橡胶制品工艺Word格式.docx
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硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、氟醚橡胶、氟腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯等。
各种橡胶的差不多性能能够在橡胶工业手册中得到详细的介绍
不同类型的橡胶厂由于制品需要，所用橡胶也不同，但一样能够进行大致的分类
轮胎厂：
天然胶、丁苯胶、顺丁胶、作为轮胎外胎的主体材料，内胎用丁基胶，在子午胎的气密层用氯化丁基胶，作为生产工具用的隔膜和胶囊用丁基胶制作，在斜交胎中的三角胶，一样使用较多的再生胶。
胶管、胶带厂：
天然胶、丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶、丁腈胶、再生胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料和部分胶乳。
橡胶模制品厂：
各种橡胶均有使用。
由于橡胶种类不同，其性能指标，包装、初始.粘度、加工性能等均不同；
即使同一种橡胶，其加工的工艺不同，它们的性能也不同；
如丁苯橡胶就有乳聚丁苯和溶聚丁苯之分，其中乳聚丁苯就有高温丁苯〔1000系列〕、低温丁苯〔1500系列〕、低温丁苯炭黑母炼胶〔1600系列〕、低温充油丁苯橡胶〔1700系列〕、低温充油丁苯炭黑母炼胶〔1800系列〕、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶等多个系列品种，其性能差异、用途各有侧重。
二、橡胶用原材料配合剂
橡胶配合剂是多种类，各悠闲橡胶有有不同的功能。
按其功能分类，能够分为七大类:
一．交联剂：
橡胶是线形长链大分子。
早期橡胶制品是纯胶乳制成，受温度阻碍较大。
如早期用乳胶做成的防水雨衣，冬天变硬，而夏天又受热变软，温度升高后发粘，阻碍使用。
自从固特异〔GOODER〕发明硫磺在橡胶中应用后，硫磺交联剂的作用确实是把线形分子化学反应交联成为网状体型结构，从而改变耐温性能,大大扩充橡胶制品的应用领域。
由于硫磺成本低廉，来源丰富，硫化橡胶质量好，至今仍旧广泛应用于橡胶工业。
除了硫磺，还有其他类型的交联剂，如表所示：
表1-1
名称
外观
密度
熔点º
C
PH值
硫磺粉
淡黄色粉末
1.96~2.07
114~118
≥4.4
硒
红色或灰色粉末
4.26~4.28
217
碲
灰色粉末或晶体
6.24
452
二硫化吗啡啉
灰棕色或白色结晶粉末
1.32~1.38
≥120
过氧化苯甲酰
白色或黄色粉末
104
叔辛基苯酚甲醛树酯
黄色到浅棕色
75~90
就橡胶工业而言，应用最广的交联剂，仍旧是硫磺。
故交联过程又俗称为〝硫化〞的适应。
各种交联剂的应用，按胶种和用途不同而不同。
二．促进剂：
单用硫磺硫化天然胶，硫化速度太慢，为保证使用性能，过去常用低温〔120-130℃〕长时刻硫化此类橡胶制品，如此的生产方式制造的制品，性能难以满足各种用途的使用，而且费时费工，劳动成本高。
人们在长期探究提高硫化速度的方法，逐步形成目前各种橡胶应用的各种类型促进剂。
常用促进剂见表1-2
表—1-2常用促进剂
化学名称
相对密度
硫化速度
促进剂M
2-硫醇基苯并噻唑
1.42
≥170
