篇一：橡胶实验报告 材料科学与工程专业 《橡胶课程设计报告》 课程题目白炭黑对天然橡胶性能影响的研究 学 生 班 级 09材化生实验班学 生 姓 名 吴雪飞学 号指 导 老 师 实 验 时 间 白炭黑对天然橡胶性能影响的研究 引言：白炭黑是一种用途广泛的化工产品，可用于橡胶、树脂、印刷油墨、涂料、电线电缆、电池、纸张、铅笔、颜料等产品。白炭黑是目前在橡胶工业中性能最好，用量较大的补强剂。实验证明，白炭黑作为补强剂可对天然橡胶硫化胶产生很大影响。 在本文里，我们采用白炭黑作为补强剂对天然橡胶作补强，并将不同含量补强天然橡胶的性能进行对比，以研究不同含量白炭黑对于天然橡胶性能的影响。 关键词：白炭黑，天然橡胶，性能 一、天然橡胶简介 天然橡胶具有许多可贵的性能，在合成橡胶大量出现之前，天然橡胶是橡胶工业及其制品的万能原料，有“褐色黄金”之称。简单地讲，天然橡胶实际上是天然胶乳浓缩凝固而形成的，其中，橡胶烃的化学结构主要是顺式1,4-聚异戊二烯（约占98％），其分子结构如下： （一）天然橡胶的基本特性 1、 物理特性 1） 天然橡胶无一定熔点，加热后慢慢软化，到130-140℃时完全软化以至呈熔融状态；到200℃左右开始分解，到270℃则急剧分解。 2） 天然橡胶的玻璃化温度为-74～-69℃，在常温下稍带塑性，温度降低则逐渐变硬，0℃时弹性大幅度下降，冷到-70℃左右则变成脆性物质。受冷冻的生胶若再加热到室温，则仍可恢复原状。 3） 天然橡胶具有很好的弹性，弹性模量为2~4mpa，约为钢铁的1/30000。弹性伸长率最高可达1000％，回弹率在0~100℃范围内可达70~85％。 4） 天然橡胶是一种结晶性橡胶，自补强性大，具有非常好的机械强度，纯胶硫化胶的拉伸强度为17~25 mpa，而经炭黑补强的硫化胶则可高达25~35 mpa。在高温(93℃)下的强度保持率为65％左右。 5） 纯胶硫化胶的耐屈挠性较好，屈挠20万此以上才出现裂口，这是由于天然橡胶的 滞后损失小，在多次变形时生热低的结果。 6） 天然橡胶是良好的电绝缘材料，除去蛋白质后电绝缘性能更好，体积电阻可达1017 ωcm，且潮湿或浸水条件下也变化不大。 7） 天然橡胶具有较好的气密性，渗透系数为2.969×10h2 (s?pa)。 2、化学特性 天然橡胶因有不饱和双键，是一种反应性较强的物质，每一个双键形成一个反应活性点，它们分布在整个橡胶分子的长链中，支配着橡胶的化学变化，其反应可分为加成、取代、环化、裂解等，由此可变成硫化胶和其他多种改性天然橡胶或天然橡胶衍生物。天然橡胶与硫化体系均匀地混合，在一定温度和压力下反应一定时间，就会由线型结构的生胶转变成网状结构的硫化胶。 -12-1 （二）、天然橡胶的配合 天然橡胶生胶一般不能直接用于生产制品，而必须添加各种配合剂制成混炼胶，并经硫化后才能满足各种实际使用条件的性能要求。根据天然橡胶制品的应用要求，科学合理地选择各种配合剂（确定其类型和用量等），使天然橡胶材料具有符合应用要求的物理机械性能、良好的加工工艺性能和较低的制品成本，这一过程我们就称为天然橡胶的配方设计。 天然橡胶主要的配合体系包括：硫化体系、促进剂体系、防护体系、补强填充体系等。 