第六章橡胶弹性PPT讲稿.ppt

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1、第六章橡胶弹性第1页，共97页，编辑于2022年，星期三教学计划教学计划第六章第六章 橡胶弹性橡胶弹性 6 6学时学时第七章第七章 聚合物的粘弹性聚合物的粘弹性 6 6学时学时第八章第八章 聚合物的流变性聚合物的流变性 3 3学时学时第九章第九章 聚合物表面与界面聚合物表面与界面 4 4学时学时第十章第十章 聚合物的电、热和光学性能聚合物的电、热和光学性能 5 5学时学时第十一章第十一章 聚合物的屈服和断裂聚合物的屈服和断裂 6 6学时学时讲座讲座 高分子物理在高分子物理在PPRPPR开发中的应用开发中的应用 3 3学时学时 总复习总复习 3 3学时学时 共共3636学时学时 第2页，共97页

2、，编辑于2022年，星期三第六章第六章橡胶弹性橡胶弹性第3页，共97页，编辑于2022年，星期三橡胶品种很多，分类方法也不统一橡胶品种很多，分类方法也不统一 1 1）按材料来源可分为：天然橡胶和合成橡胶两大类。按材料来源可分为：天然橡胶和合成橡胶两大类。按材料来源可分为：天然橡胶和合成橡胶两大类。按材料来源可分为：天然橡胶和合成橡胶两大类。2 2 2 2）按其性能和用途可分为：通用橡胶和特种橡胶两大类。）按其性能和用途可分为：通用橡胶和特种橡胶两大类。）按其性能和用途可分为：通用橡胶和特种橡胶两大类。）按其性能和用途可分为：通用橡胶和特种橡胶两大类。凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工

3、性能较好，能广泛用于轮胎凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎 和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。通用橡胶有：天然橡胶（通用橡胶有：天然橡胶（通用橡胶有：天然橡胶（通用橡胶有：天然橡胶（NRNRNRNR）、丁苯橡胶（）、丁苯橡胶（）、丁苯橡胶（）、丁苯橡胶（SBRSBRSBRSBR）、顺丁橡胶（聚丁二烯橡）、顺丁橡

4、胶（聚丁二烯橡）、顺丁橡胶（聚丁二烯橡）、顺丁橡胶（聚丁二烯橡 胶，胶，胶，胶，BRBRBRBR）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，IRIRIRIR）凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐 辐射等特殊性能橡胶制品使用的称为特种橡胶。辐射等特殊性能橡胶制品使用的称为特种橡胶。特种橡胶有：特种橡胶有：丁腈橡胶（丁腈橡胶（NBRNBR）、硅橡胶硅橡胶 、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡 胶、聚丙烯酸酯橡胶（胶、

5、聚丙烯酸酯橡胶（URUR）、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶）、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶 （CPECPE）、氯磺化聚乙烯（）、氯磺化聚乙烯（CSMCSM）、丁吡橡胶等。）、丁吡橡胶等。实际上，通用橡胶和特种橡胶之间并无严格的界限，如乙丙橡胶兼具上述两实际上，通用橡胶和特种橡胶之间并无严格的界限，如乙丙橡胶兼具上述两 方面的特点。方面的特点。通用橡胶与特种橡胶之间的有：通用橡胶与特种橡胶之间的有：氯丁橡胶（氯丁橡胶（CRCR）、乙丙橡胶（）、乙丙橡胶（EPDEPD）、丁）、丁 基橡胶（基橡胶（IIRIIR）3)3)3)3)热塑性橡胶：热塑性橡胶：热塑性橡胶：热塑性橡胶：SBS SIS SBS SIS S

6、BS SIS SBS SIS 热塑性弹性体热塑性弹性体热塑性弹性体热塑性弹性体第4页，共97页，编辑于2022年，星期三天然橡胶天然橡胶CCCCHHHHHCH3橡胶示例1第5页，共97页，编辑于2022年，星期三n n天然橡胶的弹性天然橡胶的弹性天然橡胶的弹性天然橡胶的弹性 其其其其生生生生胶胶胶胶及及及及交交交交联联联联密密密密度度度度不不不不太太太太高高高高的的的的硫硫硫硫化化化化胶胶胶胶的的的的弹弹弹弹性性性性是是是是高高高高的的的的。例例例例如如如如在在在在0-1000-1000-1000-100范范范范围围围围内内内内，回回回回弹弹弹弹性性性性在在在在50-8550-8550-855

