橡胶基础知识
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2、80。 按国际上统一的理化性能、指标 分为5L（特级）、 5（一级）、 10（二级）、 20（三级）、 50 （四级）共五个等级 。 我国国产的天然胶标准胶代号SCR； 泰国产的标准胶代号为STR； 马来西亚的标准胶代号为SMR 天然橡胶性能特点： 具有较好的机械强度； 较好的弹性； 较好的粘结性能； 较好的耐磨性； 耐热性差； 耐臭氧性不佳； 耐溶剂性较差。 顺丁橡胶（BR） 2021-7-18 5 化学名称为顺式-1，4-聚丁二烯橡 胶，简称顺丁橡胶，代号BR，为 化学合成橡胶，国内牌号为 BR9000。 顺丁橡胶性能特点： 回弹性高； 较好的弹性； 滞后损失小、生热低； 玻璃化转变温度低
3、，低温性能好； 耐磨性优越； 撕裂强度较低，抗切割性差。 顺丁橡胶本身机械强度很低，一般 不会单独使用，通常与天然橡胶、 丁苯橡胶等并有，以改善橡胶的性 能。使用温度-60至80。 丁苯橡胶（SBR） 2021-7-18 6 化学名称为丁二烯-苯乙烯橡胶， 简称丁苯橡胶，国内牌号为 SBR1502、SBR1712等。 丁苯橡胶本身机械强度也比较低， 需要填充大量的补强剂才能达到一 定的机械强度，通常与天然橡胶、 顺丁橡胶等并有。使用温度-40至 100。 丁苯橡胶性能特点： 耐老化、耐热、耐磨耗等性能比 天然橡胶优良； 弹性不如天然橡胶好，滞后损失 大，生热高。 丁腈橡胶（NBR） 2021-
4、7-18 7 丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两单 体经乳液聚合而得的共聚物，称 为丁二烯-丙烯腈橡胶，简称丁腈 橡胶。根据丙烯腈的含量分为不 同的牌号。 丁腈橡胶化学结构中带有极性基团， 对非极性或弱极性的油类、液体燃 料和溶剂等有较高的稳定性。使用 温度-40至100，可短时间在 120下使用。 丁腈橡胶性能特点： 耐油、耐非极性溶剂好； 耐寒性、耐低温性较差 弹性差； 滞后损失大，生热高。 三元乙丙橡胶（EPDM） 2021-7-18 8 乙丙橡胶是乙烯和丙烯为基础单体合成的共 聚物。橡胶分子链中依单体单元组成不同， 有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，二元 乙丙橡胶为乙烯和丙烯的共聚物，代号为
5、EPM；三元乙丙橡胶为乙烯、丙烯和少量第 三单体的共聚物，代号为EPDM，统称为乙 丙橡胶（EPR），其国内外生产的牌号很多， 性能也差异较大。 由于三元乙丙橡胶的橡胶分子链中 双键很少，使其具体优异的耐热、 耐臭氧性能，其使用温度-60至 150。 乙丙橡胶性能特点： 耐热性好； 耐臭氧性好； 耐寒性、耐低温性好； 粘结较差。 氯丁橡胶(CR) 2021-7-18 9 氯丁橡胶是氯丁二烯经乳液聚合 而成，称聚氯丁二烯橡胶，简称 氯丁橡胶。 由于氯丁橡胶分子结构中引入了 氯原子，使其具有了一定的极性， 所以其耐油性、耐燃性较好。使 用温度-40至100，短时间可 至120。 氯丁橡胶性能特点：
6、 耐油仅次于丁腈橡胶； 具有一定的耐燃性； 粘结性能较好 耐寒性较差； 动态生热大； 储存稳定性较差。 丁基橡胶（IIR） 2021-7-18 10 丁基橡胶是异丁烯单体与少量异 戊二烯共聚合而成。 由于丁基橡胶 具有优异的气 密性，在内胎、 瓶塞等产品领 域应用广泛。 丁基橡胶性能特点： 气体透过性小，气密性好； 回弹性非常小，具有吸收 振动和冲击能量的特性； 耐热老化性优良； 耐水性好，水渗透率极低 粘合性和自粘性差；与金 属粘合性不好。 1. 丙烯酸酯橡胶（ACMAEM）： 它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。 其 特点是兼有良好的耐热、耐油性能，同时耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外线、性优良。缺点是耐寒性差，不耐水，不耐蒸汽及有机和无机酸、碱。在甲醇、乙 二醇、酮酯等水溶性溶液内膨胀严重。同时弹性和耐磨性差，电绝缘性差。 可用 于制造耐油、耐热、耐老化的制品。 2.硅橡胶（VMQ） 为主链含有硅、氧原子的特种橡胶，其中起主要作用的是硅元 素。 其主要特点是既耐高温（最高300）又耐低温（最低100），是目前 最好的耐寒、耐高温橡胶；同时电绝缘性优良，对热氧化和臭氧的稳定性很高， 化学惰性大。缺点是机械强度较低，耐油、耐溶剂和耐酸碱性差，较难硫化，价 格较贵。使用温度：60200。 主要用于制作耐高低温制品、耐高温电 线电缆绝缘层，由于其无毒无味，还用于食品及医疗工业。 特种
