橡膠配方

橡膠配?

從事橡膠技術?作時，?先會?對下述各問題：

─—什么叫做橡膠配?？

─—如何設計橡膠配?？

─—成功的橡膠配?是什么？

事實上，橡膠配?技術乃是?種選擇和運?材料之科學和藝術。?般之橡膠配??的有三：?先是使橡膠制品具有實?之物

性；其次是能配合現有加?設備進?良好之加?作業；最后是以可能之最低成本之配料達到符合客戶所要求之物性?平。

換?之，設計橡膠配?最需考慮之三要素為配料之物性者、加?性和成本，并使三者獲得?個適當之平衡點，此即配?設計都

最主要之?作。

配?中常?之添加劑可摘要分類成?個主要成份：

橡膠或彈性體（elastomers）:

橡膠配?設計第?個步驟也是最重要的步驟即為選擇橡膠基材或原料膠。橡膠為?程材料之?種，不論其組成為何，都帶有?

些共通之基本特性。所有橡膠都帶有彈性，可彎曲性、韌性、不易透?和透空?等性質。除了這些共通特性外，每種橡膠因組

成之不同，各?具有其本?之性質。

加硫劑（Vulcanizingagents）:

添加加硫劑之?的是使配料產?化學反應?在橡膠分?之間產?架橋（crosslinking）之現象?改變橡膠之物性。化學架橋作

?使橡膠配料由柔軟、帶粘性之熱可塑體變成強韌之熱固物，此時受溫度之影響較少。到?前為?，硫磺仍是最?泛使?之加

硫劑。其它載硫劑（sulfurdonor）如?硫化秋蘭姆類之TMTD(TUEX)有時亦?作全部或局部取代元素硫磺于低硫或?硫加硫

系統之配?，使制品得以改善其耐熱性。配?設計者其第?個最重要之?作為對于配料加硫系統，加硫劑和促進劑之選擇。

加硫促進劑（Accelerators）:

加硫促進劑可使配料硫化速率加快?縮短加硫時間。

活化劑（Activators）和遲延劑(Retarders):

活化劑是?來幫助促進劑增強其活性和效能，最常?之活化劑有鋅氧粉、硬脂酸、氧化鉛、氧化鎂和胺類（H）。

防?劑（Antidegradants）:

防?劑可延緩橡膠制品因受氧?、臭氧、熱、?屬催化作?和屈曲運動之影響?劣化。因此添加防?劑于配料后可以增強制品

之耐?化性并延長其使?壽命。

加?助劑（Processingaids）：

加?助劑顧名思義即是幫助配料便于加?作業，如混煉壓延、押出和成型等。

填充劑（Fillers）:

填充劑可以增強配料之物性，幫助加?性或降低其成本。補強性填充劑可以增加制品之硬度、抗張強度、定伸強度（modulus

）、抗撕裂強度和耐磨性。?般常?碳煙或細顆粒之礦質材料。

可塑性（Plasticizer），軟化劑和增粘劑(Tackfier):

可塑性、軟化劑和增粘劑是?于幫助膠料混練，改變其粘度，增強配料粘性，改善制品在低溫之柔曲性，或代替部份膠料?不

致對物性有太多之影響。?體??，這些類之添加劑可當作加?助劑或擴展劑。

?料（ColorPigment）:

?料是?于?碳煙類之配料中以提供特定之顏?。?般常??料可分為有機類和?機類。?機類有氧化鐵、氧化鉻、?氧化鈦

（鈦?粉）、硫化鎘、硒化鎘、硫化銻、硫化汞、?得粉（lithopone）和軍藍等。

有機?料??機?料要貴很多。但其使?效果較好，?相鮮艷??重?很低。?且有機?料之?彩變化較?機?料多。但是，

?多數之有機?料對蒸汽、光、酸或堿均不安定，?且有時還會游移到制品表?。?特殊?途之材料：

特殊?途之材料即?經常在?多數之配料如發泡劑、調味劑、粘著助劑、耐燃劑、防霉劑和紫外線吸收劑等即是。

配?設計程序:

?乎所有之新配?系?現有配?加以修改?成。?前，已委很少?嘗試設計?個全新的配?，因為在實?上是不太需要的。為

使配?有效，配?設計?作?員應設法利?內在或外在已有之各類技術資料，然后根據所需?加以整理、分析，并運?個?想

像?和創造??進?設計配?。下述各步驟可作為配?設計之參考。

確定?標物之物性和成本。

選擇適?之原料膠。

研制現有類似配料之試驗數據。

參考各類有關材料之技術資料。

設定初期配?。

試作?樣品以測試物性可否符合?標物。

估算所?材料之成本作為進?步評估之參考資料。

評估此配料在現場之作業性。

以該配?試制?標物。

?．橡膠材料的特點

1.?彈性：彈性模量低，伸長變形?，有可恢復的變形,并能在很寬的溫度（-50~150℃）范圍內保持彈性。

2.粘彈性：橡膠材料在產?形變和恢復形變時受溫度和時間的影響，表現有明顯的應?松弛和蠕變現象，在震動或交變應?作

?下，產?滯后損失。

3.電絕緣性：橡膠和塑料?樣是電絕緣材料。

4．有?化現象：如?屬腐蝕、?材腐朽、巖?風化?樣，橡膠也會因為環境條件的變化?產??化現象，使性能變壞，壽命

下降。

5.必須進?硫化才能使?，熱塑性彈性體除外。

6.必須加?配合劑。

其它如?重?、硬度低、柔軟性好、?密性好等特點，都屬于橡膠的寶貴性能。

表征橡膠物理機械性能的指標：

１．拉伸強度：?稱扯斷強度、抗張強度，指試?拉伸?斷裂時單位斷?上所承受的負荷，單位為兆帕（MPa），以往為公

??／平?厘?（kgf/cm2）。

２．定伸應?：舊稱定伸強度，指試樣被拉伸到?定長度時單位?積所承受的負荷。計量單位同拉伸強度。常?的有100％、

300％和500％定伸應?。它反映的是橡膠抵抗外?變形能?的?低。

３．撕裂強度：將特殊試?（帶有割?或直?形）撕裂時單位厚度所承受的負荷，表?材料的抗撕裂性，單位為kＮ/ｍ。

４．伸長率：試?拉斷時，伸長部分與原長度之?叫作伸長率；?百分?表?。

５．永久變形：試樣拉伸?斷裂后，標距伸長變形不可恢復部分占原始長度的百分?。在解除了外?作?并放置?定時間(?