7、0-85之之之之间间间间，其其其其弹弹弹弹性性性性模模模模量量量量仅仅仅仅为为为为钢钢钢钢的的的的1/30001/30001/30001/3000，伸伸伸伸长长长长率率率率可可可可达达达达1000%1000%1000%1000%，拉拉拉拉伸伸伸伸到到到到350%350%350%350%后后后后，缩缩缩缩回回回回永永永永久久久久变变变变形形形形仅仅仅仅为为为为15%15%15%15%，天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。，天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。，天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。，天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。n n天然橡胶的

8、强度天然橡胶的强度天然橡胶的强度天然橡胶的强度 在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。n n天然橡胶的电性能天然橡胶的电性能天然橡胶的电性能天然橡胶的电性能 天天天天然然然然橡橡橡橡胶胶胶胶是是是是非非非非极极极极性性性性物物物物质质质质，是是是是一一一一种种种种较较较较好好好好的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘材材材材料料料料。当当当当天天天天然然然然橡橡橡橡胶胶胶胶硫硫硫硫化化化化后后后后，因因因因引

9、引引引入入入入极极极极性性性性因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。n n天然橡胶的耐介质性能天然橡胶的耐介质性能天然橡胶的耐介质性能天然橡胶的耐介质性能 天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。n n天然橡胶主要用途天然橡胶主要用途天然橡胶主要用途天然橡胶主要用途 天然橡胶因

10、其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的轮

11、胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封日常生活等方面，如交通运输上用的轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封日常生活等方面，如交通运输上用的轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封日常生活等方面，如交通运输上用的轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技

12、领域里的火箭、主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件。人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件。人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件。人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件。第6页，共97页，编辑于2022年，星期三丁苯橡胶丁苯橡胶C CHHCH2CH2CCHHH75%n橡胶示例2第7页，共97页，编辑于2022年，星期三 丁

13、丁丁丁苯苯苯苯橡橡橡橡胶胶胶胶（SBR SBR SBR SBR）的的的的数数数数均均均均分分分分子子子子量量量量为为为为1.51.51.51.5 4*104*104*104*105 5 5 5 ，重重均均分分子子量量为为 2 210*1010*105 5 5 5 ，通通用用丁丁苯苯橡橡胶胶的的玻玻璃璃化化温温度度为为 -55-55，结结合合苯苯乙乙烯烯量量大大的的丁丁苯苯橡橡胶胶玻玻璃璃化化温温度高。度高。SBR SBR 具具有有较较好好的的综综合合性性能能，它它的的机机械械性性能能、加加工工性性能能和和制制品品使使用用性性能能均均与与天天然然橡橡胶胶相相近近，其其中中耐耐磨磨、耐老化、永久变

14、形和硫化速度等特性优于天然橡胶。耐老化、永久变形和硫化速度等特性优于天然橡胶。SBR SBR SBR SBR 可可可可代代代代替替替替天天天天然然然然橡橡橡橡胶胶胶胶使使使使用用用用，而而而而且且且且可可可可与与与与天天天天然然然然橡橡橡橡胶胶胶胶、顺顺顺顺丁丁丁丁橡橡橡橡胶胶胶胶并并并并用用用用。主主主主要要要要用用用用于于于于充充充充气气气气轮轮轮轮胎胎胎胎，其其其其次次次次用用用用于于于于胶胶胶胶鞋鞋鞋鞋、胶胶胶胶管管管管、胶胶胶胶带带带带、胶胶胶胶布布布布及及及及模模模模型型型型制制制制品品品品。世世世世界界界界上上上上生生生生产产产产的的的的丁丁丁丁苯苯苯苯橡橡橡橡胶胶胶胶有有有有

15、75%75%75%75%用用用用于于于于轮轮轮轮胎胎胎胎。丁丁丁丁苯苯苯苯橡橡橡橡胶胶胶胶还还还还可可可可用用用用于于于于制制制制造造造造透透透透明明明明性性性性软软软软质质质质件件件件、医医医医疗疗疗疗器器器器械械械械、食食食食品品品品容容容容器器器器、文文文文化化化化用用用用品品品品和和和和汽汽汽汽车车车车内内内内装装装装饰饰饰饰件件件件等等等等。溶溶溶溶液液液液聚聚聚聚合合合合丁丁丁丁苯苯苯苯橡橡橡橡胶胶胶胶是是是是制制制制造造造造安安安安全全全全节节节节能能能能子子子子午午午午线线线线轮轮轮轮胎胎胎胎和和和和制制制制作作作作胶胶胶胶鞋鞋鞋鞋等等等等的的的的理想原料。理想原料。理想原料。

