橡胶加工工艺及配方

课程名称：橡胶配方设计原理 及工艺学时：32 参考书： 1、《橡胶工业手册》 2、《现代橡胶配方设计》,杨清芝 3、《现代橡胶工艺学》,杨清芝 联系：科技楼1211,橡塑工程教研室， 64434860

第一章 第二章 第三章

橡胶配方设计原理 特种橡胶制品 配方设计中的数学方法

第一章第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

橡胶配方设计原理

橡胶配方设计基本概念 橡胶配方设计的原则与程序 橡胶配方设计的组成与表示方法 配方设计与硫化胶物机性能关系 配方设计与胶料工艺性能间的关系

第二章

特种橡胶制品

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

耐燃橡胶 海绵橡胶 透明橡胶 吸水膨胀橡胶 导电橡胶

第三章 配方设计中的数学方法 第一节 第二节

第三节 第四节 第五节 第六节

随机变量及其分布 数学期望及方差 假设检验 方差分析 试验数据回归分析 试验优化与设计

第一章

橡胶配方设计原理橡胶配方设计基本概念

第一节

一、配方设计定义

橡胶材料是生胶与多种配合剂构成的多相体系。橡 胶制品的性能取决于橡胶分子本身，以及各种配合剂 性质及它们之间的相互作用关系。 定义：根据产品的性能要求及工艺条件，合理选用原 材料，制订各种原材料的用量配比关系的设计方法。 配方设计决定着产品质量、成本和加工性能。

五大体系

生胶体系硫化体系 填充补强体系 软化增塑体系 防老体系

二、需掌握的知识

配方设计过程绝不是各种材料的简单搭配，而是在了解各种原理的基

础上，充分地发挥整个配方系统的协同效果，利用新技术得到最佳配比 关系。需有厚实的高物、高化、橡胶工艺原理知识，并良好运用。机械 设备 流变 常规测试 加工性能 仪器分析

形态结构

测试技术

配方设计高化(合成具有特定组成结构高分子)

原材料 配合剂 优选法

最优化技术 回归分析 实验设计

聚合物高物 复合材料 共混理论

配合剂化学

加工工艺原理

第二节

橡胶配方设计的原则与程序

一、设计原则使产品性能满足使用的要求或给定的指标。

在保证满足使用性能或给定的指标情况下，尽量节约原材料和 降低成本，或者在不提高成本情况下提高质量。使胶料适合于混炼、压延、压出、硫化等工艺操作，以及有利 于提高设备生产效率。 要考虑产品各部位不同橡胶的整体配合，使各部件胶料在硫化 速度上和硫化性能上达到协调。例如，轮胎胎面胶和缓冲层、 帘布层间。 保证质量前提下，尽可能简化配方。 最终使橡胶的性能、成本和工艺可行性三

方面取得综合平衡

二、设计程序

1.确定胶料技术要求进行调查研究，了解产品使用时的负荷、工作温度、 接触介质、使用寿命以及胶料在产品结构中所起的作 用，作为配方设计依据。

2.收集技术资料收集国内外有关同类产品或类似产品研制的技术资料

作为配方设计参考。

3.制定基本配方和性能试验项目

制定基本配方步骤如下： 1)确定生胶的品种和用量。根据主要性能指标确定主体胶料品

种，用量与含胶率有关。2)确定硫化体系。根据生胶的类型和品种，硫化工艺及产品性 能要求来确定。 3)确定补强剂品种和用量。根据胶料性能、比重及成本确定。 4)确定软化剂品种和用量。根据生胶及填料种类，胶料性能及

加工条件确定。5)确定防老剂品种和用量。根据产品使用环境的条件来确定。 6)确定其它专用配合剂的品种和用量。(如着色剂，发泡剂等)

性能测试项目： 扯断强度，定伸强度，扯断伸长率，永久变形，

硬度，回弹性，抗撕裂强度，热老化性能等。

加工性能：可塑度，焦烧性，硫化特性等。

其它如：生热性，疲劳性，耐寒、耐热性，耐臭氧老化性等。

混炼胶

4.进行试验并选取最佳配方 5.复试和扩大中试6.确定生产配方塑炼、混炼条件，硫化条件等整套资料。 补充： 配方研究包括三方面： 基础配方 性能配方 生产配方

小试试验，选出最佳配方

生产配方包括：配方组份和用量，胶料性能指标，

第三节

橡胶配方设计的组成、 表示方法及测试密度(g/cm3) 体积百分 生产配方 数% (kg) 0.92 76.70 50 2.05 1.42 5.57 1.00 0.50 0.60 1.5 0.5 2.5

配方组成 重量份 重量百 分数% NR 100 62.11 S M ZnO 3 1 5 1.86 0.62 3.1

SA 炭黑 合计

2 50 161

1.24 31.06 100

0.92 1.80

1.60 19.60 100

1 25 80.0

有些配合剂以母胶形式加入胶料中，配 方需进行相应换算。NR S 促M ZnO SA 防A 炭黑 合计 100 2.75 0.75 5.00 3.00 1.00 45.00 157.5 促M以母胶配方加入，

母胶配方：NR 90

促M 10合计 100

三方块原则：配方： 主体橡胶 硫化体系 填充补强体系 软化体系 防护体系 其它助剂 混炼条件 压延条件 硫化条件 时间温度压力 结构和形态： SEM、TEM DSC、XRD、 DMTA、RPA 物理机械性能： 可塑度，焦烧 硫化特性 扯断强度 定伸应力 化学组成及化 伸长率 学反应： 永久变形 色谱 回弹性 红外 撕裂强度 核磁共振 耐磨性 生热性 老化、耐油等