橡膠成型技術(shù)-配方設(shè)計(jì)

1、 所謂橡膠配方設(shè)計(jì)，就是根據(jù)橡膠所謂橡膠配方設(shè)計(jì)，就是根據(jù)橡膠產(chǎn)品的性能要求產(chǎn)品的性能要求和和工工藝條件藝條件合理選用原材料，確定各種原材料的用量配比關(guān)系，合理選用原材料，確定各種原材料的用量配比關(guān)系，使得使得膠料的物性膠料的物性、工藝性工藝性和和成本成本三者取得最佳平衡。三者取得最佳平衡。橡膠配方：生膠和多種配合劑按照一定比例的一種組合。橡膠配方：生膠和多種配合劑按照一定比例的一種組合。配方設(shè)計(jì)的意義配方設(shè)計(jì)的意義（1）決定產(chǎn)品成本及質(zhì)量（2）保證加工過程的順利進(jìn)行一、橡膠配方設(shè)計(jì)的概念一、橡膠配方設(shè)計(jì)的概念例：設(shè)計(jì)膠管的內(nèi)層膠 使用環(huán)境：輸送氣體、輸送泥漿、酸、堿、油類液體。EPDMCRN

2、BREPDMSBRBRSBRNR,NBRNRIIR剎車液：、油類：、酸、堿：、泥漿：要求耐磨性好、橡膠輸送氣體：氣密性好的生膠的確定二、橡膠配方設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史二、橡膠配方設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史1839年 以前，空白空白1839年 Goodyear發(fā)明硫化發(fā)明硫化，配方組成：NR+硫黃1844年 膠料中加入堿式碳酸鉛、PbO等，硫化速度加快硫化速度加快1876年 天然橡膠樹在東南亞大面積種植獲得成功大面積種植獲得成功1906年 原配方體系基礎(chǔ)上加入苯胺，原配方體系基礎(chǔ)上加入苯胺，配方組成：NR+硫黃+ PbO+苯胺1906年 開始加入炭黑著色炭黑著色，1912年發(fā)現(xiàn)炭黑有補(bǔ)強(qiáng)作用炭黑有補(bǔ)強(qiáng)作用1921年

3、 用ZnO代替PbO1926年 發(fā)現(xiàn)活化劑硬脂酸發(fā)現(xiàn)活化劑硬脂酸1926年 以后，由于炭黑用量增加，配方中開始使用軟化劑1930年 開始在配方中加入防老劑，配方組成趨于完善配方組成趨于完善1931年 合成橡膠開始工業(yè)化生產(chǎn)1931年以后，配方設(shè)計(jì)快速發(fā)展，配合劑品種不斷更新，硫化速度大大加快，硫化時(shí)間大大縮短，硫化膠的性能不斷提高。橡膠配方設(shè)計(jì)是橡膠配方設(shè)計(jì)是多因素多因素的試驗(yàn)問題。的試驗(yàn)問題。橡膠配方設(shè)計(jì)是橡膠配方設(shè)計(jì)是水平數(shù)不等水平數(shù)不等的試驗(yàn)問題。的試驗(yàn)問題。橡膠配方中橡膠配方中各種原材料之間的交互作用較多而且強(qiáng)各種原材料之間的交互作用較多而且強(qiáng)烈烈。工藝因素對橡膠配方設(shè)計(jì)有顯著影響。工

4、藝因素對橡膠配方設(shè)計(jì)有顯著影響。橡膠配方設(shè)計(jì)中橡膠配方設(shè)計(jì)中必須盡力排除實(shí)驗(yàn)誤差。必須盡力排除實(shí)驗(yàn)誤差。配方經(jīng)驗(yàn)規(guī)律與統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)結(jié)合。配方經(jīng)驗(yàn)規(guī)律與統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)結(jié)合。四、影響配方設(shè)計(jì)的因素四、影響配方設(shè)計(jì)的因素1.原材料應(yīng)用：生膠、硫化體系、補(bǔ)強(qiáng)填充體系、增塑體系、防護(hù)體系等2.加工工藝：塑煉、混煉、壓延、壓出、硫化3.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)4.使用工況五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程序序（一）配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容（一）配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容1 1、確定硫化膠的主要性能及性能指標(biāo)范圍、確定硫化膠的主要性能及性能指標(biāo)范圍（1 1）已有成品：解剖成品，測試性能）已有成品：解剖成品，測試性能（2 2）無成品：

