橡胶工艺学复习题
一、 填空 10分 注：红字为答题部分。
1．碳链橡胶中，饱和橡胶有乙丙橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶， 不饱和橡胶有天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶。 2．通用合成橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁腈橡胶、 氯丁橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶。
3、促进剂按结构可分为噻×类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐、硫脲类、醛胺类、黄原酸盐类八类；按 PH值可分为酸性、碱性和中性三类；按硫化速度可分为超超速级、超速级、准速级、中速级和慢速级五类。 4、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_______________________，呈中性，准速级，迟效性促进剂；二硫化二苯并噻唑的英文缩写为DM，结构式为________________，呈酸性，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_____________________，呈酸性，超速级促进剂。
5、适合高温快速硫化的橡胶结构为低双链含量的橡胶，可采用的硫化体系有EV和SemiEV两种。
6、氧化锌在CR配方中的作用是硫化剂，在NR配方中的作用是活性剂。 7、在-C-S-C-、-C-S2-C-、-C-SX-C-三种交联键中，-C-S-C-热稳定性好，-C-Sx-C-耐动态疲劳性好，-C-Sx-C-强度高。
8、为获得有效硫化体系可采取两条途径，采用无硫酸和提高促进剂用量，降低硫磺用量。
9、、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变脆。 10、链终止型防老剂根据其作用方式可分为自由基捕捉体、电子给予体和氢给予体三类;胺类和酚类防老剂属于氢给予体。
11、当防老剂并用时，可产生对抗效应、加和效应和协同效应，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。
12、炉法炭黑的表面含氧基团比槽法炭黑少，呈碱性，会使胶料的焦烧时间缩短。 13、炭黑的结构度越高，形成的包容橡胶越多，胶料的粘度越高，混炼的吃粉速
度慢，在胶料中的分散性越高。
14、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
与炭黑的活性集团有关。
15、炭黑的粒径越小，混炼的吃粉速度越快，在胶料中的分散性越好；炭黑的粒
径越小，对橡胶的补强性越高。
16、开炼机塑炼的操作方法主要有包辊塑炼法、薄通塑炼法和化学塑解塑炼法。 17、当橡胶的门尼粘度为60时可不用塑炼。
18、利用开炼机塑炼时氧的作用是大分子自由基活性终止剂，利用密炼机塑炼时氧的作用是大分子氧化裂解反应引发剂。
19、生胶的塑炼方法有物理增塑法、化学增塑法和机械增塑法；机械增塑法依据设备类型不同又可分为三种开炼机塑练法、密炼机塑练法和螺杆式塑炼机塑练法，依据塑炼工艺条件不同，又可分为低温机械塑练法和高温机械塑练法。 20、低温机械塑炼过程中，橡胶的分子量分布逐渐变宽(窄或宽)。
21、氧在橡胶的机械塑炼过程中起着大分子自由基活性终止剂和大分子氧化裂解
反应引发剂的双重作用，其中在低温下，氧和橡胶分子的化学活泼性均较低，氧主要起大分子自由基活性终止剂作用，而在高温下氧起大分子氧化裂解反应引发剂作用。
22、开炼机混炼时应最后添加的配合剂是硫化剂，目的是防止焦烧。 23、混炼胶快检的项目有可塑度测定、相对密度测定和硬度测定。
24、开炼机混炼过程可分为包辊、吃粉和翻炼三个阶段，其中_______阶段是关
键。
25、在混炼准备工艺中，要求称量配合操作必须做到精密、准确、不漏、不错。 26、胶料的包辊性与生胶本身性质、混炼温度和机械加工变速率有关。 27、开炼机混炼时前后辊温度应保持5~10℃温差，NR易包前辊，多数合成橡胶
易包后辊，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5~10℃。
28、提高温度能降低压延效应，胶料的粘度与温度的关系是_____。
29、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,即辊筒中高度法、辊筒轴线交叉法和辊筒预弯曲法.
30、纺织物擦胶要求所用胶料可塑度高,其目的是增加胶料对纺织物缝隙的渗透
与结合作用，压片和压型的胶料可塑度较低，其目的是为了增大胶料的挺性，
防止半成品发生变形。
31、胶片压延工艺可分为压片、胶片贴合和压型；纺织物挂胶艺可分为贴胶、压
力贴胶和擦胶。
32、用压出机加工橡胶制品时，压出机的温度是机身∠机头∠口型，这样做的目
的是使压出的半成品表面光滑，压出膨胀率小，不易产生焦烧等质量问题。 33、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
使胶料补充混炼均匀，并可适当提高其真可塑性，细炼的目的是使胶料达到加热软化。
二、简答题(名词解释) 3*5=15分
生胶：一种高弹性聚合物材料，是制造橡胶制品的基础材料。 自补强橡胶：不需要加补强剂自身就有较高强度的橡胶。
促进剂：指能降低硫化温度、缩短硫化时间、减少硫磺用量，又能改善硫化胶的的物理性能的物质。
活化剂：在脱硫过程中，能加速脱硫过程的物质称为再生胶活化剂。 焦烧：在加工工序或胶料停放过程中，可能出现早期硫化现象，即胶料塑性下降、弹性增加、无法进行加工的现象。
补强：能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性同时获得明显提高的作用。 老化：所谓橡胶的老化，是指生胶或橡胶制品在加工，贮存或使用过程中，由于受热、光、氧等外界因素的影响使其发生物理或化学变化使其性能下降的现象 协同效应：当俩种或多种防老剂共同使用时的效果大于每种防老剂单独使用时的效果之和称之为协同效应
压延效应：压延后的胶片还会出现性能上的各向异性的现象称之为压延效应 挤出膨胀：压出物的直径大于口型直径而轴向出现回缩的现象 挂胶：挂胶是利用压延机将胶料渗透入纺织物结构内部缝隙并覆盖附着于纺织物表面成为胶布的压延作用，又叫做胶布压延工艺
等效硫化时间：在不同温度下取得相同硫化效果的时间称为等效硫化时间 硫化效应：等效硫化强度与硫化时间的乘积即E=Iて 硫化：是指橡胶的线型大分子链通过化学交联而构成三维网状结构的化学变化过程
