橡胶实用工艺原理_复习思考题_问题详解.doc
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1、word橡胶工艺原理复习思考题0.1 名词解释 碳链橡胶、硬质橡胶、杂链橡胶、混炼胶、硫化胶、冷冻结晶、拉伸结晶、极性橡胶杂链橡胶:碳杂链橡胶: 主链由碳原子和其它原子组成全杂链橡胶:主链中完全排除了碳原子的存在,又称为“无机橡胶,硅橡胶的主链由硅、氧原子交替构成。混炼胶:所谓混炼胶是指将配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态,且具有流动性的胶料硫化胶 : 配合胶料在一定条件下(如加硫化剂、一定温度和压力、辐射线照射等)经硫化所得网状结构橡胶谓硫化胶,硫化胶是具有弹性而不再具有可塑性的橡胶,这种橡胶具有一系列宝贵使用性能。硬质橡胶:玻璃化温度在室温以上、简直不能拉伸的橡胶称为硬质橡胶
2、0.2 一般来说,塑料、橡胶、纤维的分子结构各有什么特点?0.3 影响橡胶材料性能的主要因素有哪些?橡胶性能主要取决于它的结构,此外还受到添加剂的种类和用量、外界条件的影响。(1) 化学组成: 单体,具有何种官能团(2) 分子量与分子量分布(3) 大分子聚集状况:空间结构和结晶(4) 添加剂的种类和用量(5) 外部条件:力学条件、温度条件、介质 简述橡胶分子的组成和分子链结构对橡胶的物理机械性能和加工性能的影响。答:各种生胶的MWD曲线的特征不同,如NR一般宽峰所对应的分子量值为3040万,有较多的低分子局部。低分子局部可以起内润滑的作用,提供较好的流动性、可塑性与加工性,具体表现为混炼速率快
3、、收缩率小、挤出膨胀率小。 分子量高局部如此有利于机械强度、耐磨、弹性等性能。0.5 简述橡胶的分类方法。答:按照来源用途分为天然胶和合成胶,合成胶又分为通用橡胶和特种橡胶;按照化学结构分为碳链橡胶、杂链橡胶和元素有机橡胶;按照交联方式分为传统热硫化橡胶和热塑性弹性体。0.6 简述橡胶的分子量和分子量分布对其物理机械性能和加工性能的影响。答: 分子量与橡胶的性能(如强度、加工性能、流变性等)密切相关。随着分子量上升,橡胶粘度逐步增大,流动性变小,在溶剂中的溶解度降低,力学性能逐步提高。 橡胶的大局部物理机械性能随着分子量而上升,但是分子量上升达到一定值(一般是600000)后,这种关系不复存在
4、;分子量超过一定值后,由于分子链过长,纠缠明显,对加工性能不利,具体反映为门尼粘度增加,混炼加工困难,功率消耗增大等。0.7 简述橡胶配方中各种配合体系的作用。0.8 列出一般橡胶加工工艺过程。0.9 列出几种橡胶制品的主要性能要求和用途。1.1 名词解释:耐油性、耐寒性、耐老化性、补强、耐磨性、耐候性、动态性能、减震阻尼性、疲劳生热、生胶、胶料、标准胶、氧指数、二次硫化耐油性:指包括油类和各种溶剂在内的狭义的耐油性,实质上是高聚物耐无机溶剂的溶胀能力。耐寒性:质料抵御高温惹起的脆化、冲击强度降高等变化的能力。耐老化性:质料与其制品耐老化作用的能力。耐磨性;质料在肯定冲突条件下抵御磨损的能力,
5、以磨损率的倒数来评定。耐候性:质料如塑料、橡胶制品等,应用于室外担当气候的考验,如光照、风雨、细菌等造成的分析破损,其耐受能力叫耐候性。氧指数:使试样持续蜡烛状燃烧时,在氮氧混合气体中必须的最低氧体积浓度,以所占体积百分数表示。氧指数越高,如此聚合物越难燃1.2 各种生胶的分类、制法与其结构与性能的关系。1.3 为什么NR具有优异的加工性能?(P18)1.4 为什么很多溶剂型橡胶胶粘剂用CR作为主体材料? 答:所配成的胶黏剂可试问冷固化,初粘力很大,强度建立迅速,粘结强度较高,综合性能优良1.5 橡胶轮胎的胎面、胎侧、内胎一般选择什么橡胶作为主体材料? 为什么?答:丁基橡胶,优良的化学稳定性、
