橡胶材料-第5章 软化与增塑体系课件.ppt

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1、第五章软化与增塑体系软化增塑剂的分类及常用品种的性能15.1橡胶增塑剂的概念增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。过去习惯上根据应用范围不同分为软化剂和增塑剂。软化剂多来源于天然物质，常用于非极性橡胶；增塑剂多为合成产品，多用于极性合成橡胶和塑料中。目前由于所起的作用相同，统称为增塑剂。2021/7/2825.2增塑剂的作用1．改善橡胶的加工工艺性能：a.通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；b.通过增加胶料的可塑性、流动性、

2、粘着性改善压延、压出、成型工艺。2．改善橡胶的某些物理机械性能：降低制品的硬度、定伸应力、提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等。3．降低成本：价格低、耗能省。2021/7/2835.3对增塑剂的要求增塑效果好，用量少，吸收速度快；与橡胶的相容性好，挥发性小、不迁移；耐寒性好，耐水、耐油、溶剂；电绝缘性好，耐燃性好，无色、无毒、无臭，价廉易得。2021/7/2845.4橡胶增塑的方法提高橡胶可塑性的方法主要有以下三种：物理增塑法：加入物理增塑剂化学增塑法：化学增塑剂机械增塑法：通过机械剪切作用，提高可塑性。可单独应用，与前两种方法一起使用时，效果更好。5.5增

3、塑剂与橡胶的相容性1．增塑剂与橡胶的相容性相容性是指两种不同的物质混合时形成均相体系的能力。相容性好，两种物质形成均相体系的能力强。橡胶与增塑剂的相容性很重要，若相容性差，增塑剂则会从橡胶中喷出，甚至难于混合、加工。橡胶与增塑剂的相容性的预测方法是采用溶解度参数（δ）。在不考虑氢键和极化的影响下，一般橡胶与增塑剂的溶解度参数相近，相容性好，增塑效果好。橡胶的增塑可以看成是低分子增塑剂溶解于橡胶中的一种过程，可利用聚合物—溶剂体系的相应规律来分析橡胶与增塑剂的相互作用。吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，溶解能自发进行，相容性好溶解焓变：ΔH=υ1υ2

4、（δ1-δ2）2υ1、υ2—橡胶、增塑剂的体积分数δ1、δ2—橡胶、增塑剂的溶解度参数因为溶解过程ΔS>0，所以要使ΔG<0，ΔH应尽可能小，因此δ1、δ2要接近。5.5增塑剂与橡胶的相容性2．增塑剂与橡胶相容性的实验预测研究发现，在不饱和橡胶中使用增塑剂时，增塑剂的不饱和性高低对增塑剂和不饱和橡胶的相容性有很大影响。增塑剂的不饱和性越高，增塑剂与不饱和橡胶的相容性越好。测定增塑剂不饱和性的方法是测其苯胺点。苯胺点：同体积的苯胺与增塑剂混合时，混合液呈均匀透明时的温度。苯胺点越高，说明增塑剂与苯胺的相容性越差，不饱和性低。苯胺点在试管内线加入5～10mL苯胺

5、后，再加入同体积的试料，然后从下部加热，直至出现均匀的透明溶液，此时的温度谓之该油的苯胺点。芳香烃类增塑剂的分子结构与苯胺最接近，易溶于其中，故苯胺点最低。苯胺点低的油类与二烯类橡胶有较好的相溶性，大量加入而无喷霜现象。相反，苯胺点高的油类，需要在高温时才能与生胶互溶，所以在温度降低时就易喷出表面。操作油苯胺点的高低，实质上是油液中芳香烃含量的标志。一般说来，操作油苯胺点在35～115℃范围内比较合适。5.6增塑剂作用机理1．非极性增塑剂作用机理非极性增塑剂增塑非极性橡胶时，由于分子量小，无规渗透于大分子之间，增大了分子间的距离，削弱了大分子间作用力，使大分

6、子间滑移容易，流动性提高。增塑剂的加入会降低橡胶的玻璃化温度Tg，Tg下降值与增塑剂的体积分数有直接关系：ΔTg=kφ1k-常数；φ1—增塑剂的体积分数2．极性增塑剂的作用机理极性增塑剂增塑极性橡胶时，极性的增塑剂低分子的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位，对大分子链段起包围阻隔作用，从而增加了大分子链段之间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了大分子链段的运动性，从而提高了橡胶的塑性。ΔTg=knk—与增塑剂性质有关的常数；n—增塑剂的摩尔数。5.6增塑剂作用机理5.7增塑剂增塑效果的表征增塑剂对橡胶的塑化作用通常用橡胶的门尼粘度的降低值来衡量，表

7、征方法主要有两种：1．填充指数（EI）在一定的温度下，把高门尼粘度的橡胶塑化为某一标准门尼粘度值时所需要的增塑剂的份数。填充指数越小，对橡胶的塑化作用越强。2．软化力（S.P.）在一定的温度下，以一定量的增塑剂填充橡胶时，其门尼粘度的下降率称为软化力。软化力高，对橡胶的塑化作用强。5.8软化增塑剂的分类及常用品种的性能5.8.1、软化增塑剂的分类5.8.2.1、石油系软化(增塑)剂5.8.2.2、煤焦油系软化(增塑)剂5.8.2.3、松油系软化(增塑)剂5.8.2.4、脂肪油系软化(增塑)剂5.8.2.5、酯类增塑剂5.8.2.6、低聚物5.8.3、新型增塑

8、剂115.8.1增塑剂的分类1．根据作用机理分：物理