1、 硫化体系 天然橡胶适用的硫化剂有:a.硫、硒、碲；b.硫磺给予体；c.有机过氧化物；d.酯类；e. 醌类等。一般要根据不同的性能要求采用不同的硫化体系。 2、 促进剂体系 促进剂与硫化剂配合能起到使硫化剂活化、加速硫化反应、缩短硫化时间的作用。天然橡胶常用的促进剂主要有二硫代氨基甲酸盐类（如促进剂zdc、pz等）、秋兰姆类促进剂（如促进剂tmtd、tetd等）、噻唑类（如促进剂d、dm等）、次磺酰胺类（如促进剂cz、az、dz等）。 天然橡胶选用促进剂主要应考虑以下两点：一是促进剂的硫化临界温度，即促进剂在硫化过程中开始起促进作用的温度。一般地，临界温度低的促进剂易焦烧，但反应速度快；临界温度高的促进剂不易焦烧，在较高温度下才起反应。对于厚壁制品，为了防止胶料早期焦烧，宜使用临界温度较高的促进剂。3、 防护体系 天然橡胶是高不饱和橡胶，生胶及其橡胶制品在贮存和使用过程中，受到氧、臭氧、紫外线以及其他活性物质的作用而发生降解，拉伸强度损失，橡胶链发生交联硬化。为防止天然橡胶降解，添加防老剂是极有效的办法，良好的防老剂可以使橡胶制品的使用寿命提高几十倍。天然橡胶常用的防老剂有：胺类防老剂（防老剂a、d、4010、4010na、4020等）、酚类防老剂（防老剂264、sp等）、键合型防老剂（防老剂ndpa等）、以及石蜡等等。 4、 补强填充体系 炭黑是最常用的补强剂，橡胶制品的性能与所选用的炭黑的性质是密切相关的，因此我们必须根据橡胶制品的性能要求来选用炭黑。 除炭黑外，白炭黑（化学成分是sio2）是另一种重要的补强型填充剂，它能提高天然橡胶的抗撕裂强度、减少龟裂扩展，改善胶料与帘布的粘合性能。 而常见的重/轻质碳酸钙、二氧化钛、滑石粉、陶土等则属于非补强型填充剂，它们能增加胶料的容积和比重，降低制品成本。这些填充剂若经活化处理或添加偶联剂，有时也能获得一定的补强效果（如活性碳酸钙、用偶联剂处理的陶土等）。 （三）、天然橡胶的加工 生胶的加工在配方设计的基础上一般须进行下列加工过程： 生胶塑炼胶混炼胶半成品成品 ? ?1、 塑炼 天然橡胶在加工过程中，塑炼是一个很重要的阶段。塑炼的目的是降低天然橡胶的粘度，增加其塑性，提高填充剂及其他配合剂在天然橡胶中的分散性，从而改善其加工性能，如降低压延胶料的收缩性和压出胶料的口模膨胀，改善胶料的成型粘性等。同时，当天然橡胶与粘度不同的其他胶种（如丁苯橡胶、丁二烯橡胶等）并用时，必须通过塑炼使两种并用胶的可塑度相近才能混合均匀，从而保证并用胶有良好的物理机械性能。 天然橡胶的塑炼方法主要有开炼机法和密炼机法两种。天然橡胶在开炼机上进行塑炼时，主要是借助机械剪切作用使生胶的分子主链断裂，从而适当降低生胶的分子量和粘度，使其具有一定的可塑度。塑炼时，炼胶机两辊筒的速比为1:1.15～1:1.25，辊筒温度不宜超过50℃。由于塑炼温度较低时，橡胶分子热运动困难，在强剪切力作用下易于断裂，固塑炼效果较好，因此开炼机塑炼时，塑炼温度越低越好。另外，采用薄通塑炼和分段塑炼是提高天然橡胶塑炼效果、降低能耗的重要方法。 混炼胶塑炼时的温度一般为130-160℃，主要是依赖高温下天然橡胶的氧化降解达到降低分子量、提高塑性的目的。