丁苯橡胶共混改性.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date丁苯橡胶共混改性丁苯橡胶共混改性-材料科学与工程专业成型加工工艺课程设计题 目： 丁苯橡胶的增强改性 姓 名： 季 赛 学 号： 150412108 班 级： 2012级材料（1）班 指导老师： 张建耀 职 称：高级工程师教授起止日期： 2015.11.232015.12.6 目录1.设计背景31.1改性加工目的41.2乳聚丁苯橡胶51.3溶聚丁苯橡胶61.4粉末丁苯

2、橡胶72.丁苯橡胶增强改性加工工艺原理82.1炭黑增强丁苯橡胶应用82.2炭黑的补强机理83.丁苯橡胶改性原料、助剂及设备介绍93.1原料及助剂91）原料92）炭黑93）硬脂酸104）氧化锌106）防老剂117)石蜡油118)防焦剂119)促进剂1210)硫化剂123.2主要设备与仪器133.2.1混炼机133.2.2拉伸试验机144.加工工艺及加工流程图144.1 配方设计144.2加工方法151）炼前处理152）炭黑-橡胶混炼153）后加工工艺154）强度测量164.2产品性能测试项目、性能及测试标准161）性能指标162）性能参数标准184.3加工流程图185. 设计总结181.设计背景

3、丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，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，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。中文名: 丁苯橡胶 外文名: Polymerized Styrene Butadiene Rubber 密度: 1.04 g/mL 性状: 白色疏松柱状固体1.1改性加工目的炭黑增强丁苯橡胶是以橡胶为基体，以炭黑颗粒为增强相的复合材料。炭黑在橡胶体系中起补强和填充作用，

4、以改善橡胶制品性能。纯丁苯橡胶拉伸强度只有3.5MPa，没有应用价值，加入炭黑补强后，其拉伸强度提高到25MPa左右。按聚合工艺，丁苯橡胶分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）。与溶聚丁苯橡胶工艺相比，乳聚丁苯橡胶工艺在节约成本方面更占优势，全球丁苯橡胶装置约有75%的产能是以乳聚丁苯橡胶工艺为基础的。乳聚丁苯橡胶具有良好的综合性能，工艺成熟，应用广泛，产能、产量和消费量在丁苯橡胶中均占首位。充油丁苯橡胶具有加工性能好、生热低、低温屈挠性好等优点，用于胎面橡胶时具有优异的牵引性能和耐磨性，充油后橡胶可塑性增强，易于混炼，同时可降低成本，提高产量。目前，世界上充油丁苯橡胶约占丁苯

5、橡胶总产量的50-60%。乳聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，配以其他辅助化工原料，在一定工艺条件下，经乳液法聚合首先生成丁苯胶浆，脱除胶浆中未转化的单体后，再经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。溶聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，在烃类溶剂中，采用有机锂化合物作为引发剂，引发阴离子聚合制得的聚合物胶液，加入抗氧剂等助剂后，经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。表1.1 丁苯橡胶（结合苯乙烯23.5%）的物理性能性能未硫化胶纯胶硫化胶填充50份炭黑硫化胶密度，kg/m39339801150体积膨胀系数，=(1/V)(V/T)，K-1932.5-933.5940-100053010-6玻璃

6、化温度，K66010-366010-6221比热容(cp)，KJ/(kgK)209-214650-70010-61.50C/T，KJ/(kgK)1.89221-导热性，W/(mK)3.210-21.830.300燃烧值，MJ/kg-0.190-0.250-折射率(n)-56.5-dn/dT，K-11.5345-介电常数(1kHz)1.534-1.535-2.50体积弹性模量(等温)，GPa-3710-52.66400-600扯断伸长率，。%2.51.9617-28拉伸强度中，MPa1.89400-600-表1.2 SBR与NR强度对比表性能SBRNR生胶格林强度/MPa0.51.4-2.5纯胶