半超
促进剂DM
二硫化二苯并噻唑
淡黄色或淡玫瑰色粉末
1.50
186
促进剂D
二苯胍
中等
促进剂CZ
N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺
1.31~1.34
≥94
超速
促进剂NS
N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺
淡黄色或棕色粉末
1.29
≥105
促进剂TT
二硫化四甲基秋兰姆
白色或白色粉末
≥136
超超速
促进剂H
六次甲基四胺
白色至淡黄色结晶粉末
1.3
慢速兼有增粘剂的功能
促进剂PZ
二甲基二硫代氨基甲酸锌
白色粉末
1.65~1.74
257
图-各种促进剂的类型：
其中，目前最常用的有：
秋兰姆，次硫磺胺类，噻唑，醛胺和胍类等。
一样单用一种促进剂往往不能满足各种性能和加工的要求，往往采纳并用的方法产生协同效应，或提高硫化速度，或改善抗焦烧性能或满足某些性能的需要。
促进剂的用法产生许多典型的并用方法，在此不作过多介绍。
三．硫化活性剂：
有机促进的作用往往离不开活性剂的配合。
常用的活性剂有ZnO，硬脂酸。
作为硫磺硫化体系的典型用法，一样ZnO.3.5-5份/100份橡胶。
硬脂酸为1-25份/100份橡胶。
四．防老剂
橡胶在应用时受光、热、氧的作用裂解，产生自由基。
自由基通过连锁反应，加快橡胶老化作用，使橡胶制品的使用寿命缩短。
应用一些自由基终止剂终止，终止劣化过程中产生的自由基，便能提高橡胶制品的寿命，这类物质常称为防老剂。
防老剂分为化学防护和物理防护两类。
物理防护剂在橡胶制品表面形成防护膜，阻止氧、臭氧对橡胶分子的攻击。
常用有石蜡。
石蜡在橡胶中溶解度为1-1.5%。
在温度升高或硫化后，能自行渗出表面形成爱护膜，减轻氧的侵害。
化学防护剂有醛-胺类、酮-胺类、二芳基仲胺、烷机基芳基仲胺、芳香二伯胺和取代酚等等。
橡胶的老化要紧是光、热、氧的作用，产生自由基，引发橡胶降解反应，失去使用价制而报废。
防老剂的作用确实是及早终止自由基，防止降解的链锁反应。
常用的化学防老剂见下表1-3
表1-3各种防护剂
用量〔份〕
防老剂RD
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物
琥珀色至白色粉末
74〔软化点〕
0．5~2
防老剂AW
6-乙氧基-2，2，4-3甲基-1，2-二氢化喹啉
褐色粘稠液体
1.029~1.031
1~2
防老剂BLE
丙酮和二苯胺高温反应产物
深褐色粘稠液体
1~4
防老剂A
N-苯基-α-萘胺
黄褐色至紫色结晶块状物
1.16~1.17
52
防老剂D
N-苯基-β-萘胺
浅灰色至浅棕色粉末
1.18
防老剂4010NA
N-异丙基-N'
–苯基对苯二胺
紫灰色片状
结晶
1.17
70
1~3
防老剂4010
N-环己基-N'
-苯基对苯二胺
灰白色粉末
12.29
110
0.15~1
防老剂264
2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚
白至淡黄色结晶粉末
1.04
68~70
0.5~3
每种防老剂的一定的防护作用，单用时，往往有某种环境或单一条件下有较好的防护作用。
如防热氧或臭氧老化等,不可能兼备,假设用两种或两种以上的防老剂,那么能取得综合防护的作用较好的协同作用。
