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橡胶配方设计 第六章 橡胶配方设计 6.1 概述 配方设计：确定满足产品性能和工艺要求的主体材料和配合剂及其用量。 一、配方设计的内容 a. 确定硫化胶的性能指标及其测试方法； b. 确定胶料的性能指标及其测试方法； c. 选择能达到上述要求的主体材料和配合剂及其用量。 配方设计 三、橡胶配方设计的特点 a. 橡胶配方的组成是多组分的 多组分：橡胶、硫化剂、促进剂、活性剂、 防老剂、填料、软化剂等 b. 橡胶配方设计是个因子水平数不等的试验 设计方法、活用正交表（因子、水平数不等） c. 橡胶配方设计中各组分间有复杂的交互关系 d. 工艺因素对橡胶配方实施有重要的作用 e. 橡胶配方试验中必须尽力排除实验误差 积累误差（混炼、硫化、测试） f. 配方经验规律与统计数学相结合 熟悉原材料、丰富经验，掌握内在规律 四、橡胶配方的分类 (1) 基础配方： 满足基本要求，便于鉴定对比，尽量简单，包括硫化条件。（ASTM规定的标准配方和合成橡胶厂的基础配方） （2） 性能配方（技术配方）：新产品配方设计试验（3）实用配方（生产配方）： 结合生产实际（工艺、性能、成本、设备） 五、 橡胶配方的组成及表示方法 基本配方，以质量份数表示。 （以生胶质量为100份，Phr，Per Hundred Rubber） b. 质量分数配方。以质量百分数表示，胶料的总质量为100%。(计算原材料成本) c. 体积分数配方。以体积分数表示，胶料总体积为100%， 各组分质量除以密度，得各自体积，以总体积为100%，分别求出各自体积分数。 d. 生产配方（总质量等于炼胶机的实际容量） 装胶量： Q = D L r k Q－装胶量（Kg）；D－辊筒直径（cm）； L－辊筒长度（cm）；r－胶料密度（g/cm3) k－经验系数（0.0065-0.0085） 换算系数： α= 1000 × Q （Kg）/ 基本配方总份数（g） 原配方: 天然橡胶，100；硬脂酸，3.00； 氧化锌，5.00； 硫黄，2.75；防老剂RD，1.00； 促进剂M，0.75；炭黑（N330），45.0。 合计：157.50 母炼胶配方：天然橡胶，90.00；促进剂M，10.00。 合计：100.0。 所需要M母炼胶为x ：1 / 10 = 0.75 / x ，x = 7.5 （原配方促进剂M用量为0.75 Phr，） 原配方应作如下修改： 天然橡胶，93.25；硬脂酸，3.00；氧化锌，5.00； 硫黄，2.75；防老剂RD，1.00； M母炼胶，7.5 ( NR 6.75 + M 0.75 )；炭黑（N330），45.0。 合计：157.50 六、橡胶配方性能的测试 a. 配合剂的分散 直接法（显微镜观察）、间接法（测定性能） b. 生胶、混炼胶的流变性能 可塑度的测试 门尼粘度的测试 门尼焦烧的测试 应力松弛的测试 胶料流变性和口型膨胀的测试 胶料加工综合性能（RPA）测试 胶料硫化特性的测试 2、硫化胶性能的测定 低温性能：耐寒系数、脆性温度Tb、低温刚性、Tg 粘弹性能：静态（冲击弹性、蠕变、应力松弛） 动态（动态摸量、tgδ、应力松弛） 热性能：线膨胀系数、导热系数、分解、燃烧 电性能：体积电阻率、表面电阻、介电常数、 介电损耗、击穿电压强度 扩散及渗透性：耐各种介质（一定温度下，保持 一定时间，外观和性能变化情况） 6.2 橡胶配方设计与性能的关系 6.2.1 橡胶配方设计与硫化胶性能的关系 一、 拉伸强度：表征制品能够抵抗拉伸破坏的极限能力，是评价硫化胶性能最重要的依据之一。 橡胶结构（内在因素）的影响： （2）拉伸强度与硫化体系的关系 交联密度的影响 交联键类型的影响 （3）拉伸强度与填充体系的关系 填料品种： 粒径↓表面活性↑结构性↑，补强↑， Ts↑