7、硫化胶拉伸强度/MPa1.4-3.017-25填充50份炭黑硫化胶拉伸强度/MPa17-2825-35填充50份炭黑硫化胶撕裂强度/(KN/m)40-6090-1601.2乳聚丁苯橡胶乳聚丁苯橡胶是合成橡胶中消费量最大的胶种，乳聚丁苯橡胶产品分为通用品种和特殊品种两大类。 通用品种有1000、1500、1600、1700、1800和1900 共计6个系列， 其牌号多达数百种。特殊品种包括液体丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、丁苯吡橡胶和羧基丁苯橡胶等。SBR1500是通用污染型软乳聚丁苯橡胶的最典型品种，生胶粘着性和加工性能均优，硫化胶耐磨性能、拉伸强度、撕裂强度和耐老化性能较好。SBR-1500广

8、泛用于以炭黑为补强剂和对颜色要求不高的产品，如轮胎胎面、翻胎胎面、输送带、胶管、模制品和压出制品等。SBR1502是通用非污染型软乳聚丁苯橡胶的最典型品种，其性能与SBR1500相当，有良好的拉伸强度、耐磨耗和屈挠性能。SBR-1502广泛用于颜色鲜艳和浅色的橡胶制品，如轮胎胎侧、透明胶鞋、胶布、医疗制品和其他一般彩色制品等。SBR1712是一种填充高芳香烃油的软乳聚丁苯橡胶的污染性品种，它具有优良的粘着性、耐磨性和可加工性以及价格便宜等优点。SBR-1712广泛用于乘用车轮胎胎面胶，轮胎胎面胶、输送带、胶管和一般黑色橡胶制品等。乳聚丁苯橡胶的生产技术在19世纪20年代后期逐渐成熟，此后对工艺

9、又进行了不断的改进，并朝着装置大型化方向发展，自动化控制水平有了明显的提高，并且己达到相当先进的水平。目前，乳聚丁苯橡胶在提高聚合反应的单体转化率、节能降耗等方面取得了很大的进展，在解决乳聚丁苯橡胶滚动阻力与抗湿滑性能矛盾问题，优化产品性能，适应市场需求等方面也得到了突破性进展。通过开发新型官能化引发剂、高效、环保的新型助剂，引入第三单体，提高结合苯乙烯含量等技术，乳聚丁苯橡胶在产品性能方面得以优化。通过采用环保型助剂、环保型填充油等，环保型乳聚丁苯橡胶开发也取得了显著进展。1.3溶聚丁苯橡胶溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，兼具有滚动阻

10、力小，抗湿滑性和耐磨性能优异等优点，在轮胎工业，尤其是绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎中具有广泛的应用。另外，由于溶聚丁苯橡胶具有触感好、耐候性好、回弹性好以及永久变形小等优点，可用于制作雨衣、毡布、风衣及气垫床等，还可制作发泡均匀、结构致密的海绵材料。溶聚丁苯橡胶由于其良好的辊筒操作性、压延性、耐磨性以及高填充性，还广泛地用于制鞋业，用它制作的鞋，具有色泽鲜艳、触感良好、表面光滑、花纹清晰、不易走型以及硬度适中等特点。与乳聚丁苯橡胶相比，溶聚丁苯橡胶具有生产装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是目前重点研究开发和生产的新型合成橡胶品种之一，开发

11、利用前景十分广阔。按照聚合方式，溶聚丁苯橡胶的聚合工艺主要有间歇聚合工艺和连续聚合工艺两种。按溶剂回收方式可分为直接干燥法和湿法（汽提）干燥法两种。间歇工艺操作灵活性大，不同牌号之间切换灵活。与间歇工艺相比，连续工艺物耗能耗低、生产效率高、产品质量稳定，代表了溶聚丁苯橡胶等锂系高聚物合成工艺的发展方向。随着溶聚丁苯橡胶市场需求量的不断增加，更具经济技术优势的连续聚合技术在溶聚丁苯橡胶的生产中的地位将变得越来越重要。溶聚丁苯橡胶最早由美国Phillips公司于1964年实现工业化，Firestone公司于1969年也实现溶聚丁苯橡胶的工业化。同期Shell化学公司也成功推出锂系催化剂制备的嵌段共