般為3分鐘)，以%表?。

６．回彈性：?稱沖擊彈性，指橡膠受沖擊之后恢復原狀的能?，以%表?。

７．硬度：表?橡膠抵抗外?壓?的能?，常?邵爾硬度計測定。橡膠的硬度范圍?般在20~100之間，單位為邵?A。

?．關于橡膠的?個概念

１．橡膠：世界上通?的橡膠的定義引?美國的國家標準ASTM-D1566(AmericaSocietyofTestandMaterial)。定義如下：

橡膠是?種材料，它在?的變形下能迅速?有?地恢復其變形，能夠被改性(硫化)。改性的橡膠實質上不溶于（但能溶脹于）

沸騰的苯、甲?酮、?醇—甲苯混合物等溶劑中。改性的橡膠室溫下（18~29℃）被拉伸到原來長度的兩倍并保持?分鐘后除

掉外?，它能在?分鐘內恢復到原來長度的1.5倍以下，具有上述特征的材料稱為橡膠。

注：1）橡膠是?種材料，具有特定的使?性能和加?性能，屬有機?分?材料。

2）橡膠在室溫下具有?彈性。

3）橡膠能夠被改性是指它能夠硫化。

4）改性的橡膠即硫化膠不溶解但能溶脹。

２．?膠：沒有加?配合劑且尚未交聯的橡膠。

?般由線型?分?或帶有?鏈的線型?分?構成，可以溶于有機溶劑。

３．混煉膠：?膠與配合劑經加?混合均勻且未被交聯的橡膠。

常?的配合劑有硫化劑、促進劑、活性劑、補強填充劑、防?劑等。

４．硫化膠：混煉膠在?定的溫度、壓?和時間作?下，經交聯由線型?分?變成三維?狀結構?得到的橡膠。?般不溶于溶

劑。

三．橡膠?藝原理的主要內容

橡膠?藝原理是研究和探討橡膠的性質、加?及應?的?門科學技術，是數學、物理、化學、?分?物理、?分?化學、化學

?程等多學科得相互滲透及應?，是把基礎理論應?到橡膠得加?及使?得橋梁。橡膠?藝原理講述了由單純的原材料變為具

有特定的性能和形狀的橡膠制品的過程。主要內容包括：

1．橡膠的配合：

根據制品的性能要求，考慮加??藝性能和成本等因素，把?膠和配合劑組合在?起的過程。?般的配合體系包括?膠、硫化

體系、補強體系、防護體系、增塑體系等。有時還包括其它?些特殊的體系如阻燃、著?、發泡、抗靜電、導電等體系。

1）?膠（或與其它?聚物并?）：母體材料或基體材料

2）硫化體系：與橡膠?分?起化學作?，使橡膠由線型?分?變為三維?狀結構，提?橡膠性能、穩定形態的體系。

3）補強填充體系：在橡膠中加?炭?等補強劑或其它填充劑，或者提?其?學性能，改善?藝性能，或者降低制品成本。

4）防護體系：加?防?劑，延緩橡膠的?化，提?制品的使?壽命。

5）增塑體系：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加??藝性能。

2．橡膠的加??藝過程：

?論什么橡膠制品，都要經過混煉和硫化這兩個過程。對許多橡膠制品，如膠管、膠帶、輪胎等，還需經過壓延、壓出這兩個

過程，對門尼粘度?較?的?膠，還要塑煉。因此，橡膠加?中最基礎、最重要的加?過程包括以下?個階段：

1）塑煉：降低?膠的分?量，增加塑性，提?可加?性。

2）混煉：使配?中各個組分混合均勻，制成混煉膠。

3）壓延：混煉膠或與紡織物、鋼絲等?架材料通過壓?、壓型、貼合、擦膠、貼膠等操作制成?定規格的半成品的過程。

4）壓出：混煉膠通過?型壓出各種斷?的半成品的過程，如內胎、胎?、胎側、膠管等。

5）硫化：橡膠加?的最后?道?序，通過?定的溫度、壓?和時間后，使橡膠?分?發?化學反應產?交聯的過程。

四．橡膠的發展歷史

1．天然橡膠的發展歷史

考古發現，?類在11世紀就開始使?橡膠—在南美制造橡膠球、橡膠鞋及橡膠瓶。1493年~1496年哥侖布發現新美洲?陸

時，發現海地島上??玩的球能從地上彈起來，此后，歐洲?才知道橡膠的這種性質。1735年，法國科學家Condamine參加

南美洲科考，帶回了最早的橡膠制品。直到1823年，英國?馬?托希創辦了世界上第?個橡膠?，?產防?布，這是橡膠?

業的開始。

1839年，Goodyear發明了硫化，這兩項發明為橡膠?業的發展奠定了基礎。

1862年，Honcock發明了雙輥機

1876年，英國開始在東南亞殖民地國家種植橡膠樹

1888年，Dunlop發明了充?輪胎

1904年，發現硫化活化劑ZnO，炭?可以補強

1906年，發現促進劑苯胺

1921年，發現促進劑D，從此橡膠?業得到迅速發展。

2．合成橡膠的發展歷史

（1）對天然橡膠的剖析和仿制

1820年，法拉第明確了橡膠由C和H組成；1860年，威廉姆斯（Williams）發現橡膠經蒸餾可產?異戊?烯化合物，并認為它

是橡膠的基本化學組成；1875年，鮑查達（Bouchardat）認為異戊?烯能合成出類似橡膠的物質，這是最早的關于??合成

橡膠的報道。

（2）合成橡膠的誕?、建?與發展

1881年霍夫曼?1，3-戊?烯合成橡膠；

1900年，前蘇聯孔達科夫?2，3-?甲基-1，3-丁?烯合成出橡膠；

1929年，美國齊柯爾（Thiokol）公司?產了聚硫系合成橡膠；1931年，美國DuPont公司?產CR；1932年前蘇聯?業?產

了丁鈉橡膠后，相繼?產的合成橡膠有SBR（1935年德國Farbon公司）、NBR（1937年德國Farbon公司）；50年

代，Zeigler—Natta發現了定向聚合，導致了橡膠?業的新飛躍，出現了BR（1960年美國Phillips公司）、EPDM（1960年意

?利Montedison公司）、IR等新膠種，1965~1973年間出現了熱塑性彈性體。

3．國內橡膠?業的發展概況

我國從1904年開始在雷州半島等地種植NR，50年代將橡膠樹北移種植成功，并在云南、?西等地??積種植，現在，我國

NR產量占世界第四位。

1915年，在?州建?第?個橡膠加??—?州兄弟創制樹膠公司，?產鞋底

1919年，在上海建?清和橡???

1927年，在上海建?正泰橡膠?，?產膠鞋

1928年，建??中華橡膠?，?產膠鞋

1937年，?本在青島建?現在的青島橡膠??

我國從1958年開始合成橡膠，國產第?塊合成膠是四川長壽化??于1958年?產的CR，1960年蘭州化???產SBR，1962

年蘭化?產NBR。?前國內?家??化如燕??化、蘭州?化、齊魯?化等均?產合成橡膠，通?的合成橡膠除了IIR外，其

它均能?產。

我國橡膠?業從50年代后開始飛速發展，逐漸形成了以上海的正泰、?中華，青島的橡膠??，?龍江的樺林橡膠?為中?

的橡膠?業格局號稱橡膠界的四?家族。其中正泰、?中華?產膠鞋、膠帶，膠?和樺林?產輪胎。到1990年?，全國縣級

以上的橡膠企業就有1000多家，產值180億元，約占全國?業總產值的1.5%,約占化??業總產值的25%。90年代，我國橡膠

?業得到了蓬勃發展，個體、私營橡膠企業如?后春筍般發展起來，僅?東省??橡膠企業就有1000多家，青島市有?百

家，96年以后由于受?候等因素的影響，世界NR的產量銳減，致使NR的價格飛漲，橡膠?業的發展受到?定程度的影響，

但在國內?業總產值、化??業總產值中仍然占有相當?重。橡膠企業主要集中在北京、上海、?東、沈陽、貴陽、重慶、牡

丹江等地。我院為我國橡膠?業的發展作出了突出貢獻，為橡膠?業培養了近萬名?才，許多畢業?已成為各個橡膠企業的負

責?和??技術?員。

五．橡膠的?途

橡膠的?途?常?泛，在交通運輸、建筑、電?、?油化?、農業、機械、軍事、醫療等各個?業部門以及信息產業都獲得了

?泛的應?。

橡膠的最??途是在于作輪胎，包括各種轎車胎、載重胎、?車胎、?程胎、飛機輪胎、炮車胎等，?輛汽車約需要240Kg橡

膠，?艘輪船約需要60~70噸橡膠，?架飛機需要600kg橡膠，?門?射炮約需要86Kg橡膠。

橡膠的第???途是作膠管、膠帶、膠鞋等制品，另外如密封制品、輪船護弦、攔?壩、減震制品、?造器官、粘合劑等，范

圍?常?泛。有些制品雖然不?，但作?卻?常重要，如美國“挑戰者”號航天飛機因密封圈失靈?導致航天史上的重?悲慘事

件。

六．橡膠?藝原理的學習?法及主要參考資料

橡膠?藝原理課理論性不是很強，經驗總結?較多，不需要死記硬背，它與實際的聯系?較緊密，所以學習時?定要與實際相

結合，有條件的話多到???產第?線學習參觀。重點掌握?膠的性能特點與?途，橡膠的配合，橡膠的加?，對常見的專業

術語要能夠理解，要學會查閱?獻資料。最終?的是要運?所學的理論知識，借助已有的?具和資料，根據產品的性能要求，

設計配?，加?制造出合格的產品。另???，能運?所學的知識，分析解決?產中遇到的實際問題。

主要參考資料：

1．?摘性

（1）中國化??摘（季刊）；（2）化學?摘（ChemicalAbstract）（CA）；（3）PAPRAAbstract英國塑料橡膠協會?

