特种配合体系.ppt
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1、第六章 特种橡胶配合体系,本章主要内容,发泡体系粘合体系阻燃体系着色体系导电体系防静电体系,性能减震、缓冲、吸音、隔热。应用汽车零部件、保温、致冷、健身器材、工业制品和日用品。品种胶乳海绵、聚氨酯海绵、干胶海绵,6.1 发泡体系,一.海绵橡胶的泡孔结构和性能特点,开孔结构、闭孔结构和混合孔结构。,开孔海绵的特点,较低的回弹性 较高的压缩永久变形 较差的力学性能 较差的保温隔热性能 较高的吸水性 较小的表观密度 一般由无机发泡剂、模压制成。,开孔海绵橡胶的应用,广泛应用于减振、缓冲、吸音等场合,如可用作地毯底衬、缓冲垫、胶垫、拳击手套、隔音材料等。在压缩变形过程中,除了海绵橡胶基体材料本身的内耗
2、外,泡孔内气体进出也能消耗部分能量,起到减振缓冲作用。大量的开口泡孔可吸收较大体积的液体,因此广泛用于吸水、吸溶剂等场合。,闭孔海绵的结构特点,较低的吸水性较高的回弹性良好的保温隔热性能表观密度比开孔海绵高一般由有机发泡剂、采用模压或挤出成型制成。,多用于水上漂浮制品、缓冲器材、保温隔热材料、体育器材等,如渔网的浮子、空调、加热器的保温管、各种封口、密封圈、垫圈、棒球等。生产时一般通过模压或挤出成型硫化,先制成片状、条状、管状及其他形状,然后根据要求切割或冲切成制品。产品的切割面有泡孔,非切割面无孔。,闭孔海绵橡胶的应用,按化学组成分类按产生的气体分类按吸放热分类,二发泡剂的分类,按化学组成分
3、,按化学组成分类,低压发泡剂:,无机或有机压缩气体如CO2、N2、空气,挥发性有机液体如戊烷、庚烷、氯代甲烷,无机发泡剂,有机发泡剂,反应型:NaCO3,H2O2,Zn,热分解型:(NH4)2CO3,NH4HCO3,偶氮类:AC,DB,AIBN,P,LD磺酰肼类:OT(OBSH),BSH,TSH亚硝基类:H,BL 叠氮类:苯磺酰叠氮,对甲苯磺酰叠氮脲基类:尿素,RA,BH,物理发泡剂,化学发泡剂,高压发泡剂:,发泡剂是使橡胶发泡的动力来源。对橡胶发泡剂的要求:贮存稳定、无毒、无味、对无污染或变色。热分解速度较快,发气量可控。在胶料中易分散均匀。不影响橡胶的硫化历程。价格低廉。,对发泡剂的要求,
4、无机发泡剂的主要特征:粒子较粗,海绵孔眼较大,多用于开孔结构海绵;多数是白色,没有色泽污染,但会促进硫化;气体多数是二氧化碳,水和氨气,而不是氮气;分解温度不稳定,多数是吸热反应。,1.无机发泡剂,常用的无机发泡剂,最重要、用量最大的是碳酸氢钠。分解温度范围130180,分解放出水和CO2,发气量约为267 ml/g。分解温度较高,单用时发气量仅为理论发气量的一半左右,常配入硬脂酸、油酸等脂肪酸作助发泡剂,降低分解温度,加快发气速度,提高发气量。分散困难,用油或蜡包覆后,分散容易且能加快分解。碳酸氢钠易吸潮结块,使用之前要注意干燥保存。,碳酸铵:稍微加热或遇热水即可分解,60时完全挥发,不易与
5、橡胶混合,多用作胶乳海绵的发泡剂,其他场合很少采用。碳酸氢铵:碳酸氢铵在3660范围内分解放出氨气和CO2,发气量为700850ml/g,在所有发泡剂中发气量为最大,应用时直接加入胶料中。碳酸钠:不能单独作发泡剂,常加入氯化铵或硬脂酸作助发泡剂。亚硝酸钠:不能单独作发泡剂,常加入氯化铵或硬脂酸作助发泡剂。,其它无机发泡剂,有机发泡剂的主要特点:粒子较细,在聚合物中分散性较好,发孔均匀;分解温度范围较窄,容易控制;发气量大,容易实现高倍发泡;气体以氮气为主,透过系数低,用于闭孔结构的海绵。若加入合适的助发泡剂或选择合适的硫化条件,也可产生开孔结构。,2.有机发泡剂,(1)发泡剂AC(2)发泡剂H