因此,在不同场合下使用的橡胶制品，应依照工作条件选用合适的并用方法，是橡胶配方设计人员必备的差不多功。
五．填充补强剂
对橡胶制品的研究应用中，炭黑的应用是一个重大的转折。
因为纯胶制品〔如天然胶〕尽管在硫化完善的情形下，有较好的使用性能，但其他性能如耐磨性能处于较低的水平。
应用炭黑后制品的耐磨性能大大地提高，专门是汽车轮胎，其行驶里程能提高100%，或者更多，这是其一。
由于橡胶〔生胶〕的价格较高，在一些性能要求不变的制品中，较高的含胶量，使制品价格偏高、性能过剩。
在这种场合下，性能要求较高的制品加入炭黑补强和填充，性能要求较低的制品，适当加入一些价格低的低廉的粉体材料如陶土碳酸钙等，在减少全胶量降低成成本，保证性能达到要求，是专门有益的；
关于合成橡胶，炭黑的作用还不止这些，还有另外的一些性能改善，如由于碳黑结构特点，其表面会有羟基。
羟基等含氧基团。
同时粒度专门细〔纳米级尺寸〕比表面积专门大〔每克碳黑能吸附80-120ml=丁脂〕，会对橡胶有补强作用。
专门是合成胶。
如丁苯胶顺丁胶，纯胶硫化胶强度仅为2-3Mpa强度。
填充碳黑以后其硫化胶最高能够提高到30Mpa〔10倍〕。
橡胶用碳黑不光有补强作用，因价格低于生胶，故兼有填充的作用，减少含胶量。
无定型二氧化硅粉体是仅弱于碳黑的补强作用的材料，也叫白炭黑。
也是橡胶工业常用的浅色填充补强剂。
往常常用于白色制品。
目前对白碳黑的研究有新的发觉。
良好的分散，合理的界面作用，能使轮胎的生热降低。
抗撕性能增高。
所谓绿色轮胎，离不开白炭黑的作用。
其他填料，如碳酸钙、陶土、重晶石粉。
、云母粉等等一系列无机粉体，用作廉价填充作用，兼改善某种性能。
如加入重晶石粉，能提高橡胶制品的比重；
加入云母粉能提高橡胶的电性能；
耐酸制品需填充不与酸发生反应的无机粉体。
这些填料的应用，在配方研究中都有典型的例子。
表---为一些炭黑的差不多参数
名称
ASTM
粒径nm
吸油值cm3/g
吸碘值g/kg
着色强度
超耐磨
N110
11~19
1.13
145
124
中超耐磨
N220
20~25
1.14
121
115
高耐磨
N330
26~30
1.02
82
103
细粒子炉黑
N440
31~39
0.60
50
/
快压出
N550
40~48
1.21
43
高结构半补强
N765
61~100
1.11
31
细粒子热裂炭黑
N880
101~200
0.50
中粒子热裂炭黑
N990
201~500
0.40
炭黑的品种专门多,在此仅仅列出有代表性的几种,即使在同一系列，也有高、中、低结构之分。
表为一些填料的差不多参数
表面积m2g
吸油值m3/g
白炭黑（二氧化硅）
白色无定形粉末
8~15
200~380
2.10
1.5~2.0
陶土（含水硅酸铝）
浅色至灰黄色粉末
325目
无水硅酸铝
1~1.5um
2.2~2.63
轻质碳酸钙
1~3um
2.4~2.7
滑石粉
白色或淡黄色片状结晶
2~6um
2.7~2.8
硅酸钙
0.2~0.3um
1.9
六．软化增塑剂
能提高橡胶混炼胶的加工性能，提高橡胶制品的柔性。
成型性能的材料叫增塑剂。
不同的橡胶用不同的软化增塑剂，如丁腈胶常用二丁酯、二辛酯类、天然胶常用松焦油、天然/丁苯常用高芳油、天然/顺丁常用机油〔或六线油〕等，都遵循相似者相容的差不多原那么；
软化增塑剂用量与橡胶制品的硬度有直截了当的关系，随着用量增加，橡胶制品的硬度随之下降。
