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橡膠工藝學(xué)試題庫(kù)
一、填空題
1. 生膠即尚未被交聯(lián)的橡膠，由線形大分子或者帶支鏈的線性大分子構(gòu)成。
2. 生膠隨溫度的變化有三態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。
3. 橡膠按來(lái)源與用途可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類(lèi)。
4. 合成橡膠分為通用合成橡膠和特種合成橡膠兩大類(lèi)。
5. 天然橡膠大分子鏈結(jié)構(gòu)單元是異戊二烯。
6. 產(chǎn)量最大的一種合成橡膠是丁苯橡膠，其結(jié)構(gòu)單元是苯乙烯和丁二烯。
7. 生產(chǎn)合成橡膠常用的聚合方法是溶液聚合或乳液聚合。
8. 二元乙丙橡膠是完全飽和的橡膠，只能用過(guò)氧化物交聯(lián)；三元乙丙橡膠主鏈完全飽和，但含有一定不飽和的側(cè)鏈。
9. 硫化是指橡膠的線型大分子鏈通過(guò)化學(xué)交聯(lián)而構(gòu)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化學(xué)變化過(guò)程。
10. 橡膠硫化體系的三個(gè)部分是硫化劑、活化劑、促進(jìn)劑。
11. 橡膠硫化的歷程可分為四個(gè)階段：焦燒階段、熱硫化階段、平坦硫化階段、過(guò)硫化階段。
12. 促進(jìn)劑可以降低硫化溫度、縮短硫化時(shí)間、減少硫磺用量，又能改善硫化膠的物理性能。
13. 橡膠中常用的填料按作用可分為補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑兩大類(lèi)。最主要的補(bǔ)強(qiáng)劑是炭黑。
14. 炭黑按制造方法可分為爐法炭黑、槽法炭黑、熱裂解炭黑、新工藝炭黑。
15. 白炭黑的化學(xué)成分是二氧化硅，可分為氣相法和沉淀法兩大類(lèi)，其補(bǔ)強(qiáng)效果次于炭黑。
16. 橡膠發(fā)生老化的主要因素有熱氧老化、光氧老化、臭氧老化和疲勞老化。
17. 橡膠的增塑實(shí)際上就是增塑劑低分子與橡膠高分子聚合物形成分子分散的溶液，增塑劑可看作是橡膠的稀釋劑。
18. 橡膠中常用的增塑劑有石油系增塑劑、煤焦油系增塑劑、松焦油系增塑劑、脂肪油系增塑劑、合成增塑劑。
19. 橡膠共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)可分為均相結(jié)構(gòu)、單相連續(xù)結(jié)構(gòu)、兩相聯(lián)系結(jié)構(gòu)。
20. 橡膠的配方設(shè)計(jì)就是根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和工藝條件，合理地選用原材料，制訂各種原材料用量和配比關(guān)系。
21. 橡膠工業(yè)中常用的混煉方法分為兩種：間歇式混煉和連續(xù)式混煉。
22. 硫化可分為室溫硫化和熱硫化；后者分為直接硫化和間接硫化。
二、名詞解釋
1. 塑煉：通過(guò)機(jī)械力、熱、氧或加入某些化學(xué)物質(zhì)等方式，使橡膠由強(qiáng)韌的高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀乃苄詰B(tài)的過(guò)程。
2. 混煉：通過(guò)適當(dāng)?shù)募庸⑴浜蟿┡c生膠均勻混合在一起，制成質(zhì)量均一的混合物，完成這一加工操作的工藝過(guò)程稱為混煉。
4. 壓出：是使膠料通過(guò)擠出機(jī)機(jī)筒壁和螺桿間的作用，連續(xù)地制成各種不同形狀半成品的工藝過(guò)程。
5. 正硫化：在工業(yè)上又稱為最宜硫化，是橡膠制品性能達(dá)到最佳值時(shí)的硫化狀態(tài)。
三、簡(jiǎn)答題
1.什么是液體橡膠？與普通橡膠相比有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（15分）
指室溫下為粘稠狀可流動(dòng)的液體，經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)后可形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成為具有與普通橡膠類(lèi)似性能的材料。
優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，不需用溶劑、水等分散介質(zhì)便看實(shí)現(xiàn)液體狀態(tài)下的加工。
缺點(diǎn)：擴(kuò)鏈后的強(qiáng)度及耐撓曲性不如固體橡膠，加工需另建系統(tǒng)，現(xiàn)有設(shè)備不適用，材料成本高。
