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出版者:化学工业出版社

作者:梁星宇等编

出品人:

页数:1300

译者:

出版时间:2002-8

价格:130.00元

装帧:精装

isbn号码:9787502510572

丛书系列:

图书标签:

• 橡胶
• 橡胶
• 橡胶工业
• 材料科学
• 工程技术
• 工业工程
• 聚合物
• 制造工艺
• 橡胶制品
• 化学工程
• 应用技术

《橡胶工业手册》 前言 橡胶，作为一种应用极为广泛的高分子材料，其历史悠久，发展迅速，对现代工业和社会生活产生了深远的影响。从天然橡胶的早期发现与利用，到合成橡胶的诞生与革新，再到如今功能化、高性能化橡胶材料的不断涌现，橡胶工业始终是材料科学与工程领域中充满活力与创新的一环。 本书《橡胶工业手册》旨在全面、系统地梳理橡胶工业的各个方面，为读者提供一个深入了解橡胶世界的基础平台。它不仅涵盖了橡胶的基础理论知识，如结构、性能、加工原理等，更深入探讨了橡胶材料在各个工业领域的具体应用，并展望了行业未来的发展趋势。本书的编写力求全面、严谨，内容充实，希望能够成为橡胶行业从业者、科研人员、学生以及对橡胶材料感兴趣的广大读者的一本重要参考工具书。 第一章 绪论 本章将从宏观角度介绍橡胶的起源、发展历程及其在人类文明中的地位。我们将追溯天然橡胶的发现及其早期应用，探讨合成橡胶的出现如何革命性地改变了橡胶的生产与应用格局。同时，本章还将概述橡胶在国民经济中的重要作用，涵盖其在交通运输、航空航天、医疗卫生、日常生活等众多领域的广泛渗透。 1.1 橡胶的起源与发展 天然橡胶的早期发现与利用： 介绍印第安人如何利用橡胶汁液制作防水器具，以及欧洲探险家将其带回欧洲的历史。 橡胶的初步加工与应用： 探讨早期的生胶使用，其易粘、易老化等缺点，以及初步的硫化工艺如何克服这些问题。 合成橡胶的诞生与意义： 详细介绍合成橡胶的研发历程，特别是两次世界大战期间各国为解决橡胶短缺问题而进行的努力。合成橡胶的出现，打破了对天然橡胶的依赖，为橡胶工业的飞速发展奠定了基础。 橡胶工业的现代化发展： 概述20世纪以来，随着高分子科学的进步和化学工业的发展，各种新型合成橡胶不断涌现，性能日益完善，应用领域不断拓展。 1.2 橡胶在国民经济中的地位与作用 交通运输领域： 轮胎是橡胶最主要的应用，本书将简要介绍轮胎的结构、性能要求及其在汽车、飞机等交通工具中的关键作用。 工业制造领域： 密封件、胶管、传送带、减震件等橡胶制品在各种机械设备中不可或缺。 医疗卫生领域： 手术手套、导管、药瓶塞等医疗器械对橡胶的安全性、生物相容性提出了特殊要求。 日常生活领域： 鞋类、文具、家电、建筑材料等生活中随处可见橡胶的身影。 战略意义： 橡胶作为重要的战略物资，其生产和供应的稳定性对国家安全和经济发展至关重要。 第二章 橡胶材料的基础知识 本章将深入剖析橡胶材料的核心组成与基本结构，为理解其性能和加工特性打下坚实基础。 2.1 橡胶的化学结构与分类 天然橡胶： 主要成分是聚异戊二烯，介绍其顺式和反式结构及其对性能的影响。 合成橡胶： 通用合成橡胶： 如丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、丁腈橡胶（NBR）等，详细介绍它们的单体组成、聚合方式、结构特点以及主要性能优势。 特种合成橡胶： 如硅橡胶（SR）、氟橡胶（FKM）、氯丁橡胶（CR）、乙丙橡胶（EPDM）等，阐述其独特的分子结构赋予的优异性能（如耐高温、耐油、耐候性等）。 弹性体（Elastomers）的概念： 解释弹性体与一般高分子材料的区别，强调其大段链段的自由运动能力。 2.2 橡胶的物理化学性能 力学性能： 弹性模量、抗拉强度、断裂伸长率、撕裂强度、硬度、回弹性、疲劳寿命等。分析这些性能与橡胶分子结构、交联度的关系。 热学性能： 热稳定性、热膨胀系数、导热系数、玻璃化转变温度（Tg）等。 电学性能： 绝缘性、导电性（特种橡胶）、介电常数等。 