5、借鑒同類或相似產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)模擬分析提出）無成品：借鑒同類或相似產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)模擬分析提出2 2、確定合適的工藝條件及指標(biāo)值的范圍（、確定合適的工藝條件及指標(biāo)值的范圍（實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)確定） 3 3、確定主體材料和配合劑的品種與用量、確定主體材料和配合劑的品種與用量4 4、確定原材料的指標(biāo)范圍、確定原材料的指標(biāo)范圍 實(shí)驗(yàn)研究確定，參考原材料出廠檢測指標(biāo)，以滿足制品實(shí)驗(yàn)研究確定，參考原材料出廠檢測指標(biāo)，以滿足制品性能要求為準(zhǔn)。性能要求為準(zhǔn)。 5 5、計(jì)算成本、計(jì)算成本五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程序序（二）配方設(shè)計(jì)的原則（二）配方設(shè)計(jì)的原則1 1、宗旨、宗旨 使橡膠使橡膠制品的

6、性能制品的性能、成本成本和和工藝可行性工藝可行性三方面取得最佳的綜合平衡，以三方面取得最佳的綜合平衡，以最低的原材料消耗最低的原材料消耗，最短的時(shí)間最短的時(shí)間，最少工作量最少工作量設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良并滿足現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備要求的配方。設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良并滿足現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備要求的配方。2 2、基本原則、基本原則（1）不降低產(chǎn)品質(zhì)量的情況下降低成本）不降低產(chǎn)品質(zhì)量的情況下降低成本（2）保持成本不變的情況下提高產(chǎn)品的性能）保持成本不變的情況下提高產(chǎn)品的性能3、一般原則、一般原則（1）滿足制品的性能要求；（）滿足制品的性能要求；（2）設(shè)計(jì)的配方易于加工）設(shè)計(jì)的配方易于加工 （3）原材料價(jià)廉易得；（）原材料價(jià)廉易得；（

7、4）重點(diǎn)設(shè)計(jì)）重點(diǎn)設(shè)計(jì)主要性能主要性能 （5）充分考慮交互作用；）充分考慮交互作用； （6）配方成本低，能耗低）配方成本低，能耗低 （7）配方盡可能簡化）配方盡可能簡化 （8）符合環(huán)保與衛(wèi)生要求）符合環(huán)保與衛(wèi)生要求五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程序序（三）配方設(shè)計(jì)的程序（三）配方設(shè)計(jì)的程序?qū)嵱门浞剑ㄉa(chǎn)配方）實(shí)用配方（生產(chǎn)配方）性能配方（技術(shù)配方）性能配方（技術(shù)配方）基礎(chǔ)配方（標(biāo)準(zhǔn)配方）基礎(chǔ)配方（標(biāo)準(zhǔn)配方）基礎(chǔ)配方（標(biāo)準(zhǔn)配方）基礎(chǔ)配方（標(biāo)準(zhǔn)配方）僅包括最基本的組分，采用傳統(tǒng)的配合量，以生膠和配合劑鑒定為僅包括最基本的組分，采用傳統(tǒng)的配合量，以生膠和配合劑鑒定為目的，反映

8、膠料基本工藝性能及硫化膠基本物理機(jī)械性能的配方。目的，反映膠料基本工藝性能及硫化膠基本物理機(jī)械性能的配方?；A(chǔ)配方的獲得：基礎(chǔ)配方的獲得：（1）ASTM美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(American Society of Testing Materials )標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本情況進(jìn)行擬定）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本情況進(jìn)行擬定（3）借鑒同類或類似產(chǎn)品的生產(chǎn)配方）借鑒同類或類似產(chǎn)品的生產(chǎn)配方性能配方：性能配方：技術(shù)配方，全面考慮各種性能的搭配，增加或調(diào)整基礎(chǔ)配方的內(nèi)容，以滿足制技術(shù)配方，全面考慮各種性能的搭配，增加或調(diào)整基礎(chǔ)配方的內(nèi)容，以滿足制品使用條件。品使用條件。實(shí)用配方：實(shí)用配方：生產(chǎn)