6、 耐介质性、电绝缘性、耐电晕性、耐极性油和低温性能。 通用胶中弹性最低和优异的阻尼性、最好的气密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7,丁苯橡胶的1/5,而对蒸汽的透过率如此为天然橡胶的1/200,丁苯橡胶的1/140。因此主要用于制造各种内胎1.6 将你所了解的橡胶品种按碳链橡胶不饱和非极性、不饱和极性、饱和非极性、饱和极性、杂链橡胶分为五类,写出主要结构式,并指出各种橡胶的主要特性与主要用途或列表说明。(作业1) 1.7 比拟NR、SBR和EPDM的耐热性;比拟NBR、ECO和FPM的耐寒性;比拟NBR、ACM和FPM的耐热性;比拟IIR、BR和SBR的疲劳生热性能。为什么? (作业2)
7、2.1 名词解释:硫化、交联密度、硫化历程、焦烧、焦烧时间、焦烧期、硫化三要素、理论正硫化时间、工艺正硫化时间、促进剂、活性剂、 防焦剂、硫载体、无硫硫化、常硫体系、有效硫化体系、高温硫化体系、平衡硫化体系(P65)、硫化返原、喷霜、交联键类型(P72)、应力疏导特性、交联键互换重排反响(P73)、过氧化物的半衰期、过氧化物硫化的交联效率、金属氧化物硫化体系(P69) 交联效率越低,如此过氧化物的用量越大硫化交联、架桥:橡胶线型大分子链通过化学交联而构成三维网状结构的化学变化过程交联密度:单位体积硫化胶内的交联点数目,与单位体积有效链数目有关。硫化历程:橡胶的硫化状态可分为诱导期焦烧期、交联反
8、响热硫化、网络形成平坦硫化、过硫化四个阶段焦烧:混炼胶在存放或加工过程中产生早期硫化的现象焦烧时间:热硫化开始前的延迟作用时间,相当于硫化反响中的诱导期硫载体是指那些在硫化过程中析出活性硫,使橡胶交联的含硫化合物硫化三要素:压力、温度和时间理论正硫化时间:胶料从参加模具中受热开始到转矩达到最大值所需要的时间(P48)工艺正硫化时间: 胶料从参加模具中受热开始到转矩达到M9090=ML+(MH-ML)*90%促进剂:能降低硫化温度,缩短硫化时间, 减少硫磺 用量,又能改善硫化胶性能的物质活性剂:能够活化硫黄硫化体系、提高硫化胶的交联密度和硫化速率的物质防焦剂:提高胶料操作安全性,增加胶料或胶浆的
9、贮存寿命喷霜:胶料中的液体和固体配合剂由内部迁移到外表的现象硫化返原:胶料在140150长时间硫化或高温超过160硫化条件下,硫化胶的物理机械性能逐渐下降的过程。其本质是硫化平坦期间形成的交联键产生断裂和重排与由此而引起的网络结构的变化;另外是橡胶分子链的裂解。方法:使用有效或半有效硫化体系;参加抗硫化返原剂。过氧化物的半衰期:表示在某一特定温度下,过氧化物分解到原来浓度一半时所需的时间,用T1/2表示2.2 橡胶的硫化历程。(P47)2.3 硫化体系的组成和各组分的作用。P62-66答:硫黄硫载体 /促进剂/ 活性剂/防焦剂 /(抗返原剂)促进剂:能下降硫化温度,听说物理。收缩硫化时间, 削
10、减硫黄用量,改善硫化胶职能的精神活性剂:活化硫化体系,进步交联密度,进步硫化胶耐老化职能。Zno+mgo组成活化体系。防焦剂:防焦烧,延迟焦烧时间。防焦剂种类:学习附着力。PVI (CTP)、水杨酸、NDPA2.4 促进剂的分类、结构与其特性。(P52)2.5 促进剂的并用类型和特性。(P57)2.6 各种硫黄硫化体系的定义、特性、交联键结构、硫化胶性能与适用橡胶。答:ev:有用硫化体系,高促低硫3-5:看着下降。0.3-0.5,90%单键和双键-耐热氧老化,但初始静态怠倦性差,用于高温静态制品如密封制品、高温火速硫化体系。Sev:用量介于cv和ev之间,煽动剂=1,硫化胶具有过量的多硫键和单