老化性能： 耐热老化、耐臭氧老化、耐候老化、耐光老化、耐水解老化等。分析老化机理及影响因素。 耐介质性能： 耐油性、耐溶剂性、耐酸碱性等。 其他性能： 阻尼性、气体渗透性、阻燃性等。 2.3 橡胶的分子链运动与大分子形态 无定形结构： 橡胶通常呈无定形状态，分子链呈无规则卷曲。 自由链段运动： 橡胶宏观上的弹性变形源于其分子链段在热运动作用下的构象变化。 玻璃化转变（Tg）： 解释Tg对于橡胶性能的影响，在Tg以上橡胶表现为高弹态，在Tg以下则呈脆性。 结晶性橡胶： 部分合成橡胶（如聚丁二烯）在特定条件下可能发生结晶，并对其性能产生影响。 第三章 橡胶的加工与制备 本章将聚焦于橡胶材料如何从原材料转化为最终产品，介绍橡胶加工的核心工艺与关键技术。 3.1 橡胶的配合设计（配方） 配合剂的作用： 生胶： 基础聚合物。 硫化剂： 使橡胶分子链交联，形成三维网络结构（如硫磺、过氧化物）。 促进剂： 加快硫化速度，提高硫化效率，改善硫化胶性能。 活性剂： 提高促进剂的活性（如氧化锌、硬脂酸）。 防老剂： 延缓橡胶老化，提高制品使用寿命。 补强剂/填充剂： 提高橡胶的力学性能，降低成本（如炭黑、白炭黑）。 软化剂/增塑剂： 改善加工性能，降低硬度。 防焦剂： 延缓混炼过程中的早期硫化（焦烧）。 着色剂、发泡剂等特殊助剂。 配合方案的设计原则： 考虑制品性能要求、加工工艺、成本等因素。 3.2 橡胶的混炼工艺 目的： 将生胶与各种配合剂均匀分散，形成可塑的胶料。 主要设备： 开炼机、密炼机。 混炼过程： 描述胶料在混炼机内的剪切、捏合、扩散等作用，以及温度控制的重要性。 混炼工艺参数： 混炼温度、混炼时间、加料顺序、转速等。 焦烧（Scorching）： 解释早期硫化现象，及其对加工的影响。 3.3 橡胶成型工艺 压延（Calendering）： 将胶料压制成片材或与骨架材料（如帘布、金属丝）复合。 挤出（Extrusion）： 将塑炼好的胶料通过挤出机模头，制成连续的异型截面制品，如胶管、密封条。 模压（Compression Molding）： 将胶料放入模具中，加热加压，使胶料硫化成型。 注射成型（Injection Molding）： 将胶料加热塑化后，高压注射到闭合的模具中硫化成型，生产效率高。 压延复合： 将橡胶与织物、金属等材料复合，常用于制造轮胎、输送带等。 3.4 橡胶的硫化（固化） 目的： 使线性的橡胶分子链通过交联反应形成三维网络结构，赋予橡胶高弹性和优异的力学性能。 硫化机理： 简述以硫磺硫化为例，硫磺与橡胶分子链发生反应形成硫键交联。 硫化方式： 热硫化： 最常用的方式，通过加热加压进行。 冷硫化： 在常温下进行，通常使用硫化剂溶液。 辐射硫化： 利用高能射线引发硫化。 硫化工艺参数： 硫化温度、硫化时间、硫化压力。 硫化状态的控制： 欠硫、正硫、过硫及其对性能的影响。 第四章 橡胶制品的应用领域 本章将详细介绍橡胶制品在各个行业的广泛应用，并探讨不同应用领域对橡胶材料性能的特殊要求。 4.1 轮胎工业 轮胎的结构组成： 胎面、胎侧、胎体、带束层、胎圈等。 轮胎的性能要求： 耐磨性、抓地力、低滚动阻力、抗撕裂性、耐冲击性、抗老化性、舒适性、安全性等。 轮胎用橡胶： 丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、卤化丁基橡胶等。 轮胎制造工艺的特点： 复杂性、高精度要求。 4.2 汽车零部件 密封件： 油封、O型圈、水封、气门嘴等，要求耐油、耐高温、耐压、耐磨。 减震元件： 发动机支架、悬挂衬套、减震器等，要求优异的阻尼性能、弹性、耐疲劳性。 胶管： 水管、燃油管、刹车油管、液压管等，要求耐油、耐压、耐温、耐老化。 传送带（汽车传动带）： V带、多楔带等，要求高强度、耐磨、耐油、耐热。 4.3 工业及工程领域 输送带： 煤矿、港口、冶金等行业，要求高强度、耐磨、耐冲击、耐油、耐热、防火等。 胶管： 工业胶管、消防水带、耐高压胶管等，应用范围广泛，根据介质和环境选择不同类型橡胶。 密封件： 工业设备的各类密封，如泵、阀门、管道连接处。 