12、聚物，并实现工业生产。这一时期的溶聚丁苯橡胶产品被称为第一代溶聚丁苯橡胶1 。第一代溶聚丁苯橡胶分子链规整性好，产品在耐磨性、回弹性、生热与滞后损失方面均较乳聚丁苯橡胶优异，但加工性能与抗湿滑性能不佳，从根本上限制了其应用。20世纪70年代后期，通过对产品乙烯基含量和苯乙烯单体序列分布的调整，结合分子链端改性技术的应用，产生了第二代溶聚丁苯橡胶2 。第二代溶聚丁苯橡胶兼顾了橡胶的滚动阻力和抗湿滑性，更好地满足轮胎节能和安全要求。20世纪80年代，集成橡胶的概念被Nordsiek提出，通过分子设计，对溶聚丁苯橡胶分子链的结构进行优化，使橡胶材料相互矛盾的几个性能集中于同一个分子链中，最大限度地提

13、高橡胶的综合性能。集成橡胶产品通常被称作第三代溶聚丁苯橡胶3 。第三代溶聚丁苯橡胶的特点，一是在溶聚丁苯橡胶大分子链中引入异戊二烯链段，二是通过分子链结构调整制成含有渐变式序列结构的嵌段型溶聚丁苯橡胶。更好满足轮胎胎面胶对低温性、抗湿滑性及安全性的要求。1.4粉末丁苯橡胶粉末丁苯橡胶（简称PSBR），是在乳聚丁苯橡胶的基础上接枝其它单体，添加防老剂和隔离剂，专为改性沥青生产的一种粉末丁苯橡胶，它除了具有丁苯橡胶显著改善沥青的低温性能特点外，粉末丁苯橡胶还能明显改善沥青的高温性能。同时粉末丁苯橡胶也可用于橡胶制品、塑料制品、石油树脂等改性。2.丁苯橡胶增强改性加工工艺原理2.1炭黑增强丁苯橡胶应

14、用炭黑增强橡胶主要用于轮胎行业，还用于橡胶密封件、胶鞋底、减震器等。 炭黑是由烃类裂解或不完全燃烧而得的黑色粉末状物质，具有准石墨状结构，其表面含有羧基、醌基等多种活性基团，具有亲油性。橡胶用炭黑占炭黑总量的94%，其中约60%用于轮胎制造。几乎所有的橡胶都可用炭黑来补强。常用炭黑来补强的橡胶主要有丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等。2.2炭黑的补强机理炭黑-丁苯橡胶体系中，炭黑以颗粒分散于橡胶体系中，炭黑的活性表面通过物理及化学作用与若干高分子链相结合形成一种交联结构，称为类交联结构。当其中一根分子链受到应力时，可以通过交联点将应力分散到其他分子链上，如果其中某一根链发生断裂，其他链可以照样起作

15、用，而不危及整体；从而使其力学强度大幅升高。炭黑-橡胶体系中，炭黑的含量大约为生胶的一半，炭黑和橡胶构成该复合材料的两个相。相的形态结构和相界面情况对材料性能有重要的决定作用，而混炼又对形态结构有重要影响。简而言之，炭黑和橡胶的混炼情况对其性能有重要影响。据分析，可在炭黑表面检测如酚基、醌基、羧基等基团，这些酸性基团浓度在气黑和氧化炉黑的表面特别高。在炉黑中可检测到吡喃酮结构，这种结构决定了炉黑的碱性性质。挥发份含量可判断表面官能团的浓度，也可测得炭黑的极性。另外由于炭黑的表面积较大，容易吸附挥发份环境中的水分，所以炭黑在运输，贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题。大部分都是探讨导电粒子接触的几

16、何学研究。该理论认为，炭黑填充量越大，处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子集合体的密度也越大，粒子间的平均距离越小，相互接触的几率越高，炭黑粒子或炭黑粒子集合体形成的导电通路也越多。不同极性的高聚物与炭黑组成共混体系的极性越大，炭黑临界体积分数就越大，意味着体系的导电性下降，因为炭黑表面含有很强的极性基团，基体极性大，作用增强，这时强度增加，却妨碍导电粒子自身的凝集，以致导电性差。但是在多组分基体树脂与炭黑组成的共混体系中，由于不同基体的极性不同，填充炭黑会产生偏析现象，这时导电性能取决于炭黑粒子在偏析相中的浓度和分布状态，还取决于偏析相高聚物所占比例。3.丁苯橡胶改性原料、助剂及设备介绍3.1原