结合橡胶：也称炭黑、凝胶，指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶
物理增塑剂：增塑剂低分子物质进入到橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力，使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的柔软性和流动性，这一类物质被称为物理增塑剂。
塑解剂塑剂：通过力化学反应能促使橡胶大分子断裂，降低分子量，增大橡胶可塑性，也被称为化学增塑剂 混炼：通过适当的加工将配合剂与生胶均匀混合在一起，制成质量均一的混合物，完成这一加工操作的工艺过程叫作胶料混炼工艺，简称混炼。 母炼胶：又称为母胶，是将在混炼条件下短时间难以混合均匀且混炼生热量又多，
能耗较大的某些配合剂以较大比例事先与生胶单独制成组分比较简单的混合物料，称为该配合剂的母炼胶。
填充：将丙烯酸树脂、氨基树脂、蛋白质填料和栲胶等填充物质引入到皮革在制品中以改善皮革产品的丰满性能和紧实性能等的操作。
压延：混炼胶或与纺织物通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的工艺过程。
橡胶：玻璃化温度低于室温，在环境温度下能显示高弹性的高分子材料。 格林强度：未硫化橡胶的拉伸强度称为格林强度。
冷流性：橡胶在其自重影响下向四周底部流散的现象为冷流。。橡胶冷流性源于分子间作用力小，分子链柔顺性好，且无支化、交联等其他阻碍分子链相对位移的因素存在。
促进剂的迟效性： 不会
喷霜：硫磺溶于橡胶后易于扩散，温度降低容易形成过饱溶液，过量的硫磺则扩散到胶料表面，重新结晶出来形成一层霜状粉末，这种现象叫做喷霜现象。 无硫硫化：指含硫的有机或无机化合物，在硫化过程中析出活性，使橡胶交联的硫化。
硫载体：又称为硫磺给予体，指那些含硫的有机或无机化合物，在硫化过程中析出活性，使橡胶交联的物质。 硫化强度：指胶料在一定的温度下，单位时间所达到的硫化程度或胶料在一定温度下的硫化速度。
硫化温度体系：指橡胶加热硫化时的一定温度范围内的硫化速度的现象。 交联密度：就是单位体积交联点数目，它和单位有效链数目有关。
硫化诱导期：橡胶硫化反应的速度由零加速至反应明确出现为止所经历的时间，也叫焦烧阶段。
硫化返原：橡胶硫化过程中，由于硫化温度高、硫化时间过长而产生的硫化胶交联网出现裂解，继而硫化胶料的性能降低的现象。
欠硫：主要是促进剂、硫化剂和氧化锌等漏配或少配所致。如果混炼操作不当、粉剂飞扬过多也会导致胶料欠硫。
过硫 ：橡胶实际操作硫化时间比理论正硫化时间长,橡胶的性能下降的行为. 理论正硫化时间 ：胶料达到最大交联密度时所需要时间。
工艺正硫化时间：物理机械性能处于最高值或接近最高值的硫化状态称为工艺正硫化，对应的正硫化时间称为工艺正硫化时间。
橡胶的老化 ：是指生胶或橡胶制品在加工，贮存或使用过程中，由于受热，光，氧等外界因素的影响使其发生物理或化学变化，使性能逐渐下降的现象。 自催化氧化作用 ： 防老剂的对抗效应：是指两种或两种以上的防老剂并用使用时，所产生的防护效能小于它们单独使用时的效果之和。
疲劳老化 ：是指在交变应力或应变作用下，使橡胶的物理机械性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象。 防老剂的加和效应：防老剂并用后所产生的防护效果等于它们各自作用的效果之和时。
补强剂：用于提高橡胶力学强度的物质叫补强剂。 硬质炭黑 ：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑。 软质炭黑 ：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑。
吸留橡胶 ：
结合橡胶 :指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。 偶联剂：能提高树脂与固体表面黏合强度的助剂。
炭黑 ：烃类化合物经不完全燃烧或热裂解生成的，主要由碳元素组成，以近似于球体的胶体粒子及具胶体大小的聚集体形式存在的物质。 炭黑的一次结构 ：也就是炭黑的聚集体。 炭黑的二次结构：由炭黑的一次结构及聚集体之间存在范德华力的作用，有时也有氢键作用，所以粒子间能产生凝聚称凝聚体为二次结构。 三、问答题 6*7=42
第一章 生胶
1-8、天然胶、异戊胶、丁苯胶、顺丁胶、乙丙胶、丁基胶、氯丁胶、丁腈胶的英文代号，品种和化学结构式如何？主要特性和主要用途？
天然胶 NR 天然胶：1、通用类2、特种类3、改性类。在所有胶中，产量消耗最大，综合性能最好。轮胎
异戊胶 IR 分类不会。结构与天然橡胶一样，性能与天然橡胶差不多。应用：轮胎
丁苯胶 SBR 丁苯胶：1、乳液聚合丁苯橡胶2、溶液聚合丁苯橡胶。应用：轮胎工业
顺丁胶 BR 按制法分类：溶聚、乳聚、本体聚合。在通用橡胶中，弹性、耐寒性最好，耐磨性最好。
乙丙胶 EPM 按所含单体分类：1、二元乙丙橡胶2、三元乙丙橡胶。在通用橡胶中，各种耐老化性能最好，耐臭氧最好。应用： 轮胎的浅色胎侧、耐热运输带、电缆、电线、防腐衬里、密封垫圈、建筑防水片材、门窗密封条等。
丁基胶 IIR 按是否卤化分类：1、一般品种2、卤化品种。通用橡胶中，阻尼性、气密性最好。应用：轮胎业
氯丁胶 CR 分类 1、通用型：硫调型、非硫调型
2、专用型：粘接型、特殊用途型 3、氯丁乳胶：通用胶乳、特殊胶乳
在通用橡胶中，性能介于饱和胶和不饱和胶之间，惟一具有阻燃性。 应用：阻燃制品、耐油制品、耐天候制品、粘着剂等领域。
丁腈胶 NBR 分类1、普通品种：极高ACN含量、高ACN含量、中高ACN含量、
中ACN含量、低ACN含量。 2、特殊品种
在通用橡胶中，极性最大，耐油性最好，导电性最好。应用：各种耐油制品，例如各种密封制品。
9、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：结晶自补强NR IR IIR CR
结晶时大分子链沿应力方向取向，晶粒在无定形大分子中起到补强作用。 10、试简述NR与IR在性能上的主要不同点及原因
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
产生干扰，在加工温度下易分散于胶料中，无喷霜之危，缺点是有污染易使胶料颜色变黄，仅限于深色胶料中使用。
（3）PVI（又称CTP）优点是不影响硫化胶的结构和性能不影响硫化速度，PVI于焦烧时间的关系是线性的，可以随意调节诱导期的长短，便于生产安全的控制。 18．请指出NR、SBR、EPDM、NBR、BR的反应活性中心位置
19．活性剂(氧化锌和硬脂酸)在硫磺硫化体系中的作用是什么?
