第五章增塑与操作体系讲述介绍.ppt

* 第五章 橡胶增塑与操作体系（Chapter 5:Rubber plasticization processing system） 2学时 《橡胶工艺学》精品课程多媒体教程 本章主要内容 增塑剂的概念及分类 1 橡胶增塑方法及原理 2 增塑剂增塑效果的表征 3 各种增塑剂的主要品种及性能 4 本章要求 （1）掌握增塑剂的作用； （2）掌握橡胶增塑的方法及原理； （3）掌握填充指数、软化力、苯胺点、闪点、倾点等概念； （4）掌握橡胶与增塑剂相容性的判断方法； （5）掌握增塑剂对橡胶玻璃化转变温度的影响； （6）掌握各类增塑剂的主要品种及特点。 第一节 橡胶增塑剂及分类 增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶 分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。 一、橡胶增塑剂（plasticizer）的概念 天然产的非极性油称为软化剂 合成的极性油酯称为增塑剂 作用相同 统称为增塑剂 二．增塑剂的作用 作用 改善橡胶的加工工艺性能（processability） 改善橡胶某些物理机械性能（physical properties） 降低成本 价格低 耗能省 三、增塑剂分类 按使用范围分 软化剂（softening agent） 增塑剂（plasticizing agent） 按作用机理分 物理增塑剂（physical plasticizer） 化学塑解剂（chemical decomposed agent） 按来源分 天然产物 合成产物 石油系增塑剂：操作油、蜡、机油等 煤焦油系增塑剂：煤焦油、古马隆等 松油系增塑剂：松焦油、松香等 脂肪油系增塑剂：硬脂酸、大豆油等 邻苯二甲酸酯类：DBP、DOP 脂肪二元酸酯类：DOA、DOS、DOZ 脂肪酸酯类：BO 磷酸酯类：TCP、TOP 聚酯类：己二酸系、癸二酸系等 含氯类：氯化石蜡 环氧类：环氧化油、环氧脂肪酸单酯 四．对增塑剂的要求 1.增塑效果好，用量少，吸收速度快。 2.与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移、耐寒性好，耐水、耐油、溶剂。 3.电绝缘性好，耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。 第二节 橡胶增塑原理及增塑效果表征 一、橡胶增塑（plasticize）的方法 增塑方法 物理增塑法：加物理增塑剂 化学增塑法：加化学塑解剂 机械增塑法：机械塑炼（plasticate） 减小分子间相互作用力，提高塑性 使分子链裂解，降低分子量大小 机械力或氧化断链，降低分子量大小 二、增塑剂与橡胶的相容性（compatibility） 1、增塑剂与橡胶的相容性 相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。 相容性判断依据： 非极性橡胶与增塑剂相容性：溶解度参数 极性橡胶与增塑剂相容性：溶解度参数、极性、氢键 溶解吉布斯自由能：△G=△H—T×△S 溶解焓变： △H= Vm ×（δ1—δ2）2 ×φ1φ2 △G＜0时，溶解过程自发进行，形成均相体系 溶解时， △S＞0，△H尽可能小可满足△G＜0 所以，溶解度参数相近的橡胶与增塑剂相容性好。 solubility parameter 2．增塑剂与橡胶相容性的实验预测 增塑剂与橡胶相容性与不饱和性有关：不饱和橡胶与 不饱和增塑剂之间相容性好，饱和性橡胶与饱和性增塑剂 相容性好。 测定增塑剂不饱和性的方法是测其苯胺点。 相同体积的增塑剂与苯胺混合，使混合液呈均匀透明时的温度称为苯胺点。 苯胺点 苯胺点低的增塑剂，不饱和性高，与不饱和橡胶相容性好； 苯胺点高的增塑剂，饱和性高，与饱和性橡胶相容性好。 aniline point 三、增塑剂作用机理 由于增塑剂分子量小，无规渗透于大分子之间，增大了分子间的距离，削弱了大分子间作用力，改变了大分子链间摩擦方式，使大分子间滑移容易，流动性提高。 1．非极性增塑剂作用机理 △S＞0 无规进入 极性增塑剂分子的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位两侧，对大分子链段起包围阻隔作用，从而增大了大分子链段之间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了大分子链段的运动性，从而提高了橡胶的塑性。 2．极性增塑剂的作用机理 △S＞0 有规进入 四、增塑剂对橡胶玻璃化转变温度的影响 橡胶中加入增塑剂，可以降低橡胶的Tg，提高橡胶的耐低温性能。 对非极性增塑剂增塑非极性橡胶： △Tg=k×φ1 k—与增塑剂性质有关的常数； φ1—增塑剂的体积分数。 对极性增塑剂增塑极性橡胶： △Tg=k×n k—与增塑剂性质有关的常数；