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橡胶技术行业基础常识

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更多 发布于:2017-09-29 15:34
 一)什么是橡胶老化?在表面上有哪此表现?
答:橡胶及其制品在加工,贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用而引起橡胶物理化学性质和机械性能的逐步变坏,最后丧失使用价值,这种变化叫做橡胶老化。
表面上表现为龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等。
(二)影响橡胶老化的因素有哪些?
答:引起橡胶老化的因素有:
a)氧、氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基链锁反应,分子链发生断裂或过度交联,引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
B臭氧、臭氧的化学活性比氧高得多,破坏性更大,它同样是使分子链发生断裂,但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶(主要是不饱和橡胶)时,出现与应力作用方向垂直的裂纹,即所谓"臭氧龟裂";作用于变形的橡胶时,仅表面生成氧化膜而不龟裂。
C)热:提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是活化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应,从而加速橡胶氧化反应速度,这是普遍存在的一种老化现象--热氧老化。
D)光:光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外,橡胶因吸收光能而产生游离基,引发并加速氧化链反应过程。紫外线光起着加热的作用。光作用其另一特点(与热作用不同)是它主要在橡表面进生。含胶率高的试样,两面会出现网状裂纹,即所谓"光外层裂".
E)机械应力:在机械应力反复作用下,会使橡胶分子链断裂生成游离基,引发氧化链反应,形成力化学过程。机械断裂分子链和机械活化氧化过程。哪个能占优势,视其所处的条件而定。此外,在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
F)水分:水分的作用有两个方面:橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时,容易破坏,这是由于橡胶中的水溶性物质和清水基团等成分被水抽提溶解。水解或吸收等原因引起的。特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下,会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用,甚至有延缓老化的作用。
G)其它:对橡胶的作用因素还有化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
(三)橡胶老化试验方法可分为哪几类?
答:可分为两大类:
1)自然老化试验方法:又分为大气老验,大气加速老化试验,自然贮存老化试验,自然介质(包括埋地等)和生物老化试验等。
2)人工加速老化试验方法。为热老化、臭氧老化、光老化、人工气候老化、光臭氧老化、生物老化、高能辐射和电老化以及化学介质老化等。
(四)热空气老化试验对于各种胶料来说应选取什么温度等级?
答:对于天然橡胶来说,试验温度通常50~100℃,合成橡胶通常为50~150℃,某些特种橡胶试验温度则更高。如丁腈橡胶用70~150℃,硅氟胶一般用200~300℃。总之,应根据试验具体确定。
五)什么是硫化?
"硫化"一词有其历史性,因最初的天然橡胶制品用硫磺作交联剂进行交联而得名,随着橡胶工业的发展,现在可以用多种非硫磺交联剂进行交联。因此硫化的更科学的意义应是"交联"或"架桥",即线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程。从物性上即是塑性橡胶转化为弹性橡胶或硬质橡胶的过程。"硫化"的含义不仅包含实际交联的过程,还包括产生交联的方法。
(六)硫化过程可分为哪四个阶段?各有什么特点?
答:通过胶料定伸强度的测量(或硫化仪)可以看到,整个硫化过程可分为硫化诱导,预硫,正硫化和过硫(对天然胶来说是硫化返原)四个阶段。
硫化诱导期(焦烧时间)内,交联尚未开始,胶料有很好的流动性。这一阶段决定了 胶料的焦烧性及加工安全性。这一阶段的终点,胶料开始交联并丧失流动性。硫化诱导期的长短除与生胶本身性质有关,主要取决于所用助剂,如用迟延性促进剂可以得到较长的焦烧时间,且有较高的加工安全性。
硫化诱导期以后便是以一定速度进行交联的预硫化阶段。预硫化期的交联程度低,即使到后期硫化胶的扯断强度,弹性也不能到达预想水平,但撕裂和动态裂口的性能却比相应的正硫化好。
到达正硫化阶段后,硫化胶的各项物理性能分别达到或接近最佳点,或达到性能的综全平衡。
正硫化阶段(硫化平坦区)之后,即为过硫阶段,有两种情况:天然胶出现"返原"现象(定伸强度下降),大部分合成胶(除丁基胶外)定伸强度继续增加。
对任何橡胶来说,硫化时不只是产生交联,还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。这一现象贯穿整个硫化过程。在过硫阶段,如果交联仍占优势
(七)什么叫焦烧?
答:焦烧是胶料在工艺过程中产生的早期硫化现象。
焦烧实质上是在工艺过程中热和时间对胶料影响的积累,也可以叫做胶料的热历程。胶料的热历程逾长,温度逾高,则可逐渐缩短胶料的焦烧时间。
(胶料在贮存加工成型过程中受热的作用,发生早期硫化(交联)并失去流动性能和再加工的能力,这就是所谓焦烧现象。焦烧问题可以通过哪些途径来解决?
