江苏大学 橡胶工艺学考试答案

第一章生胶 三．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：NR中的含氮化合物都属于蛋白质。（a）蛋白质有防止老化作用；（b）分解放出氨基酸促进橡胶硫化；（c）使橡胶容易吸收水分，易发霉；（d）蛋白质的吸水性使制品的绝缘性降低。

丙酮抽出物：指橡胶中能溶于丙酮的物质，主要是一些高级脂肪酸和固醇类物质。 高级脂肪酸：软化剂、硫化活化剂（促进硫化） 甾醇：防老剂 磷脂：分解放出游离的胆碱，促进硫化

少量的胡萝卜素：物理防老剂（紫外线屏蔽剂）

灰分：是一些无机盐类物质，主要成分是Ca、Mg、K、Na、Cu、Mn等。其中K、Na、Ca、Mg影响橡胶的电性能；Cu、Mn等变价金属含量多加速橡胶的老化（限度＜3ppm）。 水分：对橡胶的性能影响不大，若含量高，可能会使制品产生气泡。 2.回答问题并解释原因∶ ①SBR与NR相比，哪一种更耐热氧老化?

SBR耐热氧老化比NR稍好原因：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。 ②EPDM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。

③NBR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。 ④CR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

⑤BR与NR相比，哪一种冷流性大? 哪一种回弹性大?

答：BR冷流性较大，因为BR是溶液聚合的，分子量分布窄，支化少，凝胶少。断裂伸长比λb低及Tg低造成的。

BR比NR回弹性大，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.在NR、IR、SBR、BR、EPR、IIR、CR和NBR中，哪些属于结晶自补强橡胶?结晶是通过 什么途径对橡胶起补强作用? 答：

4.试简述NR与IR在性能上的主要不同点及原因

未硫化胶流动性好于NR，生胶有冷流倾向，格林强度低，硫化速度较慢，IR压延、压出时收缩率较低，粘合性不亚于NR。 IR硫化胶相比于NR硬度，定伸应力和拉伸强度较低，扯断伸长率稍高，回弹性与NR相同，高温下回弹性比NR稍高，生热性及压缩永久变形、拉伸永久变形都较NR低，IR耐老化性稍逊于NR。

原因：IR微观结构中顺式含量低于NR，即分子规整性低于NR，所以异戊橡胶结晶能力比NR差，分子量分布较窄，不含有NR中那么多的蛋白质和丙酮抽出物等非橡胶成分。 5.试比较高温SBR与低温SBR的主要不同点；充油SBR、充炭黑SBR及充油充炭黑SBR与未填充SBR相比有哪些优点?

高温SBR与低温SBR相比，高温SBR分子量分布指数比低温SBR高，支化程度和凝胶含量比低温SBR高。

SBR分子链柔性较低，Tg较高，分子间作用力大，为改善加工性能，可加入软化剂，充油

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SBR比未填充SBR有较好的加工性能。

丁苯橡胶不能结晶，是非自补强橡胶，必须加补强剂，充炭黑SBR比未充填SBR有较好的拉伸强度、撕裂强度等。

6.在不考虑聚合反应的情况下，试说明为什么在EPDM中选用非共轭二烯为第三单体? 选用非共轭二烯是虚妄在分子键中保存双键中非共轭的双键在侧基上，耐老化。 7.根据用途选择一种适当的橡胶 ①制造水胎或硫化胶囊乙丙橡胶 ②制造内胎丁基橡胶 ③制造耐230℃在石油介质中连续工作的密封件氟橡胶

④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。

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。 9.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：对于丁基橡胶，

可以看出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。 10.鉴别橡胶∶

①两包生胶标识模糊，已知其中一包是SBR-1502，另一包是BR-DJ9000,试选择一定的方法，将其准确地区分开来。测玻璃化转变温度、看冷流。

②有两块外观均为黑色的混炼胶，已知其一是掺有少许炭黑的CR，另一块是掺有少许炭黑的BR胶，试至少用两种最简单(不用任何仪器)的方法，将它们分辨开来。 燃烧，CR有刺鼻的味道。观察冷流。

11.分离橡胶∶一块EPDM与一块FPM被混成一块宏观上比较均匀的共混胶，试选用一种适 当的方法将其分离开。

12.什么是TPE?如果用PE及PS分别作为硬相，试问这两种TPE的最高使用温度取决于什么?大约应是多少度?

答:TPE指热塑性弹性体，在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性材料。 以PE作为硬相，最高使用温度取决于PE的熔点，大约是146°。

以PS作为硬相，最高使用温度取决于PS的玻璃化转变温度，大约是100℃。 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?

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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 15.SBR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。

16.再生胶的制造方法主要有哪几种? 油法、水油法、挤出法、溶解法、室温塑化法、动态脱硫法 第二章橡胶的硫化体系及硫化 三．回答问题∶

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．哪些橡胶可用硫磺硫化，单用硫磺硫化有何缺点?

含双键多的橡胶可用硫磺硫化。硫化时间长、硫磺用量多、硫化温度高、能耗大、硫磺利用率低，而且橡胶的工艺性能和物理机械性能较有促进剂和活化剂的硫化体系低。 3．用过氧化物硫化和树脂硫化各须注意哪些问题?

过氧化物需注意：配方体系中不宜使用酸性促进剂，因为酸性易使自由基钝化。 树脂硫化温度高、速度慢。

4．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? 常硫量硫化体系：拉伸强度高、弹性大，耐疲劳性好；耐热、耐老化性能较差。 半有效硫化体系：拉伸强度、弹性、耐疲劳性能始终；耐热、耐老化性能较差。 有效硫化体系：耐热，耐老化性能较好，但拉伸强度、弹性、耐疲劳性能较差。 平衡硫化体系：高强度、抗撕性、耐热氧、抗硫化返原、耐动态疲劳性和生热低。 有机多硫化物：硫化胶以低硫键为主，故硫化胶具有良好的耐热、耐老化性能，但拉伸强度、耐疲劳性能较差，永久变形较大。

有机过氧化物：由于交联键是C-C键，键能比低硫键高，故硫化胶的耐热、耐老化性能优越，压缩变形小，但拉伸强度和伸长率较低。

酚醛树脂硫化：在硫化胶结构中没有热稳定性小的硫交联键，而是由热稳定性较高的C-C和C-O-C交联键，或因树脂大分子直接参与交联结构，所以显著地提高了耐热性能和化学稳定性。此外，又因交联键在硫化过程中的断裂程度很小，所以在高温下硫化几乎不出现硫化返原现象。

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?

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：S 0.8-1.5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S 0.2-0.5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

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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? 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。 7．MgO在CR配方中的作用是什么?

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?

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．在制定胎面胶配方时，常采用哪些促进剂?

