常见橡胶材料及性能.ppt

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1、常见橡胶材料及性能,Page 2,减振橡胶制品对橡胶材料的要求,硫化基本原理及胶料主要性能项点,常见橡胶材料及其特性,配方设计介绍,橡胶材料的概念,主要内容,Page 3,一、橡胶材料的概念,Page 4,橡胶的起源:,由热带美洲天然的哭泪树的乳液晒干凝固而成。,Page 5,橡胶材料的特点：,1.高弹性：弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在很宽的温度（-50150）范围内保持弹性。 2.粘弹性：橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显的应力松弛和蠕变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。 3.电绝缘性：橡胶和塑料一样是电绝缘材料。,Page 6,4有老化现

2、象：如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象，使性能变坏，寿命下降。 5.必须进行硫化才能使用，热塑性弹性体除外。 6.必须加入配合剂。,其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。,橡胶材料的特点：,Page 7,二、配方设计介绍,Page 8,所谓配方设计，就是根据产品的性能要求和工艺条件合理地选用原材料，确定各种原材料的用量配比关系。,配方设计介绍,什么是配方设计,Page 9,配方设计的目的,配方设计介绍,Page 10,配方设计的特点,配方经验规律与统计数学相结合。,橡胶配方的组成是多组分的；,橡胶配方设计是个因子水平数不

3、等的试验问题；,橡胶配方中各组分之间有复杂的交互作用；,工艺因素有时对橡胶配方实施有重要作用；,橡胶配方试验中必须尽力排除试验误差；,配方设计介绍,Page 11,原材料,制品工艺,环保,提效率 降成本,抓住重点,配方设计,Text,用户要求,配方设计六大原则,配方设计介绍,Page 12,配方设计程序,配方设计介绍,Page 13,配方的基本组成以及主要作用,Back,配方设计介绍,Page 14,基础配方举例,配方设计介绍,Page 15,三、常见橡胶材料及其特性,Page 16,16,1. 通用固体天然橡胶烟胶片标准橡胶 等 2. 特制固体天然橡胶 粘度固定橡胶 纯化天然橡胶 粘土共沉胶

4、 等 3. 天然橡胶改性及衍生物 接枝天然橡胶 环氧化天然橡胶 等 4. 杜仲橡胶,天然橡胶,通用合成橡胶： 丁苯橡胶 顺丁橡胶 异戊橡胶 丁腈橡胶 氯丁橡胶 乙丙橡胶 丁基橡胶 2. 特种合成橡胶： 氟橡胶 硅橡胶 丙烯酸酯橡胶 等,合成橡胶,橡胶材料的分类,来源与用途,常见橡胶材料及特性,Page 17,常用橡胶英文缩写,Page 18,常见橡胶材料的特性,1 天然橡胶,天然橡胶是由异戊二烯组成的线形高分子化合物。,常见橡胶材料及特性,Page 19,19,耐介质性,强度高,弹性好,纯胶硫化后的拉伸强度为16.728.4MPa，用炭黑补强的硫化胶，其拉伸强度可达24.534.3MPa。,不

5、含极性基团，属非极性橡胶，耐乙酸乙酯、酒精、丙酮等溶液，不耐汽油、苯等非极性溶液。耐碱性能较好，但不耐酸。,天然橡胶特性,综合性好,自粘性和互粘性好，混炼、压延、成型等加工性能好。,仅次于顺丁橡胶。,常见橡胶材料及特性,Page 20,丁苯橡胶是以丁二烯和苯乙烯为单体，在乳液或溶液中用催化剂催化共聚所得的高分子弹性体。,常见橡胶材料及特性,2 丁苯橡胶,Page 21,丁苯橡胶的特性,具有较好的弹性：低于天然橡胶。需要加入炭黑补强。耐磨性能优于天然橡胶。耐龟裂性能：耐起始龟裂性能优于天然橡胶，但裂口增长比天然橡胶快。丁苯橡胶成本低廉。,常见橡胶材料及特性,Page 22,3 顺丁橡胶,常见橡胶

6、材料及特性,顺丁橡胶的性能弹性好，耐寒性好（Tg = -105）滞后损失和生热低 耐磨性和耐屈挠性优异 拉伸强度和撕裂强度低 抗湿滑性差、耐刺穿及粘着性差 耐老化性能优于天然橡胶,Page 23,4. 氯丁橡胶,常见橡胶材料及特性,Page 24,氯丁橡胶的特性较高的力学性能：自补强性较好，且具有极性。 耐油性好：耐油性低于丁腈橡胶。 较好的耐疲劳性：在很多场合下，优于NR。 较好的弹性：略低于天然橡胶。 较差的低温性能：低温下易结晶。 绝缘性不好：极性胶。 耐老化及耐臭氧老化性：优于NR、SBR、BR、NBR，次于EPDM、IIR。 良好的粘合性 阻燃性：不自燃，氧指数为3841。,常见橡胶

7、材料及特性,Page 25,丁腈橡胶,常见橡胶材料及特性,Page 26,强度低：需用炭黑补强。优秀的耐油、耐非极性溶剂性能。 （与ACN含量有关） 耐热性比NR、SBR好，但比EPM、IIR、CR差。弹性、耐寒性较差。电绝缘性差，导电性能好。耐酸性差。但耐碱性比天然橡胶好。,常见橡胶材料及特性,丁腈橡胶的特性,Page 27,6 丁基橡胶,常见橡胶材料及特性,丁基橡胶由异丁二烯与少量异戊二烯在低温（-98-103）聚合而成。,Page 28,丁基橡胶的性能具有优良的耐热、耐臭氧和耐化学腐蚀等性能。具有优异的气密性。弹性低、阻尼性能优越： 耐热性、耐侯性好 有较高的强度：未填充硫化胶的拉伸强度