9、配方，在滿足要求的性能配方基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件所得的實(shí)用投產(chǎn)生產(chǎn)配方，在滿足要求的性能配方基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件所得的實(shí)用投產(chǎn)配方。配方。五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程序序?qū)嵱门浞降脑O(shè)計(jì)程序：實(shí)用配方的設(shè)計(jì)程序：（1）確切了解制品的使用條件，提出性能要求）確切了解制品的使用條件，提出性能要求（2）研究分析同類或相似產(chǎn)品所使用的配方和工藝）研究分析同類或相似產(chǎn)品所使用的配方和工藝（3）根據(jù)性能要求及近似產(chǎn)品配方，提出基本配方）根據(jù)性能要求及近似產(chǎn)品配方，提出基本配方（4）確定變量及變量范圍）確定變量及變量范圍（5）確定性能測試內(nèi)容和方法）確定性能測試內(nèi)容和方法（6

10、）實(shí)驗(yàn)室小試，檢測性能并優(yōu)化配方至滿足性能要求）實(shí)驗(yàn)室小試，檢測性能并優(yōu)化配方至滿足性能要求（7）中試，確定工藝條件及膠料的控制指標(biāo)）中試，確定工藝條件及膠料的控制指標(biāo)（8）試制產(chǎn)品，按照標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件進(jìn)行成品實(shí)驗(yàn)）試制產(chǎn)品，按照標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件進(jìn)行成品實(shí)驗(yàn)（9）調(diào)整配方至滿足產(chǎn)品使用要求，確定生產(chǎn)工藝條件和膠料參數(shù)）調(diào)整配方至滿足產(chǎn)品使用要求，確定生產(chǎn)工藝條件和膠料參數(shù)五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程五、配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則與程序序六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算（一）（一） 生產(chǎn)配方表的組成生產(chǎn)配方表的組成 1) 膠料用途 2) 膠料的名稱及代號，生膠及各種配合劑的用量

11、3) 合計(jì)（合算密度、含膠率、成本） 4) 工藝條件 5) 物理機(jī)械性能（二）配方的表示方法與計(jì)算（二）配方的表示方法與計(jì)算1. 質(zhì)量份數(shù)表示（質(zhì)量份數(shù)表示（mi）：）： 以生膠分?jǐn)?shù)為100份，其余配合劑相應(yīng)質(zhì)量份數(shù)表示。2. 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（ mi % ）：）：= mi /mi 100% 以膠料總質(zhì)量為100，生膠和配合劑質(zhì)量所占比例數(shù)來表示，主要用于計(jì)主要用于計(jì)算原材料質(zhì)量成本和含膠率。算原材料質(zhì)量成本和含膠率。3. 體積百分?jǐn)?shù)表示（體積百分?jǐn)?shù)表示（Vi% ）：）： = Vi /Vi 100% 以膠料總體積為100，生膠和配合劑體積所占比例數(shù)來表示，主要用于計(jì)主要用于計(jì)算原材料體積

12、成本。算原材料體積成本。4. 生產(chǎn)配方（Mikg）： = Q/mi mi 取膠料的總質(zhì)量等于煉膠機(jī)的裝膠量取膠料的總質(zhì)量等于煉膠機(jī)的裝膠量Q，各組分以實(shí)際用量表示。，各組分以實(shí)際用量表示。六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算例：轉(zhuǎn)化為煉膠容量為例：轉(zhuǎn)化為煉膠容量為80.5公斤的生產(chǎn)配方公斤的生產(chǎn)配方質(zhì)量分?jǐn)?shù)配方計(jì)算：質(zhì)量分?jǐn)?shù)配方計(jì)算：mi%=mi(100/mi)體積分?jǐn)?shù)配方計(jì)算：體積分?jǐn)?shù)配方計(jì)算：Vi%=mi/i100/(mi/ i)生產(chǎn)配方計(jì)算：生產(chǎn)配方計(jì)算：Mi=mi(Q/ mi)含配合劑母膠的配方計(jì)算含配合劑母膠