8、橡胶 2021-7-18 11 3. 氟橡胶（FPM/FKM） 是由含氟单体共聚而成的有机弹性体。 其特点耐温高可 达300，耐酸碱，耐油性是耐油橡胶中最好的，抗辐射、耐高真空性能好；电 绝缘性、机械性能、耐化学腐蚀性、耐臭氧、耐大气老化性均优良。缺点是加工 性差，价格昂贵、耐寒性差。 主要用于国防工业制造飞机、火箭上的耐真空、耐 高温、耐化学腐蚀的制品。 4. 聚氨酯橡胶（AUEU） 由聚酯（或聚醚）与二异氰酸酯类化合物聚合而成的 弹性体。 其特点是耐磨性好，在各种橡胶中是最好的；强度高、弹性好、耐油性 优良。耐臭氧、耐老化、气密性等也优异。缺点是耐低温性能较差，耐水和耐碱 性差，耐芳香烃、
9、氯化烃及酮、酯、醇类等溶剂性较差。使用温度范围：约 3080。 制作垫圈、防震制品，以及耐磨、高强度和耐油的橡胶制品。 除了上述特种胶外，还有耐化学溶剂的氯醇橡胶（COECO）、阻燃好耐溶 剂耐酸碱的氯磺化聚乙烯橡胶（CSM），耐油性优良的聚硫橡胶，各种可重复利 用的热塑性弹性体等。 特种橡胶 2021-7-18 12 橡胶配合剂防老体系 2021-7-18 13 为了防止生胶及硫化胶的老化，在橡胶 配方组成中加入一类特殊的物质，这类物质 称为防老剂。 按使用性质划分有： 防止光老化的防光老化剂； 防止热氧老化的耐热老化剂； 防止交变负荷导致老化的抗疲劳剂； 防止臭氧老化的抗臭氧老化剂； 防止
10、重金属老化的有害金属抑制剂。 为防止多种老化方式，通常需加入多种防老剂组成防老体系，同时多 种防老剂也可以起到协同效应。 橡胶配合剂填充体系 2021-7-18 14 1. 炭黑：它是橡胶中最重要的填料，对橡胶能起到补强的作用，提高橡胶 的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等机械性能，同时也能增加橡胶的模量， 按粒径大小划分为不同的型号。 2. 油料：在橡胶中起到软化作用，又称为物理增塑剂，机理是它能够增加 橡胶大分子间的距离，减少分子间作用力。加入后有利于橡胶混炼，但 对橡胶的机械性能有不利影响，并减小橡胶的模量。 3. 白炭黑，其主要化学成分是二氧化硅，由于其对橡胶具有补强左右，故 称为白炭黑。由
11、于其将相对便宜，可部分代替炭黑使用。 橡胶填充体系是橡胶配方中的主要原材料之一，它能赋予橡胶 一些优异的性能，同时也损害橡胶一些性能。 除了上述主要填充剂外，还有碳酸钙、陶土、滑石粉等非补强性填充剂， 这类填充剂价格便宜，可有效降低橡胶混炼胶的成本。 橡胶配合剂硫化体系 2021-7-18 15 未硫化的橡胶是塑性的，不具有使用性，需加入硫化剂，使其发生交联反 应，变成具备各种性能的高弹态的橡胶。使用最广泛的硫化剂是硫磺，其次还 有含硫化合物，有机过氧化物，金属氧化物等。按加入硫化剂的种类，橡胶的 硫化分为硫磺硫化体系与过氧化物硫化体系。 为了获得较高的硫化速度，还需加入硫化 促进剂，加入胶料
12、后能促使硫化剂活化， 加速硫化剂与橡胶分子间的交联反应，达 到缩短硫化时间的目的。促进剂有很多种， 通过调整促进剂的种类可调整胶料的硫化 速度计交联程度。 过氧化物硫化体系可赋予橡 胶较好的耐热性，较低的压 缩永久变形，但耐疲劳性较 差。为消除橡胶硫化后残余 过氧化物，使用此硫化体系 的橡胶需经过二次硫化过程。 橡胶混炼工艺 2021-7-18 16 生胶塑炼加入配合剂一段混炼一段混炼胶加入硫化 剂二段混炼二段混炼胶 按工艺分为开炼混炼与密炼混炼 混炼过程： 密炼混炼过程需控制的参数： 1. 生胶塑炼时间； 2. 一段混炼压力； 3. 一段混炼排胶温度； 4. 开炼翻炼时间； 5. 二段混炼压