8、为1421MPa。 自粘性和互粘性都较差。,常见橡胶材料及特性,Page 29,根据是否加入第三单体分为：二元乙丙橡胶（EPM）和三元乙丙橡胶（EPDM） EPDM根据第三单体的不同，分为：,常见橡胶材料及特性,Page 30,乙丙橡胶的性能优秀的耐臭氧性能：D型E型H型较高的热稳定性；好的的耐热老化性能：在130下可长期使用。优秀的耐天候老化性能；优秀的耐化学腐蚀性；耐极性油，但不耐非极性油类及溶剂;卓越的耐水、耐过热水及耐水蒸汽性;优秀的电绝缘性;硫化速度慢，机械强度不高，自粘性和互粘性都很差。,常见橡胶材料及特性,Page 31,四、硫化基本原理及胶料 主要性能项点,Page 32,硫化

9、的概念,硫化前后示意图 (a)生胶 （b)硫化胶,橡胶的线型大分子链通过化学交联而构成三维立体网状结构的化学变化过程。,Page 33,硫化历程,A.焦烧阶段； B.热硫化阶段； C.平坦硫化阶段； D.过硫化阶段A1.操作焦烧时间； A2.剩余焦烧时间,硫化历程图,Page 34,ML（最小转矩） MH（最大转矩） M10ML（MHML）10 M90ML（MHML ）90,T1 ( 焦烧时间）：对应ML+1 T2 （焦烧时间）：对应 ML+2 TH（理论正硫化时间） TC90（工艺正硫化时间）,硫化曲线及其参数,Page 35,橡胶性能在硫化过程中的变化,Page 36,与工艺性能有关的物性

10、项目,橡胶性能的主要项点,Page 37,硬度 拉伸强度 扯断伸长率 定伸应力 扯断永久变形 撕裂强度 粘合强度,热老化性能 臭氧老化性能 紫外老化性能 低温性能 耐介质性能,屈挠性能 磨耗性能 压缩性能 冲击弹性 动态性能,与制品使用性能有关的物性项目,Page 38,五、减振橡胶制品对橡胶材料的要求,Page 39,关于胶料的通用技术标准,常用胶料技术标准,ASTM D2000/SAE J200,汽车用橡胶材料分类系统,HG-T 2196-2004,汽车用橡胶材料分类系统,BN 918043,用于技术目的的合成橡胶供货技术条件 橡胶和橡胶弹性高分子聚合物,GB 9899,防震橡胶制品用橡胶

11、材料,TB/T 2843,机车车辆用橡胶弹性元件通用技术条件,EN13913,铁路方面使用的合成橡胶基弹性元件合成橡胶基机械部件,Page 40,减振橡胶制品对橡胶材料的要求,1. 耐久性,为保证制品的耐久性，必须考虑的一点是随时间老化的性能保持性，因此尽可能从材料及配方两方面将橡胶的耐热温度提高。减振橡胶随时间老化的原因来自于多方面，但主要的还是热氧、动态疲劳、臭氧等老化现象。,Page 41,提升老化性能,化学防护,提高疲 劳性能,物理防护,结构设计,配方设计,耐久性,交联形态的最佳化,防 护,橡胶基体,Page 42,Page 43,Page 44,Page 45,2. 抗蠕变性能,蠕变

12、是指在一定的温度和恒定外力作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象，是一种随时间呈非线性变化的力学松弛过程。橡胶的蠕变性能反应了材料的尺寸稳定性和长期的负载能力，有重要的实用性。,Page 46,弹性形变：可逆，可恢复 塑性形变：不可恢复,Page 47,Page 48,28时不同压力下SBR的压缩蠕变曲线 1-600g；2-500g；3-400g,400g负荷下不同温度时SBR的压缩蠕变曲线1-50 2-28,Page 49,Page 50,Page 51,橡胶减振器的最大使用力应该考虑能够避免过度蠕变，设计时应注意：,在相同应力情况下，为了减小蠕变，橡胶制品设计时应尽量避免受到拉伸力

13、作用和剪切力作用。,在相同应力情况下，橡胶蠕变的大小：拉伸蠕变剪切蠕变压缩蠕变,从使用条件方面考虑，温度的影响最大，所以严格控制温度是十分必要的。,选择合适的生胶的品种和配合体系。,Page 52,3. 耐疲劳性能,柔性关节类产品,Page 53,通过产品结构设计分析，改正局部应变过大的情况,采用材料技术或配方技术来降低胶料的动态生热,Page 54,采用四面体与六面体单元来描绘橡胶垫，取55度胶料的经验弹性模量值，最大应力为1.355MPa。,局部放大图,Page 55,10,20,30,裤型撕裂强度/kN/m,改进前,改性后,27.7,8.5,Page 56,Page 57,10,20,3

14、0,产品疲劳次数/万次,未改性,改性后,34.1,0.7,Page 58,4. 动态性能（动静刚度比、阻尼性能）,理想的橡胶减振制品应具有以下功能： 支撑功能：为支撑要求重量的物体，必须确保足够的静态弹簧常数Ks； 减振功能：相对要求的频率，应具有足够低的动态弹簧常数Kd； 防振功能：为了控制共振（不可避免的）时的传导率增幅，所以应具有 足够的高阻尼性。,在所要求频率下的动态弹簧常数Kd和静态弹簧常数Ks的比值，称之为动态比例因子。这一比值愈小，减振性能愈好，但通常是KdKs1。,Page 59,低动静刚度比,高阻尼比,Page 60,阻尼因子Tan越低，动态生热越低，动静刚度比越小,60,Page 61,谢谢！,