因此，橡胶使用的环境和要求的差异，对软化增塑剂的种类、用量都不尽相同。
增塑剂分物理增塑剂和化学增塑剂。
物理增塑剂：
一样以油类，酯类填充于橡胶中使胶料降低加工粘度。
有与橡胶相容性好，不迁移，挥发性小，改善耐寒性能等作用。
目前常有如下几类：
1.石油系列增塑剂：
典型产品，三线油、六线油、石蜡、10#机油、30#机油、50#机油、变压器油
2.煤焦油增塑剂：
煤焦油、液体古马隆、固体古马隆。
3.松油增塑剂：
松焦油
4.脂肪油系列增塑剂：
大豆油
5.合成增塑剂：
DBP、DOP、常常用于极性橡胶中。
以上5类增塑剂是常用于各种橡胶中，具体应用方法各有不同，专门浅色制品对增塑剂要求更高，不仅要与橡胶相容性好，而且要求浅色透亮。
物理增塑剂用量一样以碳黑或填料成一定的比例。
如HAF50份/100生胶，5-6份松焦油〔天然胶中〕，8-10份机油〔顺丁，丁基胶〕
化学增塑剂要紧作用为缩短橡胶塑炼时刻，提高可塑度的助剂，也叫塑解剂。
塑解剂的应用：
在天然胶塑炼时加入。
塑炼时，在机械力的作用下，橡胶大分子断链产生自由基时，塑解剂能够作自由基的终止剂，或在高温时能够攻击大分子键，使之容易断链，从而达到降低分子量，提高可塑性的目的。
典型产品有五氯硫酚等。
七．着色剂
关于大量填充碳黑的橡胶制品如汽车轮胎碳黑本身确实是着色剂。
任何材料均无法改变汽车轮胎的颜色。
关于浅色制品，如胶鞋，生活用品等经常使用少量着色剂颜料对其色彩进行着色，使产品更鲜艳。
但在硫化反应中，有硫磺的存在。
或者高温作用，许多易于与硫发生化学反应的染料或易分解的染料均不能使用。
其中有机染料用量少，成效好，但容易变色。
无机染料用量多，一样对性能有阻碍，但色泽稳固，长期存放不易变色。
如橡胶中常用的氧化铁红是其中一例。
关于着色剂，使用时应注意和的事项。
使用原那么和体会在配方设计中讲述。
增粘剂：
在汽车轮胎中，增粘剂充当重要的角色。
如橡胶与钢丝的粘合、与帘布的粘合、在减震器等产品中，橡胶与金属的粘合等。
常用有树脂类增粘剂。
钴盐类等用于胶料中。
表面涂附的有列克钠〔异氰酸酯〕、改性酚醛、改性环氧和商品名为Comlok黏合剂。
总之橡胶配合剂是多种多样的。
随着橡胶工业的进展用途增加，配合剂的品种与种类也在增加。
随新合成的生胶品种在增加，配合剂的碰，品种亦在增加。
其他助剂功能专门，作用亦不同，在此不一一介绍。
3骨架材料及织物
骨架材料的作用是承担来自橡胶制品内部和外部的作用力，提高橡胶制品的强度，并限制其变形量。
它在专门大程度上决定着橡胶制品的使用性能使用价值，因此决大多数的橡胶制品，如轮胎、胶管、胶带胶鞋、胶布等均需采纳骨架材料作增强材料。
橡胶制品对骨架材料的差不多要求：
1．强度、模量和回弹性要高
2．耐热性能好
3．耐疲劳性好
4．尺寸稳固性好
5．和橡胶粘着性好〔表面浸胶处理〕
6．价格低廉
7．相对密度小，有利于轻量化
8．有良好的耐腐蚀性和阻燃性能
一.橡胶工业中常用骨架材料的种类及性能
1．棉纤维
棉纤维的强度低，耐热性能和耐疲劳性能差、弹性低、生热性高。
2．人造丝
人造丝的强度耐疲劳性能、耐热性能均比棉纤维高，初始弹性模量高尺寸稳固性好，但吸湿后强力缺失较大。
3．聚酰胺纤维
聚酰胺纤维又称尼龙，其中又分尼龙-6、尼龙-66等数种。
尼龙纤维强度高、耐疲劳性能好、耐冲击性能也专门优越，但弹性模量低，热收缩性大，尺寸稳固性差与橡胶的粘着性不行。
4．聚酯纤维
聚酯纤维俗称涤纶。
