【2017年整理】丁苯橡胶共混改性.doc

---------------材料科学与工程专业 成型加工工艺课程设计 题 目： 丁苯橡胶的增强改性 姓 名： 季 赛 学 号： 150412108 班 级： 2012级材料（1）班 指导老师： 张建耀 职 称：高级工程师\教授 起止日期： 2015.11.23——2015.12.6 ? 目录 1.设计背景 3 1.1改性加工目的 4 1.2乳聚丁苯橡胶 5 1.3溶聚丁苯橡胶 6 1.4粉末丁苯橡胶 7 2.丁苯橡胶增强改性加工工艺原理 8 2.1炭黑增强丁苯橡胶应用 8 2.2炭黑的补强机理 8 3.丁苯橡胶改性原料、助剂及设备介绍 9 3.1原料及助剂 9 1）原料 9 2）炭黑 9 3）硬脂酸 10 4）氧化锌 10 6）防老剂 11 7)石蜡油 11 8)防焦剂 11 9)促进剂 12 10)硫化剂 12 3.2主要设备与仪器 13 3.2.1混炼机 13 3.2.2拉伸试验机 14 4.加工工艺及加工流程图 14 4.1 配方设计 14 4.2加工方法 15 1）炼前处理 15 2）炭黑-橡胶混炼 15 3）后加工工艺 15 4）强度测量 16 4.2产品性能测试项目、性能及测试标准 16 1）性能指标 16 2）性能参数标准 18 4.3加工流程图 18 5. 设计总结 18 1.设计背景 丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。 中文名: 丁苯橡胶 外文名: Polymerized Styrene Butadiene Rubber 密度: 1.04 g/mL 性状: 白色疏松柱状固体 1.1改性加工目的 炭黑增强丁苯橡胶是以橡胶为基体，以炭黑颗粒为增强相的复合材料。炭黑在橡胶体系中起补强和填充作用，以改善橡胶制品性能。纯丁苯橡胶拉伸强度只有3.5MPa，没有应用价值，加入炭黑补强后，其拉伸强度提高到25MPa左右。 按聚合工艺，丁苯橡胶分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）。与溶聚丁苯橡胶工艺相比，乳聚丁苯橡胶工艺在节约成本方面更占优势，全球丁苯橡胶装置约有75%的产能是以乳聚丁苯橡胶工艺为基础的。乳聚丁苯橡胶具有良好的综合性能，工艺成熟，应用广泛，产能、产量和消费量在丁苯橡胶中均占首位。充油丁苯橡胶具有加工性能好、生热低、低温屈挠性好等优点，用于胎面橡胶时具有优异的牵引性能和耐磨性，充油后橡胶可塑性增强，易于混炼，同时可降低成本，提高产量。目前，世界上充油丁苯橡胶约占丁苯橡胶总产量的50-60%。 乳聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，配以其他辅助化工原料，在一定工艺条件下，经乳液法聚合首先生成丁苯胶浆，脱除胶浆中未转化的单体后，再经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。 溶聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，在烃类溶剂中，采用有机锂化合物作为引发剂，引发阴离子聚合制得的聚合物胶液，加入抗氧剂等助剂后，经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。 表1.1 丁苯橡胶（结合苯乙烯23.5%）的物理性能 性能 未硫化胶 纯胶硫化胶 填充50份炭黑硫化胶 密度，kg/m3 933 980 1150 体积膨胀系数，β=(1/V)(δV/δT)，K-1 932.5-933.5 940-1000 530×10-6 玻璃化温度，K 660×10-3 660×10-6 221 比热容(cp)，KJ/(kg·K) 209-214 650-700×10-6 1.50 ΔCρ/αT，KJ/(kg·K) 1.89 221 -- 导热性，W/(m·K) 3.2×10-2 1.83 0.300 燃烧值，MJ/kg -- 0.190-0.250 -- 折射率(nρ) -56.5 -- -- dnρ/dT，K-1 1.5345 -- -- 介电常数(1kHz) 1.534-1.535 -- 2.50 体积弹性模量(等温)，GPa -37×10-5 2.66 400-600 扯断伸长率，。% 2.5 1.96 17-28 拉伸强度中，MPa 1.89 400-600 -- 表1.2 SBR与NR强度对比表 性能 SBR NR 生胶格林强度/MPa ~0.5 1.4-2.5 纯胶硫化胶拉伸强度/MPa 1.4-3.0 17-25 填充50份炭黑硫