2. 橡膠硫化后結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生那些顯著變化（試指出至少五方面）？（15分）
線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)；加熱不再流動(dòng)；不再溶于良溶劑中；模量和硬度提高；力學(xué)性能提高；耐老化性能和化學(xué)穩(wěn)定性提高。
3. 什么是焦燒？防止焦燒的最直接措施是什么？（15分）
橡膠在加工過(guò)程中要經(jīng)過(guò)塑煉、混煉、壓延等工序，經(jīng)受各種溫度下不同時(shí)間熱的作用。在加工工序或膠料停放過(guò)程中，可能出現(xiàn)早期硫化現(xiàn)象，即膠料塑性下降、彈性增加、無(wú)法進(jìn)行加工的現(xiàn)象，稱為焦燒。
防止焦燒的最直接措施是在配方中加入防焦劑。
4. 試以大分子鏈滑動(dòng)學(xué)說(shuō)說(shuō)明炭黑的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理（15分）。
橡膠大分子能在炭黑表面上滑動(dòng)，從而消除掉外來(lái)的一部分能量。炭黑粒子表面的活性不同，有少數(shù)強(qiáng)的活性點(diǎn)以及一系列能量不同的吸附點(diǎn)。吸附在炭黑表面上的橡膠鏈可以有各種不同的結(jié)合能量，有多數(shù)弱的范德華力的吸附以及少量強(qiáng)的化學(xué)吸附。吸附的橡膠鏈段在應(yīng)力作用下會(huì)滑動(dòng)伸長(zhǎng)，發(fā)生形變，使外力對(duì)其做功，能量分散、消耗，而橡膠高分子長(zhǎng)鏈不會(huì)發(fā)生斷裂，相當(dāng)于強(qiáng)度增加。
5. 什么是橡膠的老化？老化過(guò)程中期分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了哪些變化？（15分）
橡膠或橡膠制品在加工、貯存和使用的過(guò)程中，由于受內(nèi)、外因素的綜合作用（如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機(jī)械力等）使性能逐漸下降，以至于最后喪失使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱為橡膠的老化。
分子鏈降解、分子鏈之間交聯(lián)、主鏈或側(cè)鏈發(fā)生改性。
6.舉例說(shuō)明橡膠老化的防護(hù)方法：
物理防護(hù)法：盡量避免橡膠與老化因素相互作用的方法。如：在橡膠中加入石蠟，橡塑共混，電鍍，涂上涂料等�；瘜W(xué)防護(hù)法：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)延緩橡膠老化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。如：加入化學(xué)防老劑。
7. 什么是橡膠的熱氧老化？影響熱氧老化的外部因素主要有哪些？并作定性說(shuō)明。
生膠或橡膠制品在熱和氧兩種因素的共同作用下發(fā)生的老化成為熱氧老化。
溫度：越高則老化越快；
氧的濃度：在一定范圍內(nèi)隨氧濃度的升高而變化，超過(guò)一定濃度后無(wú)關(guān)。
金屬離子：少量變價(jià)金屬離子的存在會(huì)大大加速熱氧老化。
8. 常用熱氧老化防老劑的作用機(jī)理是什么（舉三類(lèi)分別說(shuō)明）。
鏈終止型防老劑：其作用主要是與鏈增長(zhǎng)自由基R·或RO2·反應(yīng)，以終止鏈增長(zhǎng)過(guò)程來(lái)減緩氧化反應(yīng)。
破壞氫化過(guò)氧化物性防老劑：機(jī)理是破壞氫過(guò)氧化物，使它們不生成活性游離基，延緩自動(dòng)催化的引發(fā)過(guò)程，一般不單獨(dú)使用，而是與酚類(lèi)等抗氧劑并用，稱為輔助防老劑。
金屬離子鈍化劑：主要是酰胺類(lèi)、醛胺縮合物等，他們能與酚類(lèi)和胺類(lèi)防老劑有效地并用。主要是銅抑制劑和鐵抑制劑，可有效降低金屬離子的濃度。
9.什么是橡膠的疲勞老化？其老化機(jī)理目前主要有哪兩種？其要點(diǎn)是什么？
指在多次變形條件下，使橡膠大分子發(fā)生斷裂或者氧化，結(jié)果使橡膠的物性及其他性能變差，最后完全喪失使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱為疲勞老化。
老化機(jī)理主要有機(jī)械破壞理論：認(rèn)為橡膠的疲勞老化是有所施加到橡膠上的機(jī)械應(yīng)力使其結(jié)構(gòu)及性能產(chǎn)生變化，以至最后喪失使用價(jià)值。在該過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)只是影響疲勞過(guò)程的一個(gè)因素。