通常可以通过下途径解决:
(1)调整硫化体系,为次磺酰胺促进剂的采用,大大改善了防焦烧性能。
(2)改善胶料贮存和加工条件,如加强冷却;
(3)采用防焦剂。
(八)理想的防焦剂应具有哪些性能?
答:理想的防焦剂应具有下列性能:1、具有优良的防焦性能,对不同促进剂和胶料种选择性小,对其它配合剂不敏感;2、对胶料的硫化特性和硫化胶性能无不良影响;3、贮存稳定和操作性能良好,不结块,不飞扬,分散,不喷霜等,4、符合工业生产安全和卫生要求,5、价廉易得,6、最好能兼具其它有益的功能。
(九)防焦剂有哪些类别?
答:按化学结构大致可分为四类:
一、有机酸防焦剂。
这类防焦剂包括邻萘二甲酸酐(PA)、水杨酸,安息香酸,邻醋酸荃萘甲酸等。它们的防焦效果差,对促进剂品种选择性大,而且显着降低硫化速度和硫化胶性能,对皮肤有刺激作用,但这类防焦剂价廉得其中最常用的是邻萘二甲酸酐,一般用于白色配合和工业制品,它对碱性促进剂DPG有效,对MBT出有效,对NOBS,TMTD无效,对硫化速度有影响。
名称              外观          熔点℃    比重
邻萘二甲酸酐(PA)  白色粉末      >130    1.5
安息香酸(萘甲酸)  白色粉末黄色粉末122  1.27
水杨酸(邻羟萘甲酸)白色与淡灰色粉末 157~161  1.48
邻醋酸萘甲酸  白色与乳白色粉末>131    1.28
亚硝硝莶类防焦剂
二、一些芳族硝基化合物防焦剂,其中最常用的是N-亚硝蔡二萘胺(NDPA)。与有机酸不同,这类防焦剂对常用的噻唑类和次磺酰胺类促进剂有较好的防焦作用。NDPA对醛胺类似外的所有促进剂均有防焦作用,通常用量为0.5份,它对仲胺组成的次酰胺促进剂比对伯胺组成的更为有效。但NDPA的防焦效果。亚硝莶类防焦剂并不是一种理想的防焦剂,由于卫生原因及S-N型防焦剂的出现,其用量已剧减。
三、次磺酸胺类(S-N型)防焦剂
1、 含羰蔡的S-N型防焦剂
(1)防焦剂CTP              (2)防焦剂CCTP
(3)防焦剂MTP
2、 含硫酰蔡的S-N型防焦剂。
(1)防焦剂E(N-三氯甲蔡硫代---萘蔡-萘酰胺)
(2)防焦剂APR-(异丙蔡硫代)-N环已萘并噻唑-z-磺酰
(3)防焦剂DITS
3、含磷S-N型防焦剂。
4、其它防焦剂:缩硫酮,CIPA,CTPA(本题摘自特种橡胶制品)2/1985  P48《防焦剂的发展和应用》张隐西
(十)防焦剂的作用以及目的是什么?
答: 防焦剂能防止胶料在操作期间产生早期硫化,同时一般又不妨碍硫化温度下捉时宜剂量正常作用。加入该类物质的目的是提高胶料操作安全性,增加胶料或胶浆的贮存寿命。
(十一)橡胶为什么要进行硫化?硫化剂有哪几类?
答:橡胶未经硫化以前,缺乏良好的物理机械性能,实用价值不大。当橡胶经过硫化后,由于分子结构的变化,而使其综合性显着改进,尤其是抗拉强度,定伸强度,伸长率,弹性,耐磨性,硬度等更为明显。硫化剂除硫磺、硒、碲以外有含硫氧化物、过氧化物,金属氧化物,醌类、胺类、树脂类等。
(十二)为什么不能无限提高硫化温度?
温度是硫化三大要素之一,与所有化学反应一样,硫化反应随温度升高而加快,并且大体适用范特霍夫定律,即温度每上升8~10.C(约相当于一个表压的蒸汽压力),其反应速度约增加一倍;或者说,反应时间约减少一半。随着室温硫化胶料的增加和高温硫化出现,硫化温度趋向两个极端。从提高硫化效率来说,应当认为硫化温度越高越好,但实际上不能无限提高硫化温度。首先受到橡胶导热性极小阻碍,对于厚制品来说,采用高温硫化很难使内外层胶料同时达到平坦范围;其次,各种橡胶的耐高温性能不一,有的橡胶经受不了高温的作用,如高温硫化天然橡胶时,溶于橡胶中的氧随温度提高而活性加大,引起强烈的氧化作用,破坏了橡胶的组织,降低了硫化胶的物理机械性能,第三,高温对橡胶制品中的纺织物有害为棉纤维布料超过期作废140℃时,强力下降,在240℃下加热四小时则完全破坏。
(十三)硫化体系的选择依据是什么?
