1、§橡膠基本知識一、定義橡膠又稱彈性體，彈性高分子材料的總稱，分子量在2000010000000之間。目前橡膠有近四十種（一萬多種牌號）。二、特性橡膠具有易加工、易成型，在相當寬的溫度范圍內具有高彈性、高物理機械性能和耐特殊介質性能等。三、分類1、按生產來源可分為天然橡膠和合成橡膠。2、按用途可分為通用橡膠（NR、SBR、BR、CR、IIR）、特種橡膠（NBR、SIL、FKM、ACM、ECO、PU、CSM、AFLAS）和熱塑性彈性體（TPU、SBS、TPS、TPEE等）。3、按分子結構可分為不飽和橡膠和飽和橡膠。英文縮寫號中帶“BR”為不飽和橡膠（丁二烯），分子鏈上有雙鍵，橡膠不飽和度

2、越大，硫化速度越快。4、按分子排列和結構可分為極性（耐油、半導電）和非極性橡膠（絕緣）；結晶型和非結晶型橡膠。四、主要橡膠性能與用途1、NBR（Nitrile-ButadieneRubber）丁睛橡膠，由丙烯睛（Nitrile,CH2=CH-CN）與丁二烯（Butadiene,CH2-CH-CH-CH2）的聚合物。1）屬于非結晶性橡膠，比重為1.001.20g/cm3,純膠扯斷強度及撕裂強度很低，僅在34.4Mpa（兆帕），沒有使用價值。但用炭黑補強的NBR扯斷強度可達24.530Mpa（兆帕），配合工藝對NBR使用影響很大。2）優點a、耐油性能優良，丙烯睛含量越高耐油性越好，其耐油性僅次于A

3、CM、FKM,而優于其它通用橡膠。但對芳香炫油及氯化炫油類抵抗能力較差。b、氣透性小，氣密性僅次于丁基橡膠，而優于其它通用橡膠。c、耐熱、耐老化、耐磨性能優于天然橡膠。d、可與其它各種橡膠并用，改善加工性能。3)缺點a、彈性、耐寒性較差，丙烯炫含量越高，彈性越差，耐寒性越差。b、電絕緣性差(是各種橡膠最差者)。c、耐臭氧性能不好。d、耐酸性差。它最不能抵抗硝酸，濃硫酸，但耐堿性比天然橡膠好。4)主要用途制造油封皮碗，O形密封圈，耐油膠管，石油配件，機械運轉，往復耐油密封等。2、EPDM(Ethylene-Propylene-Diene-Monomer)三元乙丙烯橡膠，由乙烯(EthyleneC

4、H2-CH2)與丙烯(PropyleneCH2-CH-CH2)的聚合物。1)分子內沒有極性取代基，屬于非結晶型橡膠，比重為0.860.87g/cm3,是所有橡膠中比重最輕。2)優點a、耐老化性能優異，抗臭氧性能特別好，含臭氧PPHm超過2430h仍不龜裂。在陽光下曝曬3年不見裂縫，而天然橡膠150天出現大的裂口，丁苯橡膠5天即發生裂口，70天斷裂。b-耐化學腐蝕對酸堿有較大的抗耐性。c-電絕緣性能優良一一還能適用于4565KW高壓場合。d、沖擊彈性和耐寒性能女?回彈率可達5060%,僅次于順丁橡膠和天然橡膠,而且在低溫下的彈性保持較好，零下57攝氏度變硬，零下77攝氏度變脆。3）缺點a、硫化速

5、度慢，比一般合成橡膠慢34倍，和其它不飽和橡膠并用困難，自粘性和互粘性差。b、工藝加工性能不好。4）主要用途制造電線、電纜、門窗密封條、膠管、防水卷材、耐制動液剎車皮碗、電絕緣零件等。3、MVQ（SiliconeElasfomer。Q）硅橡膠，又稱矽橡膠，主鍵由硅（Si）一氧（O）結合硅氧烷（Siloane）合成的橡膠。1）硅橡膠中二甲基硅橡膠（應用最廣）和甲基乙烯基硅橡膠為通用型，苯基鏈節在5%以下的甲基苯基硅橡膠為耐寒型；苯基鏈節達12%的甲基苯基硅橡膠為耐燃型；甲基苯基乙烯基硅橡膠為耐油性型。2）優點a、具有較好的耐熱性能。b、順柔性較好，既耐高溫又耐嚴寒，溫度范圍最廣（-100300C