13、的配方計(jì)算例例 促進(jìn)劑促進(jìn)劑M母膠配方母膠配方 NR 100 促進(jìn)劑促進(jìn)劑M 20 ZnO 5 合計(jì)合計(jì) 125X促促M(fèi)母母=1/(20/125)=6.25份份母膠中：母膠中：XNR=6.25(100/125)=5份份XZnO=6.25 (5/125)=0.25份份六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算由生產(chǎn)配方計(jì)算基本配由生產(chǎn)配方計(jì)算基本配方方六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算六、橡膠配方的表示方法及計(jì)算mi=Mi（100/M膠膠） mi基本配方中各組分的份數(shù)；基本配方中各組分的份數(shù)；Mi生產(chǎn)配方中各組分的實(shí)際質(zhì)量，生產(chǎn)配方中各組分的實(shí)際質(zhì)量，kg； M膠膠生產(chǎn)配方中生膠的總質(zhì)量

14、。生產(chǎn)配方中生膠的總質(zhì)量。轉(zhuǎn)化關(guān)系轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎么來是怎么來的？的？七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算1、含膠率的計(jì)算、含膠率的計(jì)算含膠率含膠率=【100（生膠質(zhì)量份）（生膠質(zhì)量份）/膠料總質(zhì)量份】膠料總質(zhì)量份】100%2、密度的計(jì)算、密度的計(jì)算=mi/(mi/i)3、單位質(zhì)量膠料成本的計(jì)算、單位質(zhì)量膠料成本的計(jì)算Pm=(mipi)/mi= (mi%pi) mi%各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； pi各組分的單價(jià)，元各組分的單價(jià)，元/kg4、單位體積膠料成本的計(jì)算、單位體積膠料成本的計(jì)算Pv= (mipi)/(mi/i)5、單位產(chǎn)品膠料成本計(jì)算、單位產(chǎn)品膠料成本計(jì)算P=VPv=mP

15、m=VPm例：例：配方及各組分價(jià)格、密度如表所示。用配方配方及各組分價(jià)格、密度如表所示。用配方1制作的制品制作的制品的質(zhì)量為的質(zhì)量為1.2kg。若產(chǎn)品按件計(jì)價(jià)，價(jià)格為。若產(chǎn)品按件計(jì)價(jià)，價(jià)格為21.6元元/件。配方件。配方1硫化時(shí)間為硫化時(shí)間為4min，配方，配方2硫化時(shí)間為硫化時(shí)間為5min。假定煉膠成本。假定煉膠成本1.2元元/kg，硫化成本，硫化成本10元元/h。請計(jì)算配方。請計(jì)算配方1、2的經(jīng)濟(jì)效益。的經(jīng)濟(jì)效益。七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算解：配方解：配方1的密度：的密度： 1=mi/Vi=164.5/161.28=1.020(g/cm3) 配方配方1單位質(zhì)量成本單位質(zhì)量

16、成本: Pm=(Pimi)/ mi=2359.2/164.5=14.342（元（元/kg） 配方配方1單位體積成本：單位體積成本： Pv1=Pm =14.342 1.020=14.029（元（元/L） 配方配方1制作制品的體積：制作制品的體積： V1=m/ =1200/1.020=1176.5（cm3） 制品膠料成本：制品膠料成本： P膠膠1=Pv1V1=14.0291.1765=16.51（元）（元） 配方配方1的煉膠成本：的煉膠成本：P煉膠煉膠1=1.21.2=1.44（元）（元） 配方配方1硫化成本：硫化成本：P硫化硫化1=（4/60）10=0.67（元）（元） 總成本：總成本：P總總1

17、= P膠膠1+ P煉膠煉膠1+ P硫化硫化1=18.62（元）（元） 每件制品的利潤：每件制品的利潤：R1=P價(jià)格價(jià)格P總總1= 21.6-18.62=2.98(元元)七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算配方配方2的密度：的密度： 2 2= =mi/Vi=214.5/161.28=1.330(g/cm214.5/161.28=1.330(g/cm3 3) )配方配方2 2單位質(zhì)量成本單位質(zhì)量成本: : Pm= Pm=(Pimi)/ mi=2376.7/214.5=11.080（元（元/kg）配方配方2單位體積成本：單位體積成本： Pv2=Pm