11、双硫键,据精良的静态职能,中等的耐热氧老化职能。高温硫化体系:在180240温度下的硫化,硫化温度每降低10,硫化时间收缩约一半,适用于高温火速硫化胶种EPDM、IIR、NBR、SBR等,采用ev、sev体系。ec:均衡硫化体系:把不饱和二烯类橡胶硫化返原下降到最低水平或撤消的硫化体系,si69四硫化物与硫、煽动剂等精神的量。硫化平展性好,交联密度稳定,看看水性附着力促进剂。具有精良的耐热老化性和耐怠倦性,适应大型、厚制品的硫化。2.7 橡胶硫化的时温效应与应用。答:硫化温度每降低10,硫化时间收缩约一半,硫化温度系数变化局限在1.82.5之间,所以降低温度可大大进步*效率2.8 平衡硫化体系
12、与其应用。EC:S +煽动剂+Si69,NR的CV体系硫化返被告急,硫化胶物理机械性能逐渐下降。采用EC,可在较长硫化周期内, 使交联密度根本恒定,硫化平展性较好。硫化胶具有高强度、高抗撕性、耐热性、抗硫化返原、耐静态怠倦性和生热高等甜头,在长命命、耐静态怠倦制品和巨型轮胎、大型厚制品等方面有重要应用2.9 过氧化物硫化的特点、应用与配合时应注意的问题。交联键为C-C键,热、化学稳定性高,具优异抗热氧老化职能,无硫化返原局面,紧缩永久变形低;但静态职能差,有些有臭味。过氧化物硫化PP、EPM等时,由于侧甲基生计,有或许断裂。所以,到场助硫化剂,以收缩硫化时间,改善拉伸职能。应用:静态密封或高温
13、静态密封制品2.10 金属氧化物硫化的配合、特点和应用。Znp:mgo=5:4,对cr常用。倘使但用zno,硫化速度快,易焦烧,单用mgo,如此硫化速度慢,两者并用最优, ZnO主要起硫化作用,保证硫化平展性,增强耐热性;MgO 进步防焦性,添补胶料储存安详性和可塑性。2.11 交联键类型和交联密度对硫化胶性能的影响。 1、类型:多硫键有益于进步抗怠倦职能。原因:在肯定温度和几次变形的应力作用下, 多硫键的断裂和重排作用和缓了应力。C-C交联键的热氧老化稳定性最好。键能高的交联键耐热氧老化性好。2、交联密度:交联密度与模量成反比例,由于链疏通受阻,爆发形变的力越来越大。对拉伸强度影响雷同,但过
14、度曾加对拉伸强度倒霉,由于拉伸强度还与分子链的取向、诱导结晶相关,过度交联会荆棘分子链的诱导结晶,反而下降。2.12 举例说明如何选择硫化体系。轮胎胎面胶:cv体系炭黑ISAF 6 芳烃油 9煽动剂NOBS 0.8 不溶性硫黄 3分析:从耐热、消息态职能等分析分析第三章3.1 名词解释:补强P76、炭黑结合胶P88、炭黑凝胶P88、应力软化效应P92、填料的结构化效应、橡胶补强的大分子链滑动学说P92应力软化效应:在一定的试验条件下,把硫化胶拉伸至给定的伸长比时,去掉应力,恢复,循环操作,如此每次拉伸到同样的伸长比所需的应力都比前一次要低;假如是拉伸比大大超过上一次,如此其拉伸曲线就急剧上升与
15、第一次曲线衔接,每次的曲线都在前一次的下面的现象。 3.2 填料的分类与其在橡胶中的主要作用。P773.3 炭黑的分类、结构与性能。P78-81 白炭黑、陶土和碳酸钙的分类、结构与性能。白炭黑的结构按制法,分为气相白炭黑和沉淀白炭黑。主要组成是二氧化硅SiO2,是无定形的链枝状聚集体。3.5 分析讨论炭黑和白炭黑的性质对胶料加工性能和硫化胶性能的影响。炭黑:白炭黑对胶料工艺性能和硫化胶性能的影响填料的分散性:填料粒子越细,越难分散; 与炭黑相比,无机填料对于橡胶的亲和性更低。纳米级的无机填料在橡胶中很难均匀分散。 未经外表处理的白炭黑难以在橡胶中分散均匀,高填充胶料容易产生“填料的结构化效应混
16、炼胶在停放一定时间后粘度明显增加,流动性变差。 防止结构化的途径:在混炼时参加某些可以与白炭黑外表羟基发生反响的物质称为结构控制剂;或将白炭黑外表改性。 为什么要进展填料的外表改性? 填料外表改性的主要方法是什么?P993.7 怎样选择偶联剂?3.8 分析讨论填料的选用方法。 在橡胶配方中,填料的配合量较大,对本钱、加工工艺、制品性能影响甚大。填料的选用应该满足硫化胶的性能、制品使用性能、加工工艺和本钱等的要求。考虑其根本性能需要,以达到综合平衡尤为重要四4.1 名词解释:物理防护法、化学防护法、防老剂、老化温度系数、对抗效应、加和效应、协同效应、非迁移性防老剂、加工型结合防老剂4.2 橡胶老