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，它对胶料有促焦烧作用，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多硫键，可满足性能要求。

10．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? 11．防焦剂的种类及特性

①有机酸，如水杨酸、邻苯二甲酸（酐）。优点是价格便宜，缺点是仅对酸性促进剂起延滞作用，对次磺酰胺类促进剂无效又硬相硫化速度。 ②亚硝基二苯胺NDPA或NA 应用最广，对硫化速度不产生干扰，在加工温度下易分散于胶料中，无喷霜危险。缺点是有勿扰，易使脚料颜色改变，仅限于神色胶料中使用

③防焦剂CTP 优点：不影响硫化胶的结构和性能，不影响硫化速度，CTP的焦烧时间的关系是线性的，可以随着调节诱导期长短，便于生产安全的控制。 12．请指出NR、SBR、EPDM、NBR、BR的反应活性中心位置

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? 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? 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。 15．下列各种橡胶，哪些可以进行硫化反应?

①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) ④辐射硫化(NR、CR、NBR、 IIR、EPR) 过氧化物（EPM Q NR BR NBR CR SBR） 金属氧化物（CR CSM） 硫磺（SVR NR IIR EPDM NBR）

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。 17．为什么在过氧化物硫化体系中，NR、BR和SBR的交联效率会产生很大差异?

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在NR中，交联反应以夺取α-亚甲基反应形成大分子自由基的方式进行，因为侧甲基的存在限制了自由基对双键的加成反应。但在SBR和BR条件下，交联反应可通过自由基加成反应或夺取α亚甲基活泼氢进行。在加成反应中，重新形成交联键，但自由基没有减少，因此这些橡胶具有较高的交联效率。

18．高温快速硫化体系的配方设计应注意哪些问题? 高温快速硫化必须注意防止焦烧，提高生产安全性和防止制品物理性能下降的倾向，上述问题的解决取决于生胶品种及其硫化体系的选择，特别是硫化的特殊配合：①选择耐热的胶料②采用有效和半有效硫化体系的结合③硫化的特种配合

19．制造耐热密封轴套，选用NBR-40并用DCP(过氧化二异丙苯)4份(纯度40%)，在160℃下硫化，此时半衰期为3.5分钟； ①求该温度下的硫化时间

②若在200℃时，它的正硫化时间为1.5分钟，求硫化温度系数K

解：过氧化物硫化时，其硫化时间根据有机过氧化物的半衰期决定，一半取在硫化温度下的5-10倍为准。

① 半衰期为3.5min，硫化时间为16.5-35min ②

20．某一产品胶料的正硫化时间为130℃×20min，其中平坦硫化时间围为20～100min，为了提高生产效率，硫化温度改为140℃； ①求本产品在140℃时的硫化平坦期范围的时间②求本胶料的最小和最大硫化效应(K=2.0) 21．如何测定硫化反应的活化能?

22．已知有下列交联网络，请你说出与其相对应的硫化体系 ① -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

23．已知一胶料正硫化条件为135℃×30 min，平坦范围为30～50min，已测出该胶料在实际硫化中的升温情况如下∶

t(min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 T(℃) 70 115 120 125 130 135 135 135 135 试判断该胶料经加热40 min时是否达到正硫化?有无过硫?

24．用哪种试验方法，判断NR是由过氧化物、传统硫化体系或是有效硫化体系硫化的?简述理由。

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。

26．通常测定正硫化时间的方法有哪些?它们所测得的正硫化时间是否完全一样?为什么? 27．在橡胶制品硫化时为何要加压?硫化时间与硫化温度之间有何关系?当胶料在140℃时正硫化时间为20min，试分别用范特霍夫公式和阿累尼乌斯方程计算在硫化温度为145℃的等效硫化时间。(设K=2，E=92KJ/mol,R=8.31J/mol) 第三章橡胶的老化与防护 三．问答题∶ 2．为什么IR、NR热氧老化后变软，BR、SBR和NBR热氧老化后变硬? 3．影响热氧老化的因素主要有哪些? 4．臭氧老化的机理是怎样的?影响臭氧老化的因素有哪些?为什么温度对臭氧老化影响不大，而应变影响较大?石蜡为何能防护静态使用条件下的橡胶臭氧化?

5．不饱和碳链橡胶的吸氧曲线是什么形状的?曲线可分为几个阶段?每个阶段各有何特点?根据下图三种橡胶吸氧动力学曲线判断它们的耐热氧化的顺序。 吸a 氧b 量 c

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试验时间，小时

答：不饱和碳链橡胶的吸氧曲线呈S型，可分为三个阶段。第一阶段吸氧量小，吸氧速度基本恒定，此阶段橡胶性能虽有所下降但不显著，是橡胶的使用期。第二阶段是自动催化氧化阶段，吸氧速度急剧增大，在此段后期，橡胶已深度氧化变质，丧失使用价值。第三阶段是氧化反应结束阶段，吸氧速度先变慢后趋于恒速最后降至零，氧化反应结束 6．通常有几种因素催化橡胶的氧化，其作用机理如何?怎样防护? 7．说明自由基链终止型防老剂的结构与防护效能的关系?何以说明抗氧剂脱氢越容易防护效果越高? 8．何谓防老剂的协同效应、对抗效应、加和效应?什么情况下防老剂之间可能有协同效应? 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? 13.什么是反应性防老剂?它有何特点? 14.橡胶臭氧老化的特征是什么?

15.试解释将防老剂D与防老剂TNP并用时会产生什么效果?为什么? 16.橡胶臭氧老化的物理防护方法有几种?

答：四种，分别是橡胶并用、橡塑共混、表面涂层、加抗臭氧蜡。

17.为什么链终止型防老剂和破坏氢化过氧化物型防老剂并用会产生协同效应? 18.试分析比较NR、CR、BR的耐臭氧老化性能

20.试分析轮胎的胎侧在使用过程中发生的老化形式，根据所发生的老化形式应选用何种防老剂?

21.选择合适的防老剂∶

(1)与食品接触的白色橡胶制品

①防老剂D ②防老剂4010 ③防老剂264 (2)轮胎胎侧胶

①防老剂MB ②防老剂4010NA ③防老剂2246S (3)耐油抽出的橡胶

①防老剂A ②防老剂NBC ③亚硝基二苯胺 第四章橡胶的补强与填充体系 三．问答题∶

5．炭黑聚集体的形态与炭黑结构程度高低有什么关系? ①炭黑的一次结构（基本聚集体，聚熔体，永久结构） 炭黑在制造过程中，粒子间互相融结而形成的链枝状或葡萄状的聚集体叫一次结构。它由化学键结合，炼胶过程中不受破坏，是炭黑在胶料中最小可分散的单位。 ②炭黑的二次结构（次级聚集体）

指两个或两个以上，通过范德华力（物理吸附）而形成的疏松缔合物。结合较弱，有些在造粒时被破坏，大多在炼胶时被破坏。

6．炭黑聚集体表面有什么基团?炭黑的PH值与表面基团有什么关系? 答：炭黑表面上有自由基、氢、含氧基团（羟基、羧基、内酯基、醌基）。炭黑的PH值与表面的含氧基团有关，含氧基团含量高，PH值低，反之亦然。7．炭黑的粒径、结构度、表面含氧基团怎样测定?工业上常用的方法有几种?这些工业方法各有何优缺点?有什么更恰当的方法可以代替它们?

