橡胶工艺答案

发布 2022-09-02 16:33:28 阅读 3959

第一章生胶。

3.问答题∶

1.天然橡胶包含那些非橡胶成分,它们对橡胶性能会产生哪些影响?

答:蛋白质:防止老化作用,促进橡胶硫化,使橡胶容易吸收水分,易发霉

丙酮抽出物:促硫化,软化剂

灰分:加快老化。

水分:使制品产生气泡。

2.回答问题并解释原因∶

sbr与nr相比,哪一种更耐热氧老化?

答:sbr,因为sbr分子链的侧基为弱吸电子基团,nr分子链的侧基是推电子基团,前者对于双键和双键的α氢的反应性有钝化作用,后者有活化作用,其次,苯基体积较大,对于反应可能有位阻作用,丁苯橡胶中双键浓度比天然橡胶稍低。

epdm与iir相比,哪一种更耐臭氧老化?

答:epdm(乙丙橡胶),因为iir的双键在主链上,而epdm的双键在侧基上,在主链上影响较大。

nbr与cr相比,哪一种更耐石油类油类?

答:nbr(丁腈橡胶),nbr中含有极性很强的腈基,在各种基团中腈基的电负性最大。

cr与br相比,哪一种更耐臭氧老化?

答:cr(氯丁橡胶),因为cr中主要是-ch=ch-结构,氯的存在抑制了-ch=c-中双键的反应性

br与nr相比,哪一种弹性大?

答:br,因为br分子链无侧基,分子链柔性较好,分子间作用力较小。

3.比较高温丁苯橡胶和低温丁苯橡胶的主要不同点,充油丁苯橡胶、充炭黑丁苯橡胶和未填充丁苯橡胶相比有哪些优点?

答:高温丁苯橡胶分子量分布指数高,支化程度和凝胶含量高,充油的加工性能较好,充炭黑的拉伸强度,撕裂强度较好。

7.根据用途选择一种适当的橡胶。

制造水胎或硫化胶囊---乙丙橡胶。

制造内胎---丁基橡胶

制造耐230℃在石油介质中连续工作的密封件---氟橡胶

具有一定阻燃性、机械强度较高、耐酸碱的运输带覆盖胶---氯丁橡胶

8.试比较一下nr、sbr和br的弹性、耐老化性与硫磺反应性等有何差异?并从化学结构上加以解释。

答:弹性比较:br>nr>sbr,因为br主链上无侧基,nr主链上有侧甲基,sbr侧基是苯基及乙烯基,分子链柔顺性br>nr>sbr

耐老性比较:sbr>br>nr,因为nr主链上侧基是推电子基团,sbr侧基是弱吸电子基团,前者对于双键及双键α氢有活化作用,后者有钝化作用,br无侧基,介于两者之间。

硫磺反应性比较:nr>br>sbr,因为nr主链上侧基是推电子基团,sbr侧基是弱吸电子基团,前者对于双键及双键α氢有活化作用,后者有钝化作用,br无侧基,介于两者之间。

13.什么是再生胶?橡胶再生过程的实质是什么?再生胶有何用途?

答:再生胶的定义:由废旧橡胶制品和硫化胶的边角废料、经粉碎、脱硫等加工处理制得的具有塑性和粘性的材料。

实质:橡胶的再生是废胶在增塑剂(软化剂和活化剂)、氧、热和机械剪切的综合作用下,部分分子链和交联点发生断裂的过程。

应用:(1)在轮胎工业中,再生胶主要用于制造垫带,另外也可用于外胎中的钢丝胶、三角胶条以及小型轮胎、力车胎中等。(2)在工业用橡胶制品中也有应用,如胶管、胶板等橡胶制品中。

14.为什么丁苯胶的硫化速度比天然胶慢?