减震隔振： 工业设备底座、管道支撑、桥梁支座等。 橡胶衬里： 用于防腐蚀、耐磨（如酸碱槽、管道内衬）。 4.4 医疗与健康领域 医用手套： 手术手套、检查手套，要求无毒、无菌、良好的弹性和触感，丁腈橡胶和天然橡胶是主要材料。 导管与输液器： 要求生物相容性好、无毒、光滑。 药瓶塞： 要求密封性好、化学稳定性高、不析出有害物质。 医用鞋底、垫片等。 4.5 建筑与土木工程 防水材料： 橡胶防水卷材、密封条。 隔震材料： 桥梁支座、隔震垫，用于提高建筑物的抗震性能。 地板材料： 橡胶地板，耐磨、防滑、减震、环保。 橡胶密封条： 门窗密封、伸缩缝密封。 4.6 其他应用 鞋材： 鞋底、鞋面。 文体用品： 橡皮擦、球类（篮球、足球等）。 电子电器： 键盘按键、电线电缆绝缘层、密封圈。 航空航天： 密封件、减震件，要求极高的可靠性和承受极端环境的能力。 第五章 橡胶材料的检测与分析 本章将介绍橡胶材料质量控制的关键环节，包括常用检测项目、方法和设备。 5.1 橡胶原材料的检测 生胶的检测： 门尼粘度、塑性值、挥发分、灰分、杂质含量等。 配合剂的检测： 纯度、粒度、活性等。 5.2 硫化胶的物理机械性能检测 拉力试验： 抗拉强度、断裂伸长率、拉伸应力。 硬度试验： Shore A、IRHD等。 撕裂强度试验。 压缩永久变形试验。 回弹性试验。 磨耗试验。 5.3 橡胶的耐老化性能测试 热空气老化试验。 臭氧老化试验。 氙灯老化试验（模拟日光）。 浸泡老化试验（耐油、耐水等）。 5.4 橡胶的动态力学性能测试 动态力学分析仪（DMA）： 测量材料的储能模量、损耗模量、tanδ等，分析材料的黏弹性行为。 5.5 橡胶的结构分析与成分分析 红外光谱（IR）： 识别橡胶种类和部分配合剂。 热重分析（TGA）： 测定材料的热稳定性、挥发物含量、灰分等。 差示扫描量热法（DSC）： 测定玻璃化转变温度（Tg）、熔点等。 气相色谱-质谱联用（GC-MS）： 分析橡胶中的挥发性有机物。 显微分析： 扫描电子显微镜（SEM）观察材料表面形貌和断口形貌。 第六章 橡胶工业的现状与发展趋势 本章将对橡胶工业的当前发展态势进行分析，并展望未来可能的发展方向。 6.1 橡胶工业的全球市场概况 主要生产国与消费国。 天然橡胶与合成橡胶的市场份额。 关键应用领域的市场增长。 6.2 橡胶工业面临的挑战 原材料价格波动： 天然橡胶受气候、病虫害影响，合成橡胶受石油价格影响。 环保压力： 橡胶生产和废弃物处理的环保问题日益受到关注。 技术瓶颈： 某些高性能橡胶的合成难度和成本较高。 市场竞争： 全球化竞争加剧。 6.3 橡胶工业的未来发展趋势 高性能化与功能化： 开发具有特殊性能（如超高耐磨、耐极端温度、自修复、导电、智能响应等）的橡胶材料。 绿色化与可持续发展： 生物基橡胶： 探索利用生物质原料合成橡胶。 绿色加工技术： 减少能耗、降低污染物排放。 橡胶回收与再利用： 提高废旧橡胶的利用率，发展再生橡胶技术。 智能化制造： 引入自动化、数字化技术，提高生产效率和产品质量。 新应用领域的拓展： 关注新能源、生物医药、高端装备等新兴领域对橡胶材料的需求。 先进复合材料： 橡胶与其他材料（如纳米材料、纤维）的复合，实现性能的协同提升。 结语 橡胶工业作为基础性、支柱性产业，其发展水平直接关系到国民经济的多个关键领域。随着科技的不断进步和人们对生活品质要求的提高，橡胶材料正朝着更高效、更环保、更智能化的方向发展。《橡胶工业手册》的出版，正是为了满足这一时代需求，为广大从业者和研究者提供一份系统、深入的参考。本书的编写凝聚了众多专家学者的智慧与心血，希望它能成为推动橡胶工业持续创新与发展的有力助推器。 作者声明 本书内容基于公开的科学文献、行业报告以及作者的专业知识编写而成。在编写过程中，我们力求内容的准确性、全面性和前沿性，但技术和信息更新迅速，部分细节可能随时间推移而有所变化。对于读者在使用本书过程中可能遇到的问题，我们深表歉意，并欢迎提出宝贵意见，以便未来修订。 致谢 （此处可列出对本书编写过程中提供帮助的机构、专家或个人的感谢，此处省略具体内容）