力化學(xué)理論：認(rèn)為橡膠的老化過(guò)程是在里的作用下的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，主要是在力作用下的活化氧化過(guò)程。
10. 相容性如何影響橡膠共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)？
熱力學(xué)相容性是聚合物之間均勻混合的主要推動(dòng)力。兩種聚合物的相容性越好就越容易相互擴(kuò)散而達(dá)到均勻的混合，過(guò)渡區(qū)也就寬廣，相界面越模糊，相疇越小，兩相之間的結(jié)合力也越大。
有兩種極端情況：一是兩種聚合物完全不相容，兩種聚合物鏈段之間相互擴(kuò)散的傾向極小，相界面很明顯，其結(jié)果是混合較差，相之間結(jié)合力很弱，共混物性能不好。第二種極端情況是兩種聚合物完全相容或相容性極好，這時(shí)兩種聚合物可相互完全溶解而成為均相體系或相疇極小的微分散體系。這兩種極端情況都不利于共混改性。一般而言，我們所需要的是兩種聚合物有適中的相容性，從而制得相疇大小適宜、相之間結(jié)合力較強(qiáng)的復(fù)相結(jié)構(gòu)的共混產(chǎn)物。
11．橡膠配方設(shè)計(jì)有什么原則？
總的目的是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，物美價(jià)廉。
使產(chǎn)品性能滿足使用的要求或給定的指標(biāo)；在保證滿足使用性能或給定的指標(biāo)的情況下，盡量節(jié)約原材料和降低成本；或者在不提高產(chǎn)品成本的情況下提高產(chǎn)品的質(zhì)量；要使膠料適合于混煉、壓延、擠出、硫化等工藝操作以及有利于提高設(shè)備的利用率；要考慮產(chǎn)品各部位不同膠料的整體配合，使各部件膠料在硫化速度和硫化膠性能上達(dá)到協(xié)調(diào)；在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能地簡(jiǎn)化配方。
12. 影響塑煉的因素有哪些？試對(duì)其作定性說(shuō)明。
機(jī)械力：越大則塑煉越快；
氧：加速塑煉；
溫度：越高則越快；
化學(xué)塑解劑：大大加速塑煉；
靜電與臭氧：加速。
13 混煉操作開(kāi)始前，需進(jìn)行哪些準(zhǔn)備工作？
各種原材料與配合劑的質(zhì)量檢驗(yàn)：配合劑的檢驗(yàn)包括純度、粒度及其分布、機(jī)械雜質(zhì)、灰分及揮發(fā)分、酸堿度等；生膠的檢驗(yàn)包括化學(xué)成分、門(mén)尼粘度、物理機(jī)械性能。
對(duì)某些配合劑盡心補(bǔ)充加工：固體配合劑的粉碎、干燥和篩選；低熔點(diǎn)固體配合劑的融化和過(guò)濾；液體配合劑的加溫和過(guò)濾；粉狀配合劑的干燥和篩選。
油膏與母煉膠的制造：為防止粉狀物料的分散、損失及環(huán)境污染，有時(shí)候?qū)⒛承┡浜蟿�、促進(jìn)劑等事先以較大比例與液體軟化劑混合制成膏狀使用；而母煉膠是某些配合劑與生膠單獨(dú)混合制成的物料。
稱量配合操作：即按配方規(guī)定的原材料品種和用量比例，以適當(dāng)?shù)暮馄鬟M(jìn)行稱量搭配。
14 什么是壓延效應(yīng)？其原因是什么？
壓延效應(yīng)是指壓延后的膠片在平行和垂直于壓延方向上出現(xiàn)性能各向異性的現(xiàn)象。
原因：橡膠大分子鏈的拉伸取向；形狀不對(duì)稱的配合劑粒子沿壓延方向的取向。
15 減少壓延效應(yīng)的措施有哪些？
配方設(shè)計(jì)：盡量不用幾何形狀不對(duì)稱的配合劑。
壓延工藝方面：適當(dāng)提高壓延機(jī)輥筒表面的溫度；提高壓延半成品的停放溫度；降低壓延速度；適當(dāng)增加膠料的可塑度；將熱煉后的膠料調(diào)轉(zhuǎn)90?向壓延機(jī)供膠。
16 冷喂料壓出有什么優(yōu)點(diǎn)？
(1)冷喂料壓出對(duì)壓力的敏感性小，盡管機(jī)頭壓力增加或口型阻力增大，但壓出速率降低不大。
(2)由于不需熱煉工序，減少了質(zhì)量影響因素，從而壓出物更加均勻
(3)膠料的熱歷程短，所以壓出溫度較高也不易發(fā)生早期硫化。
(4)應(yīng)用范圍廣，靈活性大，可適用于天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠等。
(5)冷喂料擠出機(jī)的投資和生產(chǎn)費(fèi)用較低。橡膠技術(shù)網(wǎng)
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