13、力； 6. 二段混炼排胶温度； 7. 开炼翻炼时间。 开炼混炼过程需控制的参数： 1. 加料顺序； 2. 混炼时间； 3. 混炼温度。 u缺胶 u脱胶 u气泡 u烂泡 u开裂 u欠硫 u粘模 u烫模 缺胶、脱胶 缺胶：因胶料重量不足或流动性差导致应该有橡胶的地方出现部分缺损。 脱胶：橡胶与骨架嵌件粘接失效，出现脱开或分离。 气泡、烂泡 2021-7-18 19 气泡：又称“鼓包”，因气体被包裹在橡胶表皮层中而形成局部表皮 层起泡的现象； 烂泡：又称“窝气”，因气体没有被排出模腔外，以致模腔死角处的 橡胶呈欠硫粘糊状，并高突于周围橡胶表面的现象。 开裂、欠硫 2021-7-18 20 橡胶开裂：
14、橡胶面上呈现裂口的现象； 欠硫：橡胶内部呈微孔状态，外部呈隆 起变形的现象。 粘模、烫模 2021-7-18 21 粘模：指硫化产品局部橡胶被粘于模腔壁 上而缺损的现象。 烫模：又称“卷边”，“咬边”等，指产品分模线 处不光滑，出现裂口，锯齿型废边等现象； u门尼粘度测试 u硫化仪测试 u硬度测试 u拉伸性能测试 u撕裂强度测试 2021-7-18 22 u热老化测试 u压缩永久变形测试 u耐液体测试 u耐臭氧测试 u其他测试 门尼粘度测试 门尼粘度：门尼粘度(Mooney viscosity)又称转动(门尼) 粘度，是用门尼粘度计 测定的数值，门尼粘度计是一个标准的转子，以恒定的转速，在密闭
15、室的试样中 转动。转子转动所受到的剪切阻力受橡胶粘度的大小影响。门尼粘度反应的是橡 胶流动性的大小。 ML100（1+4）或MS100（1+4）中： M表示门尼； L表示用大转子； S表示用小转子； 100指测试温度； 1表示预热1分钟； 4表示试验4分钟。 硫化仪测试 胶料硫化仪测试主要测试的是胶料的硫化速度，主要参数有ML、MH、 TS1、TC10、TC90。橡胶的硫化速度受温度的影响比较显著，所以测试时必 须指明测试温度。 TS1：焦烧时间，曲线kgcm所对应的时间。 TC10：起始硫化时间，转矩达 到ML+10%（MHML）时所 对应的硫化时间。 ML：最小转矩值，
16、反映未硫 化胶在一定温度下的流动性。 MH：最大转矩值，可一定程度 上反映硫化胶最大交联程度。 TC90：正硫化时间，转矩达到 ML+90%（MHML）时所对 应的硫化时间。 橡胶硬度测试 2021-7-18 25 橡胶硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范 围一般在20100之间，单位有邵氏A、邵氏D，橡胶国际硬度。 橡胶硬度测试方法： GB/T 531 橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法； ISO 7619-1 硫化或热塑性橡胶 压痕硬度的测定 硬度计法； ASTM D2240 用硬度计测定橡胶硬度的试验方法； DIN 53505 橡胶试验 肖式A和D的硬度试验；
17、JIS K6253 硫化橡胶及热塑性橡胶的硬度试验方法。 拉伸测试 2021-7-18 26 橡胶拉伸测试的性能主要有扯断强度（MPa）、扯断伸长率（%）、100%定 伸（MPa） 、300% （MPa）定伸等。 橡胶拉伸测试方法： GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定； ISO 37 硫化橡胶和热塑性塑料 拉伸应力 应变特性的测定； ASTM D412 硫化橡胶、热塑橡胶和热塑合成橡胶张力 DIN 53504 硫化橡胶的拉伸试验方法 JIS K6251 硫化橡胶的拉伸试验方法。 橡胶撕裂强度测试 2021-7-18 27 橡胶撕裂强度：橡胶撕裂时单位厚度所承受的负荷，
18、表示材料的抗撕裂性， 单位为KN/m(或N/mm) 。 橡胶撕裂强度的测试方法： GB/T 529-1999 硫化橡胶或热塑橡胶 撕裂强度的测定 第1部分: 裤形, 角形 和新月形试片； ASTM D624-00E1 常规硫化橡胶和热塑性弹性体抗撕裂强度的标准试验方 法； ISO 34-1:2004 硫化橡胶或热塑橡胶 撕裂强度的测定 第1部分: 裤形, 角形 和新月形试片。 热老化测试 2021-7-18 28 橡胶热老化：指橡胶材料在规定的温度下放置一定的时间，看其老化后性 能的变化。通常考察的性能有硬度变化、扯断强度变化、伸长率变化等。 橡胶热老化的测试方法： GB/T 3512 硫化橡
