第 一 章 生生 胶胶
一．本章的教学目的与要求
通过橡胶工业中常用的橡胶原材料的学习，掌握各种橡胶的结构和性能特点及其在橡胶工业中的应用，达到会根据制品的性能要求和使用环境合理选择橡胶胶种的目的。 二．本章的重点与难点手动滤水器
重点重点：：橡胶材料的特点，各种常用橡胶的结构与性能特点与应用。
难点难点：：橡胶的结构与性能间的关系，热塑性弹性体的结构特点。
三．辅助教学手段
使用《橡胶工艺学》多媒体课件和实物展示等方法强化学生对各种橡胶性能与应用的认识。通过对学生已有感性认识的提问，引导学生加深对课程的兴趣。
四．参考资料
《橡胶工业手册》1分册
《橡胶化学与物理》
§1—1 前言 - 橡胶的分类橡胶的分类
天然橡胶（NR ） 丁苯橡胶【SBR 】
顺丁橡胶【BR 】
橡胶【NBR 】
氯丁橡胶【CR 】
1.按来源和用途分 乙丙橡胶【EPM ，EPDM 】
丁基橡胶【IIR 】
异戊橡胶【IR 】
合成橡胶（SR 氟橡胶【FPM 】
硅橡胶【MVQ 或Q 】
聚氨酯橡胶【PU 】
丙烯酸酯橡胶【ACM 】
聚硫橡胶【T 】
氯化聚乙烯【CPE 】
氯磺化聚乙烯【CSM 】
氯醚橡胶【CO 或ECO 】
氯化顺丁橡胶【CBR 】
氯化丁基橡胶【CIIR 】
环氧化天然橡胶【CNR 】滚筒式混凝土搅拌机
不饱和非极性橡胶【NR、SBR、BR、IR、TPI】 碳链橡胶 不饱和极性橡胶【NBR、CR、CBR】 饱和非极性橡胶【EPM、EPDM、IIR】
2.2.按化学结构分按化学结构分 饱和极性橡胶【FPM、CPE、ACM、CSM、CIIR】
杂链橡胶 【MVQ、PU、 CO 或ECO】
差分编码器饱和性
饱和性：是否含有双键；影响橡胶耐老化性能、化学稳定性、硫化特性。 极性极性:：是否含有极性基团；影响橡胶的耐油性、绝缘性、耐低温性、强度。 固体橡胶（solid rubber ）
3．按形态分 液体橡胶（liquid rubber ）
粉末橡胶（powdered rubber ）
化学交联的传统橡胶 (chemical-crosslinked rubber)
4．按交联结构分按交联结构分
按交联结构分 热塑性弹性体(thermoplastic elastomer)
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%。
阅读下列短文：
Certain polymer characteristics are known to be necessary in rubberlike materials. For example, the material must be a high molecular weight polymer with long flexible chains; it must be consistently above its glass transition temperature (Tg) at room temperature. Finally, the materials must be crosslinkable (curable), that is the molecular chains must be able to accommodate the formation of intermediate bonds during vulcanization. These bonds ensure that a stable, insoluble, three- dimensional network is formed.
Rubber to rubber compounds is as flour to bread: although the choice and amount of additives can give considerable variation to the end products, the main characteristic determinant is the kind of flo
ur ( or rubber ) used.
The American Society for Testing and Materials (ASTM) has adopted the convenient abbreviations for commercial elastomers: for example, natural rubber is simply NR.
§1—2 2 天然橡胶天然橡胶天然橡胶（（Natural Rubber ）
一．天然橡胶的分类与分级
1．分类(Classification)
三叶橡胶树产NR 难结晶橡胶：顺反异构化，低温要求高
云海os顺式1,4-结构 改性类 接枝橡胶：抗冲击，耐屈挠性好
Cis-1,4- 环化橡胶：不饱和度低，硬度高
充油橡胶：恒粘（低粘）橡胶：不需塑炼
按来源分 易操作橡胶：20%硫化胶乳+80%新鲜胶乳，收缩低
炭黑共沉橡胶：减少共混生热
特种类 纯化橡胶：非橡胶成分低，绝缘，医疗场合
轮胎橡胶：胶乳、未熏胶片、杂胶各30%+10%油
大尺寸触摸屏低蛋白橡胶：医疗卫生，防过敏
银菊橡胶
马来树胶
野生橡胶 杜仲胶 反式1,4-结构 (trans--1,4)
巴拉塔胶
固塔波胶
2．NR 的分级(Grading) – 通过课件的图片及真实样品展示加深认识
1).按外观质量分级按外观质量分级（（烟片胶烟片胶、、绉片胶绉片胶））
国产烟片胶标准国产烟片胶标准
按GB8098—87标准，包含5个方面的内容，即：适用范围、技术要求、验收规则、包装、涂包和标志、贮存和运输。根据外观质量如干霉、胶锈、熏烟不透、熏烟过度、气泡、小树皮屑点、发粘等缺欠的程度、以及胶的透明、清洁程度和强韧情况等进行分级，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、特一级浅绉片胶、一级浅绉片、二级浅绉片、三级浅绉片等。
