发布时间 : 星期二 文章江苏大学 橡胶工艺学考试答案更新完毕开始阅读
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
-9-
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
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?
-10-
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 CR/NR NBR/PVC SBR/NR GuttaPercha/NR 配比 50/50 70/30 50/50 50/50 oC门尼粘度(ML1001?4) 混炼温度(℃) 50 150 50 60 60/50 50/- 80/50 -/50 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?
-11-
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?
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
-12-