《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 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) 分子量及分子量分布
(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
0.4 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30~40万，有较多的低分子部分。低分子部分可以起内润滑的作用，提供较好的流动性、可塑性及加工性，具体表现为混炼速率快、收缩率小、挤出膨胀率小。 分子量高部分则有利于机械强度、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。 橡胶的大部分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；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。
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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：质料及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，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，则聚合物越难燃
1.2 各种生胶的分类、制法及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、 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，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的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及主要用途（或列表说明）。(作业1)
1.7 比较NR、SBR和EPDM的耐热性；比较NBR、ECO和FPM的耐寒性；比较NBR、ACM和FPM的耐热性；比较IIR、BR和SBR的疲劳生热性能。为什么? (作业2)
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、交联键互换重排反应(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，则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）、交联反应（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
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焦烧时间：热硫化开始前的延迟作用时间，相当于硫化反应中的诱导期 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:胶料从加入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: 胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的时间.M90=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，增加胶料或胶浆的贮存寿命 喷霜:胶料中的液体和固体配合剂由内部迁移到表面的现象
硫化返原:胶料在140℃～150℃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及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；加入抗硫化返原剂。
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、NDPA 2.4 促进剂的分类、结构及其特性。(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、硫化胶性能及适用橡胶。
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180～240℃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及应用。
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1.8~2.5之间，所以降低温度可大大进步**效率
2.8 平衡硫化体系及其应用。
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、应用及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β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，则硫化速度慢，两者并用最佳， 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。
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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
NR 100 氧化锌 5 硬脂酸 2 防老剂4010NA 2.5
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，则每次拉伸到同样的伸长比所需的应力都比前一次要低；若是拉伸比大大超过上一次，则其拉伸曲线就急剧上升与第一次曲线衔接，每次的曲线都在前一次的下面的现象。
3.2 填料的分类及其在橡胶中的主要作用。P77 3.3 炭黑的分类、结构与性能。P78-81
3.4 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。
未经表面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”（混炼胶在停放一定时
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间后粘度明显增加，流动性变差）。 防止结构化的途径：
在混炼时加入某些可以与白炭黑表面羟基发生反应的物质（称为结构控制剂）；或将白炭黑表面改性。
3.6 为什么要进行填料的表面改性? 填料表面改性的主要方法是什么?P99 3.7 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，对成本、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、加工工艺和成本等的要求。考虑其基本性能需要，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及防护特性。 4.6 如何选用橡胶防老剂?
物理防护法：P129 避免橡胶与老化因素相互作用的方法，如橡塑共混、表面镀层、加入光屏蔽剂和石蜡等。 化学防护法：P130 通过加入化学防老剂来阻止或延缓橡胶老化反应进行的方法，如加入化学防老剂。 防老剂：
老化温度系数：温度每升高10℃，氧化反应速度大约加快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：反应性防老剂，具有不易被抽出，不挥发的特点，防护功效持久。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应
热氧老化的吸氧过程 迅速吸氧期、恒速反应期、加速反应期、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应
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应为主。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。P117-119 （1）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，引发链式反应。 （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及防护特性。P135-136
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橡胶工艺原理_复习思考题_ 答案
