章课时6第一章生胶节生胶和橡胶类的物是橡胶工业最基本的原料。通过本章的学习，使学生了解各种生胶的化学组成（结构）和品种类型以及其使用特点。掌握天然胶教学目的和主要通用合成橡胶的特性。重点阐明天然橡胶和通用合成胶的化学组成与特性之间的关系。教学重点生胶的化学组成与特性之间的关系。教学难点相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）：1．杨清芝主编.现代橡胶工艺学.北京：中国石化出版社，20032．陈耀庭主编.橡胶加工工艺.北京：化学工业出版社，19853.橡胶工业手册（一二三册），北京：化学工业出版社，20014．王贵恒主编.高分子材料成型加工原理.北京：化学工业出版社，19965.邓本诚主编.橡胶工艺原理.北京：化学工业出版社，19946.山西省化工研究所编.塑料橡胶加工助剂.北京：化学工业出版社，19937.王作龄编译.最新橡胶工艺原理（一）～（三十）.世界橡胶工业.2002～20058.谢忠麟，杨敏芳编.橡胶制品实用配方大全（第二版），北京：化学工业出版社2003
1 章 第一章 生 胶 课时 6 节 教学 目的 生胶和橡胶类的物是橡胶工业最基本的原料。通过本章的学习，使学生 了解各种生胶的化学组成（结构）和品种类型以及其使用特点。掌握天然胶 和主要通用合成橡胶的特性。 教学 重点 重点阐明天然橡胶和通用合成胶的化学组成与特性之间的关系。 教学 难点 生胶的化学组成与特性之间的关系。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1．杨清芝主编.现代橡胶工艺学.北京：中国石化出版社，2003 2．陈耀庭主编.橡胶加工工艺.北京：化学工业出版社，1985 3．橡胶工业手册（一二三册）.北京：化学工业出版社，2001 4．王贵恒主编.高分子材料成型加工原理.北京：化学工业出版社，1996 5. 邓本诚主编.橡胶工艺原理.北京：化学工业出版社，1994 6. 山西省化工研究所编.塑料橡胶加工助剂.北京：化学工业出版社，1993 7. 王作龄编译.最新橡胶工艺原理（一）～（三十）.世界橡胶工业.2002～2005 8. 谢忠麟，杨敏芳编.橡胶制品实用配方大全（第二版）. 北京：化学工业出版社， 2003
教师授课思路、设问及讲解要点一、引言橡胶是弹性高聚物的总称。由于橡胶具有许多优异的性能，因此成为重要的工业材料，广泛用于轮胎、胶管、胶带、胶鞋、工业制品以及电线、电缆的制造。同时，橡胶又是重要的战略物资。由于橡胶应用面广，所以产品品种规格繁多，由此应用到各种各样具有不同性能的橡胶。本章介绍各种生胶的化学组成（结构）、品种类型、特性及其使用特点。二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等）第一节概述一、橡胶的分类教1.按来源与用途分天然橡胶（NR）和合成橡胶(SR）（包括通用合成橡胶和特种合成橡胶）学2.按外观形态分（1）固体（块状及片状）橡胶一为目前工业应用的主要品种过（2）液体橡胶（3）粉末橡胶程3.按交联方式化学交联的传统橡胶和热塑性弹性体4.按化学结构分类（1）碳链橡胶（不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和极性橡胶）（2）杂链橡胶二、天然橡胶与合成橡胶的比较产量生胶类型品种性能用途宽广较少天然橡胶较低综合性能好较窄较多较高较广合成橡胶特种性能好注：NR与某一种SR相比则用途较广，若与整类SR相比则用途较窄