答：1）活化整个硫化体系 2）提高硫化胶的交联密度 3）提高了硫化胶的耐热老化性能。 20．写出下列具有代表性的促进剂结构，并指出它们互相并用时对诱导期和硫化
速度的影响
DM TMTD NOBS D ZDC
DM ：
TMTD：
NOBS：
D：
ZDC：
影响：在保证生产安全的前提下既缩短了硫化诱导期，提高了硫化速度，降低了促进剂的总用量，有改善了硫化胶的性能。
21．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：随着硫化体系中促进剂对硫磺比率有大到小的变化，则硫化体系由普通硫化
体系过渡到半有效硫化体系，最后变成有效硫化体系。硫化胶交联结构则有多硫交联键为主转变为多硫键，双硫键，单硫键并存的分布，最后变为单硫键和双硫键为主的结构，硫化胶的物理性能也随之变化；初始疲劳性能逐渐降低，拉伸强度逐渐升高
22．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?
答：由于NR、BR、和SBR橡胶的大分子链的结构对过氧化物的交联效率有很大影响，在天然橡胶中，交联以夺取α—亚甲基反应形成大分子自由基的方式进行，应为侧甲基的存在限制了自由基对双键的加成反应。但在丁二烯类橡胶SBR和BR条件下，交联反应可通过自由基加成或反应或夺取α—亚甲基活泼氢进行。所以，橡胶分子链结构的不同对交联效率产生很大差异。 23．高温快速硫化体系的配方设计应注意哪些问题?
答：1）选择耐热的胶种 2）采用有效和半有效硫化体系配合 3）硫化的特种配合
第三章 补强填充体系
1．炭黑有几种制法?各种制法各有何特点?
答：（1）接触法炭黑：接触法炭黑，其中包括槽法炭黑、滚筒法炭黑和圆盘法炭黑。 槽法炭黑转化率大约为5%。其特点是含氧量大（平均可达3%），呈酸性，灰分较少（一般低于0.1%）。
（2）炉法炭黑： 炉法炭黑的特点是含氧量少（约1%），呈碱性，灰分较多（一般为0.2%~0.6%），这可能是由于水冷时水中矿物质带来的。
（3）热裂法炭黑：转化率30%~47%。炭黑粒子粗大，补强性低，含氧量低（不到0.2%），含碳量达99%以上。
（4）新工艺炭黑：新工艺炭黑的聚集体较均匀，分布较窄，着色强度比传统的高十几个单位，形态较开放，表面较光滑。N375、N339、N352、N234、N299等均为新工艺炭黑。
2．炭黑的ASTM标准分类法是怎样的?该方法有什么优缺点?
答：该分类方法由四位数码组成一个炭黑的代号（名称）。第一位是英文字码，有N和S两个，代表硫化速度。若是N，表示正常硫化速度，若是S，表示硫化速度慢。第二位数字从0到9共10个数字，代表10个系列炭黑的平均粒径范围。例如0代表炭黑平均粒径的范围在1~10nm这一系列的炭黑，9代表炭黑平均粒径范围在201~500nm这一系列的炭黑。第三、四位都是数字，这些数字是任选的，代表个系列中不同牌号的区别。 3．炭黑聚集体是怎么形成的? 答：初生的炭黑粒子在高温气流中相互碰撞从而形成了链状的结构聚集体，在这里有两种情况：粒子最初生成的瞬间发生了彼此碰撞并熔融在一起形成炭黑的永久结构即一次结构，这种结构力是非常强大的很难被拆开；当粒子已经形成并融融在一起，然后粒子碰撞在一起形成附聚体这种结合力是比较弱的，容易使链状结构拆开，这样的聚集体称为炭黑的“二次结构”。
4．炭黑的粒径大小有哪几种表示方法?举出炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑中各一个牌号的炭黑？
5．炭黑聚集体的形态与炭黑结构程度高低有什么关系?
答：炭黑聚集体形状不规则，一般炭黑聚集体的形状为链枝状，链越长，枝越多，结构越高。
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： 炭黑聚集体表面有自由基、氢、和含氧基团（羟基、羧基、内酯基、醌基）。影响炭黑PH值的基团主要是含氧基团，含氧基团含量越高，PH越小。
7．什么是结合橡胶?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：结合橡胶也称炭黑凝胶，指填充的未硫化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，结合橡胶量升高）、橡胶性质（不饱和度高，分子量大的橡胶生成的结合橡胶多）、陈化时间（时间增加，结合胶量增加，约一周后趋于平衡）
8．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。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，结构度高，易焦烧，硫化速度快。
9．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?
解：(1)炭黑的化学活性越大，混炼时生成的结合橡胶数量越多，从而使胶料的门尼粘度提高，压出时口型膨胀率和半成品收缩率加大，压出速度减慢。而硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等越高。
(2) 炭黑的粒径越小，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、耐磨性、硬度越高，耐屈挠龟裂性越好，回弹性和扯断伸长率减小
(3) 当粒径相同时，高结构炭黑对非结晶橡胶的补强作用大，一般有较高的拉伸强度和撕裂强度，这是由于炭黑的结构提高了非结晶橡胶的结晶倾向所致。而较低结构的炭黑对结晶性橡胶的拉伸强度和撕裂强度的提高较为有利，这主要是由
于结构性低时，被吸留的橡胶少，有利于橡胶的伸长结晶所致。
(4) 当炭黑粒径相同时，增大表面粗糙度会使硫化胶的拉伸强度、定伸应力、耐磨性性能下降,但扯断伸长率性能提高。 10．在配制导电胶料时应选用何种炭黑?为什么?
解：选用粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑
因为炭黑粒子越小，即单位体积胶料的炭黑粒子越多，炭黑粒子间接触的几率越大或粒子间间距越小，电阻越小，导电性越好。在粒径相同的炭黑中，高结构炭黑的导电性好，这是高结构炭黑具有较多链枝，从而形成较多链枝交织的导电通道所致。炭黑表面挥发物或残留焦油状物多会在炭黑表面形成绝缘膜而降低炭黑导电性。表面粗糙度越大的炭黑导电性越好，这是因为在炭黑用量相同的胶料中，粗糙炭黑粒子间接触的几率比光滑炭黑粒子间大。
11．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?
答：白炭黑按生产方法大体分为二氧化硅类和硅酸盐类。白炭黑表面有：白炭黑表面有羟基，硅氧烷基。气相法白炭黑的粒子内部为无规则的三元体型结构，是密集填满状态。沉淀发白炭黑的例子内部有无规则的二元线形结构，因而有毛细孔表面。
12．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? 答：因为炭黑可以明显的提高橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性，同时价格便宜，所以炭黑在橡胶中有最大的填充量。若实际用量超过最大值后，会产生应力松弛性能变差、弹性下降、滞后损失增大、压缩永久变形增大。 13．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?
答：硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高，包括：超耐磨，高耐磨炭黑。 软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低，包括：半补强炭黑，热裂解炭黑。 14．可用哪些方法来提高白色填料的补强性?