17、料及助剂1）原料丁苯橡胶结构简式：合成单体：1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）、苯乙烯（C6H5-CH=CH2）2）炭黑炭黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从103000m2/g，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。比重1.8-2.1。由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”、“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄

18、状的程度来表示的。由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。常用吸油值表示结构性，吸油值越大，炭黑结构性越高，容易形成空间网络通道，而且不易破坏。高结构炭黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在聚合物中形成链式导电结构，其中在众多炭黑品种中以乙炔炭黑为最佳。粒径分布宽的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能赋予聚合物导电性，并用统计方法解释这个现象。粒径分布宽的炭黑，少数大直径粒子需要数目巨大，直径更小的粒子给予补偿，相同平均粒径分布宽的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子总数。炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧

19、元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。按型号分类：主要分为N220、N330、N550、N660、N990、N110、N115、N234、N326、N339、N375、N539、N550、N880等。3）硬脂酸分子式：C18H36O2；CH3(CH2)16COOH,由油脂水解生产，主要用于生产硬脂酸盐。每克溶于21ml乙醇，5ml苯，2ml氯仿或6ml四氯化碳中。硬脂酸在橡胶的合成和加工过程中起重要作用。硬脂酸是天然胶、合成橡胶和胶乳中广泛应用的硫化活性剂，也可用作增塑剂和软化剂。在生产合成橡胶过程中需加硬脂酸作乳化剂，在制造泡沫橡胶时，硬脂酸可作起泡剂，硬脂酸还可用作橡胶

20、制品的脱模剂。4）氧化锌氧化锌是锌的一种氧化物。难溶于水，可溶于酸和强碱。氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用无机白色颜料。着色力不及二氧化钛及立德粉。广泛用于ABS树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂和聚氯乙烯及油漆和油墨的着色。另外，在橡胶工业也可用作橡胶的硫化活性剂、补强剂和着色剂。还用于漆布、

21、化妆品、搪瓷、纸张、皮革、火柴、电缆等的生产。也可用于印染、玻璃工业、医药工业等。也用作合成氨的脱硫剂。还用作电子激光材料、荧光粉、饲料添加剂、磁性材料制造等。6）防老剂橡胶及其制品在长期贮存和使用过程中，由于受到热、氧、臭氧、变价金属离子、机械应力、光、高能射线的作用，以及其它化学物质和霉菌等的侵蚀，会逐渐发粘、变硬发脆或龟裂。这种物理机械性能随时间而下降、弹性降低的现象叫做老化。随着老化过程的进行和发展，橡胶及其制品性能会逐渐降低以致完全丧失使用价值。为此，需在橡胶及其制品中加入某些化学物质来提高它对上述各种破坏作用的抵抗能力，延缓或抑制老化过程，从而延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命，这

22、类物质叫做防老剂。根据防老剂的主要作用可以分为抗热氧老化防老剂、抗臭氧老化防老剂、有害金属离子作用抑制剂、抗疲劳防老剂、抗紫外线辐射防老剂等.7)石蜡油也叫链烷烃油。石油系橡胶软化剂石蜡烃的碳原子(CP)数占总碳原子数的50%以上时，称为石蜡基油，主要采用石蜡基石油炼制的副产物或由石油残渣抽炼的产品为原料，与丁基橡胶、乙丙橡胶等饱和橡胶有良好的互溶性，在提供优良加工性能的同时，确保硫化橡胶具有良好的综合物理机械性能。在丁基内胎、子午线轮胎气密层胶、乙丙橡胶车窗密封条等橡胶制品中大量使用。在天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等不饱和橡胶的互溶性比较差，极易喷出橡胶制品表面，通常不使用或少量使用在不饱和

23、橡胶中。用作一般软化剂，用量小于15份。其污染性小或不污染，但对胶料的粘合性不利（起抵制作用）.8)防焦剂防焦剂：防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象的物质。一般包括亚硝基化合物（如N-亚硝基二苯胺等）、有机酸类（如苯甲酸、邻苯二甲酸酐等）和硫代亚酰胺类(如N-环已基硫代邻苯二甲酰亚胺)等。常用的有草酸、琥珀酸、乳酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、苯甲酸、油酸等，其中以邻苯二甲酸酐、水杨酸使用较多。但这些物质影响成品的物理机械性能，不宜多用。近年出现的新型防焦剂CTP（N-环己基硫代邻苯二甲酰胺）有优良的防焦效果，通过常握用量，可有效地控制焦烧时间。可以用作橡胶防焦剂的化学品有三类，即有机酸类、亚

