B-Sports橡胶产品基本知识要点ppt

　　B体育橡胶制品基本知识（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）、氢化丁腈橡胶（HNBR）B-Sports、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 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—亚乙基降氷片烯；DCPD—双环戊二烯；VNB—乙烯基降氷片烯；HD—1，6-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10~100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250~300℃）、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、可以用热塑性塑料加工设备加工（注塑、挤出B-Sports、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。 ○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） ●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30~38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B-Sports。 ☆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）。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 ◎配方试验结果 ★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（115℃x100h) 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 技术指标 ★紫外线h) 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） ● 门尼粘度仪 硫化仪 ●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 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） ★★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 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 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 ! 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 测 胶料加工性能 测 胶料硫化特性 配料 炼胶 硫化 成型 制品 图8-24 橡胶加工过程 图8-25 开炼机结构 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） 上辅机 密炼机 下辅机 自动捣 胶、输送、 冷却 、下片系统 * 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 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 剂 阻 燃 剂 导 电 剂 等等…… 加 工 助 剂 抗 静 电 剂 例如REACH、RoHS、TRGS、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）………. ★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 30～38 拉伸强度，MPa 13.83 8.89 ≥ 7.0 拉断伸长率，% 753 727 ≥ 500 *

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