18、 =11.080 1.330=14.736（元（元/L）配方配方2制作制品的體積：制作制品的體積： V2=V1=m/ =1200/1.147=1046.2（cm3）制品膠料成本：制品膠料成本： P膠膠2=Pv2V2=14.7361.0462=15.42（元）（元）配方配方2 2的煉膠成本：的煉膠成本：P P煉膠煉膠2 2=1.0462=1.04621.3301.2=1.67（元）（元）配方配方2硫化成本：硫化成本：P硫化硫化2=（5/60）10=0.83（元）（元）總成本：總成本：P總總2= P膠膠2+ P煉膠煉膠2+ P硫化硫化2=17.92（元）（元）每件制品的利潤：每件制品的利潤：R2=

19、P價(jià)格價(jià)格P總總2= 21.6-17.92=3.68(元元)七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算總結(jié)總結(jié)（1）配方中加入填料均可降低膠料成本，但不一定降低總成本。加入填）配方中加入填料均可降低膠料成本，但不一定降低總成本。加入填料后，合格率下降，硫化時(shí)間延長，煉膠成本增大。料后，合格率下降，硫化時(shí)間延長，煉膠成本增大。（2）如產(chǎn)品按）如產(chǎn)品按質(zhì)量計(jì)價(jià)質(zhì)量計(jì)價(jià)，配方中，配方中加入密度大的填料加入密度大的填料成本低；如成本低；如按件計(jì)價(jià)按件計(jì)價(jià)，加入密度小的填料加入密度小的填料成本低。成本低。（3）加入填料，會）加入填料，會犧牲制品的性能犧牲制品的性能。（4）不加填料，加快硫化速度或膠料流

20、動性，雖然膠料成本略有增加，）不加填料，加快硫化速度或膠料流動性，雖然膠料成本略有增加，但可降低煉膠成本和硫化成本，提高效益。但可降低煉膠成本和硫化成本，提高效益。（5）中低檔及小制品中低檔及小制品采用采用加填料加填料降成本；降成本；高檔大型制品高檔大型制品要多考慮制品要多考慮制品合合格率和工藝成本格率和工藝成本。價(jià)值工程：以最低的成本可靠地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品必要的功能。價(jià)值工程：以最低的成本可靠地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品必要的功能。價(jià)值價(jià)值=功能功能/成本成本五種提高價(jià)值的途徑：五種提高價(jià)值的途徑： (1)功能不變，成本降低功能不變，成本降低； (2)成本不變，提高性能；成本不變，提高性能； (3)功能提高，成本降低

21、；功能提高，成本降低； (4)成本略有提高，功能大幅度提高；成本略有提高，功能大幅度提高； (5)功能略有降低，成本大幅度下降功能略有降低，成本大幅度下降。七、橡膠配方的成本計(jì)算七、橡膠配方的成本計(jì)算總結(jié)總結(jié)八、低成本配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)八、低成本配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）降低生膠成本是降低膠料成本最有效的途徑）降低生膠成本是降低膠料成本最有效的途徑 選用價(jià)格便宜、密度低、可填充量大的生膠；生膠并用；橡塑共混；再選用價(jià)格便宜、密度低、可填充量大的生膠；生膠并用；橡塑共混；再生膠及膠粉的使用；邊角料及返回膠的使用（注意比例）；生膠替代（如生膠及膠粉的使用；邊角料及返回膠的使用（注意比例）；生膠替代（如用用IR替

22、代替代NR、ENR替代替代IIR等）。等）。（2）加入填料是降成本另一重要途徑）加入填料是降成本另一重要途徑 增加炭黑與油的用量；用表面活化改性的碳酸鈣、陶土、高嶺土部分取增加炭黑與油的用量；用表面活化改性的碳酸鈣、陶土、高嶺土部分取代炭黑或白炭黑；加入價(jià)格低廉的填料如輕鈣、滑石粉、云母粉、石英粉、代炭黑或白炭黑；加入價(jià)格低廉的填料如輕鈣、滑石粉、云母粉、石英粉、活性硅粉等?；钚怨璺鄣?。（3）適當(dāng)加快硫化速度可降低生產(chǎn)成本）適當(dāng)加快硫化速度可降低生產(chǎn)成本 促進(jìn)劑并用；適當(dāng)增加促進(jìn)劑用量；適當(dāng)提高溫度促進(jìn)劑并用；適當(dāng)增加促進(jìn)劑用量；適當(dāng)提高溫度 九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料

