理不同，可以将化学塑解剂分为三种类型__自由基受体型___、

44．____引发型____和____混合型___；在低温塑炼时使用的苯醌和偶氮苯属于_____自由基受体型_____增塑剂，又叫_____链终止_____塑解剂，在高温下使用的过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈属于___引发____型化学塑解剂。

 28．密炼机塑炼NR时，其排胶温度一般控制在____50-60℃（140~160℃）_____

45．范围，快速密炼机塑炼，排胶温度可能达到__140℃_（180℃  ？

）__，SBR用密炼机塑炼时，排胶温度应控制在__130℃（140℃）___以下，否则产生__凝胶（支化和凝胶）___，反而使可塑度降低。

46．29．开炼机混炼时应最后添加的配合剂是__硫化剂____，目的是_______。

 30．开炼机混炼时前后辊温度应保持___5-10度____温差，NR易包__热（前？

）

47．__辊，多数合成橡胶易包__冷（后?

）__辊，因合成橡胶混炼时生热量比NR多，故混炼时的两辊温度均应比NR___低___。

48．31．压延时胶料只沿着辊筒的__横压力作用_？

_______流动，没有轴向流动，因

49．此属于_塑性？

______ 流动状态。

50．32．胶片压延工艺可分为___压片_____、____贴合______和____压型_____；纺织物挂胶艺可分为___浸胶浆_____、____帘布贴胶_____和__帆布擦胶_。

 33．为减小挠度对压延半成品宽度方向上厚度不均匀的影响,通常采用三种补偿

51．方法,即_凹凸系数法_、_辊筒轴交叉法_和 辊筒预弯曲法。

52．34．压延和压出时胶料均需热炼，热炼包括粗炼和细炼两个阶段，粗炼的目的是

53．_使胶料变软，获得热流动性，细炼的目的是___补充混炼均匀，获得必要的热可塑性____。

54．35．根据胶料在单螺杆中的运动情况，可将螺杆的工作部分分为喂料__喂料段_、

55．___压缩段___和___挤出段____三段。

56．简述天然橡胶的化学结构及其特性。

NR中有双键，能够与自由

57．基、氧、过氧化物、紫外光及自由基抑制剂反应。

NR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

58．①SBR与NR相比，哪一种更耐热氧老化?

59．答：

SBR（丁苯橡胶）， 

60．   ②EPDM与IIR相比，哪一种更耐臭氧老化?

61．    答：

EPDM（乙丙橡胶）， 

62．   ③NBR与CR相比，哪一种更耐石油类油类?

63．    答：

NBR（丁腈橡胶）， 

64．   ④CR与BR相比，哪一种更耐臭氧老化?

65．    答：

CR（氯丁橡胶）， 

66．⑤BR与NR相比，哪一种冷流性大?

 哪一种回弹性大?

67．答：

BR冷流性、回弹性较大

68．根据用途选择一种适当的橡胶     ①制造水胎或硫化胶囊（乙丙橡胶） 

    ②制造内胎（丁基橡胶） 

    ③制造耐230℃在石油介质中连续工作的密封件（氟橡胶） 

   ④具有一定阻燃性、机械强度较高、耐酸碱的运输带覆盖胶（氯丁橡胶） 

69．4．鉴别橡胶∶ ①两包生胶标识模糊，已知其中一包是SBR-1502，另一包是BR-DJ9000, 试选择一种方法，将其准确地区分开来。

②有两块外观均为黑色的混炼胶，已知其一是掺有少许炭黑的CR，另一块是掺有少许炭黑的BR胶，试至少用两种最简单（不用任何

试从化学结构上说明IIR（丁基橡胶）为何具有优良的耐老化和耐气透性?

硅橡胶为何耐高温?

看出分子主链周围有密集的侧甲基，且无极性基团和活性基团。

异戊二烯的数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键（单个存在），可近似看作饱和橡胶，所以它耐老化，透气性好。

对于硅橡胶来说，硅橡胶是分子主链中为—Si—O—无机