它的强度高，耐热性能、耐疲劳性能和尺寸稳固性都专门好。
由于疲劳生热量高及容易引起胺化，水解等而降低帘线的强度。
与橡胶粘合性也差。
5..聚乙烯醇纤维
聚乙烯醇纤维又称维尼纶或维纶。
它的强度弹性模量均比棉纤维高，但不如尼龙好。
与橡胶的粘着性比棉纤维差，但比尼龙和涤纶纤维好，耐化学腐蚀性也专门好，但耐湿热性能差。
6.玻璃纤维
玻璃纤维的强度高，耐热性能及耐腐蚀性能极好，电绝缘性能和隔热性能也专门好，但耐疲劳性能以及与橡胶的粘着性能专门差。
7.钢丝
钢丝是橡胶制品的重要骨架材料之一，它在橡胶用纤维中的地位正在与日俱增。
它不仅是制造轮胎钢丝圈的必不可少的材料，而且随着子午胎的进展，还大量用于钢丝帘布。
此外，它在钢丝编织、缠绕胶管等其它橡胶制品中也有广泛的应用。
钢丝的优点是耐热性和导热性都极好。
初始弹性模量高。
但比重大，耐疲劳性能、与橡胶的粘着性能及耐化学腐蚀性能专门差。
几种常用纤维之间的性能对比如下：
强度
维尼纶>
尼龙-6>
涤纶>
人造丝>
--棉纤维〔干燥条件下〕
尼龙—6>
棉纤维>
人造丝〔潮湿条件下〕
耐热性能
维尼纶>
尼龙—6>
人造丝>
棉纤维
吸湿性
棉>
涤纶
伸长率
8.高模量芳香族聚酰胺纤维
这种纤维是美国杜邦公司于六十年代初开始研究，七十年代初研制成功的一种综合性能优良的新星纤维。
最初称为B纤维，后改成Kevlar，现国内称为芳纶。
B纤维兼有合成纤维和钢丝的优点，有〝合成钢丝〞之称。
它的强度为钢丝的5倍，伸长率专门小只有3。
7~4。
2%，而且几乎不收缩〔收缩率仅为0~0.2〕。
耐疲劳性能极好、比重小、耐化学腐蚀性好，是钢丝帘布最经济的代用品。
适用于聚酯帘布的封闭异氰酸酯/环氧树脂，酚醛丁吡胶乳浸体系同样适用于B纤维。
二．常用的纺织物种类及其规格表示
橡胶制品中常用帘布、帆布和单根线绳等。
其差不多结构和规格常以纤维的细度、强度、经线、纬线的结构和经线的密度等来表示。
1.帘布
帘布与一般布的结构不同，要紧由经线组成。
经线是负荷的承担者，密度最大；
而纬线专门稀少，且极细；
纬线的要紧作用是将经线联结在一起，使其不至于紊乱。
棉帘线的结构用纱线的细度、每根帘线包含的纱线股数和每股纱线含有的单纱根数表示，如37N/53表示的细度为37支，5根如此的单纱捻合为一股，再由3股捻合为一根帘线。
棉纱的细度是单位重量纱线的长度，公制支数为每克〔g〕纱的长度米数，以N表示。
例如37N表示纱的细度为37支，即1g质量的纱线，其长度为37m。
棉帘布的规格以经线排列密度和单根强度来表示。
例如1098、1046和8546等几种规格的棉帘线，前两位数为单根帘线的强度，分别为10kg/根和8.5kg/根：
后两位数为帘布中经线的垂直方向上每10cm距离内经线的排列密度分别为98根、46根.。
故这几种帘布的规格能够分别表示为109837N/53、104637N/53和854637N/53。
化学纤维帘布的规格表示方法与棉帘布的区别是纤维的细度表示不同。
化学纤维的细度叫纤度，单位为〝旦尼尔〞或〝旦〞〔denier〕，用D或d表示。
它是用单位长度的纤维所具有的质量克数表示，通常是长度为9000m的纤维或单纱所具有的质量克数。
如其质量数为1608克，那么其纤度为1608d。
用两根如此的纱线捻成的帘布，其规格表示为1608d/1×
2。
2、帆布
帆布的结构与一般布相同，其经纬密度和规格相同。
118.4×
122.2×
36N/5×