16、理想原料。第8页，共97页，编辑于2022年，星期三C CHHCH2CH2nC CClCH2CH2Hn顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶橡胶示例3第9页，共97页，编辑于2022年，星期三 顺顺丁丁橡橡胶胶的的线线形形结结构构规规整整度度高高，分分子子量量高高且且分分布布宽宽，具具有有优优良良的的物物理理机机械械性性能能和和加加工工性性能能。在在拉拉伸伸状状态态下下具具有有高高定定向向熵熵和和高高结结晶晶性性，有有提提高高强强度度的的作作用用。玻玻璃璃化化温温度度 (Tg)(Tg)为为 -100-100，能能在在较较低低温温度度下下仍仍保保持持分分子子链链的的运运动动，具具有有理理想想的的耐耐寒

17、寒。顺顺丁丁橡橡胶胶耐耐磨磨性性优优异异，动动弯弯曲曲时时生生热热低低，有有较较高高的的动动态态模模量量及及较较好好的的耐耐氧氧化化性性能能，与与天天然然橡橡胶胶和和丁丁苯苯橡橡胶胶相相比比，弹弹性性高高，耐耐屈屈挠挠性性和和动动态态性性能能等等综综合合性性能能，但但顺顺丁丁橡橡胶胶抗抗湿湿滑滑性性差差，撕裂强度和拉伸强度较低，冷流性大，加工性能较差。撕裂强度和拉伸强度较低，冷流性大，加工性能较差。顺顺顺顺丁丁丁丁橡橡橡橡胶胶胶胶主主主主要要要要用用用用于于于于轮轮轮轮胎胎胎胎业业业业，用用用用于于于于制制制制造造造造轮轮轮轮胎胎胎胎、胎胎胎胎面面面面、胎胎胎胎侧侧侧侧等等等等，以以以以其其其

18、其高高高高弹弹弹弹性性性性，尤尤尤尤在在在在汽汽汽汽车车车车中中中中用用用用量量量量最最最最大大大大，与与与与丁丁丁丁苯苯苯苯橡橡橡橡胶胶胶胶并并并并用生产车胎胎面。用生产车胎胎面。用生产车胎胎面。用生产车胎胎面。第10页，共97页，编辑于2022年，星期三抵抗度极限，抵抗度极限，热热 NEOPRENE NEOPRENE 具具有有一一实实用用高高温温，连连续续使使用用范范围围 80 80 95 95，在在这这个个范范围围内内，它它显显示示出出良良好好的的物物理理特特性性，间间竭竭使使用用的的话话，特特殊殊配配方方则则可可达达到到 120 120，超超过过这这个个极极限限并并不不会会使使 NEO

19、PRENE NEOPRENE 软软化化或或熔化，但是可能会造成硬化或弹性丧失。熔化，但是可能会造成硬化或弹性丧失。冷冷在在 -20-20 到到-25-25 使使用用，性性能能只只有有轻轻微微改改变变，低低于于这这个个温温度度则则在在脆脆化化温温度度，（-40-40）之之前前逐逐渐渐硬硬化化，特特殊殊配配方方则则允允许许使使用用温温度度低低达达-55-55。显显着着的的抗抗腊腊、脂脂肪肪、油油类类、润润滑滑油油及及多多种石油品性能。种石油品性能。良好的抗碱、稀释矿物酸和无机盐溶液等性能。良好的抗碱、稀释矿物酸和无机盐溶液等性能。适当配方下具良好臭氧，天候性能。适当配方下具良好臭氧，天候性能。可明

20、显地长期浸于水中或埋于士壤下。可明显地长期浸于水中或埋于士壤下。抗弯曲性，扭曲性显着，抗压缩良好。抗弯曲性，扭曲性显着，抗压缩良好。使使用用 NEOPRENE NEOPRENE 制制造造的的产产品品包包括括：电电线线电电缆缆外外被被层层、工工业业用用垫垫片片、胶胶管管、皮皮带带、胶胶布布、建建筑筑工工程程用用填填缝缝剂剂、结结构构承承轴轴、发发泡泡制制品品、多多种种接接着着剂剂、涂涂料料、工工业业用用 /农农业业用用 /汽汽车车用用、压压出出 /压压模模制制品，还有多种鞋业、纸业、包装业、建筑业等消费性制品。品，还有多种鞋业、纸业、包装业、建筑业等消费性制品。第11页，共97页，编辑于2022

21、年，星期三CCCCHHHHHCH3CCH2CH2HHC0.63%丁基橡胶丁基橡胶异戊二烯异戊二烯异丁烯异丁烯橡胶示例4第12页，共97页，编辑于2022年，星期三n n丁丁丁丁基基基基橡橡橡橡胶胶胶胶的的的的性性性性能能能能主主主主要要要要由由由由聚聚聚聚异异异异丁丁丁丁烯烯烯烯主主主主链链链链及及及及其其其其不不不不饱饱饱饱和和和和度度度度极极极极底底底底的的的的结结结结构构构构所所所所决决决决定定定定,其其其其不不不不饱饱饱饱和和和和度度度度仅仅仅仅为为为为0.5%3.3%(mol)0.5%3.3%(mol)0.5%3.3%(mol)0.5%3.3%(mol)约约约约为为为为天天天天然然然