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我花了整整一个下午的时间，试图从这本厚重的卷宗中，梳理出关于特种氟橡胶（FKM）在极端温度和腐蚀环境下应用的最新研究进展。这本书的结构安排显得十分老旧，章节划分似乎是按照原材料进厂到成品出库的线性流程来组织的，逻辑上虽然完整，但对于需要快速定位特定问题解决方案的研发人员来说，检索效率极低。更让人困惑的是，在讨论到高分子链结构与宏观力学性能关联时，所引用的经典文献多集中在五十年代到八十年代的成果，对于近年来分子动力学模拟（MD Simulation）在预测聚合物动态粘弹性上的突破性进展，完全没有提及。这使得整本书的论述停留在经验公式和宏观观察的层面，缺乏微观机理的深入剖析。比如，当讨论到高动态疲劳寿命的提升时，书中只是给出了一个基于应力循环次数的经验曲线，却没有深入解释裂纹萌生与扩展过程中界面处的分子剪切行为，这对于追求极限性能的应用领域是远远不够的。说实话，阅读体验更像是走进了陈旧的档案室，而不是站在行业技术的前沿阵地。

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这本号称“集大成者”的专业书籍，拿到手里分量十足，厚实的装帧和密密麻麻的内页，本以为能找到一些关于新材料、高分子化学反应的深度解析，毕竟现在行业对可持续性和新型弹性体性能的要求越来越高。然而，深入阅读后发现，内容似乎停滞在了上个世纪的工艺流程上，对于诸如纳米复合材料在橡胶改性中的应用、先进的硫化体系控制算法，甚至连当前热门的智能材料（如自修复橡胶）的理论基础和实验数据都语焉不详，更别提详尽的计算模型了。它更像是一本详尽的、描述传统炭黑分散和混炼工艺的历史教科书，每一个配方比例都带着浓厚的时代烙印，缺乏对现代分析测试手段（如高分辨率DMA、TEM微观结构分析）的解读如何影响最终产品性能的探讨。翻阅许久，我期待中的关于如何优化能耗、降低挥发性有机物排放的绿色制造章节，也只是泛泛而谈，远不如几篇近期的行业顶级期刊综述来得有启发性。对于一个试图将生产线升级到工业4.0标准的工程师来说，这本书提供的理论支撑和实践指导，显得捉襟见肘，更像是库存中需要清理的过时参考资料，而非前沿技术的指南针。

