现代橡胶工艺学复习题(2)

2019-03-28 20:54

答:与天然橡胶相比,异戊橡胶质量及外观都较均匀,颜色较浅,塑练快。未硫化胶流动性能好于天然橡胶,生胶又冷流倾向,格林强度较低,硫化速度较慢,压延、压出时的收速率较低,粘合性不亚于天然橡胶。 与硫化的天然橡胶比,异戊橡胶硫化胶的硬度、定向应力和拉伸强度比较低,扯断伸长率稍高,回弹性与天然橡胶相同,在高温下回弹性比天然橡胶稍高,生热性及压缩永久变形、拉伸永久变形都较天然橡胶的低。异戊橡胶的耐老化性能稍逊于天然橡胶。 11、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。

12、试从化学结构上说明IIR为何具有优良的耐老化和耐气透性?硅橡胶为何耐

高温?

答:分子主链周围有密集的侧甲基,且无极性基团和活性基团。异戊二烯的数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键(单个存在),可近似看作饱和橡胶,所以它耐老化,透气性好。对于硅橡胶来说,硅橡胶是分子主链中为—Si—O—无机结构,热稳定性好,因此耐高温。

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、试分析丁苯胶中苯乙烯对其性能的影响?

答:结合苯乙烯含量增加,硬度上升,模量上升,弹性下降;压出收缩率下降,压出制品光滑;耐低温性能下降;在空气中热老化性能变好;此外,随着结合苯乙烯含量的增加,溶聚丁苯橡胶的磨损指数下降,加工性能及抗湿润滑性提高。 15、为什么丁苯胶的硫化速度比天然胶慢? 16、SBR在哪些性能上优于NR?试从结构上解释之

答:(一):物理机械性能:

1:具有较好的弹性:虽然丁苯橡胶的弹性低于天然橡胶,但在橡胶中仍属于较好的。这是由分子的柔性决定的,由Tg可以做出判断,SBR的Tg比NR高15℃,这说明SBR的分子柔性低于NR,因为其分子链上侧基是苯基及乙烯基,他们的摩尔体积大于分子链上有侧甲基的NR的摩尔体积;

其次,SBR的内聚能密度稍高于NR,所以,其大分子间作用力就大,分子的旋转运动受到的约束力就大。

2:SBR是非自补强橡胶:SBR不能结晶,其未补强的硫化胶的拉伸强度,撕裂强度以及生胶的格林强度低于NR。 3:SBR的耐磨性能优于NR;

4:SBR耐龟裂性能优于NR:其双键数量比NR少,与空气中臭氧发生反应产生龟裂。

5:SBR的抗湿滑性比顺丁橡胶大;

6:SBR的电性能及介质性能与NR相近:因为他们都是非极性二烯类橡胶。 :化学性质

1:SBR与NR一样都是不饱和非极性碳链橡胶,所以具有类似化学反应性,即可以用硫磺硫化,不耐老化等共性。SBR反应性略低,因为SBR分子链的侧基为弱吸电子基团,NR为推电子基团,前者对于双键及双键的α氢有钝化作用,后者有活化作用:

2:苯基体积较大,对于反应可能有位阻作用,SBR中双键浓度比NR稍低,所以其活性比NR稍低,表现在硫化速度慢,耐老化性稍好,使用上限温度比NR高10~20℃。

第二章 硫化体系

1.硫化剂的作用是什么?

答:与橡胶大分子起化学作用,使橡胶线性大分子交联形成空间网络结构,提高性能,稳定形状。

2.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(天然橡胶)和SBR(丁苯橡胶)中溶解较为容易,而在BR(顺丁橡胶)、NBR(丁腈橡胶)中的溶解就比较困难。 硫磺交联键的类型有:单硫键、双硫键和多硫键 3.哪些橡胶可用硫磺硫化,单用硫磺硫化有何缺点?

答:不饱和橡胶即二烯烃类橡胶一般都能与硫磺进行反应。不耐热养老化,硫化胶不能在较高温度下长期使用。

4.喷霜产生的原因是什么?为避免喷霜应采取哪些措施?

答:喷霜是指配合剂(如硫磺、TMTD、硬脂酸、石蜡、防老剂等)从胶料中迁出表面的现象。 喷霜产生的原因,从配方上说,主要是由于这些配合剂的用量超过了其饱和的溶解度用量所致。

为了防止喷霜,首先应注意硫磺和促进剂的用量要适当,应严格控制正硫化,并加强对游离硫的控制,必要时可采用不溶性硫磺。

5.什么是传统硫化体系、有效硫化体系和半有效硫化体系?

答:普通硫化体系:有常用硫磺量(>1.5份)和常用促进剂量配合组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成较多的多硫键和少量的低硫键。

有效硫化体系:由低硫磺量(0.3~ 0.5份)或部分硫给予量与高促进剂量(一般为2~ 4份)配合组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成占绝对优势的低硫键(单硫键和双硫键)。

半有效硫化体系:由硫磺量0.8~1.5份(或部分硫给予体)与常用促进剂量配合所组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成适当比例的低硫键和多硫键。

6.用过氧化物硫化和树脂硫化各须注意哪些问题?