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：
塑性保持率塑性保持率又称抗氧指数抗氧指数抗氧指数（（Plasticity Retention Index-PRI ）
，是指生胶在140×30min ℃加热前后华莱氏塑性值的保持率， PTI 值越高，表明生胶抗热氧老化性能越好。为什么TPI 对NR 很重要？
ISO2000根据杂质和灰分含量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。具体指标见课本P24表1—7。
国产标准胶按GB8081—1999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。
二.天然橡胶的制造工艺及特点
原材料：从三叶橡胶树（Hevea Brasiliensis ）上割下来的新鲜胶乳（latex ），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–RSS ( Ribbed Smoked Sheets)
35%胶乳→过滤去杂质→加水稀释至15~20%→澄清滤渣→加1%甲酸凝固→除水→压3~3.5mm 薄片→薰烟干燥薰烟干燥（70℃，7~8天，防止霉变）→检查分级包装
菠萝去皮机特点
特点：烟片胶是橡胶工业最常用的原材料，产量是烟片NR 的80%以上。物理机械性能良好，综合性能好，可用于各种橡胶制品中。
2．绉片胶 -（Crepes)
①白绉片 (white crepes -WC)
35%胶乳→过滤除杂质→加水稀释至18~20%→加NaHSO3漂白防腐→加酸→轧炼水洗去水溶物→压成1~2mm 片→干燥干燥（35℃，10天）→检查分级包装
特点
特点：耗能高、收率低，价格贵，产品为白，多用于彩橡胶制品中。 ②褐绉片(Brown crepes -BC)
胶线、胶团、胶泥→浸泡洗涤→压绉→干燥→检查分级包装
特点特点：：杂质含量高，物理机械性能差，只能用于一般橡胶制品中。
3. 颗粒橡胶 —（standard rubber ）
机械法
机械法：胶乳→过滤→稀释→澄清滤渣→加酸凝固→压片→压条→机械造粒→干燥→压紧包装 特点
特点：橡胶中所含的非橡胶组分是固定的，所以橡胶的性能是稳定的。 化学法
化学法：胶乳→加絮凝剂→离心分离→干燥→压紧打包 特点
特点：由于絮凝剂影响橡胶的质量，成本高，酸碱度难以控制。 三．NR 的组成及橡胶烃的结构
1．天然橡胶的组成
1）NR 的组成组成 橡胶烃 92～95%
非橡胶成分： 5～8% 蛋白质（protein ） 2～3%
丙酮抽出物( Acetone Extracted matter ) 1.5～4.5%
少量灰分(ash) 0.2～0.5%
水分 0.3～1.0%
2)2) 非橡胶成分对橡胶性能的影响非橡胶成分对橡胶性能的影响 为什么NR 的硫化特性和老化特性与其它二烯类橡胶不同？
蛋白质
蛋白质：使橡胶容易吸收水分，易发霉，分解放出氨基酸，降低绝缘性，促进橡胶硫化，延缓老化，含量高容易引起人体过敏(＜50×10-6)。
丙酮抽出物丙酮抽出物：：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
灰分
灰分：磷酸钙盐、镁盐：影响橡胶的电性能 铜盐、锰盐：浓度超过一定限度时加速橡胶的老化（限度＜8～10ppm ）
水分水分：：对橡胶的性能影响不大，若含量高，可能会使制品产生气泡。
2.橡胶烃的结构 CH ３
︱
一次结构：结构单元： ～CH ２—C ＝CH—CH ２～ 顺式含量＞97%,2～3%的3,4-键合
二次结构：分子量： 10万～70万
分子量分布指数：3.63 ～10.94 分布宽且为双峰分布
低分子量部分对加工有利低分子量部分对加工有利，，高分子量部分对性能有利高分子量部分对性能有利。。
三次结构三次结构（（结晶性结晶性））
：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、无定形与取向共存，属于自补强橡胶。
自补强性(Self －reinforcement )：在不加补强剂的条件下，橡胶在低温下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。
四．天然橡胶的性质
１．物理性质
1）机械强度高机械强度高，，属于自补强橡胶属于自补强橡胶 如何根据橡胶的结构分析其是否具有自补强性？
格林强度(green strength)：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。
NR 的格林强度： 1. 4～2 .5MPa
纯胶硫化胶拉伸强度：17～28MPa
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 ＞SBR ＞NBR ＞BR
2）NR 有良好的弹性有良好的弹性，，NR 的弹性在通用橡胶中仅次于BR 与橡胶弹性相关的性能还有哪一些？ NR 有良好回弹的原因： NR ①大分子本身有较高的柔性—σ键易旋转。
NR ②分子链侧基少且体积小，对σ键旋转的位阻小。
NR ③为非极性分子，大分子间作用力小。
3）NR 的耐寒性好的耐寒性好，，耐热性耐热性不是很好不是很好-为什么为什么？？掌握掌握α—H 的概念
NR 的T g =—72℃，在—50℃仍具有很好的弹性。
NR 的粘流温度T f =130℃，长期使用温度为90℃，短期最高使用温度为110℃。
4）耐磨性好(与弹性，强度和分子中的共轭结构有关)
耐磨性与橡胶的强度有关。由于天然橡胶的强度高，所以耐磨性好。
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