答：,填料的粒径越细，一次粒子的形状越不规整，最大线度与最小线度比值越大，比表面积越大，补强性越强。填料的对橡胶吸附性越大，补强性越好。 15．N110,N220,S300,N330,N440,N550,N660,N770 英文代号及中文名称是什么？属于硬质CB还是软质CB？ 答：N110: SAF 超耐磨炉黑
N220: ISAF 中超耐磨炉黑 N330: HAF 高耐磨炉黑 N440：FF 细粒子炉黑 N550：FEF 快压出炉黑 N660：GPF 通用炉黑 N770：SRF 半补强炉黑
硬质CB：N110,N220,N330,N440 软质CB: N550,N660,N770
第四章 老化防护体系
1．引起橡胶老化的内因、外因有哪些?
内因：分子结构影响。外因：物理因素；化学因素；生物因素； 2．为什么IR、NR热氧老化后变软，BR、SBR和NBR热氧老化后变硬? 答：IR NR：分子链降解，分子量减小，软化 ；BR SBR NBR：分子链之间产生交联分子量变大，变硬。
3．影响热氧老化的因素主要有哪些?
答：⑴橡胶种类 ⑵氧的影响 ⑶试样厚度的影响 ⑷温度 ⑸硫化的影响 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? 答：氧化机理：双键反应链断裂生成双分子。 影响因素：橡胶种类；氧的浓度；应力应变；温度 ； ？？？？？
硫化完全冷却后，在橡胶表面形成了一层蜡膜，阻止空气中的臭氧进入，防止氧化的形成。
5．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?
答：金属离子的催化氧化，其机理是变价金属离子降低反应活化能，使反应更易
进行；其防护有两个途径：将金属离子稳固的络合至最高配位数；或是将金属离子稳定在一个稳定的价态，摈弃其他价态。此外还可以形成不溶物也能钝化金属离子。
6．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?
答：胺类防老剂：取代基为吸电性基团，防护性能降低；供电性取代基，防护性能升高；
酚类防老剂：推电子取代基的导入，防护性能提高；吸电子取代基的导入，防护性能降低；
防老剂脱下来的氢和大分子链断裂的自由基结合，从而终止老化作用，所以抗氧剂脱氢越容易，防护效果越好。
7．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?
答：协同效应：当两种或多种防老剂一起使用时的效果大于每种防老剂单独使用的效果之和时，称为协同效应。
对抗效应：当两种或多种防老剂一起使用时的效果小于每种防老剂单独使用的效果之和时，称为对抗效应。
加和效应：当两种或多种防老剂一起使用时的效果等于每种防老剂单独使用的效果之和时，称为加和效应。
当同一防老剂分子上同时具有按不同机理起作用的基团时可能发生协同效应。 8．影响臭氧老化的因素有哪些?
答:影响因素：橡胶种类；氧的浓度；应力应变；温度 ； 9.防老剂为什么有适当的用量?
10.防老剂按结构可分为几类?各有何特点?
答：⑴胺类防老剂；防护效果突出（主要用于抑制热氧老化，臭氧老化，疲劳
老化及重金属离子的催化氧化），但具有污染性。⑵酚类防老剂；防护效果不好（作抗氧剂使用），废污染性，适用于浅色橡胶制品。⑶有机硫化物类防老剂。⑷其他类防老剂。
11.橡胶臭氧老化的特征是什么?
答：⑴ 橡胶的臭氧老化是一种表面反应。⑵ 未受拉伸的橡胶在臭氧环境中，和橡胶表面分子双键完全反应，在表面形成一层类似喷霜状的灰白色脆膜，使其失去光泽。受拉伸的橡胶发生臭氧老化时表面形成龟裂，但此时橡胶的伸长或是所受应力必须高于它的临界应力。当低于临界值时则不会产生龟裂。⑶ 橡胶在产生臭氧龟裂时，裂纹的方向与受力方向垂直。
12.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?
答：会产生协同效应；应为防老剂D和TNP是按照两种不同的机理其防护作用的，所以在一起使用时会发生协同效应。 13.橡胶臭氧老化的物理防护方法有哪几种?
答：①覆盖或涂刷橡胶表面；②在橡胶中加入蜡；③在橡胶中混入耐臭氧的聚合物。
14.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? 答：破坏氢过氧化物型防老剂分解过程中产生的氢过氧化物为非自由基，使作为自由基来源的氢过氧化物的链引发作用减小到可以忽略不计的程度，从而减少了链断裂型防老剂的消耗，使其能在更长的时间内发挥抑制作用。同样，链断裂型防老剂可以有效的终止产生链传递的自由基，使氧化的动力学链长缩短，仅生成少量的氢过氧化物从而大大减慢了破坏氢过氧化物型防老剂的消耗。 15.试分析比较NR、CR、BR的耐臭氧老化性能？
答：与臭氧反应速率CR 16.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? 答：由于轮胎受交变应力作用，所以应加入抗疲劳。还受日光暴晒，应加入抗氧剂和紫外光吸收剂。 17、下列防老剂属哪一类型，各有何特性？ A D RD 4010 4010NA 264 2246 MB TNPP 答：A,D：属于苯基萘胺类；特性：有毒。 RD：属于酮胺类；特点：好的耐热氧老化，耐屈挠龟裂性；小毒性。 4010 4010NA：对苯二胺类衍生物；特点：防护作用效果全 264：受阻酚类；特点：耐久性差。 2246：受阻双酚类；特点：防护性能好，非污染性。 MB：硫醇基苯并咪唑；特点：与其它常用防老剂并用易产生协同效应，污染性小。 TNPP：亚磷酸酯类；特点：用于合成胶的稳定剂，防止胶在储存和加工是黏度升高。 第五章 增塑体系 1、非极性增塑剂和极性增塑剂的作用机理是否一样？有何不同？ 答：不一样。不同点：非极性增塑剂分子按随机规律分布在橡胶大分子之间，削弱了大分子间的相互作用，非极性增塑剂与橡胶基之间无显著能量作用时，这种削弱来源于简单的稀释，而极性增塑剂与极性橡胶的体系，他们之间存在着较强的相互作用时，焓因素便成为体系的吉布斯自由能变化的重要组成部分。 2、增塑剂按来源可分为几类？各举出两种（合成增塑剂举出四种）？ 答：按来源可分为五类：（1）石油系增塑剂，例：三线油，操作油，凡士林等。（2）煤焦油系增塑剂，例：煤焦油，古马隆。（3）松油系增塑剂，例：松焦油，松香.(4)脂肪油系增塑剂，例：油膏，硬脂酸。（5）合成增塑剂，例：领苯二甲酸二丁酯（DBP），已二酸二辛酯（DOA）磷酸三甲苯酯（TCP）磷酸三辛酯（TOP) 3、判定增塑剂与橡胶相容性原则是什么?