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1、橡胶制品基本知识（讲座）,1.什么是橡胶？,橡胶是具有高弹性的高分子聚合物。经受外部应力（拉伸、压缩、剪切）时，可产生大应变，除去外力时，可迅速回复（接近）原状。生胶（未硫化胶）橡胶 硫化胶（交联橡胶）生胶是线性大分子，只有通过硫化（交联），线性大分子形成3维网状结构，成为硫化胶，才具有高弹性、抗形变 和各种特性（如耐热、耐油、耐候、耐磨.)。除特殊制品外，橡胶制品都是硫化胶。,2.主要橡胶品种和特性,2.1 品种 天然橡胶（NR)(注：红色带号的橡胶，洗衣机和其他家电使用较 合成橡胶 有可能使用 的胶种）异戊橡胶（合成天然橡胶，IR)丁苯橡胶（SBR)顺丁橡胶（BR)丁腈橡胶（NBR）、氢化
2、丁腈橡胶（HNBR）、丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶（NBR/PVC)氯丁橡胶（CR)丁基橡胶（IIR)、氯化丁基橡胶（CIIR)、溴化丁基橡胶(BIIR)乙丙橡胶（二元乙丙橡胶 EPM、三元乙丙橡胶EPDM)氯醚橡胶（均聚氯醚橡胶CO、二元氯醚橡胶ECO、三元氯醚 橡胶GECO),丙烯酸橡胶（ACM)、乙烯/丙烯酸酯橡胶(VAMAC)硅橡胶（MVQ，有的图纸写作 Si 不规范）氟橡胶（FKM)氟硅橡胶（MFVQ)聚氨酯橡胶（PU)氯化聚乙烯橡胶（CM)氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）聚硫橡胶（T)乙烯/醋酸乙烯橡胶（EVM)通常生橡胶为固态（胶包、胶片、胶块、胶粒或松散絮状），有些品种有 胶乳（如天然胶
3、乳、羧基丁苯胶乳、丁腈胶乳)液体橡胶（如丁腈胶乳),热塑性弹性体（TPE、TPR）合成型热塑性弹性体 苯乙烯系热塑性弹性体（SBS、SEBS、SEPS、SIS)聚酯系热塑性弹性体（TPEE)热塑性聚氨酯弹性体（TPU、PUR)橡塑共混型热塑性弹性体 部分动态硫化热塑性弹性体（TPO)全动态硫化热塑性弹性体（TPV)热塑性乙丙橡胶（EPDM/PP TPV)其他许多种TPV（略）再生胶、胶粉,2.2 特性（已复印编写的各种橡胶性能一览表发给大家，供工作中参考，下面对有关品种简介）天然橡胶 橡胶树 割胶 胶乳 凝固加工胶片 优点：强度高、弹性好、耐磨、耐疲劳、耐寒、工艺 性能好.缺点：耐热不高、不耐
4、 油、耐老化（臭氧、热、氧、天候）差.应用：最广泛。轮胎、胶管胶带、胶鞋、减震.,合成橡胶 合成橡胶品种很多，原料复杂，工艺流程长 原料：石油 大多数合成橡胶 电石 氯丁橡胶 氟石氟橡胶；萤石硅橡胶；粮食酒精丁苯橡胶（50年代）单体：1种均聚胶；2种二元胶；3种三元胶.催化剂：各公司有差别，属技术秘密 聚合方式：乳液聚合（多）、溶液聚合（多）、悬浮聚合、气相聚合、固相聚合、化学反应.生胶形态：胶包（最多）、片状、块状、粒状、粉末状、粘稠状（“液体橡胶）,乙丙橡胶 品种 乙烯 丙烯 第3单体 ENB DCPD VNB HD 二元乙丙橡胶（EPM)三元乙丙橡胶（EPDM)或 或 或 ENB亚乙基降
5、氷片烯；DCPD双环戊二烯；VNB乙烯基降氷片烯；HD1，6-己二烯。ENB型EPDM占乙丙橡胶绝大多数。VNB 型EPDM是最新的品种（2009推出）。HD型EPDM(杜邦）已停产。目前，全世界乙丙橡胶大约有400多种商品牌号。还有一些充油乙丙橡胶（充油量10100份），供低硬度制品选用。特性 耐热（150)、耐寒（硫化-50）、耐候和耐臭氧极好可长期在户外使用、电性能优、耐酸碱、耐水、耐高温蒸汽 缺点：不耐矿物油和溶剂、粘合差（自粘、与其他材料粘）、硫化 困难、易喷霜（喷白）、耐磨和变形性稍逊 应用 电线电缆、屋面防水卷材、汽车密封条、家用电器,丁腈橡胶 品种 丁二烯与丙烯腈的共聚物，丙烯