23、物理性能的關(guān)系拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （1）選用自補(bǔ)強(qiáng)性橡膠或結(jié)晶性、極性生膠；分子量要大，低）選用自補(bǔ)強(qiáng)性橡膠或結(jié)晶性、極性生膠；分子量要大，低分子少；分子少；（2）選用）選用CV體系，促進(jìn)劑采用體系，促進(jìn)劑采用M/D并用，適當(dāng)提高硫黃用量；并用，適當(dāng)提高硫黃用量；（3）選用粒徑小、表面活性大的炭黑，用量）選用粒徑小、表面活性大的炭黑，用量4060份，或白炭份，或白炭黑與黑與Si-69并用；并用；（4）選用與橡膠相容性好的增塑劑，用量在）選用與橡膠相容性好的增塑劑，用量在5份以內(nèi)；份以內(nèi)；（5）其他方法：橡膠與樹脂并用、橡膠化學(xué)改性、填料表面改）其他方法：橡膠與樹脂并用、橡膠

24、化學(xué)改性、填料表面改性等。性等。九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系定升應(yīng)力與硬度定升應(yīng)力與硬度設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）選用分子量大、分布窄，且能結(jié)晶或帶極性基團(tuán)的橡膠；）選用分子量大、分布窄，且能結(jié)晶或帶極性基團(tuán)的橡膠；（2）提高交聯(lián)密度，增大硫黃和促進(jìn)劑用量；）提高交聯(lián)密度，增大硫黃和促進(jìn)劑用量；（3）選用粒徑小、結(jié)構(gòu)性高、表面活性大的炭黑，且增大用量；）選用粒徑小、結(jié)構(gòu)性高、表面活性大的炭黑，且增大用量；（4）盡可能少用或不用增塑劑；）盡可能少用或不用增塑劑；（5）其他方法：使用酚醛樹脂）其他方法：使用酚醛樹脂/硬化劑；硬化劑； 使用苯甲酸；使用苯甲酸； 使

25、用模量增強(qiáng)劑；使用模量增強(qiáng)劑； 使用短纖維；使用短纖維； 使用齊聚酯使用齊聚酯/過氧化物；過氧化物； 使用液體橡膠使用液體橡膠/引發(fā)劑引發(fā)劑 與與TPI并用，硫黃用量在并用，硫黃用量在2.5份以內(nèi)；份以內(nèi)； 使用不飽和羧酸鹽等。使用不飽和羧酸鹽等。九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）選用分子量大、常溫下能結(jié)晶或滯后損失大的膠種；）選用分子量大、常溫下能結(jié)晶或滯后損失大的膠種；（2）采用）采用CV硫化體系，硫黃用量硫化體系，硫黃用量23份，促進(jìn)劑選用中等活份，促進(jìn)劑選用中等活性、平坦性好的品種，如性、平坦性好的品種，如DM、C

26、Z；（3）選用粒徑小、結(jié)構(gòu)性低的炭黑，選用各項(xiàng)同性的填料）選用粒徑小、結(jié)構(gòu)性低的炭黑，選用各項(xiàng)同性的填料（4）少用增塑劑；）少用增塑劑；（5）其他方法：使用）其他方法：使用5份以內(nèi)的短纖維；份以內(nèi)的短纖維； 使用分散劑，提高配合劑分散性；使用分散劑，提高配合劑分散性；九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系耐磨性耐磨性設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）選用彈性好或強(qiáng)度高或有共軛結(jié)構(gòu)的生膠，如）選用彈性好或強(qiáng)度高或有共軛結(jié)構(gòu)的生膠，如BR、NR、SBR、PU、ACM、IR、NBR、EPDM等；等；（2）選用硫黃）選用硫黃/促進(jìn)劑促進(jìn)劑CZ或硫黃或硫黃/促進(jìn)劑促進(jìn)劑CZ（主）（主）

27、/TMTD硫化體系，硫化體系，NR為主為主的膠料，硫黃用量的膠料，硫黃用量1.82.5份；以份；以BR為主膠料，硫黃用量為主膠料，硫黃用量1.51.8份；份；（3）選用粒徑小、表面活性大的炭黑，或新工藝炭黑，或白炭黑與偶聯(lián)劑）選用粒徑小、表面活性大的炭黑，或新工藝炭黑，或白炭黑與偶聯(lián)劑Si-69并用；炭黑用量并用；炭黑用量NR中中4550份，份，IR和非充油和非充油SBR中中5055份，充油份，充油SBR中中6070份，份，BR中中90100份；份；（4）少用增塑劑；）少用增塑劑；（5）其他方法：貼聚氨酯，使用短纖維并合理取向，使用）其他方法：貼聚氨酯，使用短纖維并合理取向，使用CEC膠；使用