22、然橡橡橡橡胶胶胶胶的的的的1/50,1/50,1/50,1/50,因因因因此此此此丁丁丁丁基基基基橡橡橡橡胶胶胶胶具具具具有有有有一一一一系系系系列列列列的的的的优优优优良良良良特特特特性性性性;透透透透气气气气率率率率低低低低,热热热热稳稳稳稳定定定定性性性性好好好好,耐耐耐耐臭臭臭臭氧氧氧氧和和和和耐天候老化性好耐天候老化性好耐天候老化性好耐天候老化性好,减震性能好减震性能好减震性能好减震性能好,耐化学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。耐化学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。耐化学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。耐化学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。n n丁丁丁丁基基基基橡橡橡橡胶胶胶胶在在在在高高高高变变变变形形形

23、形速速速速度度度度下下下下的的的的阻阻阻阻尼尼尼尼性性性性质质质质是是是是聚聚聚聚异异异异丁丁丁丁烯烯烯烯链链链链段段段段所所所所固固固固有有有有的的的的,在在在在很很很很大大大大程程程程度度度度上上上上,它它它它不不不不受受受受使使使使用用用用温温温温度度度度,不不不不饱饱饱饱和和和和度度度度水水水水平平平平,硫硫硫硫化化化化状状状状态态态态和配方变化的影响。和配方变化的影响。和配方变化的影响。和配方变化的影响。n n丁丁丁丁基基基基橡橡橡橡胶胶胶胶分分分分子子子子链链链链的的的的高高高高饱饱饱饱和和和和度度度度使使使使之之之之具具具具有有有有很很很很高高高高的的的的耐耐耐耐臭臭臭臭氧氧氧氧

24、和和和和耐耐耐耐天天天天候候候候老老老老化性，耐臭氧性能约优于天然橡胶化性，耐臭氧性能约优于天然橡胶化性，耐臭氧性能约优于天然橡胶化性，耐臭氧性能约优于天然橡胶,丁苯橡胶的丁苯橡胶的丁苯橡胶的丁苯橡胶的10101010倍。倍。倍。倍。n n在在在在70%70%70%70%的的的的硫硫硫硫酸酸酸酸中中中中浸浸浸浸泡泡泡泡13131313周周周周后后后后,丁丁丁丁基基基基橡橡橡橡胶胶胶胶强强强强度度度度和和和和伸伸伸伸长长长长率率率率几几几几乎乎乎乎没没没没有有有有损损损损失失失失,而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降。而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降。而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降。而天然橡

25、胶和丁苯橡胶性能已严重下降。第13页，共97页，编辑于2022年，星期三C CHHCH2CH2nCHHHCNC丙烯腈丙烯腈50-80%丁腈橡胶丁腈橡胶丁二烯丁二烯橡胶示例5第14页，共97页，编辑于2022年，星期三n n冷冷冷冷丁丁丁丁腈腈腈腈橡橡橡橡胶胶胶胶的的的的分分分分子子子子链链链链是是是是规规规规则则则则的的的的线线线线型型型型结结结结构构构构，其其其其物物物物理理理理机机机机械械械械性性性性能能能能和和和和工工工工艺性能较好，胶片光滑，压延压出的半成品收缩较小。艺性能较好，胶片光滑，压延压出的半成品收缩较小。艺性能较好，胶片光滑，压延压出的半成品收缩较小。艺性能较好，胶片光滑，压

26、延压出的半成品收缩较小。n n丁丁丁丁腈腈腈腈橡橡橡橡胶胶胶胶（NBRNBRNBRNBR）是是是是受受受受强强强强力力力力机机机机械械械械中中中中耐耐耐耐油油油油性性性性优优优优异异异异的的的的弹弹弹弹性性性性体体体体。由由由由于于于于 NBR NBR NBR NBR 分分分分子子子子结结结结构构构构中中中中含含含含有有有有腈腈腈腈基基基基，因因因因而而而而具具具具有有有有较较较较高高高高的的的的对对对对油油油油如如如如矿矿矿矿物物物物油油油油、动动动动植植植植物物物物油油油油、液液液液体体体体燃燃燃燃料料料料和和和和溶溶溶溶剂剂剂剂的的的的稳稳稳稳定定定定性性性性。丁丁丁丁腈腈腈腈橡橡橡橡胶