2 教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 橡胶是弹性高聚物的总称。由于橡胶具有许多优异的性能，因此成为重要的 工业材料，广泛用于轮胎、胶管、胶带、胶鞋、工业制品以及电线、电缆的制造。 同时，橡胶又是重要的战略物资。由于橡胶应用面广，所以产品品种规格繁多， 由此应用到各种各样具有不同性能的橡胶。 本章介绍各种生胶的化学组成（结构）、品种类型、特性及其使用特点。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节 概 述 一、橡胶的分类 1.按来源与用途分 天然橡胶（NR）和合成橡胶(SR)（包括通用合成橡胶和特种合成橡胶） 2.按外观形态分 （1）固体（块状及片状）橡胶—为目前工业应用的主要品种 （2）液体橡胶 （3）粉末橡胶 3.按交联方式 化学交联的传统橡胶和热塑性弹性体 4.按化学结构分类 （1）碳链橡胶（不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和 极性橡胶） （2）杂链橡胶 二、天然橡胶与合成橡胶的比较 生胶类型 品种 产量 性能 用途宽广 天然橡胶 较少 较低 综合性能好 较窄 合成橡胶 较多 较高 特种性能好 较广 注：NR 与某一种 SR 相比则用途较广，若与整类 SR 相比则用途较窄
第二节天然橡胶一、天然橡胶的加工、品种和分级1.加工胶乳处理→凝固→机械处理→干燥→产品分级包装2.品种（1）三叶橡胶树产的橡胶通用类；特种类；改性类（2）其他植物产的橡胶银菊橡胶；杜仲橡胶3.分级（1）按外观质量分级如烟胶片及给胶片（2）按理化指标分级理化指标：杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、灰分含量挥发分含量、颜色指数等。二、天然橡胶的化学成分和分子结构1.化学成分橡胶烃：92%~95%；非橡胶物质：蛋白质（2.0%~3.0%）：丙酮抽出物（1.5%~4.5%）；水分（0.3%1.0%）；水溶物（<1.0%）；灰分（0.2%~0.5%）。2.分子结构教CH3CH,-C =CH-CHa于n学3.分子量及其分布过三叶橡胶绝大多数分子量在3万~3000万之间，其平均分子量约为70万左右，分子量分布指数在2.8~10之间。分子量分布一般为双峰。程4.特性NR的密度为0.913g/cm，Tg=-72℃，Tf=130℃，开始分解温度为200℃，激烈分解温度为270℃。（1）为不饱和性橡胶，化学性质活泼，不耐老化。（2）为非极性橡胶，不耐烃类溶剂。（3）结晶性橡胶，有自补强作用。（4）综合性能好工艺性能好：物理机械性能好（5）耐气透性和电绝缘性良好5.配合及加工（1）NR的配合硫化体系：NR一般用硫黄硫化体系：补强填充体系：最常用的是炭黑；防护体系：对苯二胺类最好；增塑体系：以松焦油、三线油最为常用。（2）NR的加工NR是综合加工性能最好的橡胶。6.用途：NR的通用性最广。n
3 教 学 过 程 第二节 天然橡胶 一、天然橡胶的加工、品种和分级 1.加工 胶乳处理→凝固→机械处理→干燥→产品分级包装 2.品种 （1）三叶橡胶树产的橡胶 通用类；特种类；改性类 （2）其他植物产的橡胶 银菊橡胶；杜仲橡胶 3.分级 （1）按外观质量分级如烟胶片及绉胶片 （2）按理化指标分级 理化指标：杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、灰分含量挥发分含量、 颜色指数等。 二、天然橡胶的化学成分和分子结构 1.化学成分 橡胶烃：92%～95%;非橡胶物质：蛋白质（2.0%～3.0%）;丙酮抽出物（1.5%～ 4.5%）;水分（0.3%～1.0%）;水溶物（＜1.0%）;灰分（0.2%～0.5%）。 2.分子结构 3.分子量及其分布 三叶橡胶绝大多数分子量在 3 万~3000 万之间，其平均分子量约为 70 万左 右，分子量分布指数在 2.8~10 之间。分子量分布一般为双峰。 4.特性 NR 的密度为 0.913g/cm3，Tg= -72℃，Tf=130℃，开始分解温度为 200℃， 激烈分解温度为 270℃。 （1）为不饱和性橡胶，化学性质活泼，不耐老化。 （2）为非极性橡胶，不耐烃类溶剂。 （3）结晶性橡胶，有自补强作用。 （4）综合性能好 工艺性能好；物理机械性能好 （5）耐气透性和电绝缘性良好 5.配合及加工 （1）NR 的配合 硫化体系：NR 一般用硫黄硫化体系； 补强填充体系：最常用的是炭黑 ； 防护体系：对苯二胺类最好； 增塑体系：以松焦油、三线油最为常用。 （2）NR 的加工 NR 是综合加工性能最好的橡胶。 6.用途：NR 的通用性最广。 CH2 C CH CH3 ［ CH2］n