6、）Oc、具有十分優異的耐臭氧老化性能、耐熱氧老化性能、耐光老化性能和耐天候老化性能以及良好的電絕緣性能等。3）缺點a、常駐溫下其硫化膠的抗張強度、撕裂強度和耐磨耗性能比其它橡膠低很多。b、價格比較貴。4）主要用途軍事及航空航天工業的密封減震、電絕緣材料和涂料，以及應用于醫療衛生制品。4、FKMM橡膠，即分子中含有氟元素(Fluorin)的橡膠。1)分為凱爾型(Kelf)和維通型(Viton)氟橡膠，屬于結晶性、飽和、極性的橡膠，需用過氧化物、有機胺類及其衍生物來硫化。2)優點a、具有良好的耐高溫性、耐熱性、耐臭氧老化性、耐化學腐蝕性和耐油性。b、具有很好的氣密性(與丁基橡膠相近)。c、具有耐高

7、真空負壓和耐輻射性。3)缺點a、耐寒性較差。b、價格比較貴。4)主要用途現代尖端技術及工業部門的耐高溫、耐油、耐腐蝕、耐高真空和耐輻射等密封和防護制品。5、其它常見橡膠的性能1)CR(ChloropreneRubber氯丁橡膠，氯和丁二烯(Chloroprene,CH2-C=CH-CH2)的聚合物。耐熱性好，耐油、耐臭氧，動態物性佳。2) ACM(PolyacrylateRubbeD亞克力橡膠，丙烯酸(Alky1。Ester)與2-chloroEthylVinylEther的共聚物。耐油性佳，僅次于FKM,耐熱性好。3) HNBR(Hydrogenation-Nitrile-Butadiene

8、-Rubber)氫化丁睛橡膠，耐熱性、耐油性都比普通NBR好，同時耐熱蒸汽性能極好。4) FLUOROSILECONE氟素硅橡膠，性能兼備氟橡膠和硅橡膠，價格昂貴。5) ECO聚醍橡膠，耐高低溫，耐油、耐候性佳。6) IIR(Isobutylene-Isoprene-Rubber丁基橡膠，由異丁烯(Isobutylene)與橡膠基質(Isopren0的聚合物。耐熱蒸汽性良好，氣密性最好，耐候性佳。7) BR(ButadieneRubber聚丁二烯橡膠8) SBR(StyreneButadieneRubber)丁苯橡膠，由丁二烯(Butadiene,CH2-CH-CH-CH2)與苯乙烯(Styr

9、ene,C6H5-CH2)的聚合物。9) IR(IsopreneRubber聚戊二烯橡膠，又稱人造天然橡膠，為Isoprene橡膠基質的聚合物。10) CSM氯磺化聚乙烯橡膠，在聚乙烯中導入SO2和CL2生產的橡膠。11) NR(NaturalRubber)天然橡膠，是從自然界的植物中采集的一種高彈性物質，目前世界總產量的98%以上來自巴西橡膠樹。12) RR(ReclaimedRubber)再生橡膠，又稱還原橡膠。五、橡膠的硫化原理及常用硫化劑1、橡膠硫化是線性分子結構的橡膠在特定條件下轉變成空間網狀結構的化學反應過程。也稱為“交聯”。2、常用的硫化劑有硫磺、硫磺給予體、金屬氧化物、有機過氧

10、化合物、酚醛樹酯、酶類和多元胺類等。因為硫、氧分子鍵能較穩定，而且分子結合鍵對稱性好，很容易與鏈式橡膠結合。結合后的結構呈六邊網狀空間結構，能保持橡膠原來的彈性，同時結構相當穩定。3、熱塑性彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種新高分子材料。其加工性與塑料相同，不必用硫化劑交聯，只是熱塑定型。但是又不同于塑料，定型后會有彈性。六、橡膠分子結構與橡膠物性的關系1、一般說來，橡膠分子量大，膠料目尼粘度高；加工困難；分子量小，目尼粘度小，容易加工。2、橡膠分子結構中含有極性基(富基、鹵素基、酯基和硅基等)，耐油、半導電。3、橡膠分子鍵能越大，越耐高溫；分子鍵能越小或分子鏈柔順性越高，耐低溫性越佳。4、橡膠

11、分子分布越寬，物理性能越差，加工性能越好；反之，分子分布越窄，物理性能越好，加工性能越差。七、橡膠中的配合劑及其主要功能橡膠配方體系分為：原材料、填充補強、軟化分散、防護和硫化五大體系。原材料：確定制品的用途。填充補強：在一定限度可以提高膠料物理性能，同時可降低成本。（有的膠料必須填充補強劑。如：SILECONE）軟化分散：在膠料中起到分散各種配合劑的作用，同時有軟化的功效。（特別在高填充的橡膠中尤其重要。）防護體系：橡膠在常態環境下，幾乎所有的橡膠都存在被氧化或被輻射而喪失原有的性能，開裂、變硬、變色等影響制品使用性能和使用壽命，添加劑加一些胺類或酚等類化合物，延緩橡膠老化。硫化體系：在橡膠