27、胶胶胶的的的的耐耐耐耐油油油油性性性性优优优优于于于于天天天天然然然然橡橡橡橡胶胶胶胶、丁丁丁丁苯苯苯苯橡橡橡橡胶胶胶胶和和和和氯氯氯氯丁丁丁丁橡橡橡橡胶胶胶胶，较较较较其其其其它它它它橡橡橡橡胶胶胶胶有有有有更更更更宽宽宽宽的的的的使使使使用用用用温温温温度度度度，能能能能在在在在120120120120下下下下长期使用。丁腈橡胶还具有良好的耐低温性，脆点为长期使用。丁腈橡胶还具有良好的耐低温性，脆点为长期使用。丁腈橡胶还具有良好的耐低温性，脆点为长期使用。丁腈橡胶还具有良好的耐低温性，脆点为-55-55-55-55。n n丁丁丁丁腈腈腈腈橡橡橡橡胶胶胶胶中中中中存存存存在在在在易易易易被被

28、被被电电电电场场场场极极极极化化化化的的的的腈腈腈腈基基基基，而而而而降降降降低低低低了了了了介介介介电电电电性性性性能能能能，属属属属半半半半导体橡胶。导体橡胶。导体橡胶。导体橡胶。n nNBR NBR NBR NBR 作作作作为为为为一一一一种种种种耐耐耐耐油油油油性性性性优优优优异异异异的的的的合合合合成成成成橡橡橡橡胶胶胶胶，广广广广泛泛泛泛用用用用于于于于燃燃燃燃料料料料、油油油油压压压压系系系系统统统统为主的胶管和密封件。为主的胶管和密封件。为主的胶管和密封件。为主的胶管和密封件。第15页，共97页，编辑于2022年，星期三50%CHCH3HHC乙丙橡胶乙丙橡胶乙烯乙烯丙烯丙烯橡胶

29、示例6第16页，共97页，编辑于2022年，星期三n n乙乙乙乙丙丙丙丙橡橡橡橡胶胶胶胶与与与与其其其其他他他他天天天天然然然然及及及及合合合合成成成成橡橡橡橡胶胶胶胶相相相相比比比比，最最最最大大大大的的的的特特特特点点点点是是是是分分分分子子子子链链链链上上上上不不不不含含含含有有有有供供供供硫硫硫硫化化化化的的的的双双双双键键键键，所所所所以以以以只只只只能能能能采采采采用用用用过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物进进进进行行行行自自自自由由由由基基基基型型型型的的的的链链链链转转转转移移移移硫硫硫硫化化化化。正正正正是是是是由由由由于于于于不不不不含含含含双双双双键键键键，所所所所以以以以

30、它它它它是是是是所所所所有有有有合合合合成成成成橡橡橡橡胶胶胶胶中中中中耐耐耐耐臭臭臭臭氧氧氧氧、耐耐耐耐化化化化学学学学品品品品、耐耐耐耐老老老老化化化化、耐耐耐耐候候候候性性性性最最最最佳佳佳佳的的的的品品品品种种种种。同同同同时时时时乙乙乙乙丙丙丙丙橡橡橡橡胶胶胶胶的的的的密密密密度度度度又又又又是是是是弹弹弹弹性性性性体体体体中中中中最最最最小小小小的的的的，其其其其优优优优异异异异的的的的电电电电性性性性能能能能耐耐耐耐油油油油性性性性能能能能使使使使它它它它在在在在电电电电线线线线电电电电缆缆缆缆、汽汽汽汽车车车车部部部部件件件件、耐耐耐耐热热热热密密密密封封封封件件件件、传传传传

31、送送送送带带带带和和和和日日日日用用用用生生生生活活活活品品品品等等等等方方方方面都得到广泛应用。面都得到广泛应用。面都得到广泛应用。面都得到广泛应用。n n乙乙乙乙丙丙丙丙橡橡橡橡胶胶胶胶的的的的缺缺缺缺点点点点是是是是硫硫硫硫化化化化速速速速率率率率较较较较慢慢慢慢、粘粘粘粘接接接接性性性性能能能能较较较较差差差差。乙乙乙乙丙丙丙丙橡橡橡橡胶胶胶胶主主主主要要要要应应应应用用用用于于于于制制制制造造造造橡橡橡橡胶胶胶胶制制制制品品品品，塑塑塑塑料料料料改改改改性性性性和和和和油油油油品品品品添添添添加加加加剂剂剂剂等等等等。乙乙乙乙丙丙丙丙橡橡橡橡胶胶胶胶中中中中由由由由于于于于主主主主链

32、链链链不不不不含含含含双双双双键键键键，具具具具有有有有优优优优异异异异的的的的耐耐耐耐候候候候、耐耐耐耐臭臭臭臭氧氧氧氧、耐耐耐耐热热热热、耐耐耐耐酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。第17页，共97页，编辑于2022年，星期三硅橡胶硅橡胶SiCH3CH3SiCH3CH3nCH3CH3OSiCH3CH3橡胶示例7第18页，共97页，编辑于2022年，星期三n n在在在在众众众众多多多多的的的的合合合合成成成成橡橡橡橡胶胶胶胶中中中中，硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶

33、胶胶是是是是在在在在其其其其中中中中的的的的佼佼佼佼佼佼佼佼者者者者。它它它它具具具具有有有有无无无无味味味味无无无无毒毒毒毒，不不不不怕怕怕怕高高高高温温温温和和和和严严严严寒寒寒寒的的的的特特特特点点点点，在在在在摄摄摄摄氏氏氏氏三三三三百百百百度度度度和和和和零零零零下下下下九九九九十十十十度度度度时时时时 “泰泰泰泰然然然然自自自自若若若若 ”、“面面面面不不不不改改改改色色色色 ”，仍仍仍仍不不不不失失失失原原原原有有有有的的的的强强强强度度度度和和和和弹弹弹弹性性性性。硅硅硅硅像像像像橡橡橡橡胶胶胶胶还还还还有有有有良良良良好好好好的的的的电电电电绝绝绝绝缘缘缘缘性性性性、耐耐耐耐

34、氧氧氧氧老老老老化化化化性性性性、耐耐耐耐光光光光老老老老化化化化性性性性以以以以及及及及防防防防霉霉霉霉性性性性、化化化化学学学学稳稳稳稳定定定定性性性性等等等等。由由由由于于于于具具具具有有有有了了了了这这这这些些些些优优优优异异异异的的的的性性性性能能能能，使使使使得得得得硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶在在在在现现现现代代代代医医医医学学学学中中中中获获获获得得得得了了了了十十十十分分分分广广广广泛泛泛泛又又又又重重重重要要要要的的的的用用用用途途途途。近近近近些些些些年年年年来来来来，由由由由医医医医院院院院、科科科科研研研研单单单单位位位位和和和和工工工工厂厂厂厂共共共共同同同同协协协协作

35、作作作，试试试试制制制制成成成成功功功功了了了了多种硅橡胶医疗用品。多种硅橡胶医疗用品。多种硅橡胶医疗用品。多种硅橡胶医疗用品。n n硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳膜。硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳膜。硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳膜。硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳膜。n n硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶人人人人造造造造血血血血管管管管：具具具具有有有有特特特特殊殊殊殊的的的的生生生生理理理理机机机机能能能能，能能能能做做做做到到到到与与与与人人人人体体体体 “亲亲亲亲密密密密无无无无间间间间 ”，人人人人的的的

36、的机机机机体体体体也也也也不不不不排排排排斥斥斥斥它它它它，经经经经过过过过一一一一定定定定时时时时间间间间，就就就就会会会会与与与与人人人人体组织完全结合起来，稳定性极为良好。体组织完全结合起来，稳定性极为良好。体组织完全结合起来，稳定性极为良好。体组织完全结合起来，稳定性极为良好。n n硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶鼓鼓鼓鼓膜膜膜膜修修修修补补补补片片片片：其其其其片片片片薄薄薄薄而而而而柔柔柔柔软软软软，光光光光洁洁洁洁度度度度和和和和韧韧韧韧性性性性都都都都良良良良好好好好。是是是是修修修修补补补补耳耳耳耳膜膜膜膜的理想材料，且操作简便，效果颇佳。的理想材料，且操作简便，效果颇佳。的理想材料

37、，且操作简便，效果颇佳。的理想材料，且操作简便，效果颇佳。第19页，共97页，编辑于2022年，星期三6.1基本概念6.1.1 橡胶弹性橡胶弹性1.形变量大，可高达形变量大，可高达1000%2.形变基本完全恢复形变基本完全恢复 橡胶施加外力时发生大的形变，外力除橡胶施加外力时发生大的形变，外力除去后可以回复的弹性材料。去后可以回复的弹性材料。第20页，共97页，编辑于2022年，星期三高分子材料具有弹性的原因：高分子材料具有弹性的原因：1.形变量大，可高达形变量大，可高达1000%柔性长链柔性长链 第21页，共97页，编辑于2022年，星期三2.形变基本完全恢复形变基本完全恢复 自然状态受力状

38、态第22页，共97页，编辑于2022年，星期三金属能弹性第23页，共97页，编辑于2022年，星期三气体分子气体分子熵弹性第24页，共97页，编辑于2022年，星期三受力状态自然状态高分子：熵弹性熵弹性是高分子最基本的性质第25页，共97页，编辑于2022年，星期三总结：总结：橡胶的力学性能兼有固、液、气三种性质：固体：稳定的尺寸，小形变时弹性响应符合虎克定律。液体：分子间作用力与液体相近，因而膨胀系数、等温压缩系数、泊松比与液体类似。气体：均为熵弹性，模量随温度升高而增加，与木材、金属相反。第26页，共97页，编辑于2022年，星期三橡胶弹性的特点橡胶弹性的特点:(3)弹性模量小室温下分子动