答:因为nr有推电子的侧甲基,而丁苯橡胶有弱吸电子的苯基和乙烯基侧基在哪些性能上优于nr?试从结构上解释之。

sbr的耐磨性、抗湿滑性、起始龟裂性能及使用温度上限都优于nr。因为nr有推电子的侧甲基,而sbr有弱电子的苯基和乙烯基侧基,sbr分子链侧基是苯基及乙烯基,分子链不易内旋转。

第二章硫化体系。

1.硫磺在nr、sbr、br和nbr这几种橡胶中的溶解性怎样?硫磺交联键的类型有哪几种?

答:室温下,硫磺在nr和sbr中溶解较为容易,在br和nbr中的溶解比较困难。

单硫键-c-s-c-双硫键-c-s-s-c-:耐热、耐老化性能较好,但张伸性能、耐疲劳性能较差多硫键-c-sn-c-机械强度高,耐疲劳性好,但耐热、耐老化性能较差。

2.硫化剂的作用是什么,硫化在制品生产中有何意义?

答:使之生成少量的低硫键,提高硫化胶的拉伸性能。

5.传统硫化体系、有效硫化体系、半有效硫化体系对硫化胶结构与性能有何影响?其应用范围怎样?

答: 常硫量硫化化体系用量:s>1.5份促进剂一份左右

硫化胶结构:以多硫键为主(占70%),低硫键较少

性能特点:拉伸强度高,弹性大,耐疲劳性好;耐热,耐老化性较差,此硫化体系使得胶料交工的安全性好,加工成本低,性能能满足一般要求。

有效硫化体系用量:s0.8-1.5份或部分给硫体代替,促进剂1-1.5份

硫化胶结构:此硫化体系能使硫化胶形成占绝对优势的低硫键(90%)

性能特点:耐热,耐老化性能较好,但拉伸强度、弹性、耐疲劳性较差,多用于在静态条件下使用的制品,如耐油密封圈。

半有效硫化体系用量:低s0.2-0.5份或部分给硫体代替促进剂2-4份

硫化胶结构:多硫键,低硫键大体各占一半。

性能特点:拉伸强度、弹性、耐疲劳性能适中;耐热,耐老化性能稍好,此硫化体系多用于在动态条件下使用的制品,如轮胎胎侧。

6.cr适用的硫化剂是什么?为什么不用硫磺硫化?

答:cr适用的硫化剂是金属氧化物。 因为cr中主要是-ch=ccl-结构,氯的存在减弱了其中双键的反应性,所以其硫化反应活性比nr/sbr/nbr低,不能用硫磺硫化。

9.喷霜产生的原因是什么?为避免喷霜应采取哪些措施?

答:混炼胶产生喷霜的原因:配合剂与橡胶的相容性差、配合剂用量过多、加工温度过高,时间过长、停放时降温过快,温度过低、配合剂分散不均匀。

硫化胶产生喷霜的原因:与橡胶相容性差的防老剂或促进剂用量多了、胶料硫化不熟,欠硫、使用温度过高,贮存温度过低、胶料过硫,产生返原。

减轻喷霜的措施:低温炼胶、使用不溶性硫黄、用硫载体取代部分硫黄、适当提高混炼胶的停放温度(25~30℃)、采用促进剂或防老剂并用,减少单一品种的用量、胶料中添加能够溶解硫黄的增塑剂如煤焦油、古马隆树脂、使用防喷剂。

7.mgo在cr配方中的作用是什么?

答:在高温(100℃以上)能提高硫化胶的定伸应力,并能吸收硫化过程中产生的hcl,在低温下具有稳定剂作用,能防止焦烧,但硫化时间长,且硫化程度不高。

8.在过氧化物硫化体系中,硫化有什么作用?

答:可配用少量硫磺作辅助硫化,使之生成少量的低硫键,提高硫化胶的强伸性能。

9.哪些橡胶可用硫磺硫化,单用硫磺硫化有何缺点?

答:含双键多的可用硫磺硫化。

缺点:硫化时间长,硫磺用量多,硫化温度高,能耗大,硫磺利用率低,橡胶的工艺性能和物理机械性能比有促进剂和活化剂的硫化体系低。

13.硫化曲线中的诱导期、硫化返原、硫化平坦期对一个企业的经济效益有何意义?