什么是溶剂化作用？ 答：原则是：溶解度参数相近 溶剂化作用：在用极性增塑剂增速极性橡胶时，由于极性橡胶分子结构中含有极性基因，增大了大分子链段之间的作用力，降低了大分子链段的柔顺性，使之难于在外力场的作用下产生形变，但当加入极性增塑剂时，增塑剂分子的极性部分定向排列于大分子极性部分，对大分子链段起包围隔离作用，通常称为溶剂化作用。 4、合成增塑剂按化学结构分几类？酯类增塑剂对橡胶物性有何影响？ 答：分八类：（1）领苯二甲酸酯类（2）脂肪二甲酸酯类（3）脂肪酸类（4）磷酸酯类（5）聚酯类（6）环氧类（7）含氯类（8）其他 酯类增塑剂对橡胶物性的影响： <1>对物理机械性能的影响：随各种增塑剂用量的增大，橡胶物理机械性能都有不同程度的下降，单伸长率和回弹性却有所提高 <2>对耐寒性和耐热性的影响：对耐寒性的影响与所用化学结构有关，环状结构分子降低了硫化胶的耐寒性，具有亚甲基直链结构的脂肪酸酯类赋予硫化胶良好的耐寒性。耐热性噢诶放应采用高沸点，低挥发性的增塑剂，聚酯类增塑剂耐热效果更好。 <3>对橡胶耐溶剂性的影响：与增塑剂结构有关，含有烷烃直链结构的增塑剂易被饱和烷烃溶剂抽出，所以耐溶剂型差，而含有芳香基火酯基的极性增塑剂，不易被饱和烷烃类抽出，所以耐溶剂性好。 第十一章 塑炼 第十一章 塑炼 1．什么叫塑炼?其目的意义何在?是否每种生胶都要塑炼? 答：塑炼就是设法使生胶的高弹性去掉或减少，使之由原来的强韧的高弹性状态转变为柔软而富有可塑性的状态，完成这一转变的工艺加工过程为生胶的塑炼工艺，生胶塑炼的目的是获得必要的流动性和可塑性，以满足混炼、压延、压出、成型、硫化、模压、注射、胶浆、和发泡胶料制造等各种加工过程的工艺性能要求，不是每一种生胶都要塑炼混炼工艺一般要求塑炼胶门尼粘度在60左右，对于生胶的初始可塑度已能满足加工性能要求的生胶，一般不需要再进行塑炼加工，可直接进行混炼。 2．为什么能用机械塑炼的方法来提高橡胶的可塑性? 答：机械塑炼法是利用机械的高剪切力作用使橡胶大分子链破坏降解而获得高塑性。 3．氧对生胶塑炼起到什么样的作用? 答：痒既可以作为大分子自由基的活性终止剂，使机械力作用生成的大分子自由基活性终止而稳定，又可以直接引发大分子链发生氧化反应而裂解，因此氧在橡胶机械塑炼过程中起着大分子自由基活性终止剂和大分子氧化裂解反应引发剂的双重作用。 4．温度对生胶塑炼有何影响?为什么NR在115℃下塑炼效果最差? 答：低温下机械塑炼效果随着塑炼温度升高而减小，高温下，机械塑炼效果随着苏联温度升高而急剧地增加，当温度在15℃左右的范围时，由于机械剪切力作 用很小，橡胶大分子和氧的化学反应活性也不高，所以总的机械塑炼效果最小。 5．开炼机塑炼时的操作方法有哪些?各有何优点? 答：开炼机塑炼时操作方法有包辊塑炼法，薄通塑炼法，化学增塑塑炼法 包辊塑炼法：优点：塑炼操作和胶料的停放管理比较简单方便。缺点：塑炼时间长，效率低，最终能获得的可塑度也较低，不适用于塑炼胶可塑度高的生胶塑炼。 薄通塑炼法：优点：胶料散热快，冷却效果较好，机械塑炼效果大，塑炼胶可塑度均匀，质量高，能达到任意塑炼程度。缺点：胶料的可塑度要求越高，需要通过辊距的次数也越多。 化学增塑塑炼法：可采用化学塑解剂增加机械塑炼效果，提高塑炼生产效率并节约能耗。缺点：化学塑解剂应以母胶形式使用，并应适当提高开炼机辊温。 6．用开炼机和密炼机塑炼各有何优缺点? 答：开炼机：缺点：自动化程度低，生产效率低，劳动强度大，操作危险性大，不适于现代化大规模生产。 优点：开炼机塑炼温度低，塑炼胶可塑度均匀，胶料耐老化性能和耐疲劳性能较好，动态下生热性较小，机台容易清洗，交换胶料灵活，另外设备投资较节省，所以适用于塑炼胶质量要求高，胶料品种变化多和生产批量小的加工。 密炼机：优点：胶料在密炼机中收到机械剪切作用比开炼机大得多，加上高温下剧烈的热氧化裂解作用使密炼机的塑炼速度和生产速度和生产效率大大提高，密炼机的机械化自动化程度较高适用于大规模生产劳动强度低，操作安全。缺点：密炼机塑炼温度高，操作不慎易发生过混现象，高温塑炼的胶料质量较差，可塑度也不均匀，加之排胶不规则，所以须配备专用补充加工设备进行补充塑炼和压片。 7．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? 答：1.容量 容量大小取决于设备规格与生胶种类，容量过大，辊距上方积存胶苏亮过多，不仅散热困难，胶温升高，降低塑炼效果，而且使单位时间内胶料通过辊距次数减少，生产效率下降，同时会加大操作劳动强度。容量过小也会降低塑炼生产效率。2.辊距 辊速与速比一定时辊距越小，机械塑炼效果越大，同时因胶片减薄，冷却效果改善又进一步提高了机械塑炼效果。3.辊速与速比 辊距一定时，提高开炼机滚筒转速或速比会增大胶料机械剪切作用，提高塑炼效果，一般在1.15~1.27范围内，但速比过大又会是生胶升温过快，反过来降低机械塑炼效果，并加大塑炼过程能耗，速比过小也会降低机械塑炼效果与生产效率。4. 辊温 辊温低塑炼效果好，但辊温过低，又容易造成设备超负荷而受到损害。5.塑炼时间 在塑炼过程最初10~15min，胶料门尼粘度迅速降低，此后渐趋缓慢，由于塑炼过程中胶料因生热软化，分子链之间易产生相对滑移降低机械作用力，所以要获得较大可塑度最好为分段塑炼，每次塑炼时间在20min以内。6.化学塑解剂 采用化学塑解剂时，可塑度在0.5以内的塑性随塑炼时间增加呈线性增长，故不需分段塑炼，采用化学塑解剂增塑时，应适当提高辊温，一般控制在70~75℃为宜。 8．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? 答:1.容量；过小：降低生产效率，降低机械塑炼效果，塑炼胶的可塑度不均匀。过大：使设备超负荷受损，散热困难而使温度过高，塑炼胶的可塑度不均匀 2.上顶栓压力：增加对塑料的剪切和摩擦力作用 3.转速：提高转速可以加大密炼机对胶料的剪切搅拌作用和机械塑炼效果 4.塑炼温度：随塑炼温度的升高塑炼效果急剧增加，但温度过高可能导致过炼 5.塑炼时间：塑炼效果随时间的变化几乎呈线性增大，随后逐渐减小 6.化学塑解剂：密炼机温度高，采用化学塑解剂最合理且最有效 9．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。 答：使用M增塑时，天然生胶的塑炼排胶温度可由160~180℃,当低到140~160℃能耗可以节省，同时其弹性复原性也较小。 原理：M促进剂会破坏生胶大分子链来减少生胶的弹性和粘度，提高可塑性和流动性。 