39、能(RT=8.31300J/mol=2.5kJ/mol)HHHHHHHHHH0.5kcal2kcal橡胶105N/m2一般聚合物109 N/m2金属10101011 N/m2第27页，共97页，编辑于2022年，星期三热热W冷冷(4)弹性模量随温度升高而升高W冷W热第28页，共97页，编辑于2022年，星期三（5）形变时有热效应，橡胶样条快速拉伸时，温度升高（放热）第29页，共97页，编辑于2022年，星期三高高弹弹形形变变的本的本质质：高高弹弹性是一种性是一种熵弹熵弹性。性。橡橡胶胶弹弹性性是是由由熵熵变变引引起起的的，在在外外力力作作用用下下，橡橡胶胶分分子子链链由由卷卷曲曲状状态态变变为

40、为伸伸展展状状态态，熵熵减减小小，当当外外力力移移去去后后，由由于于热热运运动动，分分子子链链自自发发地地趋趋向向熵熵增增大大的的状状态态，分分子子链由伸展再回复卷曲状态，因而形变可逆。链由伸展再回复卷曲状态，因而形变可逆。气体弹性的本质也是熵弹性。气体弹性的本质也是熵弹性。第30页，共97页，编辑于2022年，星期三(1)必须由长链聚合物构成(2)聚合物链必须具有高度柔性(3)聚合物链必须为交联网络6.1.2构成橡胶弹性体的结构条件构成橡胶弹性体的结构条件交联橡胶有高弹性，而未交联橡胶，分子位移，发交联橡胶有高弹性，而未交联橡胶，分子位移，发生永久形变生永久形变必须硫化。必须硫化。第31页，

41、共97页，编辑于2022年，星期三拉伸回缩无交联的情况第32页，共97页，编辑于2022年，星期三建立交联点第33页，共97页，编辑于2022年，星期三有交联的情况第34页，共97页，编辑于2022年，星期三6.1.3交联交联化学交联：橡胶的硫化第35页，共97页，编辑于2022年，星期三物理交联SoftHardSBS第36页，共97页，编辑于2022年，星期三(1)网链密度(N1=N/):单位体积内所含网链数交联密度的描述方法网链：交联点之间的链理想网络(a)四官能度 (b)三官能度 第37页，共97页，编辑于2022年，星期三(2)交联点密度(/):单位体积内所含交联点数交联密度的描述方法

42、设交联点的官能度为，则有第38页，共97页，编辑于2022年，星期三交联密度的描述方法(3)网链分子量：密度()除以网链密度(N/V)第39页，共97页，编辑于2022年，星期三交联密度的描述方法(4)环度(cycle rank)将一个网络变成一个不含任何闭合环的树状结构所必须打破的链数 5，4N106第40页，共97页，编辑于2022年，星期三将所有交联点串起来需要生成的链数为2N/-1，即为未打断的键数，故实际打断链数为交联点数：=2N/环度(cycle rank)=N-2N/=N(1-2/)第41页，共97页，编辑于2022年，星期三6.2形变类型及描述力学行为的基本物理量形变类型及描述

43、力学行为的基本物理量应变应变：当材料受到外力作用但不能产生惯性移动：当材料受到外力作用但不能产生惯性移动 时，材料的几何形状和尺寸的变化。时，材料的几何形状和尺寸的变化。应力应力：单位面积的附加：单位面积的附加内力内力，N/m2或或Pa。内力：抵抗外力作用时材料内部产生的力内力：抵抗外力作用时材料内部产生的力 在平衡状态下，内力与外力大小相等，方向相反在平衡状态下，内力与外力大小相等，方向相反 第42页，共97页，编辑于2022年，星期三反映材料抵抗形变的能力第43页，共97页，编辑于2022年，星期三主要受力方式：均匀压缩简单剪切简单拉伸第44页，共97页，编辑于2022年，星期三简单拉伸：

44、受大小相等、方向相反、在一条直线上的力作用l0FF A0l拉伸应力 =F/A0l拉伸应变杨氏模量 E=/拉伸柔量 D=1/E=/拉伸比真应变真应变真应力真应力第45页，共97页，编辑于2022年，星期三labV=abllnV=lna+lnb+lnl并令a=b体积不变证明：证明：泊松比 =-y/x =-z/x 如果拉伸过程体积不变，即V=0，则 =0.5第46页，共97页，编辑于2022年，星期三0.5泊松比数值解释拉伸过程中无体积变化0.0没有横向收缩0.490.499橡胶的典型数值0.200.40塑料的典型数值泊泊松松比比:在在拉拉伸伸实实验验中中，材材料料横横向向应应变变与与纵纵向向应应变

