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第十章 橡胶成型加工原理 橡胶的基本概念 橡胶是高弹性的高分子材料，由于橡胶具有其他材料所没有的高弹性，因而也称作弹性体。 橡胶的共性 橡胶的发现 天然橡胶发现很早，考古发掘表明，远在十一世纪，南美洲人就开始使用橡胶球做游戏和祭品。直到哥伦布第二次航行探险（1493-1496）时，他们将橡胶带到了欧洲，欧洲人才开始认识天然橡胶。1735年法国科学家康达明（Condamine)参加了南美考察队，把一些最早的橡胶制品带到欧洲，并描述了印第安人利用橡胶树乳汁的情况。 橡胶的利用 橡胶的工业研究和应用开始于十九世纪初。 通过长期不断的实践，Goodyear在1839年发明了硫化方法，为橡胶制品的工业化生产打下了基础。 使用有机硫化促进剂提高了生产效率后，橡胶制品的应用范围不断扩大 合成橡胶对开拓橡胶工业的应用领域作出了杰出的贡献。 七十年代以来开始进入橡胶的分子设计时期。 橡胶的用途－生活用和运动用 橡胶的用途－医疗用 橡胶的用途－交通用 橡胶的其它用途 橡胶的分类 天然橡胶的来源 生胶的化学组成 天然橡胶的结构：线型聚异戊二烯 通 用 合 成 橡 胶 凡是性能与天然橡胶相近，物理机械性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品的，称为通用合成橡胶。 特 种 合 成 橡 胶 凡是具有特殊性能，专门用于制作耐热、耐寒、耐化学物质腐蚀、耐溶剂、耐辐射等特种橡胶制品橡胶称为特种合成橡胶。 丁 苯 橡 胶 styrene butadiene rubber（ SBR ） 丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶，也是合成橡胶中产量和消耗量最大的胶种。 1933年德国采用乙炔合成路线首先研制出高温乳液聚合丁苯橡胶； 1937年由德国Farben公司首先实现工业化； 50年代初，出现了性能优异的低温(5-8℃)丁苯橡胶; 目前，丁苯橡胶(包括胶乳)的产量约占整个合成橡胶生产量的55%，低温乳聚丁苯橡胶约占整个丁苯橡胶产量的80%。 丁苯橡胶的聚合 丁苯橡胶按其合成方法通常分为乳液聚合丁苯橡胶（简称乳聚丁苯橡胶，ESBR）和溶液聚合丁苯橡胶（简称溶聚丁苯橡胶，SSBR） ? 丁苯橡胶的结构 乳聚丁苯橡胶（ESBR) 乳聚丁苯橡胶是自由基聚合，自工业化生产以来，己过其鼎盛时期，生产技术成熟，产品质量稳定，品种牌号齐全。 ESBR 工业化初期,采用高温(50℃) 聚合工艺合成的产品凝胶含量高,相对分子质量分布变宽度可达7.5 以上, 称为硬橡胶。 随着氧化- 还原引发体系的开发,使得低温(5 ℃) ESBR软胶产品的性能优于高温硬胶,低温聚合工艺逐步取代热法聚合工艺。 乳聚丁苯橡胶的优点 硫化曲线平坦，胶料不易焦烧和过硫。 耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性等均比天然橡胶好。高温耐磨性好，适用于乘用胎。 加工中分子量降到一定程度后不再降低，因而不易过炼，可塑度均匀。硫化胶硬度变化小。 提高分子量可达到高填充。充油丁苯橡胶的加工性能好。 丁苯橡胶很容易与其它高不饱和通用橡胶并用，尤其是与天然橡胶或顺丁橡胶并用，经配合调整可以克服丁苯橡胶的缺点。 乳聚丁苯橡胶的缺点 丁苯橡胶纯胶强度低，需加入高活性补强剂后方可使用。丁苯橡胶加配合剂的难度比天然橡胶大，配合剂在橡胶中分散性差。 反式结构多，侧基上带有苯环，因而滞后损失大，生热高，弹性低，耐寒性也稍差。但充油后能降低生热。 收缩大，生胶强度低，粘着性差。 硫化速度慢。 耐屈挠龟裂性比天然橡胶好，但裂纹扩展速度快，热撕裂性能差。 乳聚丁苯橡胶的用途 乳聚丁苯橡胶的物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。 溶 聚 丁 苯 橡 胶 20世纪60年代中期，由于阴离子聚合技术的发展，溶聚丁苯橡胶（SSBR）开始问世。它是采用阴离子型(丁基锂)催化剂，使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合的共聚物。 溶聚丁苯橡胶采用阴离子活性聚合，分子量分布窄、顺式含量高优异,滚动阻力小,抗湿滑性和耐磨性能优异，是轮胎面胶理想的材料。其发展正处于稳步上升阶段。 合成SSBR的基本工艺：以烷基锂为引发剂，烷烃或环烷烃为溶剂，THF为无规剂，醇类为终止剂。 根据聚合条件和所用催化剂的不同，可以分为无规型和无规嵌段型两种。 溶聚丁苯橡胶的性能和应用 SSBR 是综合性能介于ESBR 和BR 之间的一种通用SR。可大量用于轮胎胎面胶、制鞋工业及其它橡胶工业制品。 SSBR 的生产成本略高于ESBR ,但其性能要比ESBR 优越得多,因此从性能价格比来看, SSBR 比ESBR 有更大的优势,这促使SSBR 得到迅速发展。