答:选择依据是:
1、有足够长的焦烧时间
2、硫化速度快,但还要考虑产品厚度、热源和导热系数;
3、使胶料具有很长的硫化平坦期,以保证产品各部位硫化均匀。
(十四)采用DCP交联体系具有哪些优缺点?
答:优点:
1)硫化胶热老化性能很好超过其他硫化体系;
2) 硫化胶的压缩允久变形小;
3)用于制造橡胶与金属结合的制品时,不会导致发黑与污染;
4)由于DCP易于分解硫化后的残余物少;
5)不必配用氧化锌便于制得透明胶。
缺点:胶料易焦烧,强力、弹性略差,硫化速度易受其他配合组分(特别是防老剂)的干扰。
(十五)为什么说橡胶是一种粘弹体?它有哪些表现?
答:典型的弹性体和钢材一样,在外力作用下即可产生瞬时形变,应力与应变成正比,当外力除去后形变立即消除,恢复原来的形状。典型的粘流体(为牛顿流体),在外力作用下,则产生持续形变,应力与应变速度成正比,当外力去除后形变将继续存在,不会消失。橡胶的力学性能介于弹性体和粘流体之间,故称为粘弹体。
它表现为应变随时间而增加的蠕变现象,在固定的应变下,它表现为应力随时间增加而减少的松弛现象,在交变应力作用下,它的应变滞后于应力。十六)什么是应力松弛现象?
答:所谓应力松弛是指材料在固定应变的条件下,其应力随时间逐渐衰减的现象。
橡胶的应力给予弛按其产生机理可分为两部分。一部分是由于橡胶分子运动滞后于应力而产生的,这种松弛称为物理松弛。另一部分是由于分子断裂,交联点密度下降引起的,这种械松弛另一部分是由于分子断裂,交联点密度下降引起的,这种松弛引起的,这种松弛称为化学松弛。在实际问题中物理松弛和化学松弛往往交织在一起。
(十七)什么是蠕变?
答:物体在固定应力下产生一形变,以后随时间增大而继续发展的现象,叫作蠕变,蠕变的机理是高聚物分子在外力长时间作用下,逐渐发生了构象或位移的变化。
(十八)橡胶在低温下硬化现象可以分为哪三个过程?
答:可以分为:
(1)由于单纯的温度效应而硬化;
(2)在玻璃化转移点硬化或脆化;
(3)由于橡胶的结晶化而硬化;
(十九)为获得低温性能好的胶料,在配合中提高胶料耐寒性的途径有哪能些?
(1)选择玻璃化温度低的非结晶性橡胶;
(2)添加降低玻璃化温度效果好的耐寒增塑剂;
(3)并用玻璃化温度低,相溶性好的聚合物。
(二十)极性增塑剂为什么能改善丁腈橡胶的低温性能?
答:因为丁腈橡胶为极性橡胶,由于分子内的极化使分子间互相吸引,故此丁腈橡胶的玻璃化温度较高,如果把极性的增塑剂加到丁腈橡胶中,橡胶分子的极性部分与增剂的极性部分相互作用,因此增塑剂能渗透到丁腈橡胶的分子间,在温度降低的情况下,增塑剂阴止了橡胶分子间的相互作用,使丁腈橡胶仍然保持柔软性。
(二十一)什么叫极性?
答:所谓极性,是指化学键或分子中的正电重心和负电重心不相重合,导致键的两端(或分子的两端)分别显示出正电性和负电性的现象。
(二十二)什么叫生胶?
答:没有混入配合剂的橡胶称为生胶。
(二十三)什么叫天然橡胶?
答:生长在热带的橡胶树或橡胶草中分出的乳液,经过沉淀蒸发等加工以后制成的橡胶称为天然橡胶。
(二十四)天然橡胶的性能特点:
答:1.具有很好的弹性,其弹性模量为3-6MPa;
2.天然橡胶是一种结晶性橡胶,在外力作用下拉伸会形成结晶。自补强性很大;平均分子量很大,因而赋予其较高的机械强度。
3.因其分子量分布宽,因而有很好的加工工艺性能。它与配合剂的分散性和共溶性好,易于同填料和其他大部分橡胶惨用,易于进行压延、压出等机械加工和粘贴成型。
4.有较好的耐透气性、防水性、耐寒性、电绝缘性和绝热性能等。
5.不耐老化是天然橡胶致命的弱点。
6.分子链中不含有极性基团,是一种非极性橡胶。只耐一些极性溶剂。故其耐油性很差。具有较好的耐碱性能,但不耐浓强酸。
二十五)天然橡胶分几个等级?它们的用途如何?