10．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? 答:塑炼胶的可塑度大小必须以满足后序加工过程的加工性能要求为标准，不同制品对加工性能要求不同进而需要不同的可塑度。 过大：混炼是配合剂不易分散均匀，压出半成品性能不好，压延时胶料易粘辊筒和垫布，硫化时胶料的粘度性差，成品物理机械性能差。 过小：配合剂不易混入，混炼时间长，压出半成品表面不光滑，半成品收缩率打，压延胶布易掉皮，成型时粘着性差，硫化时，不易充模，造成产品缺胶。 11．根据增塑机理不同，化学塑解剂可分为哪几种?各有何特点?适用于什么条件 下? 答：三种：1.链终止型化学塑解剂 特点：与大分子由机械力破坏而生成的自由基反应，以稳定机械塑炼效果。 适用条件：低温 2.链引发型化学塑解剂： 特点：高温下自身分解，生成活性较大自由基，夺取大分子链上活性H，生成大分子自由基从而引发并加速氧化裂解反应 适用条件：高温 3.混合型化学塑解剂： 适用条件：低温、高温 12．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? 答： 第十二章 混炼 1．什么叫混炼?混炼的目的意义何在? 答：混炼：通过适当的加工将配合剂与生胶均匀混合在一起，，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混炼工艺，简称混炼。 目的意义：混炼胶质量对胶料的后序加工性能，半成品质量和成品性能具有决定性影响。 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? 答：1.生胶不能进入辊距或强制压入则成碎块。2.紧包前辊，成为弹性胶带，不 破裂混炼分散性好。3.脱辊胶带成袋囊形式或破碎，不能混炼。4.呈粘流薄片，包辊。 最好包辊状态：应当控制混炼温度使生胶处于2区的温度范围内进行混炼。 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? 答：混合过程分为1.吃粉 2.翻炼 增加分散均匀性：在混炼吃粉后应立即进行切割翻炼操作，以使死层胶料进入活 层。 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? 答：控制工艺条件：容量，辊距，辊速与速比，辊温，混炼时间，加药顺序，药品添加量 影响：1.容量：容量过大，使混炼分散效果降低，混炼温度升高，影响胶料质量，导致设备超负荷和劳动强度加大等一系列其他问题。容量过小会较低生产效率。 2.辊距：辊距减小，会加快混合分散速度，增强加生热量和升温速度，使堆积胶量增多，散热困难，又不利于剪切分散效果。 3.辊速与速比：辊速过快操作危险性也大；辊速和速比过小，又会降低机械剪切分散效率。 4.辊温：辊温过低，胶料硬度太大，容易损坏设备；辊温过高，容易产生胶料脱辊现象和焦烧现象，难以操作，也会降低对胶料的剪切分散效果和辊炼质量。 5.混炼时间：混炼时间短，配合剂分散不良，胶料质量和性能差；混炼时间过长，容易发生焦烧和过烧现象，降低胶料质量和性能，生产效率低。 6.加药顺序：加料顺序不当有可能造成配合剂分散不良，使混炼速度减慢；并可能出现焦烧和过烧现象，混炼胶质量降低，甚至会引起胶料发生脱辊现象，难以操作。 7.药品添加量：为了加快混炼的吃粉过程，应尽可能把每次加药的数量添足些，这样可以缩短混炼时间。 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? 答：如果辊距上方没有存胶，则胶料通过辊距时只发生周向的混合作用，使胶料呈周向层流状态而变形，无径向剪切变形和混合作用，当有堆积胶存在时，在积胶处因胶料发生拥塞和皱褶将进入狭缝内部的配合剂夹带，一起进入辊距，收到剪切产生径向混合，使配合剂的包辊胶片厚度方向混合分散； 控制范围：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度），堆积过小，加入的粉剂不易被擦入橡胶中，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? 答：1.装料容量：混炼容量不足会降低对胶料的剪切力和捏炼作用，甚至出现胶 料打滑和转子空转现象，导致混炼效果不良；混炼容量过大，使胶料没有必要的翻动回转空间，破坏了胶料形成紊流的条件，使上顶栓位置不当，造成部分胶料在加料斗口颈处发生滞留。这些都会导致胶料混合不均匀，容易导致设备超负荷。 2.加料顺序：软化剂过量加入，会使胶料的粘度和机械剪切效果降低，造成分散不均匀并延长混炼时间；如果加入过迟，液体软化剂加入后就会附着在金属的表面起到润滑的作用，同样会降低机械剪切效果使宏观分散。 3.上顶栓压力：上顶栓压力不适当，可能会造成粉剂飞扬，结团和电机负荷突然增大的现象。 4.转子结构和类型：啮合型转子密炼机的混合装填系数较剪切型转子密炼机低，排胶温度也较低；剪切型转子表面的凸棱数目增加后，加强了转子对胶料的混合搅拌作用，提高了机械剪切作用，使混炼周期缩短。 5.转速：提高转速可强化混炼过程，加速生热，导致胶料粘度减小，机械剪切效果降低，又利于分散。 6.混炼温度：温度过高会加速橡胶的热氧化老化。出现过炼现象，还会使胶料发生混烧现象；温度太低，会出现胶料压散现象，还会造成密炼机超负荷现象。 7.混炼时间：混炼时间过长，容易造成胶料过炼而使硫化胶的物理机械性能受到损害，容易出现焦烧现象。 7．试述密炼机一段法和两段法的混炼程序及优缺点 P583-P585 答：一段法:将配方组分加入密炼机后整个混炼作业过程在密炼机上一次全部完成，中间没有胶料的压片，冷却和停放过程。 优点：胶料管理方便，节省车间胶料停放面积。 缺点：制得混炼胶胶料可塑度低，填料不易分散，混炼周期长，排胶温度难控制，易焦烧，过炼。 两段法：混炼过程分两阶段，胶料须经过出片或造粒冷却与停放。 优点：改善了配合剂在胶料中分散性，加快混炼速度，缩短时间，减少焦烧倾向，提高硫化胶物理机械性能。 8．试述BR和CR用开炼机混炼的特点？ P596-P598 答：顺丁橡胶（BR）：胶料不易成片，当辊温超过50℃时易脱辊，为此，必须采用小辊距和低辊混炼。 氯丁橡胶（CR）：通用型CR对温度变化很敏感，辊温超过70℃时严重粘辊，并成粘流态，配合剂不易分散。因此配合剂混入钱不得切割以免脱辊，一旦吃粉完毕应勤切割翻炼。 