6、腈 强度 耐油 耐寒 耐热 耐磨 导电 根据丙烯腈含量和门尼粘度 不同，形成许多商品牌号。丁腈橡胶俗称“耐油橡胶”，并不完全正确。它对矿物油有很好的 抗耐性，但对一些油品并不耐或较差。特性 优良的耐矿物油性能。视丙烯腈含量、增塑剂品种、硫化体系等不同，有不同的耐热（+100、甚至+120）耐寒性能（-20-40、甚至-60）。导电性好。与金属粘合好。缺点：耐候、耐臭氧很差 应用 密封件（油封、O形圈、皮碗等等）、液压胶管、耐油胶管、印刷胶辊及许多工业和民用耐油配件。氢化丁腈橡胶,价昂（380元/kg);NBR/PVC,硅橡胶 品种 高温硫化硅橡胶（固体硅橡胶）乙烯基硅橡胶(大多数使用品种）氟硅
7、橡胶、苯基硅橡胶 室温硫化硅橡胶 液体硅橡胶 硅凝胶 特性 耐高温（一般200、特殊250300）、耐低温（-60以下）、电性能和耐候耐臭氧极好、生理惰性 缺点：不耐油、强度低、易撕裂、不耐磨、需二段硫化、难粘合.应用 高温硫化丁腈橡胶应用广泛：电线电缆、电器配件、胶辊、密封件、医用 制品 室温硫化硅橡胶：幕墙和门窗密封胶（硅酮胶）、粘合剂、制模胶.液体硅橡胶：接触食品的制品（如蛋糕模）、生活用品（如奶嘴）、医用 制品.氟硅橡胶耐油的硅橡胶，价昂，苯基硅橡胶耐高温低温。耐辐射，价昂 还有许许多多橡胶，限于时间略去，欢迎垂询！,热塑性弹性体 生产制品时，常温是弹性体（橡胶），高温下熔融流动、可以
8、用热塑性塑料加工设备加工（注塑、挤出、吹塑等），冷却后又回复橡胶弹性。边角料可重复利用。SBS大量用于鞋类和沥青改性。不耐热、不耐油、不耐磨，基本上不用于电器。SEBS加氢SBS，克服了SBS的许多缺点，应用于电线电缆、电器、医疗用品 热塑性乙丙橡胶（EPDM/PP TPV)耐热、油、寒良好，电性能 和耐候优.用于电线电缆、汽车密封条和波纹防尘罩、电器 S S Sn S 橡胶大分子 硫化橡胶 SBS 热塑性乙丙橡胶（化学交联）（物理交联）（全动态硫化）,3.配方设计和试验,橡胶配方设计是经验科学，象中医开处方。很辛苦、很困难。理论基础+前人经验+本人经验+动手操作+测试水平+判断能力 橡胶配方
9、比中药配方更复杂，其中起什么化学反应和物理作用？不明。用户（主机厂）与生产厂（橡胶厂）配合+沟通+合作+理解，是成功 的基础。橡胶配方并不神秘，配方保密是利益的需要 不要迷信专家、外国人。专家解决不了的问题，工人、助工也能解决。,配方设计,配方试验,配方,结构设计,混炼胶,模具加工,硫化,制品,国内一些老橡胶工作者，出版了专著，供配方设计参考：杨清芝（石化社）张殿荣（化工社）纪奎江（化工社）谢忠麟（化工 社）,混炼胶,硫化体系,防老体系,补强/填充体系,其他助剂,炭黑白炭黑,碳酸钙陶土滑石粉,软化体系,软化剂,硫化剂,促进剂,防老剂,抗氧剂,UV稳定剂,活性剂,软化剂,橡胶胶料 配方组成,增粘
10、剂,阻燃剂,导电剂,等等,加工助剂,抗静电剂,以滚筒洗衣机门封为例，对配方设计进行说明。该产品安装在洗衣机视窗上，为浅色密封圈，硬度很低（邵尔A型硬度要求耐酸3038度），耐酸性和碱性洗涤液，耐热，颜色均匀且耐紫外线变色，耐水，有较好的耐磨、屈挠和耐久性.视窗 门封,原材料选择 生胶 根据各种橡胶的特性，选用三元乙丙橡胶是合理的。低硬度胶料必须加入大量的软化剂（油），无法炼胶操作。需要使用充油乙丙橡胶。国产胶充油量少、质量不稳定，不予采用。国外胶有多家生产，其中DSM公司有充油量100份的 Keltan509x100，适用。但是，509x100充黄色石蜡油，不环保（多环芳烃PAHs).耐紫外线