摘；（4）?本科技?獻速報；（5）橡膠?摘；

2．中?刊物

（1）橡膠?業（?刊）（北京橡膠設計院）；（2）合成橡膠?業（雙?刊）（蘭化）；（3）特種橡膠制品；（4）橡膠參

考資料；（5）橡膠譯叢；（6）膠帶?業；（7）乳膠?業；（8）炭??業；等

3．主要外?刊物

（1）RubberChemistryandTechnology

（2）ゴム協會志

第?章?膠

§1.1前?

?．本章內容及要求

通過本章學習，要掌握各種?膠的制造、結構、性能及應?特點。重點是各種?膠的物理性能、化學性能、使?性能及加?性

能，以及這些性能與結構的關系。

要求：

1．掌握NR及通?合成橡膠的結構、性能；

2．掌握特種合成橡膠的結構及主要特性；

3．了解新形態橡膠的結構及特性；

4．了解再?橡膠的制造過程；

5．掌握再?橡膠的使?特點。

?．橡膠的分類

1．按來源和?途分：

2．按主鏈結構及極性分類

3．按形態分：

固體橡膠（塊狀橡膠）、液體橡膠、粉末橡膠

4．按交聯結構分：

化學交聯的傳統橡膠、熱塑性彈性體

以上各種橡膠，NR的?量最?，其次是SBR、BR、EPDM、IIR、CR、NBR，近年來，NR的?量占全部橡膠?量的

30%~40%，SBR占合成橡膠的40%~50%。

§1.2天然橡膠

天然橡膠是從天然植物中采集來的?種彈性材料，在?然界中含橡膠成分的植物不下兩千種，如??的喬?、灌?、草本植物

和爬藤植物等，我們常見的橡膠樹、橡膠草、蒲公英等都含有橡膠成分。

?．天然橡膠植物與采集

含天然橡膠的植物很多，但具有采集價值的不多，天然橡膠的主要來源有以下?種：

1．橡膠植物

（1）巴西橡膠樹

（2）橡膠草

（3）銀?橡膠菊

（4）杜仲樹

2．天然橡膠的采集

膠乳存在于橡膠樹?的乳管中，每?清晨在離地50cm的樹?上按?定的傾斜?度割破樹?斷其乳管，乳??的膠乳就會流到

割?下盛膠乳的杯?中。割膠制度為當割線長為樹粗的1/3~1/2時隔?割，?全周則須隔三天再割?次。總之應本著這樣的原

則：不致使樹?受損害，?要保持?的膠乳產量。

?．天然橡膠的分類與分級

1．分類：

2．NR的分級

?前NR的分級有兩種，?種是按照外觀質量分級，如煙?膠、縐?膠。另?種是按照理化指標分級，如顆粒膠，后者?較科

學，也是?前國際標準的橡膠分級?法。

1)按外觀質量分級：

國產煙?膠標準：將煙?膠分為?級煙?、?級煙?、***煙?、四級煙?和五級煙?五個等級，質量依此遞減。

國產縐?膠標準：

按GB8090—87國產縐?膠分為六個等級，它們是特?級?縐?膠、?級?縐?膠、特?級淺?縐?膠、?級淺?縐?、?級

淺?縐?、***淺?縐?等。

2)根據理化指標分級：

這是標準膠的分級?法，是指按機械雜質、塑性保持率、塑性初值、氮含量、揮發分含量、灰分含量、顏?指數等理化性能指

標進?分級的橡膠。?般?聚?烯薄膜包裝。其中：

塑性保持率?稱抗氧指數（PRI），是指?膠在140℃×30min加熱前后，華萊?可塑度的?值。

PRI=P/P0×100%，PRI值越?，表明?膠抗熱氧?化性能越好。

ISO2000將標準膠分為五個等級，并有鮮明的標識：SMR5L（綠帶）、SMR5（綠帶）、SMR10（褐帶）、SMR20（紅

帶）、SMR50（黃帶），質量依此降低。

國產標準膠的規格按GB8081—87分為CSR5號、CSR10號、CSR20號、CSR50號共四個等級，分別與ISO2000中的

SMR5、SMR10、SMR20、SMR50相對應。

三．天然橡膠的制造?藝及特點

原材料：從橡膠樹上割下來的新鮮膠乳，還有雜膠，包括膠杯凝膠、?凝膠塊、膠線、?屑膠、泥、浮渣膠，此外還有煙?碎

膠。

1．煙?膠

35%膠乳→過濾去雜質→加?稀釋?15~20%→消泡澄清濾渣→加1%甲酸凝固（或?酸）→除?→壓3~3.5mm薄?→薰煙?燥

（70℃，7~8天，防?霉變）→檢查分級包裝

2．縐?膠

①??縐?

35%膠乳→過濾除雜質→加?稀釋?18~20%→消泡→加NaHSO3漂?防腐→加酸凝固→軋煉?洗去?溶物→壓成1~2mm?→熱

空??燥（35℃，10天）→檢查分級包裝

②褐?縐?