12、工藝中尤其重要。硫化體系直接影響到制品的各項物性，同時直接影響到橡膠的加工和操作。可分為活化、硫化和促進。八、硫化體系與橡膠物理性能不同的硫化體系導致橡膠的動態物性會大不一樣，大概有以下規律：1、硫磺硫化的橡膠抗拉強度最好，制品硬度大，剛性好。耐熱性差。2、分子間含有多硫鍵，制品壓縮變形大，硫化速度快。3、有機過氧化合物、酶類和多元胺類硫化劑硫化的制品，耐熱性能相對較好，壓縮變形率小，但動態物性一般。4、硫磺只能硫化不飽和類橡膠；金屬氧化物基本用于CR（W型）；有機過氧硫化劑使用最廣，飽和類橡膠幾乎都適用。九、目前判定橡膠是否完全硫化的方法:1、依據硫變TC90的時間與實際加工的時間對比，如果

13、溫度條件不同，可按溫度上升或下降8C,所需硫化時間相對縮短或延遲1倍。2、進行動態拉伸測試，以拉伸強度和伸長率可判定是否完全硫化。3、影響橡膠硫化不足主要是硫化條件（溫度、時間和壓力）不能滿足橡膠硫化和架橋劑使用不當或架橋劑量不足。4、橡膠硫化歷程圖如下:A1操作焦燒時間A2剩余焦燒時間B1模型硫化時間B2定型后最大硫化時間ML:2。86MH:12。43TS2:1-13TC90:1-40照以下步驟可以推算TC50時間a、100%硫化所需擁有的扭力矩：MHML=12.43-2.86=9.57b、50喻化所需擁有白扭力矩：100姍化所需擁有白扭力矩X50%=9.57X50%=4.785c、TC50

14、對應縱軸的值：MU50喻化所需擁有的扭力矩=2.86+4.785=7.645d、沿縱軸的值7.645位置畫一條水平線至硫變圖交點，再由交點向橫軸畫一條垂直線，可以取得TC50時間為1.35Min,即1.35MinX60秒/Min=81秒。2）硫變圖認知a、直軸的意義：代表每英口寸（2.54CM）所對應的扭力值，是以英磅（450g）為單位;橫軸的意義：代表時間的長短；綜合代表的意義就是橡膠在不同的時間點，所相對應呈現出的扭力值。b、ML:橡膠最低的扭力值：所呈現的意義就是當時的時間點，橡膠是呈現最液體的狀態，最沒阻力，也是流動性最佳的狀態；MH:橡膠最高的扭力值：所呈現的意義就是當時橡膠是呈現固

15、體的狀態，也是毫無流動性，且有些橡膠會隨著時間的加長，而不斷升高，例如EP,所以EP的MH判讀需將時間先固定，否則會產生不同點的TC90有些怎不太會持續升高，而呈現水平狀例如NBR。c、TS2:ML+2英磅扭力的時間點，在橡膠中代表模具中橡膠已經由液體變為固體，如這時橡膠沒有充滿模具中每一各空間，則成型后將會有缺料或流動不到位的現象發生，所以也稱焦燒時間，表示橡膠已不再產生流動化學變化點。d、TC90:膠料已經達90%熟成，其計算是由(MH-ML)+10X9+ML扭力時所花費的時間跟溫度點，時間跟溫度成反比，溫度越高時間越短，算法是硫磺系統溫度提高10C,時間將縮短一半，反過來溫度降低10C,

16、將需要增加一倍的硫化時間，而過氧系統則是三的倍數，升降10C,時間則增加三倍或降為三分之一。e、硫變機所測出的數值是以2MM厚度為準，適用于3mm以下成品，如成型是3mm以上則需增加加硫時間，或調高溫度去修正生產，原則以3mm為基準，6mm者時間加倍。f、如何以科學化的數據去試新料的成品生產數據及模式-要使用以下的硫化圖來做最佳的判斷。a)由上圖我們可看出溫度是以175c為測試溫度，測試時間3分鐘，硫磺系統b) ML值是2.86時間大約是48秒c) MH值是12.43時間大約是162秒d) TS2是73秒在4.86位置TC90是100秒在11.47位置如果我們有以上數據要試作一個厚度在3mm以

17、下成品我們要如何決定時間跟溫度的搭配呢？先決定我們這各成品要在機臺做到幾分熟成，假定要做到TC50也就是50%熟成位置為12.432.86=9.57（100%熟成的間距）X50%=4.785+2.86=7.645,只要找到縱軸7.645畫一直線跟曲線圖交叉位置，在從交叉點往下劃一垂直線跟時間點相交的位置即是我們所需以175c加硫所需耗費的時間，如圖是81秒，那如果要用165c加硫，也是50哪成度是需要用幾秒81秒X2=162秒，要是185c是幾秒81+2=40.5秒也是完成一樣的熟度。如果這只料試過氧要完成一樣條件，只是更改溫度則165c時是81秒*3=243秒，185c時是81+3=27秒即