24、硝基化合物类和次磺酰胺类。9)促进剂机理及影响：硫化促进剂简称促进剂。能促进硫化作用的物质。可缩短橡胶的硫化时间或降低硫化温度，减少硫化剂用量及提高橡胶的物理机械性能等。可分为无机促进剂与有机促进剂两大类。无机促进剂中，除 氧化锌 、氧化镁、氧化铅等少量使用外，其余主要用作助促进剂。使用的大都是有机促进剂。种类繁多。硫化促进剂中有的带苦味（如硫化促进剂M），有的使制品变色（如 硫化促进剂D），有的有硫化作用（如 硫化促进剂TT），有的兼具防老作用或塑解作用（如硫化促进剂M）等。作用速度：根据作用的速度，可分为慢速、中速、中超速、超速、超超速等促进剂。此外，还有后效性促进剂等。主要是含氮和含硫的

25、有机化合物，有醛胺类（如 硫化促进剂H）、胍类（如硫化促进剂D）、秋兰姆类（如硫化促进剂TT）、噻唑类（如硫化促进剂M）、二硫代氨基甲酸盐类（如 硫化促进剂ZDMC）、黄原酸盐类（如硫化促进剂ZBX）、硫脲类（如 硫化促进剂NA-22）、次磺酰胺类（如 硫化促进剂CZ）等。一般根据具体情况单独或混合使用。10)硫化剂在天然胶中，与硫黄配合，能防止硫化返原，改善耐热性，降低生热，耐老化，提高橡胶与帘子线粘合力和硫化胶模量。用于载量轮胎肩胶、缓冲层等橡胶中，可解决斜交载重轮胎肩空难题，也可用于天然橡胶的大规格厚制品及各种橡胶杂品。例如：与硫黄，促进剂MPMCZ或TMTD此引发剂并用，硫化二烯类橡胶

26、（天然胶、丁苯胶、丁晴胶、合成异戊二烯橡胶）具有延长焦烧时间，减少发热量，定伸强度高，抗硫化返原性优良等特点，同时，还可以增加H抽出，适用于橡胶的高温硫化（183），用量为2-3phr，适用于大型轮胎和加厚，加大制品。3.2主要设备与仪器3.2.1混炼机炼胶机分为开放式和密闭式两类。开放式机主要用于橡胶的热炼、压片、破胶、塑炼和混炼等，开放式炼胶机在1826年就开始用于生产，它的结构比较简单，现代仍普遍使用；密闭式炼胶机主要用于橡胶的塑炼和混炼，它比开放式炼胶机多一个密炼室。自从1916年发明椭圆形转子密闭式炼胶机以来，密闭式炼胶机在橡胶工业中迅速发展，后来又出现其他形式转子的密闭式炼胶机。现

27、代密闭式炼胶机的炼胶周期为2.53分钟，密炼室的最大容量达650升。本机主要用于天然橡胶的混炼或再生胶脱硫后的混炼塑炼压片。本机适用用于再生胶厂、传动带厂、输送机带厂、橡胶制品厂、鞋厂、电缆厂、胶管厂、密封件等橡胶有关行业。本机主要有一体底座、机架、前后辊筒、传动齿轮、减速机、调距装置、辊温调节装置、安全开关、电气控制系统组成。辊筒材料为合金冷硬铸铁，具有高硬度和耐磨性，辊温调节装置，可向辊筒内通入蒸汽或冷却水来调节辊温，以满足工艺要求。在辊筒运转过程中，热辊筒骤然冷却，即在发现辊温过高时，突然通入冷却水，在横压力及温差应力的联合作用下，会导致辊简损伤。因此，降温宜逐步进行，最好空车降温。辊筒

