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第五章 橡胶成型加工原理 一、橡胶的基本概念 橡胶是高弹性的高分子材料，也称弹性体。 橡胶在较小的外力作用下能显示出高度变形的能力，而在外力除去后，又能恢复原来的形状。 橡胶的缺点 橡胶除在小变形区域外 （小于50%），没有固定的 杨氏模量，小变形范围内的 杨氏模量约为1.0N/mm2。 橡胶的拉断强度不高。 二、橡胶制品的加工过程 橡胶的加工指由生胶及其配合剂经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程: 生胶的塑炼、塑炼胶与各种配合剂的混炼及成型、胶料的硫化等。 三、橡胶的品质指标 (一）常规物理机械性能 （二）橡胶的动态力学性能 (三）橡胶的弹性 第二节 生胶和配合剂 一、生胶 指原料橡胶， 即没有经过配合和加工的橡胶。 二、硫化体系配合剂及交联原理 生胶温度升高到流动温度时成为黏稠的液体；在溶剂中发生溶胀和溶解，必须经硫化才具有实际用途。 线型聚合物在化学的或物理的作用下，通过化学键的联接，成 为空间网状结构的化学变化过程称为硫化（或交联）。 （一）硫黄硫化体系 二烯类橡胶的硫黄硫化通常由促进剂、活性剂和硫黄组成完整的硫化休系,必要时还可以加入防焦剂和抗硫化返原剂。 单用硫黄时，硬脂酸锌对硫化起阻碍作用。 加入促进剂M, 硫化速度/交联程度提高。 再配用活性剂这两方面的效果更显著。 3 硫化胶的结构与性能的关系 硫化胶的性能不仅取决被硫化聚合物本身的结构，也取决于主要由硫化体系类型和硫化条件决定的网络结构。 （2）用途 主要用于交联饱和聚合物 有时也用于交联不饱和的二烯类橡胶、某些含氯的橡胶。 用过氧化物交联的聚合物具有良好的耐热和热氧老化性 能、小的压缩永久变形。 但硫化胶的拉断强度、撕裂强度（乙丙橡胶例外）和疲 劳性能较差。 2.过氧化物与聚合物的交联反应 (1）过氧化物受热分解产生自由基 自由基 (2）自由基攻击大分子链,夺取氢原子， 生成大分子链自由基 大分子自由基 (3）两个大分子自由基结合形成交联键； 大分子自由基亦可以和聚丁二烯的双键加成，形成交联。 (三)其他硫化体系配合剂 氯丁橡胶不能用硫黄交联，通常以氧化锌作为交联剂。 氯醚橡胶以氧化铅作为交联剂。 氯磺化聚乙烯以金属氧化物（Mgo、Pbo）、硬脂酸和促进剂组成硫化体系。 丙烯酸酯橡胶不能用硫黄—促进剂体系硫化,其均聚物和 三、补强填充体系 补强剂 凡能提高硫化橡胶的拉断强度、定伸强度、耐撕裂强 度、耐磨性等物理机械性能的配合剂，均称为补强剂。 最常用的补强剂: 炭黑，其次是白炭黑、超细活性碳酸钙、活性陶土等。 增容剂(填充剂) 仅为了增加胶料的容积，从而降低成本或改善工艺性能,对橡胶补强效果不大。 最常用的填充剂: 沉淀碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉等。 四、软化剂和增塑剂 作用： 改善橡胶的加工性和成型性。 降低硫化胶的硬度，提高硫化胶的拉伸强度、伸长率、回弹率、耐寒性等性能。 （二）软化剂和增塑剂的作用原理及选用 （1）根据软化剂、增塑剂与橡胶的相容性 判断橡胶与软化剂，增塑剂是否相容的原则： ①溶度参数相近 两者溶度参数值相差不大于1.2时可以互溶 对极性橡胶选择极性增塑剂；对于非极性的橡胶选择非极性软化剂。 ②溶剂化效应 两者能产生溶剂化效应（两者间能形成氢键，或者产生亲电或亲核作用）。 （2）注意对加工性和制品性能的影响 某些增塑剂、软化剂含有不饱和键或活性原子，对于过氧化物交联会造成不同程度的干扰。 在极性橡胶中加入少量低极性或半相容的增塑剂，可以降低硫化胶的脆性温度，改善其低温弹性。 在非极性橡胶中，加入少量的低极性增塑剂，可以改善非极性橡胶的低温性能。 2.增塑剂，软化剂的选用 （三）加工助剂及其应用 加工助剂的定义： 并不明确。 脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、某些树脂等软化剂、增塑剂现在归为加工助剂 加工助剂的作用： 加入2~3份少量的加工助剂，不仅可改善胶料的加工性能和提高生产效率，而且提高硫化胶料性能 特定加工助剂的功能因橡胶的种类各有差异。 不应把加工助剂看成传统的一般添加剂，应将它视为关键的配合剂。 为了获得最佳的效果，加工助剂必须在混炼期的正确时段加入。 一、橡胶配方设计方法 ①使产品性能满足使用的要求或给定的指标； ②尽量节约原材料和降低成本