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：1.5；古马隆∶5；促进剂CZ∶0.7； 防老剂4010∶1.5；HAF∶30； SRF∶15.0；硬脂酸∶2.5 答：NR—ZnO—古马隆—促进剂—防老剂—硬脂酸—HAF（炭黑）--S 10．当用开炼机混炼下述配方时，其加药顺序如何？ NR100，S2.5，促DM 1, 促TT 0.05, ZnO 5, 硬脂酸 2, N 330, 40 防D 1, 松焦油 4, 石蜡 1。 答：NR—石蜡—防D 各配合剂属于哪种体系？并简要说明五大体系的作用和该配方交联键结构? 11．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?为什么? 胶料号 (1) (2) 比重 有高有低 正常 硬度 有高有低 很低 可塑度 有高有低 正常 答:项目有可塑度、密度、硬度。胶料（1）号 混炼不均，原因：胶料的可塑度或门尼粘度不均或配合剂的分散不均。胶料（2）号 硫化体系出现问题，原因：少加或漏加硫化剂，促进剂，活性剂。 12．配合剂的补充加工包括哪些内容?为什么要进行这些加工? 答：包括固体配合剂的粉碎、干燥和筛选；低熔点固体配合剂的熔化和过滤；液体配合剂的加温和过滤；粉状配合剂的干燥和筛选。原因：1.粉碎：块状和粗粒状配合剂必须经过粉碎和细磨处理才能使用；2.干燥：减少配合剂中的水分和其他挥发分含量，防止粉末状配合剂结团，便于筛选和混炼分散，避免某些配合剂遇水变质和胶料内部产生气泡和海绵；3.熔化与过滤及加温：干燥脱水和降低粘度作用，过滤去掉其中的机械杂质，对于粘度太高的液体软化剂，应进行加温脱水并使其粘度减小，以便于进行过滤及利用管道输送和称量配合操作；4.筛选：去掉其中的机械杂质、较大颗粒与结团。 13．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? 答：加料顺序 促进剂—防老剂—炭黑—液体软化剂—硫磺 14．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? 答：操作工艺方法有三种：（1）一段混炼法：优点：胶料管理方便，节省车间胶料停放面积。缺点：制得混炼胶胶料可塑度低，填料不易分散，混炼周期长，排胶温度难控制，易焦烧，过炼。（2）两段混炼法：混炼过程分两阶段，胶料须经过出片或造粒冷却与停放。优点：改善了配合剂在胶料中分散性，加快混炼速度，缩短时间，减少焦烧倾向，提高硫化胶物理机械性能。（3）逆炼法：优点：能改善高高填充胶料中炭黑的分散性，还能缩短混炼周期；主要适用于生胶挺性差、炭黑和油类含量高的胶料。 第十三章 压延 1．什么叫压延?它包括哪些作业? 答：压延工艺是利用压延机辊筒的挤压力作用使胶料发生塑性流动和变形，将胶料制成具有一定断面规格和一定断面几何状的胶片，或者将胶料覆盖于纺织物表面制成具有一定断面厚度的胶布的工艺加工过程。 作业形式有胶料的压片，压型和胶片贴合及纺织物的贴胶，檫胶和压力贴胶或称半檫胶。 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? 答：提高辊温使胶料的粘度越低、流动性越好，产生的横压力也越小 辊速和横压力的关系比较复杂。 1）辊速增加时，单位时间内压延熔料的数量增加，致使横压力增加； 2）辊速增加，熔料摩擦发热增加，温度上升引起熔料粘度降低，使横压力降低； 3）辊速增加，使压力提高从而使横压力提高等。 所以，辊速和分离力的关系是几个方面的综合结果。经实测，随辊筒转速的增加，横压力的增加比较缓慢。 3．压延胶片在停放时为什么会产生收缩?采用哪些措施可减少收缩? 答：胶料通过压延机辊距时的流速是最快的，因而受到的拉伸变形作用也是最大的，当胶料离开辊距后，因外力拉伸作用消失而必然会立即产生弹性恢复，使胶 片产生纵向收缩变形，长度减小，断面厚度增大。压延时胶料的弹性形变程度越大，压延后的半成品收缩变形也越大。 措施：降低辊速 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：压延后的胶片还会出现性能上的各向异性现象，这叫压延效应。 消除压延效应的方法：适当提高压延温度和压延半成品停放温度，减慢压延速度，适当增加胶料的可塑度，将热炼胶调转90度角供压延机使用或将压延胶片调转90度装模硫化等，在配方设计时要尽量避免采用各向异性的配合剂。 5．三辊、四辊压延机的辊筒排列方式有几种，各有何优缺点? 答：I型，倒L型，Z型，L型，S型，斜Z型，三辊压延机还有一种△型. 6．压片工艺操作方法有几种? 答：依设备不同分为三辊压延机压片和四辊压延机压片。 三辊压延机压片又分为：1中下辊不积胶压延法，2中下辊有积胶法。 7．什么叫贴胶、压力贴胶和擦胶? 答：纺织物贴胶是使纺织物和胶片通过压延机等速回转的两辊之间的挤压力作用下贴合在一起，制成胶布的挂胶方法。 压力贴胶：工艺操作方法与贴胶相同，唯一的区别是在纺织物进入压延机的 辊隙处留有适量的积存胶料，借以增加胶料对纺织物的挤压力和渗透作用，从而提高了胶料与织物之间的附着力作用。 擦胶：是在压延时利用压延机辊筒比产生的剪切力和挤压力作用将胶料挤擦入织物的组织缝隙中的挂胶方法。 8．辊温、辊速和胶料可塑性对纺织物挂胶有何影响? 答：辊温越大，有利于胶料的流动和对织物的渗透结合，可提高胶布的质量。 辊速越大，生产效率高，但过快会降低胶料对织物的渗透力，从而影响压延质量。 适当提高胶料的可塑性，有利于提高胶料的流动和渗透作用，可以提高胶布的质量，但可塑行过高也不利，且不同的胶料的可塑性要求也不一样。 第十四章 压出 1．什么叫压出?有何作用? 答：压出是使胶料通过挤出机机筒壁和螺杆间的作用，连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程。压出是对胶料起到剪切，混炼和挤压的作用。压出广泛地用于制造胎面、内胎、胶管以及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品，还可以用于胶料的过滤、造粒、生胶的塑炼以及上下工序的联动，如密炼机下的补充混炼下片，热炼后对压延机的供胶等。 2．压出内胎和胎面所用的机头有何不同? 答：内胎挤出机头：圆筒形，用于压出中空半成品，由外口型、芯型及支架组成。胎面挤出机头：扁平形，用于压出实心半成品或片状半成品，它是一块带有一定几何形状的钢板。 3．从胶料在挤出机中的运动情况来看，通常可将螺杆的工作部分分为几个阶段? 它们各起何种作用? 答：1．