答:用过氧化物硫化需注意:尽量避免使用或少用酸性物质,配方中应少用防老剂或使用低量酚类防老剂。 用树脂硫化需注意:硫化温度

7.用硫磺、有机多硫化物、过氧化物、树脂硫化时,其硫化胶性能有何特点? 答:硫磺硫化:具有高强高、高抗撕性、耐热氧、抗硫化返原、耐动态疲劳性和生热低的特点。 有机多硫化物硫化:交联键的互换反应使网络内部产生瞬时流动,在一定程度上改变了初始硫化过程中的网络不均匀性,使硫化胶承受更大的变形和应力。 过氧化物硫化:具有优越的抗热养老化性能、化学稳定性高,压缩永久变形小的特点。树脂硫化:高耐热性,高曲挠性。

8.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:普通硫化体系:使用这种硫化体系能使硫化胶形成较多的多硫键和少量的低硫键(单硫键和双硫键)。硫化胶的拉伸强度较高,耐疲劳性好。缺点是耐热和耐老化性能较差。应用范围:常温下各种动、静态条件下用制品。

有效硫化体系:由低硫磺量(0.3~ 0.5份)或部分硫给予量与高促进剂量(一般为2~ 4份)配合组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成占绝对优势的低硫键(单硫键和双硫键)。硫化胶的耐热、耐老化性能好。缺点是拉伸强度和耐疲劳性能较低。应用范围:适用于高温硫化、厚制品硫化,耐热的和常温静态制品。半有效硫化体系:由硫磺量0.8~1.5份(或部分硫给予体)与常用促进剂量配合所组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成适当比例的低硫键和多硫键。硫化胶的扯断强度和耐疲劳性适中,耐热、耐老化性能较好。应用范围:中等温度耐热氧的各种动静态制品。

9.CR适用的硫化剂是什么?为什么不用硫磺硫化?

答:硫调型的CR用ZnO和MgO硫化,非硫调型的CR除了用ZnO和MgO硫化外,还要配合假如硫脲类促进剂如NA-22等。 在氯丁橡胶中,一般不单独使用硫磺硫化体系的促进剂,因为各种促进剂对氯丁橡胶硫化影响不同,有些对氯丁橡胶的硫化起滞后作用,有的使硫化速度太快。最好的是TMTD/S/D/ZnO/MgO并用的体系,能获高的硫化状态,较高的强力、回弹性及伸长率。硫化胶具有良好加工安全性和网络稳定性。 10.MgO在CR配方中的作用是什么?

答:MgO在加工过程中起防焦剂作用,炼胶时起塑化作用,硫化时吸卤化氢,防止氯化氢对纤维的侵蚀,增加硫化胶的定伸应力。 11.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。

12.有机促进剂的作用;有几种分类方法,各是怎样分类的?

答:作用:促进剂加到硫磺硫化的胶料中与活化剂组成了一个完整的硫化体系。

在硫化反应的前期即诱导期 期间,各种促进剂与活化剂硫磺相互作用,使胶料的粘度发生了显著变化。

分类;(1)按促进剂的结构分类根据促进剂的化学结构可分为八大类

噻唑类:M,DM等

秋兰姆类:TMTD,TMTM等 次磺酰胺类:CZ,NOBS,等 胍类:D(DPG)等

二硫化氨基甲酸盐类:ZDC,ZDMC等 硫脲类:NA-22,(EDU)等 醛胺类:促进剂H等 黄原酸盐类:ZIX等

(2)按PH值分类 <7酸类 >7碱类 =7中性 (3)按硫化速度分类

超级速级 超速级 准速级 中速级 慢速级

13.指出下列促进剂的化学名称、结构式和硫化特性

D DM M CZ NOBS DZ TMTD PZ

D,二苯胍 中慢速碱性促进剂

DM ,二硫化二苯并噻唑准速级酸性促进剂

M,硫醇基苯并噻唑准速级酸性促进剂

CZ, N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中性促进剂

准速级

NOBS,N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺准速级中性促进剂

DZ,N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺促进剂

准速级中性

TMTD,二硫化四甲基秋兰姆超速级酸性促进剂

PZ,二甲基二硫代氨基甲酸锌

14.在制定胎面胶配方时,常采用哪些促进剂?

超超速级酸性促进剂

答:胎面胶应具有的使用性能:机械强度高,耐磨,弹性好,有一定的耐热耐老化性能。因以合成胶为原料时加入炉里作补强剂,它对胶料有促胶烧作用,故要求促进剂有一定长的焦烧时间,为此可选择常硫量+(噻唑类,次磺酰胺类)这样一种硫化体系,此硫化体系含适当低硫键和可满足性能要求的硫键。

15.促进剂并用形式有哪几种?如要提高DM和NOBS的硫化活性时,应并用何

种促进剂?

答:(1)活化噻唑类硫化体系DM(或M)/D(H)是A-B型并用活化体系(2)活化次磺酰胺类硫化体系,这个并用体系有俩种并用方式即:CZ/D属N-B型活化并用体系:CZ/TMTD(ZDC)属N-A型活化并用体系,并用噻唑类或秋兰姆类的酸性促进剂如:DM,TMTD

16.防焦剂的种类及特性

答:(1)有机酸如水杨酸、领苯二甲酸酐。优点是价格便宜缺点是反对酸性促进剂起延滞作用,对次磺酰胺类促进剂无效,又影响硫化速度,不是一种理想防焦剂,

(2)亚硝基化合物亚硝基二苯胺是目前最广泛使用的防焦剂,它对硫化速度不


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