8. 什么是结合橡胶?结合橡胶形成的途径有哪些?哪些因素影响结合橡胶的生成量? 答：结合橡胶，也称为炭黑凝胶（bound- rubber），是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。形成途径有两个，一是化学吸附，二是物理吸附。影响结合橡胶的因素炭黑的因素，炭黑的比表面积（比表面积增大，结合橡胶增加）、混炼薄通次数、温度（温度升高结合胶量升高）、橡胶性质（不饱和度高，分子量大的橡胶生成的结合胶多）、陈化时间（时间增加，结合胶量增加，约一周后趋于平衡）。

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9.计算炭黑表面有多少克结合橡胶?炭黑的结构孔隙中包容多少克吸留橡胶?有多少克橡胶处于玻璃态或亚玻璃态?条件如下∶

35克HAF加到100克NR中，NR比重为0.92g/cm3，HAF比重为1.84g/cm3，HAF比表面积为76m2/g，DBP吸油值为140ml/100g，结合橡胶平均厚度为40埃。

10．什么是炭黑的表面粗糙度?表面粗糙度是怎么形成的?粗糙度影响橡胶的哪些性能? 11．炭黑的粒径、结构度、表面活性及表面含氧基团对胶料的混炼、加工工艺性能和焦烧性有何影响?

答：对于混炼，粒径：粒径小，吃料慢，难分散，生热高，黏度高；结构：结构高，吃料慢，易分散，生热高，黏度高；活性：活性高，生热高，黏度高，对吃料、分散影响不显著。对于加工工艺（压延、挤出），炭黑粒径小、结构度高、用量大，压延挤出半成品表面光滑，收缩率低，压出速度快。对于焦烧性，炭黑表面含氧基团多，pH值低，硫化速度慢；炭黑粒径小，结构高，易焦烧，硫化速度快。

12．炭黑的基本性质对硫化胶的拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率、耐磨性有何影响? ①炭黑粒径的影响：粒径小，撕裂强度、定伸应力、硬度均提高，而弹性和伸长率下降，压缩永久变形很小，耐磨性好。 ②炭黑结构的影响：定伸应力随结构度的升高而明显提高。结构对磨耗的影响小于炭黑比表面积的影响，而且它的影响只有在苛刻磨耗条件下才明显化。 ③炭黑表面活性的影响：炭黑粒子表面的活性及结晶尺寸对补强作用有一定影响，微晶尺寸增大，炭黑的补强作用下降。炭黑粒子的表面粗糙度对橡胶补强不利。 13．在配制导电胶料时应选用何种炭黑?为什么?

应选粒子小，结构度高，粗糙度高的炭黑，如导电炭黑结构度高的炭黑会使胶料中聚集体间距离近，有利于电子从一个聚集体向另一个聚集体跃迁。

14．白炭黑分为几类?各有何特点?白炭黑表面有什么基团?气相法白炭黑和沉淀法白炭黑结构上有什么不同? 根据制造方法不同分为 ①干法白炭黑（气相白炭黑） ②湿法白炭黑（沉淀白炭黑）

气相法白炭黑的补强性好，但价格贵，产量低。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。

白炭黑表面上有羟基、硅氧烷基。

气相法的粒子内部为无规则的三元体型结构，呈紧密填满状态；沉淀法白炭黑内部有无规则的二元线性结构，因而有毛细孔内表面。

15．干法白炭黑的粒径大小和硬质炭黑相近，为何其补强性较差?

答：其与干法白炭黑的结构有关。干法白炭黑内部除三维结构的二氧化硅外，还残存有较多的二维结构，致使分子间排列较为疏松，有很多毛细结构，易吸湿，降低了补强性。 17．分析下列化合物中哪一种可能在表面含羟基的白炭黑与二烯烃橡胶之间起偶联剂的作用?哪些能起到对碱性无机填料与二烯烃橡胶之间的偶联作用? ① CH2=CH-(CH2)15-COOH ② CH3-CH2-(CH2)15-CH2OH ②

CH3-(CH2)15-CH=CH2④ CH2=CH-CH2-Si-(OCH3)3 ①/②④

18．炭黑在橡胶中为何有最大填充量?若实际用量超过该最大值后会怎样? 过多则出现硬化效应，但对热裂法炭黑则不限。 19．计算HAF在BR中的最大填充量∶ 条件∶①HAF的DBP吸油值为120ml/100g，比表面积为76m2/g，结合橡胶厚度为45埃 (并假设是平面的)，比重1.86g/cm3，②BR比重为0.92g/cm3。 20．根据用途选择一种填料∶ ①制造矿山地区砂石路面上使用的载重车胎面胶

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HAF-HS SRF HAF MT 沉淀法碳酸钙陶土 ②某胶硫化速度快，要求选一种对硫化速度有减缓作用的补强剂 ISAF HAF EPC FEF FT ③药用瓶子的瓶塞 CaCO3 SRF BaSO4

④乙丙橡胶与天然橡胶并用做白色胎侧胶 白炭黑沉淀法CaCO3 GPF 陶土 21．用大分子滑动理论解释炭黑对橡胶的补强作用

胶料原始状态，长短不等的橡胶分子链被吸附在炭黑粒子表面上。)当伸长时，这条最短的链不是断裂而是沿炭黑表面滑动这时应力由多数伸直的链承担，起应力均匀作用，缓解应力集少为补强的第一个重要因素。当伸长再增大，链再滑动，使橡胶链高度取向，承担大的应力，有高的模量，为补强的第二个重要因素。由于滑动的摩擦使胶料有滞后损耗。损耗会消去一部分外力功，化为热量，使橡胶不受破坏，为补强的第三个因素。胶料回缩后炭黑粒子间橡胶链的长度差不多一样，再伸长就不需要再滑动一次，所需应力下降 22．最常用的表征填料对橡胶补强作用大小的指标是什么?怎样测定和计算? 补强度可用Cunneen和Russell方程表示 Vro，Vrf=ae-z+b 也可用Lorenz和Parks方程表示 Qf/Qg=ae-z+b Vro，Vrf-平衡溶胀时无填料和有填料硫化体系中橡胶烃的体积分数

Qf Qg–平衡溶胀时无填料和有填料硫化体系中每克橡胶烃所吸收的溶剂克数。 z-填料填充胶中填料的质量分数

a，b-为特征常数。a值越大补强强度越大。

对各种填料改性，情况比较复杂，有时a值提高并不表明提高了补强性 24．通常所说的硬质炭黑和软质炭黑各包括哪些品种，有何特点?

硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑如超耐磨，中超耐磨，高耐磨炭黑等。 软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑，如半补强炭黑，热裂法炭黑等。 25．可用哪些方法来提高白色填料的补强性?