19、胶或热塑性橡胶 热空气加速 老化和耐热试验； ASTM D573 用热空气箱对橡胶损蚀的试验方法； ISO 188 硫化或热塑性橡胶 加速老化和耐热试 验； DIN 53508 硫化橡胶 加速老化试验 性能指标： 硬度变化(Shore A)=老化后硬度-老化前硬度； 扯断强度变化（%）=（老化后强度-老化前强度）/老化前强度*100%； 伸长率变化（%）=（老化后伸长率-老化前伸长率）/老化前伸长率*100%。 压缩永久变形测试 2021-7-18 29 橡胶压缩永久变形指橡胶试样在一定的变形与规定的温度下放置一定的时 间后，除去外力后橡胶的变形程度。试验参数有压缩比、温度、时间等。 性能指标
20、： 压缩永久变形（%）=（压变前高度-压变后 高度）/（压变前高度-限位块高度）*100% 橡胶热老化的测试方法： ASTM D395 橡胶压缩永久变形特性的标准 试验方法； GB/T 7759 硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高 温和低温下压缩永久变形测定； ISO 815 硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温 和低温下压缩永久变形测定； 耐液体测试 2021-7-18 30 橡胶耐液体指橡胶试样在规定的液体环境里与规定的温度下放置一定的时 间后，其机械强度、体积、质量等变化程度。试验参数有液体环境、温度、 时间等，性能指标有硬度变化、拉伸强度变化、伸长率变化、体积变化等。 性能指标： 硬度变化(Sho
21、re A)=耐液体后硬度-耐液体前硬度； 扯断强度变化（%）=（耐液体后强度-耐液体前强度） /耐液体前前强度*100%； 伸长率变化（%）=（耐液体后伸长率-耐液体前伸长 率）/耐液体前伸长率*100%； 体积变化（%）=（耐液体后体积-耐液体前体积） *100%。 橡胶热老化的测试方法： ASTM D471 液体对橡胶性能影响的试验方法； GB/T 1690 硫化橡胶液体试验方法； ISO 1817 硫化橡胶液体作用的测定 ； DIN 53521 橡胶和弹性体的检验 对液体 蒸气和气体性能的测定。 耐臭氧测试 2021-7-18 31 橡胶试样在规定的臭氧环境下老化一定的时间后，其表面有无
22、臭氧龟裂的现 象来评判橡胶的耐臭氧能力。 橡胶热老化的测试方法： ASTM D1171-1999 橡胶在小室中臭氧龟裂(三角形试样) ； GB/T 7762-2003 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态 拉伸试验； DIN 53509-1-2001 橡胶试验抗臭氧龟裂稳定性的测定 第一 部分:静应力； 橡胶其他性能测试 2021-7-18 32 橡胶耐低温测试 橡胶耐磨耗试验 橡胶密度测试： 橡胶回弹测试 除此之外，还有橡胶粘结强度测试、耐光性测试、耐候性测试、油漆污染 测试、电阻率测试、铜腐蚀测试、热失重测试等等。 u各个主机厂的橡胶材料要求标准 u橡胶材料要求代码解读 2021-7-1
23、8 33 各个主机厂的橡胶材料要求标准 企业名称橡胶材料要求标准适用范围 美国汽车工程师学会SAE J200通用、克莱斯勒等 美国材料试验协会 ASTM D 2000通用、克莱斯勒等 德国大众VW 2.8.1大众、奥迪等 法国标致B62 0300标致、神龙等 日本工业标准JIS丰田、本田、日产等 中国一汽JF01-1001(一汽企业标准)一汽集团 上海汽车SMTC 2 261 002（上汽企业标 准） 上汽集团 吉利汽车Q/JL J1 125010(吉利企业标准)吉利汽车 奇瑞汽车Q/SQR 04.014(奇瑞企业标准)奇瑞汽车 各个主机厂橡胶材料分类及要求标准一览 橡胶材料要求代码解读 20
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