45、变之之比比值的负数值的负数=-y/x =-z/x 第47页，共97页，编辑于2022年，星期三简单剪切：受大小相等、方向相反、不在一条直线上的力作用剪应力 =F/A0剪应变剪切模量 G=/剪切柔量 J=1/G=/F FA0sd第48页，共97页，编辑于2022年，星期三均匀压缩：受流体静压力作用压缩应力 静压力 P压缩应变压缩模量VV0P压缩柔量第49页，共97页，编辑于2022年，星期三三种模量之间存在下列关系：E2G（1+）3B（1-2）应力 应变 模量 柔量简单拉伸简单剪切均匀压缩 E D G JP B第50页，共97页，编辑于2022年，星期三小结小结:熵弹性第51页，共97页，编辑于

46、2022年，星期三橡胶弹性的特点橡胶弹性的特点:1.形变量大，可高达形变量大，可高达1000%2.形变基本完全恢复形变基本完全恢复 5.形变时有热效应，橡胶样条快速拉伸时，形变时有热效应，橡胶样条快速拉伸时，温度升高（放热）温度升高（放热）4.弹性模量随温度升高而升高弹性模量随温度升高而升高3.弹性模量小弹性模量小第52页，共97页，编辑于2022年，星期三构成橡胶弹性体的结构条件：构成橡胶弹性体的结构条件：构成橡胶弹性体的结构条件：构成橡胶弹性体的结构条件：柔性，长链，交联柔性，长链，交联化学交联物理交联(TPE)交联密度：N1=N/=F/A0E=/D=/=F/A0G=/J=/第53页，共9

47、7页，编辑于2022年，星期三6.3橡胶弹性的热力学分析橡胶弹性的热力学分析Thermodynamicalanalysisofrubberelasticityl0l=l0+dlffl0 Original lengthf tensile forcedl extended lengthP所处大气压所处大气压 dV体积变化体积变化第54页，共97页，编辑于2022年，星期三热力学第一定律热力学第一定律FirstlawofthermodynamicsdU=Q-WdU 体系内能体系内能Internal energy变化变化Q 体系吸收的热量体系吸收的热量W 体系对外所做功体系对外所做功PdVfdlW=P

48、dV-fdl假设过程可逆假设过程可逆Q=TdS热力学第二定律热力学第二定律膨胀功膨胀功拉伸功拉伸功ff第55页，共97页，编辑于2022年，星期三橡胶在等温拉伸中体积不变，橡胶在等温拉伸中体积不变，即即 dV=0dU=TdS+fdl对对l求偏导求偏导dU=TdS-PdV+fdl内能变化内能变化熵变化熵变化难以测量难以测量,要变换成实要变换成实验中可以测验中可以测量的物理量量的物理量第56页，共97页，编辑于2022年，星期三AccordingtoGibbsfunction吉布斯函数吉布斯函数G=H-TSJosiah Willard Gibbs(18391903)H=U+PVH、T、S分别为系统

49、的焓分别为系统的焓Enthalpy、热力、热力学温度学温度Temperature和熵和熵Entropy焓是一种热力学函数，对任何系统来说，焓的定义为：焓是一种热力学函数，对任何系统来说，焓的定义为：U为系统的内能；为系统的内能；P为系统的为系统的压力，压力，V为系统的体积为系统的体积第57页，共97页，编辑于2022年，星期三Making derivation 求导数求导数dG=dU+PdV+VdP-TdS-SdTdG=VdP-SdT+fdlG=U+PV-TSdU=TdS-PdV+fdl第58页，共97页，编辑于2022年，星期三(1)恒温恒压，恒温恒压，i.e.T,P不变，不变，dT=dP=

50、0(2)恒压恒长，恒压恒长，i.e.P,l不变不变,dP=dl=0dG=VdP-SdT+fdl第59页，共97页，编辑于2022年，星期三Therefore 橡胶的热力学方程橡胶的热力学方程第60页，共97页，编辑于2022年，星期三将橡皮在等温下拉伸一定长度将橡皮在等温下拉伸一定长度l,然后测定不同然后测定不同温度下的张力温度下的张力f,由张力由张力f 对绝对温度对绝对温度T做图做图,在形变不太大的时候得到一条直线在形变不太大的时候得到一条直线.(dV=0)f-T Curve结果：各直线外推到结果：各直线外推到T=0K时，几时，几乎都通过坐标的原点乎都通过坐标的原点fT/K直线的斜率为直线的