一半可用表面改性的方法来提高白色填料的补强性。具体包括：亲水基团偶联剂或表面活性剂改性、离子表面接枝、离子表面离子交换、粒子表面聚合物胶囊化。 第五章弹性体共混 二．问答题∶

1．在制造轮胎时，常采用NR与BR共混或NR与SBR共混，试问NR与BR或SBR共混的目的是什么? 橡胶共混的主要目的是改善现有橡胶性能上的不足。NR具有良好的综合力学性能和加工性能，被广泛应用，但它的耐热氧老化性，耐臭氧老化性，耐油性及耐化学介质性欠佳。而多数合成橡胶的加工性能较差，力学性能也不理想，常给生产带来困难，这些合成橡胶与NR掺混使用，性能互补，特别改善了合成橡胶的加工型，轮胎各部分胶料广泛采用NR.SBR.BR等共混。

2．共混物的物理制备法有哪些?各有何优缺点?

1）干粉共混法将两种或两种以上品种不同的细粉状聚合物在各种通用的塑料混合设备中加以混合，形成各组分均匀分散的粉状聚合物的方法称为干粉（粉料）共混法。此法优点：设备简单、操作容易。此法缺点：①所用聚合物原料必须呈细粉状，若原料颗粒较大，需粉碎，但韧性大的聚合物粉碎困难②干粉混合温度低于其 Tf，物料不易流动，故混合分散效果较差。 2）熔体共混法熔体共混法又称熔融共混法。此法是将共混组分在其Tf以上用混炼设备制取聚合物共熔体，然后再冷却，粉碎或造粒的方法。此法优点：1.共混原料的粒度要求不严格；2.混炼设备的强剪切作用使共混组分混合效果较好，制品相畴较小；3.可能形成一定数量的接枝或嵌段共聚物，从而促进组分之间的相容。

3）溶液共混法将共混组分加入到共同溶剂中搅拌溶解混合均匀，然后加热蒸出溶剂或加入非溶剂共沉淀以获得共混物的方法此法应用场合：1.难熔易溶的共混组分；2.直接以溶液状态使用的场合；3.用于相容性方面的研究。

4）乳液共混法乳液共混法的基本操作是将不同种的聚合物乳液一起搅拌混合均匀后，加入

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凝聚剂使异种聚合物共沉析以形成聚合物共混体系。

3．什么是聚合物的热力学相容性?什么是工艺相容性?二者关系如何? 热力学相容性：由热力学性质决定的相互溶解性称为聚合物之间的热力学相容性。热力学相容的两种聚合物能达到分子链段水平的配合，并形成均一的相态。

工艺相容性：共混物在微观区域内分成了两个相，构成多相形态，但在宏观上仍能保持其均匀性。

聚合物的工艺相容性与热力学相容性有密切的关系，距热力学相容条件比较近的，才具有良好的工艺相容性。

4．设有A、B两种透明聚合物，若将其制成A/B共混物，试问共混物是否透明?为什么?若不透明的话，怎样可以改善其透明性? 不透明

相界面容易出现漫反射、漫折射。 两相的密度相同。 5．指出下列条件下共混体系中哪一组分可能成为连续相?

共混物 配比 门尼粘度(oCML10041?) 混炼温度(℃) CR/NR 50/50 60/50 50 NBR/PVC 70/30 50/- 150 SBR/NR 50/50 80/50 50 GuttaPercha/NR 50/50 -/50 60

CR/NR：NR为连续相。 SBR/NR：NR为连续相。

6．在橡胶与塑料共混时，怎样可使塑料相(分散相)的尺寸变小? 12-

1）组分相容性：相容性越好，分子间亲和力越大，从而相互扩散的能力强，岛相分散度高，粒径小。

2）组分配比：组分配比越大，岛相颗粒越趋于成小圆球状，且粒径越小。 3）组分黏度：两种聚合物黏度相差越大，岛相越不容易被破碎分散，粒径越大。‘ 4）共混时间岛相粒径随共混时间延长逐渐变小，达到一定程度后趋于平衡。 5）共混工艺采用两阶共混法不仅能缩小岛相的粒径，也能改善粒径的分布。 6）橡胶加工助剂：一般使粒径变小，分布变窄。 8．预测共混物相容性的方法有哪些?

预测聚合物是否相同最常用的方法是溶解度参数相近程度判断法。两种聚合物溶解度参数相差越小，越有利于△Gm＜0，故相容性越好 9．改善不相容聚合物相容性的方法有哪些? 1）向共混体系中添加相容剂一起共混；

2）预先对聚合物进行化学改性，在分子链中引入能发生相互作用或反应性基团，在实际生产中多采用前法。

10．以NR/BR共混物为例，说明炭黑在NR、BR中的分配对共混物性能的影响?

NR/BR共混，当BR中炭黑含量低于60%时，随着炭黑在BR中含量的降低，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、道路磨耗、回弹性等是趋于降低，而右德里奇升温和力学损耗等是趋于升高，只有炭黑在BR中含量达到60%时，硫化胶的综合性能最好。 11．怎样实现共混物的同步硫化? 12．工艺相容性的理论依据是什么? 13．影响共混物形态结构的因素有哪些? 14．有哪几种方法可使共混物产生共交联? 15．共混物不同的形态结构对性能有何影响?在加工工艺中海-海结构有何使用价值? 1）均相结构：共混物物性介于组分性质之间，一般为组分物性的加和值。

2）单相连续结构：哪个组分是连续相、哪个组分是分散相对共混物性能起决定作用。共混物的模量、弹性、强度等物性取决于连续相，内耗生热、气体透过性、热传导性能及光学性能受分散相影响较大。

3）两相连续结构（海-海结构）性能变化较大，物性低下。

但可利用这种结构配制母炼胶，提高分散效率，降低能耗，进而提高产品性能。

16．改善可溶性配合剂在共混物中的分配措施有哪些?影响不溶性配合剂在共混物中分配的因素有哪些?

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17．为什么在SBR/NR、BR/NR及SBR/BR共混物中分散相的大小对其共混物的强伸性能影响不大，而在SBR/EPDM共混物中EPDM为分散相时，分散相的粒径越小，共混物的耐臭氧老化性能越好?

19．NR/EPDM并用，如果仅考虑共混物的性能，选用哪一种材料好? ①促进剂 a．ZDC(二甲基二硫代胺基甲酸锌) b．ZDMDC(二乙基二硫代胺基甲酸锌)

c．ZODIDC(十八烷基异丙基二硫代胺基甲酸锌) ②补强剂a．HAF b．EPC c．白炭黑 ③生胶a．EP-43 b．EP-65 ④防老剂

a．264 (2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚) b．DOPC [2，6-二(十八烷基)-4-甲基苯酚] ⑤硫化剂a．S b．DCP 第六章生胶的塑炼 三．问答题∶

1．什么叫塑炼?其目的意义何在?是否每种生胶都要塑炼? 指把具有弹性的生胶转变成可塑性胶料的工艺过程

塑炼的目的：1、使生胶获得一定的可2塑性，满足加工的要求；2、使生胶的可塑性均匀化，以便制得质量均匀的胶料。 门尼粘度60以下的不用塑炼。如软丁苯胶、软丁腈胶 4．氧对生胶塑炼起到什么样的作用? ①低温塑炼机械力为主，也称冷塑炼。 ②高温塑炼氧化裂解为主，也称热塑炼。 5．温度对生胶塑炼有何影响?为什么NR在110℃下塑炼效果最差?