膠線、膠團、膠泥→浸泡洗滌→壓縐→熱空??燥→檢查分級包裝

3．顆粒橡膠

機械法：膠乳→過濾→稀釋→澄清濾渣→加酸凝固→脫?→壓?→壓條→機械造粒→?燥→壓緊包裝

化學法：膠乳→加絮凝劑（Al2(SO4)3）→離?分離→?燥→壓緊打包

四．NR的組成及橡膠烴的結構

1．天然橡膠的組成：

1）NR的組成：

2)?橡膠成分對橡膠性能的影響：

蛋?質：NR中的含氮化合物都屬于蛋?質。（a）蛋?質有防??化作?；（b）分解放出氨基酸促進橡膠硫化；（c）使橡

膠容易吸收?分，易發霉；（d）蛋?質的吸?性使制品的絕緣性降低。

丙酮抽出物：指橡膠中能溶于丙酮的物質，主要是?些?級脂肪酸和固醇類物質。

?級脂肪酸：軟化劑、硫化活化劑（促進硫化）

甾醇：防?劑

磷脂：分解放出游離的膽堿，促進硫化

少量的胡蘿?素：物理防?劑（紫外線屏蔽劑）

灰分：是?些?機鹽類物質，主要成分是Ca、Mg、K、Na、Cu、Mn等。其中K、Na、Ca、Mg影響橡膠的電性能；Cu、Mn

等變價?屬含量多加速橡膠的?化（限度＜3ppm）。

?分：對橡膠的性能影響不?，若含量?，可能會使制品產??泡。

3）橡膠烴的結構：

?次結構：結構單元：順式含量＞97%

NR順式（1，4）結構97%以上，3，4結構約2%，100%頭尾連接。

杜仲膠為反式1，4結構，與NR相?，雖化學組成相同，但性能各異。

?次結構：分?量：3萬~3000萬；分?量分布指數：2.8~10；平均分?量接近30萬

隨著分?量增?，?化程度增加，分布變寬。低分?量部分對加?有利，?分?量部分對性能有利。

三次結構（結晶性）：在室溫下為?定形體，10℃以下開始結晶，?定形與結晶共存，—25℃結晶最快。拉伸條件下結晶、

?定形與取向結構共存，屬于?補強橡膠。

?補強性：在不加補強劑的條件下，橡膠能結晶或在拉伸過程中取向結晶，晶粒分布于?定形的橡膠中起物理交聯點的作?，

使本?的強度提?的性質。如拉伸650%時，結晶度可以達到35%。

五．天然橡膠的性質

１．物理性質：

１）物理常數

密度d20℃=0.913g/cm3；折光指數（折射率）20℃=1.52

2）NR的耐寒性好，耐熱性不是很好：

NR的Tg=-73℃，在-50℃仍具有很好的彈性。

NR??定熔點，加熱后慢慢軟化，?膠在130℃～140℃時開始軟化，200℃開始分解（變?），270℃劇烈分解。其長期使

?溫度為90℃，短期最?使?溫度為110℃。粘流溫度Tf=130℃。

3）NR有良好的彈性：

NR的彈性和回彈性在通?橡膠中僅次于BR。

彈性（elasticity）：表?橡膠彈性變形能?的??，受配?、硫化條件的影響，決定于交聯密度。

橡膠的彈性?般?回彈性（resilience）表?，指橡膠受到沖擊后，能夠從變形狀態迅速恢復原狀的能?。受橡膠內耗的影

響，內耗越?，回彈越?。

NR有良好回彈性的原因：①NR?分?本?有較?的柔性—σ鍵易旋轉。

②NR分?鏈側基少且體積?，對σ鍵的影響?。

③NR為?極性物質，?分?間作???。

4）機械性能

機械強度?，屬于?補強橡膠：

格林強度：未硫化橡膠的拉伸強度。

格林強度對于橡膠的成型加?是必要的。如輪胎胎?膠在成型時要受到較?的沖擊，如果強度不夠，容易

拉斷。

NR的格林強度：1.4～2.5MPa

純膠硫化膠拉伸強度：17～28MPa撕裂強度：98kN/m

炭?補強硫化膠拉伸出強度：25～35MPa

各種橡膠的機械強度?較：NR＞IR＞CR＞IIR＞NBR＞SBR＞BR

耐屈撓疲勞性好：?般在20萬次以上。

5）耐磨性好：

耐磨性與橡膠的強度有關。由于橡膠的強度?，所以耐磨性好。

6）絕緣性好：

NR是?種絕緣性很好的材料，如電線接頭外包的絕緣膠布就是紗布浸NR膠糊或壓延?成的。

NR體積電阻為1014~1015Ω?cm（絕緣體體積電阻1010~1020Ω?cm）

7）?密性

?密性中下等。

8）?粘性和互粘性好。

9）耐化學介質性

NR具有良好的耐化學藥品性及?般溶劑作?，耐稀酸酸、稀堿、不耐濃酸、油、耐?性差。

NR作為?極性聚合物，溶于苯、汽油、?油系油類，不溶于極性油類。

２．化學性質

１）鏈烯烴的?般特點：

NR的結構式：

NR的分?鏈中雙鍵旁有三個α位置a、b、c，實驗證明，這三個位置上的α—H的解離能不同，活性也不同，與伯氫c相

?，a、b是仲氫，脫氫容易，所以反應活性?。?a與b相?，由于脫氫后形成的?分??由基穩定（與側甲基的超共扼作

?），所以活性更?。反應活性a>b>c。

①NR中有雙鍵，能夠與?由基、氧、過氧化物、紫外光及?由基抑制劑反應。

②NR中有甲基（供電基），使雙鍵的電?云密度增加，α-H的活性?，使NR更易反應（易?化、硫化速度快）。

２）化學反應性：（利?此對NR進?改性）

①與硫黃反應：進?硫化交聯。

②與Cl2反應，制備氯化天然橡膠。

③與HCl反應，產物為??粉末，主要?作粘合劑。

④NR膠乳與過氧?酸反應，得環氧化天然橡膠。環氧化程度可達10、25、50、75%（摩爾），ENR—50的?密性接近IIR，

耐油性接近中等丙烯腈含量的NBR，強度與NR相當，粘著性也較好。

⑤環化：NR膠乳?硫酸環化后，可以使不飽和度下降，密度增加，軟化點提?，?來制作鞋底、堅硬的模制品、機械襯?。

⑥與MMA接枝：?前有MG—49和MG—30兩種，接枝MMA的NR定伸應?和拉伸強度都很?，抗沖擊性和耐曲撓龜裂、動態

疲勞性、粘著性較好。主要?來制造要求具有良好抗沖擊性能的堅硬制品、?內胎輪胎中不透?的內貼層、纖維與橡膠的強?

粘合劑等。

六．NR的配合與加?

1．NR的配合

硫化體系：NR?般?硫黃硫化體系，促進劑?噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類等，活化劑有氧化鋅、硬脂酸。

補強填充體系：最常?的是炭?，其次是?炭?及?補強性填充劑碳酸鈣、陶?、滑?粉。

防護體系：對苯?胺類最好，如4010、4020、4010NA等。

增塑體系：以松焦油、三線油最為常?。其次是松?、古馬隆及?蠟。

配?舉例：（以胎?膠為例）

NR100（?膠）

S2.5（硫化劑）

CZ0.5（促進劑）

NOBS0.5（促進劑）

ZnO6.0（活化劑）

SA2.5（活化劑）

HAF20（補強劑）

ISAF30（補強劑）

AW0.5（防?劑）

4010NA1.5（防?劑）

松焦油：5.0（增塑劑）

?蠟：1.0（增塑劑）

2．NR的加?

塑煉性好：?合成橡膠易塑煉，易過煉。分?量?，1#煙?膠的威?可塑度不到0.1，門尼粘度在95~120之間。

混煉性好：?合成橡膠易混煉，易包熱輥、易吃粉、易分散。

壓出性好：壓出速度快、質量好、表?光滑。

壓延型好：收縮率低，熱塑性?。

成型性好：NR的?粘性?，格林強度?。

硫化特性好：硫化速度快，但要防?過硫。最適宜的溫度143℃，不能超過160℃。

所以NR是綜合加?性能最好的橡膠。

3．NR的應?

NR的應?最?：其中輪胎：68%；?業制品：13.5%；膠鞋：5.5%；膠乳：9.5%；粘合劑：1%；其他：2.5%

4．異戊橡膠

?稱合成天然橡膠，1954年實現?業化?產，結構單元與天然橡膠?樣，適于作淺?橡膠制品，與NR有以下不同：

1）順式含量低于NR，結晶能??NR差，分?量分布較NR窄，不含?橡膠成分，加?和?學性能較NR差。

2）格林強度低，?膠有冷流傾向，硫化速度慢。

3）IR的耐?化性能較NR差。

4）壓延、壓出性、粘和性能與NR相當。

5．反式聚異戊?烯橡膠（TPI）

天然的TPI有杜仲膠、巴拉塔膠、古塔波膠，??合成?反式TPI也已實現。國外已經?業化?產，但是催化效率抵，價格昂

貴。

TPI與NR不同，為反式1，4—結構，其性能也與NR有明顯的不同，表現如下：

1．60℃以下迅速結晶，具有?硬度和?拉伸強度，常溫下象塑料那樣硬，結晶度在25%~45%之間。隨溫度升?，結晶度下

降，硬度和拉伸強度急劇下降。

2．溫度?于60℃，TPI能軟化，具有彈性，表現出橡膠的特性，可以硫化。應?此特性可以?作形狀記憶材料。

3．TPI??理毒性，可作為醫?夾板，可以?酒精直接消毒。

4．硫化過程表現出明顯的三階段特征：

①未硫化階段：結晶，屬于典型的熱塑性材料，強度、硬度?，沖擊韌性極好，軟化點低（60℃），可在熱

?中或熱吹風中軟化，可以直接在?體上模型固化，也可以捏塑成型，隨體性好，輕便、衛?，可以重復使?，可以代替?膏

作固定夾板、繃帶、矯形器件、假肢等。

②低中度交聯階段：交聯點間鏈段仍能結晶，表現為結晶型?絡結構?分?，可以作形狀記憶功能材料（室溫下具有熱塑性、

受熱后具有熱彈性）。

③交聯度達到臨界點：表現為典型的彈性體特性，耐疲勞性能優異，滾動阻??，?熱低，是發展?速節能輪胎的?種理想材

料。

5．塑煉和混煉溫度不能低于60℃，半成品挺性好，易噴霜

合成橡膠

在8種合成橡膠中全部由我國??研究開發的膠種有BR、SSBR、SBS和CR；全部引進國外技術的膠種是EPDM。

§1.3丁苯橡膠（SBR）

SBR是產量最?的合成橡膠，占合成橡膠總量的55%，70%?于輪胎。按合成?法分為乳聚（1933年由德國的Farben公司?