17、化的定义和现象。4.3 引起橡胶老化的各种原因和机理。4.4 影响橡胶热氧老化的因素。4.5 常用橡胶防老剂的类型与防护特性。4.6 如何选用橡胶防老剂?物理防护法:P129 防止橡胶与老化因素相互作用的方法,如橡塑共混、外表镀层、参加光屏蔽剂和石蜡等。化学防护法:P130 通过参加化学防老剂来阻止或延缓橡胶老化反响进展的方法,如参加化学防老剂。防老剂:老化温度系数:温度每升高10,氧化反响速度大约加快1倍。对抗效应:当两种或两种以上的防老剂并用时,所产生的防护效能小于单独使用之和加和效应:防老剂并用后所产生的防护效果等于它们各自作用的效果之和协同效应:当两种或多种防老剂并用时的效果大于每种防
18、老剂单独使用的效果称之为协同效应非迁移性防老剂:为了使防老剂在橡胶中能长期发挥效能,不易挥发和被抽出的防老剂加工型结合防老剂:反响性防老剂,具有不易被抽出,不挥发的特点,防护成效持久。这类防老剂的特点是通过化学键结合在橡胶网络中,防止防老剂分子自由迁移4.2 橡胶老化的定义和现象。橡胶老化:指生胶或橡胶制品在加工、贮存或使用过程中,由于受热光氧等外界因素的影响使其发生物理或化学变化,使性能逐渐下降的现象。现象:P112 变软、发粘、变硬、变脆、龟裂、发霉、失光、变色、粉化等。4.3 引起橡胶老化的各种原因和机理。原因:P112 橡胶老化除受其本身的分子结构影响外,主要受其工作的环境即外部因素的
19、影响物理、化学、生物三种因素。机理:P113 中间两段话自动催化自由基链反响 热氧老化的吸氧过程 迅速吸氧期、恒速反响期、加速反响期、降速吸氧至完结NR在热氧老化过程中的结构变化:以分子链降解为主的热氧老化反响NR、 IR、IIR、CO、ECO等都以氧化断链为主,热氧老化后的外观表现为变软、发粘。BR 、NBR、SBR、CR、EPDM、FPM、CSM等,在热氧老化以交联反响为主。老化后,外观表现为变硬、变脆4.4 影响橡胶热氧老化的因素。P117-1191生胶分子结构的影响 取决于键解离能的大小: C-F C-H C-C C-Cl(2) 侧基的影响在NR中解离能大小顺序为:c b a 。 NR
20、大分子在热、光、氧作用下,先在最弱的键a处断裂,引发链式反响。3温度的影响在热氧老化过程中,热起着加速橡胶氧化,缩短其寿命的作用, 因此,建立在含氧气氛下的橡胶寿命与温度的关系,对实际应用中的橡胶制品设计非常重要4硫化体系的影响4.5 常用橡胶防老剂的类型与防护特性。P135-136防老剂分类:1胺类防老剂2酚类防老剂 酚类防老剂中的取代基不同,对其抑制氧化的能力有很大的影响,推电子取代基(甲基、叔丁基、甲氧基等)的导入,可显著地提高其抑制氧化的能力;吸电子取代基(硝基、羧基、卤基等)的导入可降低抑制氧化的能力。3有机硫化物防老剂 有机硫化物的抑制效能主要取决于它是否容易氧化成为单氧化衍生物,
21、以与该衍生物是否具有最优稳定性。因此,但凡对它的这两种行为产生影响的结构,都影响着抑制效能。4.6 如何选用橡胶防老剂?(1) 橡胶的品种(2) 防老剂的品种(3) 协同效应(4) 用量:防老剂用量太大易起反作用(5) 变色与污染性(6) 挥发性、溶解性、稳定性五5.1 名词解释:增塑剂、操作油、橡胶加工助剂、塑解剂、着色剂、增粘剂、脱模剂 、内脱模剂、分散剂、均匀剂增塑剂:又称为软化剂,通常是一类分子量较低的化合物。能够减少橡胶分子之间的相互作用从而增加胶料的流动性,可认为是加工助剂的一种。操作油:P149橡胶加工助剂:P144 加工助剂用来改善胶料的加工性能,包括改善胶料的混炼、压延、挤出
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