28、运转中发现胶料中或辊筒中有杂物或档板胶、轴瓦处等有积胶时，必须停车处理。如遇到运输带积胶或发生故障也必须停车处理。如遇到突然停车，应按顺序切断电源，关闭水、汽阀门。严禁带负荷开车。 禁止在设备转动部位和料盘上依靠、站坐；不得在运转辊筒上方传送物件；拉推车辆时要注意周围情况，防止撞、碰人，装料时防止偏重翻车伤人。3.2.2拉伸试验机拉伸试验机（英文名cupping machine）也叫材料拉伸试验机、万能拉伸强度试验机，是集电脑控制、自动测量、数据采集、屏幕显示、试验结果处理为一体的新一代力学检测设备。拉伸试验机广泛应用于计量质检；橡胶塑料；冶金钢铁；机械制造；电子电器；汽车生产；纺织化纤；电线

29、电缆；包装材料和食品；仪器仪表；医疗器械；民用核能；民用航空；高等院校；科研实验所；商检仲裁、技术监督部门；建材陶瓷；石油化工及其它行业。拉伸夹具作为仪器的重要组成部分，不同的材料需要不同的夹具，也是试验能否顺利进行及试验结果准确度高低的一个重要因素。 拉力试验机普遍应用于各类五金、金属、橡塑胶、鞋类、皮革、服装、纺织、绝缘体、电线、电缆、端子等各类资料，测试其拉伸，撕裂，剥离，抗压，弯曲等资料研发，检验测试，功用其全，用处普遍。拉伸试验机有电子式的、液压式的和电液伺服式的。4.加工工艺及加工流程图4.1 配方设计配方设计，就是根据产品的性能要求和工艺条件合理地选用原材料，确定各种原材料的用量

30、和配比关系。橡胶材料是生胶与多种配合剂构成的多相体系，橡胶材料中各个组分之间存在着复杂的物理和化学作用。目前尚不能用理论计算的方法确定各种原材料的配比，也不能确切地推导出配方和物理性能之间的定量关系。在一定程度上仍依赖于长期积累的经验。配方设计方法1.根据样品试用要求、物化指标等现有的条件推断橡胶品种，根据工程师的经验设计出相对应的试验配方。列出配方，精确称量各种小料的重量，按工艺条件成放到不同容器里面带混炼试用。2.按工艺条件要求，密炼、开练的投料顺序、温度、试验严格按照工程师设计配方要求操作，待停放硫化使用。 硫化：时间、温度、压力。三要素要控制好，按设计要求正确硫化，停放待检测物化性能。

31、 3.通过测试配方设计出来试片，来检测待给数据是否满足现有成品使用要求和物化性能。4.2加工方法1）炼前处理生胶分子量很大，并伴有少量交联结构；为了提高其可塑性、共混性等；在混炼前，往往需要塑炼。塑炼前，生胶需预热等准备工作，而后，在开炼机进行塑炼。放置46小时后就可混炼。混炼前，应对炭黑种类选择 ；炭黑的种类不同，其粒径和比表面积不同；粒径小的，比表面积大，补强效果大，但不利于其分散。为提高炭黑与橡胶相容性，有时也加入少量偶联剂。其他配合剂有抗氧剂、紫外线吸收剂、促进剂等等；混炼前，有的需要预处理，并且以上原料都需要干燥。2）炭黑-橡胶混炼橡胶的混炼设备有开放式炼胶机、密闭式炼胶机、螺杆挤出

32、机。将塑炼完的橡胶和炭黑及各种配合剂置于高速捏合机等进行粉料设备中进行粉料共混，再将粉料共混物置于上述的机器中，进行混炼；得到宏观均匀、力学性能良好的混炼胶。3）后加工工艺将混炼后得到的混炼胶经些制品干燥后，再加入硫化剂混合均匀通过挤出成型、压延成型、注射成型并发生固化（硫化）可得到各种制品。右边是一的工艺及应用。将帘布、线绳、钢丝等做成车轮外胎的骨架，再用混炼胶和硫化剂均匀混合物进行压延，就可获得高强度、高稳定、强阻尼性的车轮外胎。将金属片材或金属网表面进行化学处理，在其两面覆盖混炼胶和硫化剂均匀混合物，经辊轴压实，得到金属复合橡胶板，具有高强度、表观低硬度及优异的密闭性等性能，广泛用于汽车