低温机械塑炼效果随温度升高而减小，高温机械塑炼效果随温度升高而急剧增大，在110℃左右的温度范围内，机械塑炼效果最小。

当温度在110℃附近时，机械力的破坏作用和氧的直接氧化裂解作用都很小，故总的机械塑炼效果最小。

6．开炼机塑炼时的操作方法有哪些?各有何优点?

1）薄通法：生胶不包辊，通过0.5—1毫米的辊距，然后让其自然地落到开炼机的低秀盘上，再将底盘上的胶拿起扭转90°投入辊筒上，反复多次，直到可塑性达到要求为止。薄通法对各种橡胶的塑炼都普遍适用。而且塑炼效果好，胶料质地均匀。

2）包辊塑炼，将生胶包在前辊上让其自然反复过辊塑炼，直至规定的时间为止。这种方法由于辊距较大（5—10毫米）胶料不易散热，温度容易升高。塑炼效果较差，塑炼胶质量不大均匀。但劳动强度较小，易于操作。

3）爬架子法：将生胶在炼机上过辊后即引上一个装有运输带的架子上，运行一段距离再返回塑炼。特点是胶料散热较好。塑炼效果比包辊法好。

4）机组连续塑炼法：将几如开炼排列组成机组，用运输带连接进行连续塑炼。此法塑炼效果高，生产能力大，可连续法地操作。但需用的设备多。 7．用开炼机和密炼机塑炼各有何优缺点?

开炼机：存在机械自动化程度低，劳动强度高，操作危险性大，配合剂飞扬损失大，工作环境条件差，混炼质量较差等缺点，不适于现代化大规模生产。但机台容易清洗，变换配方灵活方便，适合于胶料配方多变，批量少的生产和实验室加工，炼胶温度较低，适于某些特殊配方。

密炼机：塑炼效率高，胶料的可塑性比较均匀一致，而且其自动化稳度高，劳动强度和卫生条件都得以改善，但胶料会受到高温和氧化裂解作用，硫化胶物机性能有所下降，且设备造价高，一般只适于大型工厂使用

8．用开炼机塑炼应控制的工艺条件有哪些?它们对塑炼有何影响? 容量大小：取决于生胶品种和设备规格，为提高产量，可适当增加容量，但若过大会使辊筒上的堆积胶过多，难以进入辊距使胶受不到捏炼，且胶料散热困难，温度升高又会降低塑炼效果。

辊距：减小辊距有利于增大机械剪切作用，胶片厚度剪薄有利于冷却和提高机械塑炼效果。 辊速和辊比：提高辊筒的转速和速比都会提高塑炼效果，但辊速和速比的增大，辊距

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的减小都会加大胶料的生热升温速度，为保证机械塑炼效果，必须同时加强冷却措施。 辊温：辊温低，胶料黏度高，机械塑炼效果增大，辊温过低会使设备超负荷而受损害，并增加操作危险性。 塑炼时间：每次塑炼的时间在15-20min以内，不仅塑炼效率高，最终获得的可塑度也大。 化学塑解剂：可塑度在0.5以内时，胶料的可塑度随塑炼时间增加而呈线性增大。 9．用密炼机塑炼应控制的工艺条件有哪些?它们对塑炼有何影响?

容量：容量过小不仅降低机械塑炼效果和生产效率，塑炼胶质量也不均匀，容量过大，塑炼质量不均匀，且密炼室散热困难使胶温过高。

上顶栓压力：增加设备对胶料的摩擦和剪切作用，提高塑炼效果。

转子速度：同样条件下，胶料达到相同的可塑度要求所需要的塑炼时间与转速成反比。随着转速的提高又必然会加大胶料的生热升温速度，应加强冷却措施，防止过炼。 塑炼温度：塑炼效果随温度升高急剧增大，但温度过高有可能出现过炼而损害硫化胶物理机械性能。

塑炼时间：排胶温度一定，密炼机塑炼效果最初随着塑炼时间线性增大，然后渐趋缓慢。 化学塑解剂：不仅能充分地发挥其增塑效果，而且在同样条件下还可降低排胶温度，提高塑炼胶质量。

10．在生胶塑炼时常加入促进剂M，这有何作用?试从理论上解释之。 促进剂M：化学速解剂，把分子链断裂的自由基稳定住，不再重回分子链中。

12．为什么对各种制品用的塑炼胶都规定有一定的可塑度?其可塑度过大或过小有什么不好? 生胶的可塑度是关系到制品整个制造过程进行的难易，直接影响到硫化胶的物理炼胶机机械性能及制品使用性能的重要性质。若生胶可塑度过高，会使硫化胶的物理机械性能降低。而生胶可塑度过低，则会造成下工艺加工的困难，使胶料不易混炼均匀，压延，压出时半成品表面不光滑，收缩率大，不易掌握半成品尺寸，在压延时胶料也难于擦进织物中，造成挂胶帘布掉皮等现象，大大降低布层间附着力

14．试分析为什么合成橡胶塑炼效果不如NR明显,且不容易出现过炼现象?

这是因为多数丁二烯类合成橡胶的分子链中不具备天然橡胶分子中的甲基共轭效应，因为没有键能较低的弱键存在；其次是合成橡胶的平均分子量一般都比较低，初始黏度较低，机械力作用下容易发生链之间的滑动，降低了机械力的有效作用；多数合成橡胶在机械力作用下不能结晶或结晶性很小，这些都使合成橡胶分子链难以被机械力破坏；另外，低温下丁二烯类合成橡胶分子链被机械力破坏生成的大分子自由基化学稳定性较NR低，缺氧时容易发生再结合而失去机械塑炼效果或发生分子间活性传递，产生支化和凝胶而不利于塑炼；当有氧时一方面发生氧化裂解，另一方面也产生支化和凝胶，故合成橡胶低温机械塑炼效果不如NR好，在机械塑炼时应尽可能降低辊温，减小辊距并减小容量。 第七章混炼 二．问答题∶1．什么叫混炼?混炼的目的意义何在?

混炼：通过适当的加工将配合剂均匀混合在一起，制成质量均一的混合物，完成这一加工操作的工艺过程叫做胶料的混炼工艺。

意义：混炼胶质量对胶料的后续加工性能、半成品质量和成品性能具有决定性硬相，所以混炼工艺是橡胶加工中最重要的基本工艺过程之一。

2．在开炼机上混炼时一般会出现哪几种包辊状态?如何才能取得适合于混炼的最好包辊状态?

1）生胶不能进入混距，不能包辊，原因是辊温较低或胶料硬度大，弹性高。如硬丁晴胶或塑炼等，在这种情况下不能进行混炼。

2）生胶能包前辊，一般橡胶都能出现这种情况，这是正常混炼的包辊状态

3)生胶通过辊缝后不能紧包前辊上，表现有脱辊（或称出兜）的现象。在温度稍高时，混炼

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顺丁胶或三元乙丙橡胶等会出现这种情况，此时使混炼操作发生困难。

4）呈粘流包辊，在高温下混炼塑性较大的胶料会出现这种情况，这种情况下混炼可正常进行，但对配合剂的分散下利。

在混炼时，一般应控制在第二种和第四种情况，而避免出现第一种和第三种情况。为了取得第二种情况，在操作中必须根据各种生胶的特性来选择适宜的温度，如顺丁胶的包辊性较差，适宜的混炼温度范围较窄当辊温超过时，由于生胶的结晶溶解，变得无强韧性，就会出现第三种状态。天然胶和丁苯胶的包辊性较好，适宜的混炼温度范围较宽。

3．在开炼机中，橡胶与填料的混合过程分为几个阶段?在分散阶段中可采用什么措施来增加分散均匀性?