28、分散膠；使用分散劑，提高炭黑分散性劑，提高炭黑分散性九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系彈性彈性設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）選用分子量大，常溫下不能結(jié)晶，分子鏈柔順的生膠，如）選用分子量大，常溫下不能結(jié)晶，分子鏈柔順的生膠，如BR、 NR、EPDM等；等；（2）選用硫黃）選用硫黃/次磺酰胺（次磺酰胺（S/CZ=2.0/1.5）或硫黃）或硫黃/胍類胍類（S/DOTG=4/1）并保持合適的交聯(lián)密度；）并保持合適的交聯(lián)密度；（3）減少炭黑的用量，選用粒徑大、結(jié)構(gòu)性低、表面活性低的炭）減少炭黑的用量，選用粒徑大、結(jié)構(gòu)性低、表面活性低的炭黑；黑；（4）少用或不用增塑劑；）少用或

29、不用增塑劑；九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系耐疲勞破壞性耐疲勞破壞性設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）低應(yīng)變下（）低應(yīng)變下（120）選擇）選擇Tg較高的生膠；高應(yīng)變下（較高的生膠；高應(yīng)變下（120）選擇）選擇具有自補(bǔ)強(qiáng)性的生膠；橡膠并用可提高耐疲勞破壞性。具有自補(bǔ)強(qiáng)性的生膠；橡膠并用可提高耐疲勞破壞性。（2）選用）選用CV體系，對定負(fù)荷的疲勞條件，要加大硫黃的用量，提高交聯(lián)密體系，對定負(fù)荷的疲勞條件，要加大硫黃的用量，提高交聯(lián)密度；對定變形的疲勞條件，要減少硫黃的用量，減小交聯(lián)密度；度；對定變形的疲勞條件，要減少硫黃的用量，減小交聯(lián)密度；（3）選用粒徑小、結(jié)構(gòu)度高、表面

30、活性大的炭黑，在定負(fù)荷下，應(yīng)增加炭）選用粒徑小、結(jié)構(gòu)度高、表面活性大的炭黑，在定負(fù)荷下，應(yīng)增加炭黑的用量，在定變形下，應(yīng)減少炭黑的用量；要少用惰性填料。黑的用量，在定變形下，應(yīng)減少炭黑的用量；要少用惰性填料。（4）選用）選用4010NA、DOPD等防老劑，或與等防老劑，或與AW、微晶蠟并用、微晶蠟并用（5）選用稀釋作用小的粘稠性大的增塑劑，用量要小。）選用稀釋作用小的粘稠性大的增塑劑，用量要小。九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系九、配方設(shè)計(jì)與膠料物理性能的關(guān)系拉斷伸長率拉斷伸長率設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）選用分子鏈柔順、強(qiáng)度高的生膠（如）選用分子鏈柔順、強(qiáng)度高的生膠（如NR）或容易產(chǎn)）或容易產(chǎn)生

31、塑性流動的生膠（如生塑性流動的生膠（如IIR）；）；（2）選用）選用CV體系，硫黃和促進(jìn)劑的用量要適當(dāng)降低；體系，硫黃和促進(jìn)劑的用量要適當(dāng)降低；（3）選用粒子大、結(jié)構(gòu)度低的炭黑，炭黑的用量要小，）選用粒子大、結(jié)構(gòu)度低的炭黑，炭黑的用量要小，含膠率要高；含膠率要高；（4）增加增塑劑的用量。）增加增塑劑的用量。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系膠料的粘度膠料的粘度膠料的粘度影響幾乎所有的加工性能。影響膠料粘度的配方因素有：影響膠料粘度的配方因素有：（1）膠種膠種：分子量大、凝膠含量高、內(nèi)聚能密度大的橡膠粘度高，如NR、NBR、CR等?？赏ㄟ^塑煉、充油等方法降低其粘度；