33、、建筑等行业中。如用于发动机等高性能的垫圈，属于微型的金属复合橡胶板。4）强度测量将炭黑-丁苯橡胶注塑成标准样条，置于万能拉伸试验机中进行拉伸，其断裂强度比纯丁苯橡胶的拉伸断裂强度提高了好几倍，甚至接近十倍，但断裂伸长率有较大的减少。炭黑的种类、用量对其断裂强度有重要的影响，我们可以通过实验确定其最佳用量及最佳种类。4.2产品性能测试项目、性能及测试标准1）性能指标拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，

34、用S（帕）表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点，通常把材料产生的残余塑性变形为 0.2%时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用0.2 表示。材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用b（帕）表示。拉伸曲线图由试验机绘出的拉伸曲线，实际上是载荷伸长曲线（见图），如将载荷坐标值和伸长坐标值分别除以试样原截面积和试样标距，就可得到应力应变曲线图。图中op部分呈直线，此时应力与应变成正比，其比值为弹性模量，Pp是呈正比时的最大载荷，p点应力为比例极限p。继续加载时，曲线偏离op，直到 e点，这时如卸去载荷，试样仍可恢复到原始状态，若过e点试样便不能恢复原始状态。e点应

35、力为弹性极限e。工程上由于很难测得真正的e,常取试样残余伸长达到原始标距的0.01%时的应力为弹性极限,以0.01 表示。继续加载荷，试样沿es曲线变形达到s点，此点应力为屈服点S或残余伸长为 0.2%的条件屈服强度0.2。过s点继续增加载荷到拉断前的最大载荷b点,这时的载荷除以原始截面积即为强度极限b。在 b点以后，试样继续伸长，而横截面积减小,承载能力开始下降,直到 k点断裂。断裂瞬间的载荷与断裂处的截面的比值称断裂强度。图l为拉伸标准试样及拉断后试样，试样上予先标出标距长度。图2为一般结构钢的拉伸(载荷一伸长)关系图注：图中 L0=原始标距长度F0=原始试样截面积 Ll=断后标距长度Fl

36、=断后截面积各向异性材料的单轴拉伸试验1、最大试验力：50N、100N到20KN2、准确度等级：0.5级/1级3、试验力测量范围：0.2%到100%F.S/0.4到100%F.S4、试验力示值准确度：0.5%/1%5、试验力分辨率：250000码6、变形测量范围：1%100%F.S7、变形示值准确度：0.5%8、变形分辨率：250000码9、大变形测量范围：0到800mm10、大变形示值准确度：0.5%11、大变形分辨率：0.003mm12、位移示值准确度：0.3%13、位移分辨率：0.00004mm14、力速率控制调节范围：0.005-10%F.S/S15、力速率控制精度：力控制速率小于0.

37、05%，F.S/S时在1%；力控制速率大于0.05%，F.S/S时在0.3%；16、伸长速率控制调节范围：0.005-10%F.S/S17、伸长速率控制精度：变形控制速率小于0.05%，F.S/S时在0.5%；变形控制速率大于0.05%，F.S/S时在0.2%；18、位移速率控制调节范围：0.001-1000mm/min19、位移速率控制精度：0.2%/0.5%20、恒力、恒变形、恒位移控制范围：0.3%100%F.S21、恒力、恒变形、恒位移控制精度：设定值小于10%，F.S时在0.5%；设定大于10%，F.S时在0.1.%；22、有效拉伸空间：900mm23、电子拉力试验机有效试验宽度：400mm。2）性能参数标准国家标准GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验方法4.3加工流程图5. 设计总结丁苯橡胶的生产在高聚物合成工艺学里，拥有着成熟和年轻的魅力。其典型的自由基低温乳液聚合工艺就像已经走过无数岁月并成为了一个成熟稳重的长者。而以阴离子聚合为机理的溶液聚合又似一位刚刚成长的青年，即使发展历史不够悠久，但前途无量。针对市场需求，在乳液聚合生产中不断完善甚至创新，积极研究溶液聚合相关工艺。相信丁苯橡胶依然会创造橡胶届的奇迹。-