11、变色性差。改用新充油胶充100份无色石蜡油的Keltan 4551A，物理性能基本不变，无PAHs、耐紫外线变色性大大改善。黄色充油EPDM 509x100 白色充油EPDM 4551A,硫化体系 EPDM可以用硫黄或过氧化物硫化体系，考虑到4551A的第三单体 含量高，采用硫黄硫化体系。为了硫化速度快（生产效率）、产品不喷霜（保证质量），采用几种 超速/中速促进剂并用。常规的活性剂氧化锌/硬脂酸并用。防老体系 几种非污染性防老剂并用。补强填充体系 乙丙橡胶是非自补强性橡胶，强度很低。必须添加补强剂才有使用价值。炭黑是乙丙橡胶最好的补强剂，但浅色照片不能用。浅色橡胶补强剂首选白炭黑（二氧化硅）
12、。白炭黑用量，优点：强度耐磨抗撕，耐酸性缺点：耐碱硫化速度加工困难 变形 制品起泡（白炭黑水分指标7%，而且易吸潮）为调节耐酸碱性、硬度、强度、弹性,在白炭黑基础上并用其他填充剂 矽丽粉（德国）、纳米硫酸钡、煅烧陶土。碳酸钙价格低廉，不耐酸，不能选用。,软化体系 乙丙橡胶首选石蜡油。虽然充油乙丙橡胶4551A中含有50%重量的油，但为了达到30-40度胶料硬度，还要再补充添加石蜡油。美国和国产克拉玛依高压加氢石蜡油，符合门封胶料物性和加工的要求，而且环保符合欧盟法规。其他助剂 包括着色剂、加工助剂、酸碱度调节剂、脱模剂等都要认真选用原材料选用必须符合环保法规,例如REACH、RoHS、TRGS
13、、ZEK 01涉及 Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、PBB、PBDE（十溴二苯醚)、短链氯化石蜡、邻苯二甲酸酯增塑剂(二丁酯、二辛酯)、含致癌N-亚硝胺的促进剂（TMTD、BZ、TRA、NOBS、DTDM)、含致癌芳胺的偶氮着色剂、多环芳烃（PAHs)REACH的高关注物质（SVHC)：第1批（15种）、第2批（17种）.,配方试验结果,拉伸性能 两配方均达标，优选配方的拉伸强度明显提高。优选配方 原配方 技术指标 邵尔A型硬度，度 36 36 3038 拉伸强度，MPa 13.83 8.89 7.0 拉断伸长率，%753 727 500,环境加速试验 原配方的耐酸碱性和耐热老化性与技术指标有
14、差距，优选配方全部合格，比原配方有很大改进。耐碱性（1%白猫牌洗衣粉溶液，60 x168h)优选配方 原配方 技术指标 硬度变化，度 0-5 10 拉伸强度变化率，%-9.8-21.6 15 拉断伸长率变化率，%-5.6-31 30 耐酸性（1%白猫牌彩漂液，60 x168h)优选配方 原配方 技术指标 硬度变化，度-1-4 10 拉伸强度变化率，%-2-23.6 15 拉断伸长率变化率，%-3.9-28 30 耐热老化性能（115x100h)优选配方 原配方 技术指标 硬度变化，度+3+3 10 拉伸强度变化率，%-5.4-54 30 拉断伸长率，%-8.9-38 40 优选配方 原配方 技
15、术指标 紫外线灯照射试验（168h)不变色 变色很微,环保项目检测结果 SGS检测结果 法规 项目 限量,mg/kg 原配方 优选配方 RoHS Pb 1000 16 17 Cd 100 ND ND Hg 1000 ND ND Cr+6 1000 ND ND PBB 1000 ND ND PBDE 1000 ND ND ZEK01-08 PAHs(第1类）（第2类）苯并（a）芘 1 20 ND ND 16种总和 10 200 47.9 8.74 REACH 16种SVHC 1000 ND ND ND 未检测出 结论：合格,4.结构设计和模具设计,结构设计 通用橡胶制品（轮胎、管带、胶鞋和密封件