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从编辑的角度来看，这本书的专业术语一致性处理得非常糟糕。我注意到同一个物理概念，在不同的章节中，被使用了至少三种不同的英文缩写或中文表述方式来描述，这极大地干扰了阅读的流畅性和准确性。例如，关于橡胶的交联网络密度，有的章节用“Crosslink Density”，有的用“Network Parameter”，甚至在一些附录中出现了不规范的“Vulcanization Degree”，这对于跨部门沟通或国际合作项目来说，无疑是巨大的障碍。此外，书中的许多公式推导缺乏必要的背景说明和参数定义，特别是涉及非线性粘弹性模型的部分，直接跳过了关键的张量运算步骤，让人不得不中断阅读去查阅其他更基础的材料力学教材来填补知识断层。对于一本声称面向工业界的“手册”，这种对基础严谨性的疏忽，是不可接受的。它更像是不同作者在不同时间点拼凑起来的文稿集合，缺乏一个统一的、严格的学术把关人。

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我对本书在绿色化学和环保法规遵循性方面的描述感到非常失望。在当前的全球制造业环境下，材料的生命周期评估（LCA）和对REACH等国际化学品法规的适应性，是决定产品能否进入高端市场的关键。然而，书中对橡胶助剂和促进剂毒理学特性的讨论极其肤浅，仅停留在罗列“禁用物质清单”的层面。我本希望看到关于新型环保型硫化促进剂（如无亚硝胺体系）的反应动力学比较，或者关于如何利用生物基增塑剂来替代传统的石油基产品，并在不牺牲耐老化性能的前提下优化成本结构的详细案例研究。这本书在这方面提供的信息，仿佛还停留在十年前，完全没有体现出对日益严格的环境标准的主动应对和前瞻性研究。对于致力于构建可持续供应链的企业而言，这本书不仅帮不上忙，甚至可能因为提供的过时信息，在合规性审查中埋下隐患，其指导价值几乎可以忽略不计。

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这本书的图表质量和数据可视化能力，令人不敢恭维。我尤其关注了关于轮胎滚动阻力与湿地抓着力之间的权衡设计部分，这是一个高度依赖于特定填料体系（比如沉淀法二氧化硅/硅烷偶联剂体系）动态损耗因子（Tan $delta$）精确控制的复杂问题。然而，书中呈现的那些曲线图，分辨率低得令人发指，坐标轴的标注也常常模糊不清，很多关键的峰值和拐点根本无法准确读取。更别提，书中完全没有提供任何关于如何利用现代光谱学技术（如拉曼光谱或傅里叶变换红外光谱）来实时监测混炼过程中填料分散均匀度的操作指南或案例分析。对于需要进行精细化配方调控的工程师而言，这种“看图说话”式的描述，远不如提供一组清晰、可复现的原始数据表格来得实用。它给我的感觉是，作者或许掌握了早期的工艺诀窍，但完全没有与现代数据科学和先进的表征技术接轨，导致很多本该量化的科学问题，被处理成了模糊的艺术描述。

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