开炼机的混合过程分为三个阶段，即包辊、吃粉和翻炼

用量少，难分散的配合剂先加；用量大，易分散的后加；为了防止焦烧，硫磺和超速促进剂一般都放在最后加入 ①斜刀法 （2）三角包 （3）走刀法 4．用开炼机混炼时应控制的工艺条件有哪些?它们有何影响?

辊温：尽可能低，通常宜控制在45—以下，采用塑解剂时，辊温可适当高些（70—）。 辊距：辊距越小，塑炼效率越高。因此，宜采用较小的辊距。通常采用薄通法比较合理。 塑炼时间，一般不宜超过20分钟。因为经过一段时间塑炼，生胶温度逐渐升高，生胶变得较软,从而使塑炼效率降低。如需要较大可塑性时，则可采用分段塑炼的方法。

辊速和速比：辊速大生产效率高，但操作不安全，速比越大，剪切力越大，塑炼效率越高，但速比太大，胶温上升得快，而且电机的负荷大。因此一般控制在1：1.25-1：1.27之间为宜。 5．用开炼机混炼时，为什么要在辊筒上留下一定量的堆积胶?堆积胶应控制在什么范围为宜，为什么?

混炼时，通常为辊缝上端保留适当量的堆积胶，当加入配合剂时，由于堆积胶的不继翻转和更替，便把配合剂带进辊缝中，并在辊缝间的剪切力作用下被擦入橡胶中。 在吃粉过程中应控制堆积胶量，其高度不能超过接触角的范围（接触角一般为32-45°）。堆积胶过少，加入的粉剂不以被擦入橡胶中，甚至会被辊筒压成薄片而掉落在底盘上；过大时，胶料打滚，粉剂不易混入

6．用密炼机混炼时应控制的工艺因素有哪些?它们各有何影响?

1）转子转速：转子转速快，塑炼效率高，可以缩短时间，应尽可能选用快速密炼机。 -16-

2温度：一般控制在140为宜，丁苯胶控制在以下。温度太低达不到预期 效果，太高易产生解或凝胶。

3）时间:密炼机塑炼以氧化作用为主，随时间的增加，塑炼效果增加。因此可根据塑炼胶的塑炼要求来确定塑炼时间，但丁苯胶和丁晴胶的塑炼时间过长会产生凝胶，可塑度反而会降低，因此要严格控制它们的塑炼时间。

4）装胶容量：装胶容量过小，生胶会密炼室中打滚，不能得到有效的塑炼；容量过大；生胶如密炼室中得不到充分搅拌，而且电机负荷过大。通常最适合胶容量为密炼室容积的48-62%。

5）上顶栓压力：密炼机塑炼时上顶栓必须加压，以增加对胶料的剪切力，压力过小，不能使胶料压紧，减少对胶料的剪切力作用，但压力过大，又会造成设备负荷过大。一般控制上顶的风压在6-8公斤/厘米2范围内。

7．什么是BIT值?试用功率曲线图加以说明，炭黑的性质与BIT值有何系?

混炼开始至功率曲线出现第二个高峰所的经历的时间通常称为炭黑混入时间，用BIT值表示。BIT是生胶混炼性能工艺参数。此值越小，表示混炼时间越短。 8．试述密炼机一段法

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和两段法的混炼程序及优缺点

1）一段混炼法：即从加料，混合到下片冷却一次完成的混炼操作。混炼程序一般为：橡胶（生胶、塑炼、再生胶等）→小料（固体软化剂、活性剂、促进剂、防老剂）→补强剂、填充剂→液体软化剂→排胶→压片机通过三次以上→割余胶加硫磺超促进剂→捣胶或打扭→下片冷却

优点：脚料管理方便，节省胶料停放面积。缺点：可速度较低，填料不以分散均匀，且周期较长，容易焦烧或过炼。

2）两段混炼法：指将混炼过程分为两段进行，在两段之间要经过下片冷却与停放。混炼程序一般为：第一段：橡胶→小料→补强剂、填充剂→液体软化剂→排胶至压片机压片→下片、冷却、停放。第二段：第一段混炼胶捏炼（又称母炼胶）→排胶→压片机加硫磺、超促进剂→压片→冷却停放。

两段混炼具有胶料分散均匀性好，硫化胶性能好，可减少由于持续高温引起的焦烧倾向等优点，但胶料需中间停放，增加了操作工序，需占用停放场地。 9．当用密炼机混炼下述配方时，其加药顺序如何? NR∶100； ZnO：5.0； S：2.7；松焦油∶3.5；促进剂∶0.9；防老剂D∶1.5；促进剂TMTD∶0.5； SRF∶35.0；硬脂酸∶2.5

NR→SA→促DM、ZnO、防D、防4010→SRF→松焦油→S、促TMTD 10．试述BR和CR用开炼机混炼的特点

BR：开炼机混炼时胶料不易成片；当辊温超过50℃时容易脱辊，为此，必须采用小辊距和低辊温混炼。

CR：开炼机混炼时，通用型CR对温度变化很敏感，辊温超过70℃时便严重粘辊，并呈粘流态，配合剂不易分散，因此，配合剂混入前不得切割以免脱辊；一旦吃粉完毕则应勤切割翻炼，以免过分延长混炼时间，混炼周期比NR长1/3-1/2。CR混炼容量应比NR少，加入填料以前应注意冷却辊筒，以保证生胶处于弹性状态加料。 11．什么叫喷霜?什么叫焦烧?其产生的原因是什么?

喷霜：就是混入胶料中的硫磺，氧化锌、硬脂酸、补强填料、防老剂、软化剂等配合剂从内部迁移至表面并析出类似霜状的物质。具体表现的形式有喷粉、喷油、喷蜡三种 引起喷霜的原因：主要是某些配合剂用量超出了在胶料或硫化胶中的溶解度（即最大溶量），导致从亚稳定状态走向稳定状态过程中，将过饱和多余的配合剂迁移至表面的现象。造成配合剂不稳定和过饱合的主要原因：其一是配方设计选用配合剂和用量不当；其二是加工工艺欠妥，混炼胶中配合剂分散不均匀，炼胶和硫化温度过高；其三存放在较高温度和湿度及阳光照射的地方等。

焦烧：是指橡胶胶料在加工过程中产生的早期硫化的现象。

导致胶料出现焦烧的原因主要是配方设计不当，如促进剂品种不合适、用量过大；混炼、压出、压延时温度过高；胶料停放温度过高、时间过长等。

12．炼胶的快速检验的项目有哪些?有两个胶料的快检结果如下，试分析该胶料在混炼中可能存在什么问题?