16、如油封、0形圈。往复密封等），一般由橡胶生产部门设计。专用橡胶制品和开发的产品，一般由主机厂设计。最好是以主机厂为主，橡胶厂配合。结构设计的基本原则：保证满足使用要求。形状、尺寸及公差配合符合部件组装要求。橡胶生产工艺能否做得出来（充模、脱模.)？模具能否加工？必须保证橡胶制品模压硫化中充分排气。模具设计（略）,橡胶油封 结构和模具（例）,橡胶制品排气 轮胎：多层复合结构、胎面胶厚、花纹沟深、刀槽花纹曲折密布，硫化时空气、水分和挥发份排不出（据测定：轮胎硫化烟气有24种之多）。模具打大量排气孔，硫化后的轮胎胎面上有一排排 胶须，修剪后才是轮胎产品。（全世界都一样）修剪 胶须,门封（例）两道加强
17、筋（影响排气，容易起泡）,门排 形状和断面结构设计要保证 硫化能用压缩空气脱模,汽车密封条,汽车异型管,5.检测,5.1 检测项目 原材料（生胶和橡胶助剂）化学和物理试验。生胶 测门尼粘度 混炼胶测密度、门尼粘度、门尼焦烧、硫化特性（硫 化仪）硫化胶测密度、硬度、拉伸性能、撕裂强度、回弹性、压缩永久变形、耐磨性能、热老化性能、臭氧老化性 能、耐液体（油、酸、碱等）、电性能.成品试验 环保试验5.2 检测方法 GB/T、ISO、ASTM、JIS、行业标准.(给各位发了检测项目和试验方法表）,中国国标（GB/T）及绝大多数国家都已等效采用国国际标准（ISO）和国际单位。但日本1995年以前橡胶测试
18、方法标准 JIS K 6301(现已作废）（韩国和台湾等同采用）与GB/T有许多不同，测试结果有差异。如：硬度 JIS A(日、韩）邵尔A（GB/T、ISO、ASTM、DIN 拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率、阿克隆磨耗等都有不同。国内一些主机厂的图纸、技术要求等还有使用以日本作废标准制定的指标，因而发生争议，因与橡胶厂沟通。美国ASTM在欧美还广泛使用，ISO许多标准是以ASTM 为基础的。英制单位英美还在广泛使用。,5.3 检测设备 硬度计 邵尔A型（通常用）邵尔D型（高硬度塑料、TPR用）邵尔C型（海绵橡胶用）,邵尔A型（通常用）邵尔D（超高硬度用）邵尔C型（海绵用）,微型硬度计,门尼粘度
19、仪 硫化仪,测 胶料加工性能 测 胶料硫化特性,拉伸试验机 测 应力应变性能（拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率）还测 撕裂强度、粘合强度等,老化箱 阿克隆磨耗试验机 测 热空气老化性能 测 磨耗性能 耐液体（油、酸、碱）性 压缩永久变形,环保检测仪器 RoHS检测仪,6.生产工艺,配料,炼胶,硫化,成型,制品,6.1 配料 轮胎厂和大型制品厂自动称量微机控制配料系统（华东橡胶公司在建）国内大多数中小厂手工配料,6.2 炼胶 开炼 密炼 炼胶中心（自动配料密炼连续下片）,开放式炼胶机,图8-26 密炼机的基本构造,密闭式炼胶机（密炼机）,为提高胶料和产品质量，华东橡胶公司在建 炼胶中心 炭黑、大料、油自动贮存、称量、投料 小料自动称量配合系统 密炼控制系统,上辅机,密炼机,下辅机,自动捣 胶、输送、冷却、下片系统,6.3 硫化 模压硫化 平板硫化 压注硫化 注射硫化 连续硫化 微波硫化 盐浴硫化 热空气硫化 硫化罐硫化 其他,平板硫化机 注压硫化机,注射硫化机,硫化罐 挤出机,微波硫化生产线,6.4 修剪 手工 冲切 无边模（免修边）磨削 切割 6.5 产品检查 外观 尺寸公差,谢 谢！Thank You!,