答:硫化曲线中诱导期要足够长,充分保证生产加工的安全性,硫化速度要快,提高生产效率,降低能耗。硫化平坦期要长,硫化胶具有较好的机械性能。

并不希望出现硫化返原,这会使硫化胶物理机械能能下降。

14.活性剂(氧化锌和硬脂酸)在硫磺硫化体系中的作用是什么?

答:氧化锌和硬脂酸所组成活性剂课结合形成硬脂酸锌盐,硬脂酸锌盐有较大的溶解能力,可参与硫化反应个过程,减少多硫键的数目,从而改善了耐热、耐老化性能。

下列各种橡胶,哪些可以进行硫化反应?

过氧化物(nr、sbr、iir、cr)②硫磺(nr、br、iir、cr) ③金属氧化物(nr、cr、nbr、iir)

16.试说明nr中不同硫磺用量和促进剂用量对硫化体系类型、交联结构及硫化胶性能的影响。

答:nr的普通硫磺硫化体系,促进剂0.5-0.

6份,硫磺2.5份,所得硫化胶网络70%以上为多硫交联键,硫化胶具有良好的初始疲劳性能,室温下有优良的动静态性能,但不耐热氧老化。高促低硫(促进剂3-5份,硫化剂0.

3-0.5份)或无硫,为有效硫化体系,交联结构中单、双硫键占90%,硫化橡胶有较高的抗热氧老化性能,但起始动态疲劳性差。促进剂、硫磺用量介于以上两种之间,为半有效硫化体系,交联结构中多硫键与单双硫键相当,硫化胶有较好的动态性能,又有中等程度的耐热氧老化性能。

促进剂与硫等物质的量,为平衡硫化体系,交联结构有单硫、多硫、双硫,硫化胶有优良的耐热老化性和耐疲劳性。

22.已知有下列交联网络,请你说出与其相对应的硫化体系。

-c-c-②-c-o-c-③-c-s1-c-和-c-s2-c-④-c-s1-c-、-c-s2-c-和-c-sx-c-(其中以多硫交联键为主)⑤-c-s1-c-、-c-s2-c-和-c-sx-c-(其中以单硫键和双硫键为主)

答:依次是:过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系、有效硫化体系、传统硫化体系、半有效硫化体系

25.橡胶的硫化过程可分为哪几个阶段?试以硫化历程来加以说明。

答:从化学反应角度看,第一阶段:诱导期,各组分相互作用,生成有侧基的橡胶大分子。

第二阶段:交联反应,带有侧基的橡胶大分子与橡胶大分子发生交联反应。第三阶段:

网络熟化阶段,交联键发生短化、重排、裂解,趋于稳定。从宏观角度看,分为焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

第三章橡胶的老化与防护。

3.问答题∶

1.引起橡胶老化的内因,外因有哪些。

答:内因有橡胶分子链结构(双键、a-h)、橡胶内金属离子、橡胶中的配合剂;

外因有物理因素(热、光、电、应力、应变、辐射、水)、化学因素(o2、o3、so2、h2s、酸、碱、金属离子)、生物因素(微生物(细菌、酶)、昆虫(白蚁)

16.为什么ir、nr热氧老化后变软,br、sbr和nbr热氧老化后变硬?

答:因为ir、nr的化学结构主要是顺-1,4-聚异戊二烯,链稀烃发生a-h反应,a-h易于脱掉形成烯丙基自由基,分子链裂解,形成小的分子链,故热氧老化后变软。br、sbr、nbr结构中都含有丁二烯,在进行氧化后发生分子间的交联,所以热氧老化后变硬。

4.石蜡为何能防护静态使用条件下的橡胶臭氧化?

答:石蜡能防止静态变形橡胶的臭氧龟裂。

9.影响臭氧老化的因素有哪些?

10.影响疲劳老化的因素有哪些?

11.防老剂为什么有适当的用量?

12.防老剂按结构可分为几类?各有何特点?

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