胶料号 比重 硬度 可塑度 (1) (2) 有高有低 正常 有高有低 很低 有高有低 正常 快检的项目一般有可塑性、比重，硬度的测定等三项。

1）可塑性测定：从每个混炼胶的不同部位取三个试样，然后用威氏可塑计或门尼粘度计测量其可塑性。

可塑性测定主要是检验胶料的混炼程度（如混炼不中或过炼）和原材料（如生胶、填料、软化剂）是否错加或漏加等。

2）比重的测定：将混炼胶试样依次浸入不同比重的氯化锌水溶液中进行测定。 比重测定主

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要是检验胶料混炼是否均匀，以及是否错加或漏加生胶，填料等原料。 3）硬度的测定：在规定的温度和时间下将混炼胶试样快速硫化成硫化胶，然后用硬度 计测定硬度值。

硬度测定主要是检验填充剂的分散程度，硫化的均匀程度以及原材料（如硫化剂、促进剂及生胶、填料、软化剂等）是否错加漏加。 （1）配合剂分散不均匀，混炼质量不均匀。 14．在NBR配方中使用了硫磺、促进剂、防老剂、炭黑、液体软化剂，为使这些配合剂均匀分散，其加料顺序如何?

①NBR ②促进剂、防老剂③炭黑④液体软化剂⑤硫磺

15．密炼机混炼操作工艺方法有哪几种?各有何优缺点?各适用于什么情况?

1）一段混炼法：即从加料，混合到下片冷却一次完成的混炼操作。混炼程序一般为：橡胶（生胶、塑炼、再生胶等）→小料（固体软化剂、活性剂、促进剂、防老剂）→补强剂、填充剂→液体软化剂→排胶→压片机通过三次以上→割余胶加硫磺超促进剂→捣胶或打扭→下片冷却

2）两段混炼法：指将混炼过程分为两段进行，在两段之间要经过下片冷却与停放。混炼程序一般为：第一段：橡胶→小料→补强剂、填充剂→液体软化剂→排胶至压片机压片→下片、冷却、停放。第二段：第一段混炼胶捏炼（又称母炼胶）→排胶→压片机加硫磺、超促进剂→压片→冷却停放。

3）引料法：先在密炼室中加入少量（1.5—2.0公斤）预混好的（未加硫）胶料，这样可以加速吃粉。引料法常用于丁基胶的混炼。 4）逆混法：采用与一般混炼法相反的加料顺序进行混炼，其加料顺序一般为：炭黑→生胶→小料软化剂→加压混炼→排胶→压片机上加硫、超促进剂。逆混法优点是充公利用装料容积，减少上顶栓升降次数，从而减少混炼时间。 第九章压延 三．问答题∶

2．从胶料的粘度和橡胶的粘弹性行为来看，提高辊温和辊速对压延过程产生如何影响? 提高辊温，可降低胶料粘度，压延流动性好，半成品收缩率低，表面光滑，但若过高则容易产生气泡和焦烧现象。

提高辊速，生产效率高，但半成品收缩率也大。

4．什么叫压延效应?它对制品性能有何影响?如何消除压延效应?

答：胶料在压延过程中由于橡胶和各向异性的配合剂在压延力作用下沿压延方向定向排列，致使胶片的纵横方向物理机械性能不同的现象。 对性能的影响：

消除办法：提高压延温度和半成品停放温度、减慢压延速度、适当提高胶料可塑度、将胶料调转方向、使用各向同性的填料

5．三辊、四辊压延机的辊筒排列方式有几种，各有何优缺点?

三辊压延机主要用于生产片材。四辊可生产较薄制品,还可完成双面贴胶的操作，目前采用较为广泛。辊筒排列方式很多,以倒L型和Z型用得较多，各辊间隙均可调整。压延机的规格用辊筒外径和辊筒的工作部分长度表示。辊筒可通入蒸汽或过热水加热。 6．压片工艺操作方法有几种?

压片是将预热好的胶料，用压延机在辊速相等的情况下，压制成有一定厚度和宽度的胶片。操作方法有中、下辊不积胶和积胶两种。中、下辊与中辊温度相接近或稍低些，有适量的积胶可使胶片光滑和减少气泡，而且胶片的致密性好，但会增大压延效应。此法适用于丁苯橡胶。但操作时不宜太多，否则会带入空气。不积胶法则相反，适用于天然胶。 8．辊温、辊速和胶料可塑性对纺织物挂胶有何影响?

适当提高辊温，可使胶料流动性增大，压延胶布表面光滑，而且胶料渗透力大，有利于提高附着力。但辊温过高，胶料易焦烧。

胶料的可塑性大，则流动性好，渗透力大，胶与布附着力高；胶布表面光滑，收缩率小； 辊速快，压延机速度快，由于胶料受力时间短，表现出较大的弹性，所受压力小，胶与布的结

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合力较差。

压延速度应视胶料的可塑度而言，可塑度大，速度可快些，目前工厂通常采用压延速度如下：贴胶35—40米/分。薄布擦胶5—25米/分 厚帆擦胶30—40米/分名词解释∶

1．橡胶：是一种有机高分子材料，能够在大的变形（高弹性）下迅速恢复其形变；能够被改性（硫化）；改性的橡胶不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶剂中；改性的橡胶在室温下被拉伸到原长的2倍并保持1min后除掉外力，它能在1min内恢复到原长的1.5倍以下。

2．格林强度：未经硫化的拉伸强度

3．冷流性：生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象。

4．活性剂：配入橡胶后能增加促进剂活性，能减少促进剂用量或降低硫化反应温度，缩短硫化时间的物质 5．促进剂的迟效性

6．焦烧：加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。焦烧现象本质是硫化，胶料局部交联

7．工艺正硫化时间：胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的时间。 ?)(90????LHLMMMM

8．硫化返原：又称返硫，是胶料处于过硫化状态，胶料的性能不断下降的现象。 9．硫化效应:硫化强度与硫化时间的乘积，用E表示。?