產）和溶聚（60年代投??業化?產，發展較快）SBR兩?類。

?．合成?法

聚合單體：丁?烯（占2/3以上）、苯?烯（少于1/3）

1．乳液法：?溫乳液聚合：50℃

低溫乳液聚合：5℃

2．溶液法：60年代后投??業化?產，該膠具有滾動阻?低，抗濕滑性好、綜合性能?等特點，在輪胎?業中獲得?泛應

?。

?．分類（按制法分）

三．SBR的結構

乳聚SBR：順1，4—結構含10%，反1，4—結構70%，1，2—結構20%

溶聚SBR：順1，4—結構?乳聚?，其它?乳聚低

四．SBR的性能

（?）性能

1．物理常數密度（g/cm3）d=0.92~0.94

折光指數1.53

2．SBR強度?NR差

?膠格林強度約為0.5MPa；純膠硫化膠的強度為1.4~3.0MPa；但炭?補強后硫化膠的拉伸強度?達17~28MPa。撕裂強度?

NR低，?約為NR的?半。

3．彈性、耐寒性?NR差。

4．耐熱、耐?化、耐磨性?NR好（苯環弱吸電、體積?—分?內摩擦?、雙鍵濃度低），硫化反應速度慢。5．SBR耐屈撓

疲勞性?NR差，但耐初始龜裂性好，耐裂?增長性差。

6．SBR粘著性?NR差。

7．SBR的電性能和耐溶劑性

SBR電絕緣性能良好，耐溶劑性?NR好，但仍不耐?極性油類。

8．抗濕滑性優于NR、BR。

（?）配合與加?

配合：必要成分—硫化劑：硫黃?量?NR中少(雙鍵量少)

促進劑：促進劑?量?NR中多(硫化速度慢)

活化劑

補強劑：主要是炭?(??補強性)

增粘劑：本?粘性差，?烷基酚醛樹脂，古馬隆樹脂增粘

?般成分—防?劑，軟化劑

加?：塑煉性—?軟丁苯（門尼粘度在40~60之間）?般不需要塑煉；

混煉性——SBR對炭?濕潤性差，混煉?熱?，開煉機應控溫在40~50℃之間且包冷輥。

密煉機混煉時間不宜過長，溫度不能太?，排膠溫度應低于130℃。

壓延、壓出性—壓延、壓出收縮率?，表?不光滑，并?部分NR可以改善。

成型性——格林強度低，?粘性差，可與NR并?或采?增粘劑改善。

硫化性——硫化速度慢，操作安全性好

五．SBR的應?

SBR是?種耗量最?的通?橡膠，應??泛，除要求耐油、耐熱、耐特種介質等特殊情況外的?般場合均可使?。主要?于

輪胎?業，另外還?于運輸帶的覆蓋膠，輸?膠管，膠鞋?底，膠輥，防?橡膠制品，膠布制品、微孔海綿制品、防震制品

等。

§1.4聚丁?烯橡膠（BR）

我國順丁橡膠的?產能?占合成橡膠總?產能?的45%，?前國內有?產企業7家，分別是燕化、齊魯?化、?橋、錦州、?

慶、岳陽、獨??，均采?國產技術。

?．聚丁?烯橡膠的分類

按制備?法分類：

?．聚丁?烯橡膠的結構

1．結構式：

有順式1,4-結構（97%），反式1,4-結構（1%）和1,2-結構（2%）。?業常?的聚丁?烯彈性體是上述?種結構的?規共聚

物。

2．聚丁?烯橡膠的玻璃化溫度Tg決定于分?中所含的?烯基的量。順式：Tg=-105℃，1，2結構的Tg=-15℃，隨1,2-結構含

量的增?，分?鏈柔性下降，Tg升?。Tg=91V-106，如V=35%時，實測Tg=70℃，計算值為74℃。

3．聚丁?烯橡膠中順、反1,4-結構，全同、間同1,2-結構都能結晶，結晶溫度低，如順式的結晶溫度為3℃，結晶最快的溫度

為-40℃；結晶能??NR差，?補強性?NR低很多。順式含量越?，補強性越好；結晶對應變的敏感性?NR低，?對溫度

的敏感性較?。所以BR需要?炭?進?補強。

4．溶聚BR分?量分布窄，?般分布系數為2～4，?化和凝膠少，加?性能差。

乳聚BR分?量分布寬，?化和凝膠也較多，加?性能好。

三．聚丁?烯橡膠的性能

1．彈性好，耐寒性好

彈性和耐磨性在通?膠中是最好的，(Tg=-105℃)

滯后損失?、動態?熱低，在通?膠中是最好的，?部分?于輪胎?業。

2．滯后損失和?熱低

3．耐磨性和耐屈撓性優異

4．拉伸強度和撕裂強度低

純膠硫化膠的拉伸強度低，只有1~2MPa，補強硫化膠的拉伸強度可達17~25MPa。

5．抗濕滑性差、耐刺穿及粘著性差

6．BR的冷流性?（?膠或未硫化膠在停放過程中因為??重量?產?流動的現象）

7．BR的?化性能NR好，主要以交聯為主。

四．配合與加?

1．配合：與NR、SBR?體相同，硫化速度介于SBR和NR之間，?硫黃硫化體系，?炭?補強，加?10份?炭?可以提?硫

化膠的耐磨性和耐刺扎性。

2．加?：

（1）具有冷流性：分?量分布窄，凝膠少。對儲存和半成品存放不利。

（2）包輥性差：玻璃化溫度低，包輥性差。

（3）難塑煉，混煉時易打滑。

（4）粘著性差。

（5）壓延壓出時對溫度敏感，速度不宜過快，壓出時適應溫度范圍較窄。

（6）硫化時充模容易，不易過硫。

五．應?

輪胎、耐磨制品如膠鞋、膠帶、膠輥、耐寒制品。在合成橡膠中產量及耗量僅次于SBR。

§1.5?丙橡膠（EPDM）

?．?丙橡膠的制造

?前，世界上已有近20個公司?產的100多個牌號。國內?前仍從?本、荷蘭、美國等公司進?EPDM。?．?丙膠的分類

根據是否加?第三單體分為：?元?丙橡膠（EPM）和三元?丙橡膠（EPDM）

EPDM根據第三單體的不同，分為：

三．?丙膠的結構

1．飽和性及?極性

EPM是完全飽和的橡膠，EPDM主鏈完全飽和，側基僅有1%~2%（mol）的不飽和第三單體，EPM具有極?的化學穩定性和

較?的熱穩定性。另外，?丙橡膠不易被極化，不產?氫鍵，是?極性橡膠，耐極性介質作?，?且電絕緣性能極佳。

2．?烯與丙烯組成?

?烯、丙烯的組成?影響共聚物的性能，?般丙烯的含量在30~40%（mol）時是較好的彈性體。

3．第三單體的含量

為使第三單體在?丙膠中分布均勻，聚合時?般采取分批加?的?法。第三單體?量多時，不飽和度?，硫化速度快，與不飽

和橡膠相容性好，可與不飽和橡膠并?，但是耐熱性和?化性下降。

四．?丙膠的性能

1．?重?

?重為0.86，是所有橡膠中?重最?的。

2．耐?化性能優異

①優秀的耐臭氧性能：?丙橡膠被譽為：“?龜裂橡膠”，在通?橡膠中它的耐臭氧性能是最好的，其次為IIR、再其次是CR。

②優秀的耐熱?化性能：?丙橡膠的耐?化性能在通?橡膠中是最好的，在130℃下可以長期使?，在150℃或再?的溫度下

可以間斷或短期使?。且EPM優于EPDM。

③優秀的耐天候性：?丙膠的耐天候（光、熱、風、?、臭氧、氧）性在所有的通?橡膠中是最好的，作屋?防?卷材使?壽

命可以達到25年以上。

3．優異的電絕緣性能

?丙橡膠的耐絕緣性能是?常好的，與IIR相當，且EPM優于EPDM，可以作為電纜材料，特別是浸?之后電性能變化很?，

特別適?于作電絕緣制品及?中作業的絕緣制品。

4．優秀的耐化學藥品性能

由于?丙橡膠本?的化學穩定性和?極性，它與多數化學藥品不發?反應，與極性物質之間或者不相溶或者相溶性極?，如

醇、酮、酸（?酸、甲酸）、強堿、氧化劑（H2O2、HClO）、洗滌劑、磷酸酯類等。5．卓越的耐?、過熱?、?蒸汽性能

?是強極性物質，?丙橡膠是?種?分?烷烴，具有疏?性，兩者之間不易產?物理、化學作?，所以具有杰出的耐?、耐過

熱?、耐蒸汽性能。（EPM＞IIR＞SBR＞NR＞CR）

五．配合與加?