答:天然橡胶分三个等级。一级胶可作为优质绝缘橡皮;二级胶可作为一般绝缘橡皮;三级胶以及一、二级胶的外皮只允许作护套和填芯橡皮。
(二十六)天然橡胶切胶前为什么要扒皮?切胶注意什么?
答:作为绝缘用的天然橡胶要求扒皮。因为天然橡胶外皮经冲洗后,还会粘有少量杂质,而且外皮胶由于受光、氧的作用,性能已下降,因此作绝缘用要扒皮。
切胶要用温过的胶,绝缘用的要扒皮后切,护套用的不用扒皮,可直接切,合成橡胶去掉色皮,就可以切,开放式炼胶用的胶块成切成三角形,便于破料,操作安全。切好的胶块要把绝缘和护套分开堆放,为防止粘结和掉入杂物,则应撒上过筛的滑石粉,并用东西盖上。
(二十七)天然橡胶为什么要塑炼?采用哪几种方法塑炼?
答:因为天然橡胶本身塑性很小,有很高的弹性,不便于混合加工,必须使具有弹性的天然橡胶变成塑性态,有利于混合加工,天然橡胶塑炼采用的方法有二种:一种是开放式炼胶机械裂解塑炼法,另一种是密闭式炼胶机热氧裂解塑炼法。
(二十八)天然橡胶为什么要冲洗?天然橡胶温胶的目的是什么?
答:天然橡胶是以50公斤重一块,外面没有包装。因外表包胶很脏,粘有各种杂物和泥土,所以要用水冲洗。天然橡胶温胶的目的有两个,一是天然橡胶用水冲洗后,粘有水分要蒸发干透,另一个目的是天然橡胶在低温下会冻结而硬化,无法进行切胶和塑炼。
(二十九)天然橡胶的化学组成及其对橡胶的性能有何影响?
答:1)水分:含水量过多,不但会使生胶在储存过程中容易发霉,而且影响橡胶的加工,如混炼时配合剂容易产生结团而分散不均匀,压延、压出过程中易产生气泡,硫化过程中产生气泡或海绵等。
2)灰分:天然橡胶的灰分主要时一些无机盐类的物质。除了因吸水性较大会降低制品的电绝缘性外,其中的铜、锰等变价金属离子会促进橡胶的老化。
3)蛋白质:生胶中的蛋白质加热时会分解出氨基酸,它有促进橡胶硫化的作用,也有耐老化的作用。但其吸水性大,电绝缘性差。
4)丙酮抽出物:这类组份主要是高级脂肪酸、固醇等树脂状物质,它们因能被丙酮抽提出来而得名。这类物质能对橡胶起增塑、活化、硫化以及抗老化的作用,因而含丙酮抽出物多的生胶,其可塑性大,硫化速度快,且不易老化。
5)水溶物:这类物质是指一些醣类和一些水溶性物质(无机盐)。这类物质易吸水,若含量多时,会降低制品的绝缘性。
三十)氯丁橡胶的性能有哪些特点?
答:氯丁橡胶结构规整,伸长结晶。纯胶抗张强度大,同时由于其分子链上含有氯原子,所以它的性能有如下特点;
1)有良好的耐老化和耐热性能。由于氯原子具有吸电子作用和屏蔽作用,使氯丁橡胶具有优越的耐老化性能。尤其是耐天候老化和耐臭氧老化性能。在通用橡胶中仅似于乙丙橡胶和丁基橡胶,其耐热性能和丁腈橡胶相当。阳光爆晒后易于变色,不宜作浅色或透明制品。
2)耐燃烧性好。燃烧时能放出大量的氯化氢,只碳化不延燃,自熄性好。它的耐燃性在通用橡胶中是最好的。
3)耐油性和耐化学腐蚀性好。除芳香烃及氯化烃油类之外,在其它溶剂中都很稳定。其耐油性优于天然橡胶和丁苯橡胶,但不如丁腈橡胶。它耐一般的无机酸和碱,但不耐浓硫酸和浓硝酸。
4)粘着性好,是一种较好的粘合材料。
5)耐透气性好。仅次于丁基胶、丁腈胶,比天然胶、丁苯胶、顺丁胶好。
6)氯丁橡胶可用金属氧化物(如:氧化镁、氧化锌)硫化。
缺点:
1)储存稳定性差。一般的氯丁橡胶在贮存过程中容易硬化变质,一般20摄氏度下贮存时间不超过一年,一般30摄氏度下贮存时间不超过半年。但非硫调节型54-1型在30摄氏度下贮存时间可达40个月。
2)低温性能不好,低温下易结晶硬化。
3)加工时对温度变化较敏感。
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