5的帆布表示该帆布的经纬线的密度分别为118.4根/10cm和122.2根/10cm,线的细度为36支的棉纱5根捻成一股,再由5股捻成一根线。
帘布要紧用于轮胎制品，其次用于三角带、编织胶管和缠绕胶管。
帆布要紧用于输送带、传动带、三角带、夹布胶管胶鞋和其他胶布制品等。
3金属材料
橡胶制品使用的金属材料分为两部分，一部分作为制品的结构配件，如减振器的连接部分、油封的骨架和橡胶辊的金属芯等；
另一部分用作制品的结构材料，如钢丝帘线、钢丝等。
轮胎的胎圈、胶管的耐压层等采纳粗钢丝，钢丝帘布均采纳细钢丝。
为保证钢丝与橡胶的粘合强度，钢丝和帘线表面均镀有黄铜镀层。
钢丝的耐热性和导热性都专门好，初始弹性模量高，尺寸稳固性好；
但密度大，耐疲劳性，耐化学腐蚀性，及其与橡胶的粘着性都专门差。
钢丝帘线的化学组成为：
碳0.68%~0.73%、锰0.45%~0.6%、硅0.2%、硫0.02%、磷0.02%、铬0.10%、镍0.15%、铜0.2%。
其表面黄铜镀层的组成为：
铜/锌比约为70/30，镀层附着量为2~3g/kg。
帘布用钢丝的直径在国外大多数为0.175mm~0.38mm，在国内为0.14mm和0.18mm两种。
钢丝帘线的结构依产品的具体性能要求而定。
不同制品因性能要求的差异采纳不同的骨架材料，在实习中应注意了解实际应用情形。
4橡胶原材料的初步加工
一、步加工
生产橡胶制品的材料有生胶、有机配合剂、填料、织物、填充油、染料等，它们各自来源于橡胶种植园、合成橡胶厂、化工厂或纺织材料生产厂家。
由于来源不同，其形状、物性各异。
在加工前需作一些必要的处理，目前也有生产厂家生产的助剂不须加工即可应用。
专门在自动化程度较高的大型的轮胎厂，多采纳自动化投料装置，对配合剂形状特点有一定的要求，以不阻碍投料设备的正常运行、在混炼胶中能达到平均分散为前提，国外的助剂生产厂家在这方面做得较好，能适应橡胶厂的需要，国内的助剂厂家也在做这方面的工作，以适应市场需要。
（一）烘胶：
来自橡胶种植园的天然橡胶，由于包装不同及经历气候、环境条件不同，往往在不同程度上含有水分或低温硬化或冷冻产生结晶。
为防止水分阻碍橡胶制品的质量，幸免损坏加工设备，在天然橡胶和部分合成橡胶使用前，必须通过烘胶的工艺过程。
烘胶条件一样因生产季节不同而不同，以烘透为度。
冬天烘胶条件一样为70-80℃，烘48小时或更长。
具体条件以橡胶中的水分含量和解结晶的程度来确定。
夏天能够相应缩短烘胶时刻。
烘胶房的大小以生产过程中的用胶量来确定。
烘胶房的大小视工厂生产规模而设定。
（二）切胶
为便于运输，天然胶一样用胶片自身来包装。
9块烟片胶块为1吨。
每块重为111.1kg。
标准天然胶的包装也有25kg/块、40kg/块的包装。
为便于加工，需切成5-10kg左右的契形块。
所用设备有单刀切胶机和多刀切胶机〔见图1-1、图1-2〕。
单刀切胶机多用于小包装的胶块或合成胶块，一样为25kg/块；
多刀切胶机多用于切烟片胶〔１１１.１ｋｇ／块〕。
图1-1立式切胶机
1-电机；
2-叶片泵；
3-机架〔兼作油箱〕；
4-换向阀；
5溢流阀；
6-活塞杆；
7-油缸；
8-机架；
9-切胶刀；
10-生胶辊道；
11-限位开关
图1-2卧式切胶机
1-液压系统；
2-行程操纵杆；
3-拉杆；
4-刀座；
5刀
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