橡胶及塑料的成型原理.ppt

橡胶和塑料的成型原理;橡胶的成型加工指由生胶及其配合剂经过一系列化学和物理的作用制成橡胶制品的过程。 生胶，即橡胶成型加工的原料，是天然的或合成的高分子化合物经化学处理或加工制成的浓缩胶乳（胶体水分散体系）和干胶。 配合剂，类似于塑料的助剂，与生胶配合提高橡胶制品的加工和使用性能，降低成本。 加工工序：生胶塑炼、塑炼胶的混炼、成型、硫化;教学目的和要求 1、掌握橡胶的成型的基本方法和原理 2、成型制品的结构和性能的关系 3、硫化的机理 重点和难点 1、塑炼和混炼机理 2、硫化的机理;第一节 生胶和配合剂; ;防老剂：抑制橡胶的老化现象。 增塑剂：目的使生胶软化，增加可塑性和润湿炭黑等粉状配合剂。 填充剂：分为补强填充剂和惰性填充剂。 补强填充剂能提高橡胶的强度，例如炭黑; 惰性填充剂也称增容剂，仅仅是为了降低成本、节约生胶而加入的，例如滑石粉。 这是橡胶中最大品种的配合剂。; 凡是能够提高硫化橡胶的扯断强度、定伸强度、耐撕裂强度、耐磨性等物理机械性能的填充剂均称为补强剂，最常用的是炭黑，其次是白炭黑（沉淀的二氧化硅）、超细活性碳酸钙、活性陶土等。; 橡胶能润湿炭黑，而很好的被吸附于炭黑表面，形成物理结合（比较弱）。 炭黑表面的不均匀性在炭黑与橡胶混合及胶料硫化时，炭黑表面上的活性点与橡胶的自由基形成化学结合（比物理结合大得多）。;;弱键和强键学说 炭黑粒子间橡胶链的有限长学说 分子链滑动学说;（1）弱键和强键学说; 对于炭黑的补强作用来说，强键的数目最为重要。 因此，对胶料的补强性质来说，既要求炭黑的粒子小，还要求有较多的强键数目，即炭黑必须是高活性小粒子的。 ;可见强键数目多的胶料很耐磨。 石墨化炭黑因为失去活性，强键少，不耐磨。 硅酸钙的粒子尽管很小，但没有活性，与橡胶没有化学结合，也没有补强作用。; 橡胶链在应力作用下的伸长有一定的限度，超过这个限度就会脱离炭黑表面或发生断裂。 如图所示，炭黑粒子之间有三条分子链，长短不等。伸长时，最短的链A超过其最大长度则先行断裂，依次为???B和链C。 ;无炭黑存在时，橡胶链断裂后，它的应力由相邻的链负担，易于相继断裂； 有炭黑存在时，粒子之间有多条橡胶链，一条链断了，应力由其它链分担，故炭黑起着均匀应力的作用，减少整体的破裂。 当伸长大时，炭黑粒子也会移动，这种移动使应力松弛起着缓和应力的作用。; 炭黑粒子表面的活性是不均一的，有少数强的活性点以及一系列的多数能量不同的吸附点。 炭黑表面上的橡胶链可以有不同的结合能量，多数为弱的范德华力的吸附，少数为强的化学结合。 ;弱键在应力的作用会滑动伸长，其机理可用表示;除掉外力，收缩缓和后的状态; 由图可见，炭黑用量有一个峰值。 炭黑补强胶料的扫描电镜照片显示，在峰值之前，炭黑大部分是以单个粒子分散于橡胶中；在峰值之后，炭黑部分以团粒形式分散于橡胶中，妨碍了其补强作用的发挥。;第二节 胶料的加工原理;内容; 橡胶的加工过程要涉及到胶料的流动性质，胶料的流动性能是加工工艺过程中的最重要的性质 影响加工性能的流变性质主要有粘度、弹性记忆效应、断裂过程的力学特性（断裂特性）;在橡胶的加工温度条件下，可以把橡胶看作是粘度很高的液体，但是它具有粘弹性 橡胶在加工过程中流动行为是不遵循牛顿定律，在受到机械剪切力的作用下同时表现粘性响应和弹性响应，即粘性流动作用和弹性松弛作用同时存在 胶料加工时流变性能实质上粘性和弹性同时作用的结果;粘度 ;橡胶的可塑性大：粘度小，流动性大，塑炼、混炼或成型的流动性好，塑炼时包辊适中，胶片表面光洁度高等优点； 但是可塑性太大，粘辊，太小，又不包辊，收缩率大，胶片表面粗糙。 对粘度有影响的一些因素：温度、剪切应力和剪切速率 、胶料的分子量 、分子量分布 、支化度 、再生胶等。 ;弹性记忆;生胶的分子量、分子量分布等会影响到松弛时间： 分子量大、高分子量级分多和长支链多都会使松弛时间增加，使得弹性记忆显著，可回复的弹性加大。 此外橡胶种类、胶料中的含胶量、炭黑、软化剂的含量、温度、剪切速率等对弹性回复都有影响。;二、生胶的塑炼;为什么橡胶的可塑性比较差?; 降低分子量是生胶获得可塑性的最有效方法。只有这样才能使粘度下降，可塑性增加。 降低分子量，实质上就是使分子链断链。;高温塑炼：自动氧化降解为主机械力强化橡胶与氧的接触;机械塑炼机理; 非晶态橡胶分子的构象是卷曲的，分子间以 范德华力相互作用。 塑炼时，由于受到强烈摩擦、挤压、剪切的 反复作用，使卷曲的缠结的大分子链互相牵扯拉直， 容易使机械应力局部集中。 当应力大于大分子链上某一个键的断裂能时， 造成大分子链