18、可完成相同加硫條件。未成熟條件的補足：如我們橡膠要完成到90%HU有40%未完成，從圖可看出要完成90%需要100秒，我們做了81秒，相差19秒可從二烤補足，19秒*175C=39秒*165C=78秒*155C=156秒*145C=312秒*135C=624秒*125C=936秒*120C,以上是補足到90%ft少所需時間；100誨照以上算，這是硫磺系統所用。過氧系統，無法以一般二烤箱作補足動作，只能盡量在一次加硫時盡量以TC90為加硫時間，否則是無法補足加硫不足問題，因為過氧加硫只能在無氧狀態下產生加硫，空氣中有氧所以無法達到加硫目的。過氧加硫溫度的限制：基本溫度171C,過氧加硫劑第一分鐘

19、效用一半，第2分鐘剩下一半的要量在產生一半的作用，第3分鐘剩下的四分之一的藥效在產生一半的作用，依此類推12345678910分鐘50%75%87.5%93.75%96.875%98.4375%所以以171c加硫過氧在5分鐘后還有3.125%的促進劑殘留在橡膠中未發生作用，以181c加硫數度加快3倍在1分鐘后只剩12.5%,2分鐘只剩1.5625%促進劑殘留，所以這就是為何過氧要用高溫加流的原因，而二烤只是要將殘留促進劑揮發掉及增加一點橡膠耐熱記憶，對橡膠加硫本生并無產生作用，如用161c加硫請各位想一想，要幾分鐘才有辦法將促進劑發生作用？（答案：18分鐘）十、橡膠制品收縮率1 .序言膠料在加

20、熱硫化時，膠料內部發生形變和交聯，由此而產生的應力，被硫化過程所固定。在硫化膠料冷卻過程中，應力趨于消除，制品的線性尺寸也成比例地縮小。故在設計模具模腔尺寸需相應加大，加大的比例即為模壓制品橡膠縮水率或稱模壓制品膠料收縮率，簡稱橡膠（膠料）收縮率。收縮率的單位一般采用百分比表示。2 .橡膠收縮率變化因素影響橡膠收縮率的因素很多，諸如橡膠的熱膨脹；制品結構形式、壁厚、有無金屬或其他非金屬嵌件；制品含膠量；硫化溫度；膠料致密度以及硫化工藝等因素。1 ）橡膠收縮率隨硫化制品含膠量的增大而增大，如圖示：2 ）橡膠收縮率隨硫化后橡膠硬度增加而呈馬鞍形曲線變化，如圖示:音硬度（A）3）橡膠收縮率與硫化溫度

21、的關系曲線，如圖示:4）橡膠收縮率與半成品膠料質量的關系，如圖示:實線為半成品膠料質量大于制品質量5%虛線為半成品膠料質量大于制品質量20%_劃線的直徑3 .膠料收縮率的規律性1）硫化溫度越高，收縮率就越大，一般情況下，溫度以超過正硫化點溫度為界，每升高10攝氏度，其收縮率就增大0.1%0.2%。2）膠料壓延方向和在模具中流動方向的收縮率大于垂直方向的收縮率。3）模具模腔半成品膠料裝入量越多，制品致密度越高，收縮率就越大。裝膠量以大于制品質量5%-10崛宜。4）膠料可塑性越大，其收縮率越小；膠料硬度越高，收縮率越小（高硬度例外）。5）填充劑用量越多，收縮率越小；含膠量越高，其收縮率越大。6）多

22、孔模腔的模具，中間模腔硫化的制品收縮率比邊緣模腔硫化的制品收縮率大。7）注壓法硫化的制品收縮率比一般模壓法硫化的制品收縮率稍小。8）薄形制品（斷面厚度小于3MM的收縮率比厚制品（10MMZ上）收縮率大0.2%0.6%。9）一般橡膠制品收縮率隨制品的內外徑和截面的增大而降低；同規格的圓截面和方截面膠圈其收縮率相近似；同類型膠料收縮率相近似；不同類型橡膠收縮率的順序是氟橡膠最大，硅橡膠次之，其次是三元乙丙橡膠、天然橡膠、丁睛橡膠、氯丁橡膠最小。10）棉布經涂膠后與橡膠分層貼合夾布制品的收縮率一般為0-0.4%;夾滌綸線制品收縮率一般為0.4%-1.5%;夾綿綸絲、尼龍布制品收縮率一般為0.8%-1.8%