1．配合：

①硫化體系：EPDM可以?硫黃硫化體系，硫黃?量1~2份，促進劑宜選?活性較?的品種或不同的促進

劑并?，這樣既能保證硫化速度，?能防?噴霜現象。以國產EPDM（D）為例：EPDM100硬脂酸1氧化鋅5促M0.5

TMTD1.5S1.5HAF50

②補強體系：由于?丙橡膠是?結晶橡膠，所以要加?補強劑。

③增塑體系：?丙橡膠最常?的增塑劑是?油系增塑劑，包括環烷油、?蠟油及芳?油，其中環烷油與?丙膠的相容性較好。

④增粘劑：?丙橡膠的?粘性及與其它材料的粘著性均不好，配合時可以在其中加?增粘劑如烷基酚醛樹脂、?油樹脂、萜烯

樹脂、松?等。

⑤防護體系：雖然?丙橡膠的耐?化性能很好，但在較?溫長期使?的情況下仍需加?防?劑，常?的是胺類。

2．加?：

?丙橡膠的加?具有如下特點：?丙橡膠不易包輥，不易吃炭?，采?密煉分散效果較好，裝膠容量?正常?15%。為了提?

粘合性能，可以采?提?粘合溫度、增加粘合壓?的?法

六．應?

耐熱、耐?化、耐?制品——耐熱輸送帶、蒸汽膠管、防?卷材

耐化學品腐蝕的密封制品、防腐襯?

絕緣的電線、電纜包?

淺?的輪胎胎側

§1.6丁基橡膠（IIR）

IIR為異丁烯與少量異戊?烯（1～5％）的低溫共聚物（-95~-100℃），1943年實現?業化?產，為??或暗灰?的透明彈性

體。1960年實現連續化?產鹵化丁基橡膠，1971年開發了溴化丁基橡膠的連續化?產。主要?于輪胎?業作內胎。

國內燕化從意?利引進技術年產3萬噸IIR，于1999年投產。

?．丁基橡膠的制造與分類

丁基橡膠以異丁烯與異戊?烯為單體，以?鹵甲烷為溶劑，通過陽離?聚合得到。通常按照異戊?烯的含量即不飽和度及是否

鹵化來分類：

氯化丁基橡膠（提?硫化速度及與不飽和橡膠的相容性，改善?粘性和互粘性）

?．丁基橡膠的結構

結構式：分?主鏈周圍有密集的側甲基，且有不飽和雙鍵位于主鏈上，對穩定性影響較?。引?的異戊?烯便于交聯，其數量

相當于主鏈上每100個碳原?才有?個雙鍵（單個存在），可以近似地看作飽和橡膠。但因雙鍵的位置與EPDM中雙鍵的位置

不同，對性能的影響較?。

聚集態：丁基橡膠是能結晶的?補強橡膠，低溫下不結晶，?拉伸下才結晶，Tm=45℃，Tg=-65℃。未補強橡膠的強度可以

達到14~21MPa，為了提?耐磨及抗撕裂性能，仍需補強。

三．丁基橡膠的性能

1．與?丙膠類似的性能：優良的化學穩定性、耐?性、?絕緣性、耐酸堿、耐腐蝕。

2．?密性?常好：所有橡膠中最好的。（?作內胎）

3．彈性低、阻尼性能優越：

彈性在通?橡膠中是最低的，室溫沖擊彈性只有8~11%。它在很寬的溫度和頻率范圍內可以保持tan?≥0.5。良好的減震性能特

別適?于緩沖性能要求?的發動機座和減震器。

4．拉伸強度較?

為結晶?補強橡膠，未填充硫化膠的拉伸強度為14~21MPa。

5．耐熱性、耐侯性好

6．?粘性和互粘性差

結構中?極性基團或活性基團。

四．丁基橡膠的配合與加?

丁基橡膠與?丙橡膠?樣，具有?不飽和橡膠難以硫化、難以粘接、配合劑溶解度低、包輥性不好等特點。但它?具有不能?

過氧化物硫化、?般炭?對它的補強性差、與?般?烯類橡膠的相容性差、對設備的清潔度要求?等特點。

1．配合

硫化—可以?較強的硫黃促進劑體系、樹脂、醌肟在較?的溫度下進?，硫黃?量要少，促進劑選?秋蘭姆和?硫代氨基甲酸

鹽為主促進劑、噻唑類或胍類為第?促進劑。樹脂硫化的硫化膠的耐熱性好。?過氧化物硫化會引起斷鏈。

補強—最常?的是炭?，但效果不如不飽和橡膠好，結合橡膠只有5%~8%。?般使?槽?。

增塑—不宜??芳烴油，?宜??蠟或?蠟油5~10份，或適量環烷油。

2．加?

煉膠—不易塑煉，可以加?塑解劑使其斷鏈。混煉時?密煉效果好。密煉容量?NR、SBR的標準容量多10~20%。混煉起始

溫度70℃，排膠溫度?于125℃，?般155~160℃為宜。

壓延壓出—?天然橡膠困難得多，做內胎時壓出前要濾膠后再加硫黃，防?引起焦燒。

成型硫化—?粘性及與其它橡膠的互粘性差，要在配?中加?增粘劑，?藝上注意粘合?防污，可以采?鹵化丁基橡膠作增粘

層，提?粘合部位的壓?及溫度。丁基橡膠需長時間?溫硫化?可達到最佳硫化狀態。五．鹵化丁基橡膠

為了提?丁基橡膠的硫化速度，提?與不飽和橡膠的相容性，改善?粘性和與其他材料的互粘性，對丁基橡膠進?了鹵化，包

括氯化和溴化。?般氯化的含氯量為1.1%~1.3%主要反應在異戊?烯鏈節雙鍵的α位上。溴化丁基橡膠含溴量約為2%。

鹵化丁基橡膠主要利?烯丙基氯及雙鍵活性點進?硫化，鹵化丁基橡膠的硫化速度較快。

六．丁基橡膠的應?

丁基橡膠主要?于輪胎?業，特別適?于作內胎、膠囊、?密層及膠管、防?卷材、耐腐蝕制品、電?制品、耐熱輸送帶（?

不飽和度）等。

§1.7丁腈橡膠（NBR）

NBR為淺黃?略帶?味的橡膠，是丁?烯與丙烯腈的共聚物。1937年?業化?產。聚合?法類似于乳液聚合的丁苯橡膠，有

低溫乳液聚合（5℃）和?溫乳液聚合（50℃）兩種。?前主要采?低溫乳液聚合。?．丁腈橡膠的分類

根據丙烯腈含量分：

?．丁腈橡膠的結構：

1．丙烯腈含量與丁腈橡膠的極性：

丙烯腈的典型含量為34%。隨著ACN含量的增加，?分?極性增加，帶來?系列性能的變化：內聚能密度增加、溶解度參數

增加、極性增加，耐低溫性差，耐油性增加。。

2．丁腈橡膠的聚集態結構：

丁腈橡膠的兩種結構單元是?規共聚的，其中丁?烯以反1,4-結構聚合，是?結晶的?定形?聚物，玻璃化轉變溫度隨ACN的

增加?線性提?。

三．丁腈橡膠的性能（與極性和不飽和性有關）

1．強度低

NBR為?結晶性橡膠。純膠硫化膠強度為3~4.5MPa，炭?補強后拉伸強度為25~30MPa。

2．優秀的耐油、耐?極性溶劑性能。（與ACN含量有關）

3．耐熱性、耐臭氧性?NR、SBR好，但?EPM、IIR、CR差。長期使?溫度為100℃。

4．抗靜電性在通?橡膠中是獨???的，可以作導電橡膠，如紡織?輥。

5．?密性好，僅次于IIR。

6．彈性、耐寒性差。

7．與極性物質如PVC、酚醛樹脂、尼龍的相容性好。

四．特殊品種丁腈橡膠

?前已商品化的特殊品種的丁腈橡膠有：氫化丁腈橡膠（HNBR）、羧基丁腈橡膠（XNBR）、鍵合型丁腈橡膠（AONBR）

及熱塑性丁腈橡膠。此外還有粉末丁腈橡膠、液體丁腈橡膠。

NBR的特殊品種常?的有氫化丁腈膠（HNBR），它更適應汽車?業對橡膠耐油性和耐熱性的要求，填補了NBR和FPM之間

的空?。

五．配合與加?