6、(3)发泡剂OT,常用有机发泡剂,发泡剂AC,化学名称:偶氮二甲酰胺分解温度:205215发气量:220ml/g产生气体:氮气、一氧化碳、二氧化碳、氨气助发泡剂:ZnO、硬脂酸锌、油酸锌、有机金属络合物、甘油、二元醇、表面处理的尿素以及含有锌或钡的稳定剂等。常用量:210份。,发泡剂H,化学名称:二亚硝基五亚甲基四胺分解温度:290205发气量:260275ml/g发泡效率高,泡孔不塌陷。助发泡剂:酸性防焦剂、促进剂、硫化活化剂、脂肪酸和松香酸均可降低分解温度,其中邻苯二甲酸酐、尿素的效果最好。易燃、易使发泡中心烧焦、有臭味;加入尿素可克服。常用量210份。,发泡剂OT,又称发泡剂OBSH。分
7、解温度:161。发气量:313ml/g。助发泡剂:硬脂酸、尿素、三乙醇胺和二苯胍。常用量:115份。宜用于浅色海绵制品。,将一种或多种发泡剂与助发泡剂复配而成。由于无机发泡剂在发泡过程中多是吸热的,有机发泡剂在发泡过程中是放热的,因此吸放热平衡,发泡及硫化温度稳定,分解温度适中,很有发展前途。,(三)复合发泡剂,三、影响橡胶发泡的因素,原理:发泡剂或再加入助发泡剂,在硫化温度下发泡剂分解释放出气体,被胶料包围形成泡孔,使胶料膨胀形成海绵。影响因素:发泡剂的发气量及产生气体的速度发泡剂的分解速度与胶料硫化速度的匹配助发泡剂的影响胶料的粘度温度的影响混炼的影响,发泡剂的发气量:单位质量的发泡剂完全
8、分解所释放出的气体在标准状态下的体积,单位为ml/g。发泡剂的分解速度:在一定温度下,一定质量的发泡剂单位时间分解释放出的气体量。对同一种发泡剂,粒径小,温度高,其分解速度快。发泡剂的发气量与分解速度影响泡孔的大小和结构,发气量大,分解速度快,形成的泡孔大,开孔的几率大。,1.发泡剂的发气量和分解速度,选择发泡剂品种和胶料的硫化体系是关键。,2.发泡剂的分解速度与胶料硫化速度的匹配,在A点之前分解(曲线1),无泡孔产生。,发泡剂在AB段分解(曲线2),形成开孔结构。,在BC段发泡(曲线3),有较多的闭孔结构生成;,在D点或D点以后发泡(曲线5),不能发泡。,在CD段发泡(曲线4),形成闭孔结构
9、且泡孔较小;,硫化曲线,用于分解温度高于橡胶硫化温度范围的发泡剂;降低发泡剂的分解温度,或增加其在硫化温度下的发气量。助发泡剂的相对有效性:用低于发泡剂分解温度的某一温度下,一定时间内,使该发泡剂分解产生的气体量来衡量。助发泡剂的粒径越细,其相对有效性越强。,3.助发泡剂的影响,影响气体在胶料中的扩散速度。粘度太低,气体扩散太快,易逸出,不能使橡胶发泡;粘度太高,限制气体膨胀,孔径细小,甚至不能发泡。开孔海绵胶料的粘度宜低一些;闭孔海绵胶料的粘度宜高一些。发泡胶料的门尼粘度3050之间,加入1030份软化剂。,4.胶料粘度的影响,发泡剂的分解温度范围应与橡胶硫化温度一致,才能形成理想的泡孔结构
10、。温度对发泡剂分解速度和胶料硫化速度的影响可能不同,升温有可能会使二者不再同步,影响泡孔的结构;温度过高,会引起胶料物理机械性能下降,因此橡胶发泡和硫化有一最佳温度范围。,5.温度的影响,发泡剂的分散情况和加料顺序也会影响橡胶的发泡。发泡剂的分散性影响泡孔孔径的均匀性。对分解温度较高、贮存稳定、粒子较细的发泡剂,应先加。对分解温度高、粒子较粗的发泡剂,可与固体配合剂一起加;对分解温度低,贮存不稳定的发泡剂,在混炼快结束时或在薄通时加入,以减少发泡剂的损失;对液体发泡剂,可将其制成膏状物加入,提高其在胶料中的分散度。,6.混炼的影响,聚氨酯泡沫:由大量微细孔洞及聚氨酯树脂孔壁组成的多孔性聚氨酯材