第三节合成橡胶、合成橡胶的概念、命名及分类1.概念合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合反应而制成的高弹性聚合物。2.命名趋于按原料单体组成来命名如由丁二烯聚合的叫丁二烯橡胶；由丁二烯和苯乙烯共聚的则叫丁苯橡胶。3.分类分类趋于按其性能和用途可分为：（1）通用合成橡胶：性能与NR相近，物机性能和加工性能较好。（2）特种合成橡胶：具有特殊性能二、通用合成橡胶（一）聚丁二烯橡胶（顺丁胶，BR，无色或浅色，透明）1.制法及分子结构溶聚法，乳聚法分子结构式CH2CH=CHCH2Jn2.品种类型教高顺式聚丁二烯橡胶：顺式结构含量为97~99%中顺式聚丁二烯橡胶：顺式结构含量为90~95%学低顺式聚丁二烯橡胶：顺式结构含量为32～40%3.特性过（1）不饱和性橡胶，可与硫磺及氧起反应，化学活性较NR低，耐热耐老化性较NR好。程（2）非极性橡胶，耐油性差。（3）结晶性橡胶，无自补强作用，强度低。（4）弹性高（最高）：耐低温（Tg=-105℃）：耐磨（Tg有关）：生热小。（5）加工性能差（对温度敏感，温度高则易脱辊），不耐撕裂，粘着性差，抗湿滑性不佳。（6）较易冷流。4.配合及加工5.用途：制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与NR，SBR并用。（二）丁苯橡胶（SBR）1.制法及分子结构它是丁二烯和苯乙烯（70：30）的共聚物。为浅黄褐色弹性体。有乳液聚合法和溶液聚合法。分子结构：CH:-CH=CH-CHa)x (CH:-CH)]n2.品种类型包括乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶4
4 教 学 过 程 第三节 合成橡胶 一、合成橡胶的概念、命名及分类 1.概念 合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合反应而制成的高弹性聚合物。 2.命名 趋于按原料单体组成来命名如由丁二烯聚合的叫丁二烯橡胶；由丁二烯和苯 乙烯共聚的则叫丁苯橡胶。 3.分类 分类趋于按其性能和用途可分为： （1）通用合成橡胶：性能与 NR 相近，物机性能和加工性能较好。 （2）特种合成橡胶：具有特殊性能 二、通用合成橡胶 （一）聚丁二烯橡胶（顺丁胶，BR，无色或浅色，透明） 1.制法及分子结构 溶聚法，乳聚法 分子结构式 2.品种类型 高顺式聚丁二烯橡胶:顺式结构含量为 97～99% 中顺式聚丁二烯橡胶:顺式结构含量为 90～95% 低顺式聚丁二烯橡胶:顺式结构含量为 32～40% 3.特性 （1）不饱和性橡胶，可与硫磺及氧起反应，化学活性较 NR 低，耐热耐老化 性较 NR 好。 （2）非极性橡胶，耐油性差。 （3）结晶性橡胶，无自补强作用，强度低 。 （4）弹性高（最高）；耐低温（Tg=–105℃）；耐磨（Tg 有关）；生热小。 （5）加工性能差（对温度敏感，温度高则易脱辊）， 不耐撕裂，粘着性差，抗 湿滑性不佳。 （6）较易冷流。 4.配合及加工 5.用途：制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与 NR，SBR 并用。 （二）丁苯橡胶（SBR） 1.制法及分子结构 它是丁二烯和苯乙烯（70：30）的共聚物。为浅黄褐色弹性体。有乳液聚合法 和溶液聚合法。 分子结构： 2.品种类型 包括乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶 ［（ CH2 CH CH CH2）x（ CH2 CH）y］n