采用密炼机塑炼具有时间快、劳动强度低、可塑度均匀的优点。 2、 混炼 天然橡胶的混炼就是使各种配合剂均匀地加入并分散在天然橡胶中，这同样可使用开炼机和密炼机两种方法。 开炼机混炼时，辊筒速比一般控制在1:1.08~1:1.25，辊温控制在50～60℃，可先将塑炼胶压软包辊，然后按下列一般顺序添加配合剂：生胶?固体软化剂?小料?炭黑、填充剂?液体软化剂?硫磺、促进剂?薄通?下料。 密炼机混炼时，一般正常的加料顺序为：生胶?小料、填充剂或1/2炭黑?1/2炭黑?油类软化剂?排胶。密炼机混炼时的加料系数一般为0.48~0.75。另外，密炼机的转子转速、密炼温度和密炼时间是必须考虑的重要工艺参数，一般密炼机的转子速度愈高，混炼胶温度愈高，混炼时间则愈短。 3、 硫化 天然橡胶的硫化必须注意下列问题： 1） 胶料厚度：橡胶是不良导体，热导性差，因此要考虑胶料的导热性，特别是制品 厚度大于6mm时的硫化特性。 2） 硫化温度：为了在尽可能短的硫化时间内生产出具有均匀物理性能的产品，必须 选择恰当的硫化温度。天然橡胶的最适宜硫化温度为143℃。硫化速度以及硫化胶的物理性能均与硫化温度以及硫化时间密切相关，一般硫化温度每提高10℃，则其硫化反应的速度提高一倍，亦即硫化时间缩短一半。 3） 橡胶的热稳定性：天然橡胶的最安全硫化温度为150℃，当硫化温度超过163℃时， 将会出现解聚，导致严重的硫化返原现象。 二、实验部分 （一）、仪器设备和原料 1、橡胶塑炼和混炼：s(x)k-160型平板开炼机(常州苏研科技有限公司)。开放式炼胶机的有效工作部件是两个圆形辊筒，辊筒内部可通水冷却，可对物料产生剪切、分散、混合等作用。主要用于天然橡胶的生胶的塑炼和配合胶的混炼操作。 2、测试橡胶硫化时间：gt-m2000-a型平板硫化仪(高板检测仪器有限公司)，用于测定篇二：橡胶实验7硫化特性 实验7 硫化特性试验 一．实验目的 1．深刻理解橡胶的硫化特性及其意义。 2．熟悉橡胶硫化仪的结构及工作原理。 3．熟练操作硫化仪和准确处理硫化曲线。 二．实验设备 硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一。硫化胶性能随硫化时间的长短有很大变化，正硫化时间的选取，决定了硫化胶性能的好坏。测定正硫化程度的方法有3类：物理-化学法、物理性能测定法和专用仪器法。专用仪器法可用门尼粘度计和各种硫化仪等进行测试，由于门尼粘度计不能直接读出正硫化时间，因此大多采用硫化仪来测定正硫化时间。 硫化仪是近年出现的专用于测试橡胶硫化特性的实验仪器，类型有多种，按作用原理可分为流变仪和硫化仪两大类，本实验所用设备是mm4130c2型无转子硫化实验机。 三．实验原理 实验时，下模腔作一定角度的摆动，在温度和压力作用下，胶料逐渐硫化，其模量逐渐增加，模腔摆动所需要的转矩也成比例增加，这个增加的转矩值由传感器感受后，变成电信号再送到纪录仪上放大并记录。因此硫化仪测定记录的是转矩值，由转矩值的大小来反映胶料的硫化程度，其原理归纳如下： 1．由于橡胶的硫化过程实际上是线性高分子材料进行交联的过程，因此用交联点密度的大小（单位体积内交联点的数目）可以检测出橡胶的交联程度。根据弹性统计理论可知：