11、料,一般称之为“聚氨酯泡沫塑料”(Polyurethane Foam or Cellular Polyurethane)。聚氨酯泡沫是聚氨酯材料中用量最大的品种之一,用量在50以上。主要特征:多孔性、低密度、比强度高、无臭、透气性好(软泡)、高绝热性(硬泡)、泡孔均匀、耐老化,对金属、木材、玻璃、纤维等具有很强的粘附性。,四、聚氨酯泡沫,分类 A、按软硬程度即耐负荷性能的不同:聚氨酯软泡 可分为普通软泡、超柔软泡沫、高承载型软泡、高回弹泡沫等。B、生产工艺可分为:块状泡沫及模塑软泡 块状泡沫:通过连续法生产的大体积泡沫再切割成 所需形状的泡沫制品。模塑软泡:一 般为间隙法生产,原料直接在模具
12、中发泡成型,即制成所需形状的泡沫 制品。模塑泡沫按熟化方式分,可分 为热熟化和冷熟化软泡。C、以多元醇原料分:聚酯型软泡和聚醚型软泡。,主要用途1、座椅、沙发、头枕、床垫等,聚氨酯慢回弹枕头,汽车头枕,2、各种服装及鞋衬里,3、各种减震、包装垫材,5、其它 各种玩具、超柔软泡沫、网化泡沫、高吸水泡沫、吸音泡沫等。,网化泡沫,吸音泡沫,硬质聚氨酯泡沫(rigid PU foam)简称聚氨酯硬泡,这类泡沫具有绝热效果好、重量轻、比强度大、耐化学品优良以及隔音效果好等特点。聚氨酯硬泡在建筑、石油化工、冷藏、造船、车辆、航空、机械、仪表等工业部门广泛应用,作绝热材料和结构材料。其中最主要的应用领域有:
13、用作冰箱、冷柜、冷藏集装箱、冷库等的保温层材料,石油输送管道及热水输送管道保温层,建筑墙壁及屋顶保温层、保温夹心板,等等。,2)硬质聚氨酯泡沫料,聚氨酯硬质泡沫的特点:、聚氨酯泡沫具有重量轻、比强度高、尺寸稳定性好。在20条件下存放24h,硬质泡沫体的线性变化率小于1。、聚氨酯硬泡的绝热性能优越 聚氨酯硬泡的闭孔结构含量大于90,封闭在泡孔内的气体具有极低的热传导系数。,建筑材料绝热性能比较,主要用途 石油化工管路、贮罐等的隔热保温;油田输油管道的保温;冷库、冷藏集装箱、冰箱、冰柜等的保温、绝热。还可用于制造仿木家具;结构泡沫;汽车部件(门板、顶棚等)。,冰箱,建筑夹心板,冷藏集装箱,PU硬泡
14、,管道保温,PU泡沫层,建筑保温,仿木雕塑,结构RIM产品,汽车仪表盘,汽车顶棚,轨道枕木,3)半硬质聚氨酯泡沫半硬质泡沫塑料(简称半硬泡)是硬度介于软泡与硬泡之间的一种泡沫塑料。聚氨酯半硬泡是聚氨酯泡沫塑料的一大品种。该类制品的特点是具有较高的压缩负荷值。半硬泡池这种高滞后损失特性使其不适用于制造柔软的座垫材料,而特别适合用作各种吸能减震材料。半硬泡与高承载聚氨酯软泡及低密度韧性聚氨酯硬泡之间没有严格的区别。从泡沫分子结构看,它的交联密度远高于软质泡沫塑料而仅次于硬质泡沫塑料制品,交联点之间的平均分子量Mc一般在6502500之间,最好在12002000之间。,整皮半硬泡 整皮模塑泡沫塑料(
15、integral skin foam,简称ISF)又称自结皮泡沫塑料(self skinning foam),是在制造时自身产生致密表皮的泡沫塑料。整皮泡沫塑料有高密度软泡(即半硬池)和硬质泡沫塑料之分,后者用作结构材料如仿木材等。大部分整皮聚氨酯泡沫塑料属半硬质泡沫塑料。微孔聚氨酯 弹性微孔聚氨酯是一种介于聚氨酯弹性体和泡沫塑料之间的材料。与普通泡沫塑料相比,它具有较高的密度,较高的弹性和强度,可称之为微孔聚氨酯弹性体;但它又是一种中高密度的半硬质的泡沫塑料,可称为微孔聚氨酯泡沫塑料。微孔泡沫可制成整皮制品。一般应用于制鞋工业及汽车工业。,汽车仪表盘和方向盘,微发泡轮胎,PU鞋底,轮胎支撑体
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- 特种 配合 体系
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