3.特性（1）不饱和性橡胶，化学活性较NR低，硫化速度较慢，耐热耐老化性较好。（2）非极性橡胶，耐油性差（比NR稍好）。（3）非结晶性橡胶，无自补强性，纯胶强度为1.4～3.0MPa，因此需用炭黑补强。（4）耐磨性，耐气透性良好。（5）弹性低，耐寒性（Tg=－60℃）较差，自粘性差，生热大，加工收缩性大。4.配合及加工5.用途SBR主要用于制造轮胎胎面，也用于制造胶管、胶带、胶鞋大底，与NR，BR并用，弥补其性能上不足。（三）聚异戊二烯橡胶（异戊橡胶，IR）IR为白色或乳白色半透明弹性体，有“合成天然橡胶”之称。1.品种类型及微观结构根据所用催化剂的不同分为钛型（高顺式）和锂型（中顺式）。注：我国采用稀土催化剂体系来合成异戊橡胶，称为稀土胶，其顺式1，4含量约为94%。异戊橡胶与天然橡胶的结构和性质差别（1）杂质少，凝胶含量低，质地较纯净；教（2）分子量分布较窄，生胶门尼粘度较低：（3）IR结构的规整性低于NR学2.性能（与NR相比）（1）硫化速度较慢，硫化胶的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等均较低，过而扯断伸长率较大。弹性较好、生热小、抗龟裂性好。（2）耐水性、电绝缘性及耐老化性比NR好。程（3）易于塑炼，流动性优于NR，但对填料的分散性及粘着性比NR差3.用途：一切用天然橡胶的场合，几乎都可以用异戊橡胶代替。讨论题：试比较一下天然橡胶，丁苯胶和顺丁胶的弹性，耐老化性，耐寒性，与硫磺反应性等有何差异。并从化学结构上加以解释。P302题10解：CH3CH,-C=CH-CH,于nNR:[(CH-CH=CH-CH) (CH-CH)],SBR:BR:CH2—CH=CHCH2①弹性：BR>NR>SBR②耐老化性：SBR>BR>NR③耐寒性：BR>NR>SBR④与硫磺的反应性：NR>BR>SBR
5 教 学 过 程 3.特性 （1）不饱和性橡胶，化学活性较 NR 低，硫化速度较慢，耐热耐老化性较好。 （2）非极性橡胶，耐油性差（比 NR 稍好） 。 （3）非结晶性橡胶，无自补强性，纯胶强度为 1.4～3.0 MPa，因此需用炭黑补 强 。 （4）耐磨性，耐气透性良好。 （5）弹性低，耐寒性（Tg= –60℃）较差，自粘性差，生热大，加工收缩性大。 4.配合及加工 5.用途 SBR 主要用于制造轮胎胎面，也用于制造胶管、胶带、胶鞋大底，与 NR，BR 并用，弥补其性能上不足。 （三）聚异戊二烯橡胶（异戊橡胶，IR） IR 为白色或乳白色半透明弹性体，有“合成天然橡胶”之称。 1.品种类型及微观结构 根据所用催化剂的不同分为钛型（高顺式）和锂型（中顺式）。 注：我国采用稀土催化剂体系来合成异戊橡胶，称为稀土胶，其顺式 1，4 含量 约为 94%。 异戊橡胶与天然橡胶的结构和性质差别： （1）杂质少，凝胶含量低，质地较纯净； （2）分子量分布较窄，生胶门尼粘度较低； （3）IR 结构的规整性低于 NR 2.性能（与 NR 相比） （1）硫化速度较慢，硫化胶的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等均较低， 而扯断伸长率较大。弹性较好、生热小、 抗龟裂性好。 （2）耐水性、电绝缘性及耐老化性比 NR 好。 （3）易于塑炼，流动性优于 NR，但对填料的分散性及粘着性比 NR 差 3.用途：一切用天然橡胶的场合，几乎都可以用异戊橡胶代替。 讨论题：试比较一下天然橡胶，丁苯胶和顺丁胶的弹性，耐老化性，耐寒性， 与硫磺反应性等有何差异。并从化学结构上加以解释。P302 题 10 解： NR： SBR： BR： ①弹性：BR>NR>SBR ②耐老化性：SBR>BR>NR ③耐寒性：BR>NR>SBR ④与硫磺的反应性：NR>BR>SBR CH2 C CH CH3 ［ CH2］n ［（ CH2 CH CH CH2）x（ CH2 CH）y］n ［ CH2 CH CH CH2］n