硫化——各種體系都可以，因為與硫黃的溶解性差，所以應該先加。

補強——爐法CB

塑煉——困難，低溫薄通，不能?密煉機

混煉——?熱?，加增塑劑DBP

硫化——可?溫硫化，?返原現象

六．丁腈橡膠的應?

丁腈橡膠主要?作耐油制品，如耐油膠管、膠輥、各種密封件、?型油囊等。還可以作為PVC的改性劑及與PVC并?作阻燃

制品，作抗靜電好的橡膠制品。

§1.8氯丁橡膠（CR）

CR為淺黃?或暗褐?彈性體，于1931年由美國杜邦公司實現?業化?產，現在已有10多個國家?產CR，全世界的年產量約

為70萬噸。

CR是我國最早?業化的合成橡膠（58年），國內有三個?產?家：四川長壽化??、?西?同化??、青島化??（海

晶），但因技術問題，每年仍?量進?。

?．CR的制造

由2-氯-1,3-丁?烯采?乳液聚合得到，硫調型聚合溫度為40℃，?硫調型為10℃以下。

?．CR的分類

CR主要根據制法和?途分類：

根據?途不同可以通過調整聚合條件合成出不同結晶能?的橡膠

國產CR結晶能?分為四個等級：微、低、中、?。

三．CR的結構

1．微觀結構：

CR的微觀結構主要決定于聚合溫度，結構單元中以反1，4—結構居多（85%），分?規整度?，結晶度?，分?量?的部分

含量?，分?量低的部分含量低。

2．聚集態結構：

CR屬于?補強橡膠，在拉伸或降溫的情況下均可結晶，結晶能??于NR。

3．CR的化學結構與反應特性：

由于CR主要是1,4-聚合，所以?分?鏈上有97.5%的Cl原?直接連在有雙鍵的碳原?上，Cl的吸電性使得雙鍵及Cl原?變得極

為不活潑，不易發?化學反應，所以它不能?硫黃硫化體系進?硫化、耐?化性、耐臭氧?化性能??般的不飽和橡膠要好得

多。幸運的是CR中有1.5%的1,2-聚合，形成了叔碳烯丙基氯結構，這種結構中的Cl原?很活潑，易于發?反應，為CR提供了

交聯點，使其可以??屬氧化物（氧化鋅ZnO、氧化鎂MgO）進?硫化。

四．CR的性能

CR雖然屬于不飽和橡膠，但它的性能介于飽和和不飽和橡膠的性能之間，由于極性?且為結晶橡膠，所以物理機械性能較

好，?具備極性橡膠的特點。

1．?般性能：

①CR的?學性能較?：?補強＋極性橡膠

②良好的耐油性能：CR屬于耐油橡膠，但耐油性不如NBR。

③良好的耐疲勞性能：?于同步帶、齒形帶

④較差的低溫性能：CR的最低使?溫度為－30℃，在油中的耐低溫性能優于ACM、CPE、?ACN含量的NBR和FPM，因為

它在低溫下結晶。

⑤良好的耐?化性能：CR的耐?化和耐臭氧性能優于NR、SBR、BR、NBR，僅次于EPM和IIR，這與Cl的吸電性有關。

⑥電絕緣性能差

⑦?密性??般合成橡膠?

⑧良好的粘合性能：具有較好的?粘性和互粘性

2．耐燃性能好：CR的氧指數為38~41，離??熄（氧指數＞27）。

氧指數（OI）：>27％為?難燃材料如：PTFE、CR；介于22～27％為難燃材料如CPE、PC、PA；<22%為易燃材料如

NR、PE、EPDM

五．CR的配合與加?

1．配合：

①硫化體系：CR要??屬氧化物硫化，如?ZnO5份，MgO4份，對于?硫調型的還要?促進劑NA-22，否則硫化速度太慢。

國家標準配?如下：

CR100硬脂酸0.5氧化鋅5氧化鎂4NA-220.5SRF30防D2

②補強體系：CB對CR的補強作?不是很明顯，對?硫調型的相對要好?些。為了提?撕裂強度、定伸應?，仍需加?補強

劑。

③防護體系：雖然CR的耐?化性能?NR好，但仍需使?防護劑。

④增塑體系：?般使??油系的增塑劑，?蠟油?般?5份以下，環烷油?般?20～25份，芳?油可以達到50份，要求耐寒性

好則?酯類增塑，要求阻燃則?磷酸酯類。

⑤增粘體系：?般選?古馬隆、酚醛樹脂、松焦油。對結晶性的?硫調型更需要。

2．加?：

CR的加?性能主要取決于未硫化膠的粘彈?為，其粘彈?為隨溫度的變化如表：

表1－1CR的加?性能

狀態硫調型?硫調型天然橡膠

彈性態室溫～71℃室溫～79室溫～100℃

粒狀態71℃～93℃79℃～93℃100～120℃

塑性態93℃以上93℃以上約130℃

由此可見，CR對溫度的敏感性較?，加氧化鎂時50℃左右，否則易結塊。最適合的硫化溫度為150℃，因為它硫化不返原，

所以可以采?170~230℃的?溫硫化。

3．儲存穩定性：

CR的儲存穩定性是個獨特的問題，30℃下硫調型的可以存放10個?，?硫調型的可以存放40個?，存放時間長，容易出現變

硬、塑性下降、焦燒時間短、流動性下降、壓出表?不光滑等現象。

六．CR的應?

耐熱、耐油、耐燃燒、耐腐蝕的輸送帶、膠管、膠輥、電線電纜、防腐襯?等。

粘合劑占合成橡膠粘合劑的80%。

§1.9特種橡膠

特種橡膠是指?途特殊、?量較少的橡膠，其?量?約為橡膠總?量的1%。多數屬于飽和橡膠，主鏈有碳鏈的，也有雜鏈

的，除硅橡膠之外都是極性的。這些橡膠在結構具有多樣性，性能上也各有特?。特種橡膠包括氟橡膠、硅橡膠、聚氨基甲酸

酯橡膠等近10種。

?．氟橡膠

（?）結構

指分?鏈側基含有氟的彈性體，有10種，其中普遍使?的是偏氟?烯與全氟丙烯或再加上四氟?烯的共聚物，我國稱這類橡

膠為26型橡膠，杜邦公司稱為Viton型氟橡膠，結構如下：

（?）性能

氟橡膠屬于飽和碳鏈極性橡膠，性能如下：

1．?般物理機械性能

氟橡膠?般具有較?的拉伸強度和硬度，但彈性較差。

2．耐?溫性能優異

氟橡膠的耐?溫性能在橡膠中是最好的，250℃下可以長期?作，320℃下可以短期?作。

3．耐油性能優異

其耐油性能在橡膠材料中也是最好的。

4．耐化學藥品及腐蝕介質性能優異

氟橡膠耐化學藥品及腐蝕介質性能在橡膠中也是最好的，可耐王?的腐蝕。

5．具有阻燃性，屬于離??熄性橡膠。

6．耐侯性、耐臭氧性好。

7．其耐低溫性能差，彈性差，耐?等極性物質性能差，加?性差、價格昂貴。

（三）應?