10．防老剂的对抗效应:防老剂（抗氧剂）并用后产生的防护效能低于参加并用的各抗氧剂单独使用的防护效能之和

11．防老剂的协同效应:防老剂（抗氧剂）并用后的防护效能大于各抗氧剂单独使用的效能之和，是一种正效应。

12．软质炭黑:粒径在40nm以上，补强性低的炭黑 13．硬质炭黑:粒径在40nm以下补强性高的炭黑

14．结合橡胶:也称为炭黑凝胶，是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。 15 ．炭黑的二次结构:又称为附聚体，凝聚体或次生结构，它是炭黑聚集体间以范德华力相互聚集形成的空间网状结构，不牢固，在与橡胶混炼是易被碾压粉碎成为聚集体。 16．增塑剂: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。

17．塑炼:塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程

18．压延效应压延后胶片出现性能上的各项异性现象

19. 抗氧指数又称塑性保持率，是指生胶在140℃×30min前后华莱士塑性值的比值，其大小反映生胶抗热氧化断链的能力。 填空∶

1．碳链橡胶中，不饱和橡胶有__ NR __、__SBR __、___ BR __、__ IR __， 饱和橡胶有__EPM _、__ EPDM _、__ IIR _、_ FPM _、_ ACM _； 杂链橡胶有_聚氨酯橡胶PU_、__聚硫橡胶T __；元素有机橡胶包括_硅橡胶 MVQ __等。 2．通用合成橡胶包括__丁苯橡胶SBR ___、__顺丁橡胶BR __、__异戊橡胶IR __、__氯丁橡胶CR __、 __乙丙橡胶EPR __、_丁基橡胶IIR _和_丁腈橡胶 NBR _。

3．天然橡胶中包含的非橡胶成分有____蛋白质____、____丙酮抽出物_____、_____少量灰分____、____水分____和_______。

4．？目前所有弹性体中，弹性最好的橡胶是_NR_(BR是通用橡胶中最好的)______，比重最小的橡胶是_______，耐磷酸酯油类的橡胶是_乙丙橡胶______，气密性最好的橡胶是_CO _，气透性最好的橡胶是_硅橡胶______，耐压减振性好的橡胶是_______，广泛用作胶粘剂的橡胶是_硅橡胶______，具有生理惰性的橡胶是_硅橡胶______，滞后损失、生热大的

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橡胶是________，抗湿滑性差的橡胶是_BR______，耐高低温性最好的橡胶是________，耐磨性最好的橡胶是______。

5．NBR根据丙烯腈的含量可分为____极高CAN含量____、__高CAN含量__、____中高CAN含量____、___中CAN含量___和__低CAN含量__五类。

6．根据废橡胶的来源，再生胶可分为_轮胎再生胶__、_杂品再生胶__和_乳化制品再生胶__。 7．促进剂按结构可分为___噻唑类___、___二硫代磷酸盐类___、___秋兰姆类___、____二硫代氨基甲酸盐类___、___黄原酸盐类___、__次磺酰胺类___、__硫脲类__、___醛胺类___和__胍类（D）__九类；按PH值可分为___酸性___、___中性___和___碱性___三类；按硫化速度可分为___慢速促进剂___、___中速促进剂__、___准速促进剂___、___超速促进剂__和___超超速促进剂___五类。

8．促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的英文缩写___CZ___，结构式为__________P54_____________，呈_中__性，__准__速级，________后___效性促进剂；二硫化二苯并噻唑的英文缩写为_____DM______，结构式为___ P54___，呈 ___酸性___性，__准___速级促进剂；四甲基二硫化秋兰姆的英文缩写为__TMTD__，结构式为__ P55___，呈_酸__性，_超_速级促进剂。 9．硫化的本质是__化学交联__。

10．平衡硫化体系具有优良的____耐热老化_____性能和____耐疲劳_____性能。 11．交联效率参数E越大，交联效率越_______。

12．NR热氧老化后表观表现为____变软发粘_____，BR热氧老化后表现为 ___变硬发脆___。 13．？链终止型防老剂根据其作用方式可分为_加工反应型__、_防老剂与橡胶单体共聚型_和_高分子量防老剂_三类;胺类和酚类防老剂属于__加工反应型_。

14．当防老剂并用时，可产生___对抗____、____加和___和协同效应，根据产生协同效应的机理不同，又可分为___杂协同效应___和___均协同效应__两类。 15．？填料的活性越高，橡胶的耐疲劳老化性越_差______。？

16．非迁移性防老剂与一般防老剂相比，主要是具有____________性、_______性和_______性。

17．炉法炭黑的表面粗糙度比槽法炭黑___小____，其表面含氧基团比槽法炭黑___少___，呈__碱__性，会使胶料的焦烧时间_____。 18．炭黑的结构度越高，形成的包容橡胶越___多____，胶料的粘度越__高__，压出性能____越好___，混炼的吃粉速度___慢____，在胶料中的分散性越___日益____。

19．炭黑的粒径越小，混炼的吃粉速度越___慢____，在胶料中的分散性越____难___；炭黑的粒径越___小____，粒径分布越_______，对橡胶的补强性越高。

20．根据制法不同，白炭黑分为___气相法____白炭黑和___沉淀法____白炭黑；测定表明，白炭黑表面只有___硅氧烷基和羟____基存在。

21．吸留橡胶生成量的多少与炭黑的___结构____有关，而混炼时结合橡胶生成量的多少与炭黑的___比表面积____有关。

22．胶料中填充炭黑会使其电阻率下降,炭黑的粒径越__小__、结构度越__高___、表面挥发分__大___、炭黑用量__大___,电阻率越低。 23．生胶塑炼前的准备工作包括___选胶____、____烘胶___和___切胶____处理过程。 24．当橡胶的门尼粘度为_______时可不用塑炼。

25．低温机械塑炼过程中，橡胶的分子量分布逐渐变__窄__(窄或宽)。 26．氧在橡胶的机械塑炼过程中起着_使生成的大分子自由基稳定_和_引起大分子氧化裂解_的双重作用，其中在低温下，氧和橡胶分子的化学活泼性均较低，氧主要起______稳定______作用，而在高温下氧起______裂解______作用。

27．根据增塑机理不同，可以将化学塑解剂分为三种类型__自由基受体型___、____引发型

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____和____混合型___；在低温塑炼时使用的苯醌和偶氮苯属于_____自由基受体型_____增塑剂，又叫_____链终止_____塑解剂，在高温下使用的过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈属于___引发____型化学塑解剂。

28．密炼机塑炼NR时，其排胶温度一般控制在____50-60℃（140~160℃）_____范围，快速密炼机塑炼，排胶温度可能达到__140℃_（180℃？）__，SBR用密炼机塑炼时，排胶温度应控制在__130℃（140℃）___以下，否则产生__凝胶（支化和凝胶）___，反而使可塑度降低。

29．开炼机混炼时应最后添加的配合剂是__硫化剂____，目的是_______。

30．开炼机混炼时前后辊温度应保持___5-10度____温差，NR易包__热（前？）__辊，多数合成橡胶易包__冷(后?）__辊，因合成橡胶混炼时生热量比NR多，故混炼时的两辊温度均应比NR___低___。

31．压延时胶料只沿着辊筒的__横压力作用_？_______流动，没有轴向流动，因此属于_塑性？______ 流动状态。

32．胶片压延工艺可分为___压片_____、____贴合______和____压型_____；纺织物挂胶艺可分为___浸胶浆_____、____帘布贴胶_____和__帆布擦胶_。 33．为减小挠度对压延半成品宽度方向上厚度不均匀的影响,通常采用三种补偿方法,即_凹凸系数法_、_辊筒轴交叉法_和辊筒预弯曲法。

34．压延和压出时胶料均需热炼，热炼包括粗炼和细炼两个阶段，粗炼的目的是_使胶料变软，获得热流动性，细炼的目的是___补充混炼均匀，获得必要的热可塑性____。

35．根据胶料在单螺杆中的运动情况，可将螺杆的工作部分分为喂料__喂料段_、___压缩段___和___挤出段____三段。

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