喂料段：又称为固体输送段，此段从喂料口起至胶料熔融开始。胶料进入加料口后，在旋转螺杆的推挤作用下，在螺纹槽和机筒内壁之间作相对运动，并形成一定大小的胶团。 2．压缩段：又称为塑化段，此段从胶料开始熔融起至全部胶料产生流动止。压缩段接受由喂料段送来的胶团，将其压实、进一步软化，并将胶料中夹带的空气向喂料段排出。 3．压出段：又称为计量段，把压缩段输送来的胶料进一步加压搅拌，此时螺纹槽中已形成完全流动状态的胶料。由于螺杆的转动促使胶料流动，并以一定的容量和压力从机头流道均匀挤出。 4．在挤出工作段中，胶料的流动形式有几种?它们对挤出工艺过程有何影响? 答：一般把胶料在挤出段中的流动看成是顺流、倒流、漏流和横流的综合流 动。 顺流：由于螺杆转动促使胶料沿着螺纹槽向机头方向的流动，它促使胶 料挤出，又称为挤流。它的速度分布近似直线，在螺杆表面速度最大，在机筒 内壁速度近似为零。顺流对挤出产量有利。 倒流：由于机头对胶料的阻力引起的，也称压力倒流或逆流。胶料顺着压力梯度沿螺杆通道而产生倒流。倒流引起挤出产量减少。 漏流：在螺杆螺峰与机筒内壁间缝隙，由于机头阻力而引起的，它与顺流方向相反，它引起挤出产量减少。 横流：又称为环流，由于螺杆旋转时产生的推挤作用引起的流动，它与顺流成垂 直方向，促使胶料混合，对产量无影响。环流对胶料起着搅拌混炼、热交换和塑化的作用。 5．什么叫挤出膨胀?其产生的原因何在? 答：挤出膨胀：压出物的直径大于口型直径，而轴向出现回缩。 原因：胶料是一种粘弹性体，当它流过口型时同时经历着粘性流动和弹性回复两个过程。另外，胶料在口型中停留的时间很短，在口型中应力松弛不够充分，来不及恢复。 6．在设计口型时，应注意哪些原则? 答：口型设计的一般原则 （1）根据胶料在口型中的流动状态和压出变形分析，确定口型断面形状和压出半成品断面形状间的差异及半成品的膨胀程度； （2）口型孔径大小或宽度应与挤出机螺杆直径相适应，压出实心或圆形半成品时，口型孔的大口宜为螺杆直径的1/3~3/4。对于变平形的口型（如胎面胶等），一般相当于螺杆直径的2.5~3.5倍。 （3）口型要有一定的锥角，口型内端口型应大，出胶口端口径应小。锥角大，压出半成品光滑致密，但收缩率大。 （4）口型内部应光滑，呈流线型，无死角，不产生涡流。 （5）在有些情况下，为防止胶料焦烧，可在口型边部适当开流胶口 （6）对硬度较高，焦烧时间短的胶料，口型应较薄；对于较薄的空心制品或再生胶含量较多的制品，口型应厚。 7．挤出NR时，挤出机各部位的温度范围各为多少?为什么各部位温度不一样? 答：挤出NR时，机筒温度：40--60℃ 机头温度：75--85℃ 口型温度：90--95℃ 挤出机各段温度直接影响到挤出工艺的正常进行和制品的质量。挤出机温度随不同部位不同胶料而有差异。挤出机一般以口型温度最高，机头次之，机筒最低。采用这种控温方法，有利于机筒进料，可获得表面光滑、尺寸稳定和收缩较小的挤出物。 8．挤出半成品在停放时，为什么会产生收缩现象?采取什么措施减少收缩? 答：挤出半成品离开口型时，温度较高，停放时温度降低，就会收缩。 采取措施：预缩处理，使松弛收缩在冷却降温前完成大部分。半成品经此收缩过 程后，在实际停放和使用时间内，收缩基本停止，断面尺寸稳定。 1．硫化在制品生产中有何意义? 答：这是为了使橡胶获得更完善的物理机械性能和化学性能，使橡胶变为更有使 用价值的材料 2．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。第三阶段啊：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。 3．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? 答：橡胶硫化压力，是保证橡胶产品几何尺寸、结构密度、物理机械性能的重要因素，同时也是保证产品表面光滑无缺陷，达到制品的密封、气密的要求；也保证了其能与金属等其它材料表面的有效粘接。根据硫化温度效应的硫化温度系数变化范围在1.8～2.5之内，则每升高温度10℃，硫化时间约可缩短一半。 4．在硫化工艺中常见的质量毛病有哪些?产生原因是什么? 答：1、缺胶：装胶量不足、平板上升太快、磨具排气不佳、模温过高。2、胶边过厚：装胶量过大、平板压力不足、模具没有余胶槽3、气泡：胶料含水率或挥发组分含量高、窝气、模具无排气线或排气线堵塞4、出模制品撕裂：隔离剂过多或过少、起模太快，受力不均匀、胶料粘合性差、模具棱角、倒脚不合理5、表面粗糙：模具表面粗糙、模具结垢、混炼胶焦烧时间过短6、表面明疤：胶料流动性差、胶料焦烧、胶片厚度不均匀、模具瞬间掉压、平板上升过快，排气不畅、压力不足。 5．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? 答：一般可分为物理﹣化学法，物理性能法及仪器法三大类。它们所测得的正硫 化时间是不完全一样。因为前两种方法是在一定的硫化温度下测定不同硫化时间的硫化胶样品的性能，然后绘出曲线，找出最佳值作为正硫化时间；后一种是用硫化仪在选定硫化温度下测定硫化曲线，直接从曲线上取值，找出正硫化时间。 6．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 7．某一产品胶料的正硫化时间为135℃×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145℃； ①求本产品在145℃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) 8．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) 9．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 T(℃) 70 5 115 10 120 15 125 20 130 25 135 30 135 35 135 40 135 试判断该胶料经加热40 min时是否达到正硫化?有无过硫? 将结论在硫化曲线中表示出来。 10．已知一胶料正硫化条件为140℃×30min，平坦范围为30~50，硫化温度系数为2,计算最大和最小硫化效应及胶料在130℃、150℃时的等效硫化时间。 四、论述题 10*1=10 五、分析题 12*1=12 第十二章 混炼 9 10 11 配方有变 六、计算题 11*1=11 第十五章 硫化 6 7 8 9 10