讲稿：现代橡胶配方设计原理及方法1概要.doc

橡胶配方设计 授课教师:肖建斌 杜爱华 授课对象：高分子科学与工程专业 青岛科技大学 2011.7 第一章 橡胶配方设计的基本概念 目的及要求：橡胶配方设计原理及方法是橡胶工程专业主要的专业课程之一。橡胶配方设计是橡胶加工过程中的关键环节，它对橡胶产品的质量、成本和加工性能起决定性的影响。通过教学让学生了解和掌握橡胶配方设计的基本概念。 　 了解橡胶配方设计的影响因素，理解橡胶配方设计的表示方法，掌握橡胶配方设计的基本概念及胶料的加工性能和物理机械性能的测定及数值对性能的影响。 一、橡胶配方设计定义 所谓橡胶配方设计，就是根据橡胶产品的性能要求和工艺条件合理选用原材料，确定各种原材料的用量配比关系，使得胶料的物性、工艺性和成本三者取得最佳平衡。 二、影响因素 1 原材料应用； 2 产品结构；3 加工工艺； 4 使用工况 1 原材料应用 1.1 生胶种类 在常用的橡胶如：NR, SBR, BR, NBR, CR, EPDM, IIR, CIIR, BIIR, ENR，CPE, CSM, ECO, MVQ, FPM, HNBR，ACM, PU中 　不饱和非极性橡胶【NR、SBR、BR、IR、TPI】 　不饱和极性橡胶【NBR、CR、CBR】 　饱和非极性橡胶【EPM、EPDM、IIR】 饱和极性橡胶【FPM、CPE、ACM、CSM、】 上述橡胶的结构不同带来的物性存在较大的差别，因此在生胶的选用上需要了解各种橡胶的性能及优点和缺点。 上述橡胶的结构不同带来的物性存在较大的差别，因此在生胶的选用上需要了解各种橡胶的性能及优点和缺点。 橡胶的配合是指根据成品的性能要求，考虑加工工艺性能和成本诸因素，把生胶与各种配合剂组合在一起的过程。一般配合都包括生胶、硫化体系、补强填充体系、防护体系及增塑体系，有时还包括其他配合体系。橡胶制品的性能主要取决于生胶本身的性质。对于实用配方来说，配方设计者必须参考橡胶生产厂商的技术资料和有关文献，使其改进成符合本身所要求的配方。高功能和高性能弹性体也有显著发展，相继出现了环氧化天然橡胶、热塑性弹性体、无机弹性体、聚醚橡胶、医用橡胶(PVA橡胶)，以及液体橡胶等，因此配方设计者随时都要注意收集新型聚合物的技术资料和产品样本等，决不能墨守成规。 1.2 硫化体系： 硫化体系是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。 硫化剂是橡胶分子间交联的助剂，一般采用硫黄及含硫化合物，部分合成橡胶也采用金属氧化物、过氧化物、合成树脂、胺类及皂盐类等。 硫化促进剂可加快硫化速度，缩短硫化时间，提高物理机械性能，一般按照硫化速度快慢分为氨基甲酸盐类、秋兰姆类、噻唑类、次磺酰胺类和胍类等。 硫化促进助剂亦称为活性剂，常用的活性剂有氧化锌和脂肪酸等。 硫化迟延剂又称为防焦剂，是防止胶料在加工和储存过程中产生焦烧的助剂，常用的防焦剂有芳香族有机酸及N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺（CTP）①石油系增塑剂，常用的增塑剂有石蜡烃、环烷烃、及芳香烃类；②煤焦油系增塑剂，常用的增塑剂有古马隆及煤焦油；③松油系增塑剂，常用的增塑剂有松焦油、松香和妥尔油；④脂肪油系增塑剂，常用的增塑剂有硬脂酸和油膏；⑤合成增塑剂常用的增塑剂有邻苯二甲酸脂类、脂肪酸脂类、脂肪二元酸脂类、聚酯类、环氧类、含氯类和磷酸酯类，后两种为耐燃性增塑剂。 1.5 防护体系 橡胶在加工、储存和使用过程中，由于受到热、光、氧、金属元素等外界因素的影响使其发生物理或化学变化，导致性能逐渐下降。防护剂能起到抑制或迟延老化的作用，按老化形式可分为：氧老化、热氧老抗、臭氧老化、日光龟裂、屈挠龟裂及金属催化老化等。石蜡作为物理防护剂，能够防止胶料产生龟裂，化学防老剂一般采用芳香族胺或酚的衍生物。 上述各配合体系中进一步细分还会有许多品种及类别，且各自的作用机理不同。另外，随着橡胶行业的发展，各种加工助剂及功能材料的应用越来越广泛，诸如塑解剂、分散剂、增粘剂、着色剂、发泡剂、润滑剂、隔离剂、硬化剂和阻燃剂等。 2 产品结构 轮胎：汽车轮胎：1.斜交 2.子午线 3.内胎 4.垫带 5.胶囊及水胎 农用轮胎；工程轮胎；航空轮胎；摩托车轮胎； 力车轮胎；实心轮胎； 翻新轮胎 胶管类：全胶管、夹布胶管、编织、缠绕胶管 按用途分：耐热、耐油、耐酸碱、耐燃、耐磨、耐低温 胶带类：输送带(煤矿用) 传动带分为三角带和平型传动带 胶鞋类：大底、中底、围条、后跟 密封类：耐温、耐油、耐酸碱 减 震：汽车、摩托车减震器、桥梁支座、轨枕垫、橡胶护舷、弹性联轴节 胶布制品：如橡皮艇、水坝、探空气球