由于氟橡膠具有耐?溫、耐油、耐?真空及耐酸堿、耐多種化學藥品的特點，使它在現代航空、導彈、?箭、宇宙航?、艦

艇、原?能等尖端技術及汽車、造船、化學、?油、電訊、儀表、機械等?業部門中獲得了應?。

常?于模壓制品：密封圈、?碗、O形圈；海綿制品：密封件、減震件；壓出制品：膠管、電線、電纜等。?．硅橡膠

硅橡膠為分?主鏈中為—Si—O—?機結構，側基為有機基團的?類彈性體，屬于半?機的飽和的、雜鏈、?極性彈性體，典

型的代表是甲基?烯基硅橡膠，其中的?烯基提供交聯點。

這類彈性體按硫化機理可分為有機過氧化物引發?由基交聯劑（熱硫化型）、縮聚反應型（室溫硫化型）及加成反應型。

（?）結構

甲基?烯基硅橡膠的結構式為：

（?）分類

室溫硫化型硅橡膠如：α,ω-端羥基聚?甲基硅氧烷

（三）性能

硅橡膠的性能特點是：

1．耐?溫、低溫性能好

使?溫度范圍—100℃~300℃，?溫性能與氟橡膠相當，?作范圍?，耐低溫性能在所有橡膠材料中是最好的。

2．優異的耐臭氧?化、熱氧?化和天候?化。

3．優良的電絕緣性能

4．具有優良的?物醫學性能，可植??體內。有?的透?性，可以作保鮮材料。

缺點是拉伸強度和撕裂強度低（在所有的橡膠材料中是最低的，純膠拉伸強度只有0.3MPa）、價格昂貴。（四）配合

硅橡膠?般?過氧化物硫化，必須?補強劑，最有效的補強劑是?相法?炭?，同時要配合結構控制劑和耐熱配合劑。常?的

耐熱配合劑是?屬氧化物，?般?Fe2O33~5份。常?的結構控制劑是?苯基硅?醇。典型配?如下：

硅橡膠100；?相法?炭?45；?苯基硅?醇3；Fe2O3：5BPO（50%）：1

（五）應?

硅橡膠具有獨特的綜合性能，與其它橡膠?樣可加?成各種制品，應??泛。?泛應?于汽車?業、電?、電器?業、宇航?

業、建筑?業（粘接密封劑）、醫療衛?及其它??。

三．聚氨基甲酸酯橡膠（聚氨酯橡膠）

聚氨酯是在催化劑存在下由?元醇、?異氰酸酯和擴鏈劑的反應產物。

其反應式如下：

（?）分類

1．根據原料不同可分為：

聚酯型聚氨酯橡膠（AU）和聚醚型聚氨酯橡膠（EU）

2．根據物理狀態及加?特點可分為：

澆注型、混煉型、熱塑性

（?）性能

1．機械強度?（拉伸和撕裂強度?）

拉伸強度可達28~42MPa；撕裂強度達63kN/m，伸長率可達1000%，硬度范圍寬，邵爾A硬度為10~95。2．耐磨性最好，?

NR?9倍。

3．耐油性好。

4．?密性與IIR相當。

5．具有較好的粘合性能。

6．具有較好的?物醫學性能，可作為植??體的材料。

7．耐?性及耐?溫性能不好。

（三）應?

?于耐磨制品、?強度耐油制品，如實?輪胎、膠輥、膠帶、各種模型制品、鞋底等。也可?于發泡制造泡沫橡膠。

四．以?烯為基礎的彈性體

聚?烯有良好的絕緣性能、優良的耐化學藥品性能、耐?化性能，?且成本很低。作為橡膠，它具有分?鏈柔順、分?間作?

?低這兩個條件，但由于其分?鏈規整度?，室溫下呈半結晶。將其分?鏈規整度打亂，在加上適度交聯，就能得到性能優良

的彈性體。

1．氯化聚?烯（CPE）

采??相懸浮法、溶液法或固相法將聚?烯氯化得到的，根據含氯量不同（從15%~73%），門尼粘度變化很?，從34到

150，其物理狀態也從塑料、彈性體變成半彈性??狀硬質?聚物。

?般氯含量25%~48%的CPE為橡膠狀彈性體。熱塑性彈性體的氯含量在16~24%之間。

應?：

（1）可作為塑料制品的改性劑；

提?塑料制品的耐低溫沖擊性能、提?韌性、阻燃性、耐油耐?化性能、耐腐蝕性、絕緣性等。CPE是PVC的重要改性填加

劑，?于制造PVC板材、管材、塑鋼門窗、屋?防?卷材、家電外殼、防腐襯?等。（2）作為特種橡膠使?；

加?的橡膠制品具有強度?、耐磨耗、耐熱、耐化學藥品，具有優良的難燃?熄性、耐低溫性能等。2．氯磺化聚?烯

（CSM）

將聚?烯氯化及磺化得到的，?般氯含量為27%~45%，最適宜的含量為37%，這時彈性體的剛性最低，硫含量為1%~5%，?

般在1.5%以下。以磺酰氯的形式存在于分?中，提供交聯點。

典型的結構式如下：

3．?烯與醋酸?烯酯的共聚體（EVA）

EVA中VA含量的變化范圍較寬，當VA含量為40~70%之間為彈性體。EVA彈性體已由Bayer公司?產多年。

聚合物結構為：

五．丙烯酸酯橡膠

丙烯酸酯橡膠由丙烯酸丁酯與丙烯腈或少量第三單體共聚?成，屬于飽和碳鏈橡膠。

結構式為：

丙烯酸酯橡膠的主要特點是：

1．耐油，特別是耐含氯、硫、磷化合物為主的極壓型潤滑油類；

2．耐熱性僅次于硅橡膠和氟橡膠，可耐175~200℃；

3．耐寒、耐?、耐化學藥品性差。

4．優良的耐天候?化、耐屈撓性能。

5．可?胺類、有機過氧化物硫化。

?泛應?于耐?溫、耐熱油的制品中。是制造?溫下使?的橡膠油封、O形圈、墊?和膠管的適?材料。六．氯醚橡膠

氯醚橡膠是指側基上含有氯的主鏈上有醚鍵的橡膠，它是由環氧氯丙烷均聚的彈性體（常?CHR表?，我國代號為CO），或

環氧氯丙烷與環氧?烷共聚的彈性體（常?CHO表?，我國代號為ECO），為飽和雜鏈極性彈性體。

氯醚橡膠的特點是具有較好的綜合性能。

1．耐熱性能與CSM相當，介于丙烯酸酯與中?丙烯腈含量的NBR之間；

2．耐油、耐寒性的良好平衡。

3．特別耐制冷劑氟利昂。

4．耐臭氧?化性能介于?烯類橡膠與烯烴橡膠之間。

應?：

可?作汽車、飛機及各種機械的配件如：墊圈、密封圈、O形圈等，也可?作耐油膠管、印刷膠輥等。七．聚硫橡膠

聚硫橡膠是指分?鏈上有硫原?的彈性體，屬雜鏈極性橡膠。聚硫橡膠分液態、固態及膠乳三種。其中液態橡膠應?最?，?

約占總量的80%。

液態聚硫橡膠的典型結構式：

聚硫橡膠的性能特點是：

優秀的耐溶劑性能，耐許多化學藥品。當采?特殊配合，在有適當底涂條件下，它對?屬、?泥及玻璃的粘合性能較好。該橡

膠也較耐氧化和臭氧化。

應?：主要?作密封材料、填縫材料、膩?、涂料等。

§1.10粉末橡膠、液體橡膠、熱塑性橡膠

?．粉末橡膠

（?）國內外發展現狀

1．國外粉末橡膠的發展歷史

2．國內粉末橡膠的發展歷史

3．粉末橡膠的發展前景

（?）?產?法

1．粉碎法；2．噴霧?燥法；3．閃蒸?燥法；4．冷凍?燥法；5．凝聚法；6．微膠囊法

（三）隔離技術

常?的隔離技術有以下?種：

（1）加隔離劑法；2）膠乳接枝法；（3）表?氯化法；（4）表?交聯法；（5）輻射交聯法

（四）粉末橡膠的品種

?前產量最?的粉末橡膠品種是廢舊橡膠粉末，其次是粉末聚丁?烯接枝橡膠，再其次是PNBR、PSBR。其他品種還有粉末

氯丁橡膠、粉末?丙橡膠、粉末丁基橡膠、粉末異戊橡膠、粉末CPE、粉末氟橡膠等。（五）應?

1．橡膠制品領域。如應?粉末橡膠制造輪胎、管材、?材、異型材、墊?、傳送帶等。

2．粘合劑領域