32、（2）塑解劑塑解劑：可有效地降低粘度，提高塑煉效果，縮短時(shí)間。常用塑解劑：促進(jìn)劑M、各種硫酚（雷納西、Renacit）等；DM對CR有抑制凝膠作用，提高塑煉效果；（3）填料的用量和性質(zhì)填料的用量和性質(zhì)：填料用量越大，膠料的粘度越高；粒徑小、結(jié)構(gòu)性高、表面活性大的炭黑，膠料粘度高；（4）增塑劑增塑劑：有效降低粘度，改善加工性能；影響膠料粘度的工藝因素有：影響膠料粘度的工藝因素有：溫度（高，粘度低）、剪切速率（高，粘度低）、塑煉時(shí)間（長，粘度低，后期下降趨緩）。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系擠出擠出要求：膨脹小，收縮小，表面光滑，速度快。要求：膨脹小，收縮小，表面

33、光滑，速度快。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）選用分子鏈柔順，平均分子量較小，支化度低的生膠；）選用分子鏈柔順，平均分子量較小，支化度低的生膠；NR需塑煉，需塑煉，NBR、CR、SBR等橡膠塑煉后收縮率低；適當(dāng)?shù)认鹉z塑煉后收縮率低；適當(dāng)提高膠料可塑度，利于擠出提高膠料可塑度，利于擠出。（2）適當(dāng)增大填料的用量，降低含膠率，含膠率在）適當(dāng)增大填料的用量，降低含膠率，含膠率在30%50%較好。較好。（3）選用結(jié)構(gòu)度高的炭黑；）選用結(jié)構(gòu)度高的炭黑；（4）適當(dāng)增大增塑劑的用量；）適當(dāng)增大增塑劑的用量；（5）選用焦燒時(shí)間長的促進(jìn)劑；）選用焦燒時(shí)間長的促進(jìn)劑；（6）配合劑的含水率和揮發(fā)份含量要低；）配合劑的含水

34、率和揮發(fā)份含量要低；（7）加入適量的硫化膠粉，可減小膨脹；）加入適量的硫化膠粉，可減小膨脹；（8）對于黏度很低的膠料，要適當(dāng)提高補(bǔ)強(qiáng)劑的用量。）對于黏度很低的膠料，要適當(dāng)提高補(bǔ)強(qiáng)劑的用量。 工藝因素：擠出機(jī)機(jī)頭和口型溫度，螺桿轉(zhuǎn)速，口型與螺桿尺寸的比例。工藝因素：擠出機(jī)機(jī)頭和口型溫度，螺桿轉(zhuǎn)速，口型與螺桿尺寸的比例。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系壓延壓延技術(shù)要求：技術(shù)要求： 適宜的包輥性，良好的流動性，足夠的焦燒時(shí)間，低的收縮率，表面光適宜的包輥性，良好的流動性，足夠的焦燒時(shí)間，低的收縮率，表面光滑，速度快?；俣瓤?。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：（1）膠料的黏度要較

35、低，壓片膠料門尼黏度）膠料的黏度要較低，壓片膠料門尼黏度5060，貼膠膠料門尼，貼膠膠料門尼4050，擦，擦膠門尼黏度膠門尼黏度3040；（2）選用粒徑小，結(jié)構(gòu)度高的炭黑，適當(dāng)增大炭黑的用量，選用各向同性的填）選用粒徑小，結(jié)構(gòu)度高的炭黑，適當(dāng)增大炭黑的用量，選用各向同性的填料；料；（3）適當(dāng)增大增塑劑的用量；）適當(dāng)增大增塑劑的用量；（4）選用焦燒時(shí)間長的硫化體系，）選用焦燒時(shí)間長的硫化體系，120下焦燒時(shí)間控制在下焦燒時(shí)間控制在2035min。工藝因素：輥筒溫度、轉(zhuǎn)速。工藝因素：輥筒溫度、轉(zhuǎn)速。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系包輥性包輥性注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：（1

36、）分子量大，分布寬，有自補(bǔ)強(qiáng)性，支化少、凝膠含量低的）分子量大，分布寬，有自補(bǔ)強(qiáng)性，支化少、凝膠含量低的橡膠包輥性好；橡膠包輥性好；（2）選用活性高、補(bǔ)強(qiáng)性好的填料；）選用活性高、補(bǔ)強(qiáng)性好的填料；（3）硬脂酸、硬脂酸鹽、蠟類、石油基軟化劑、油膏等降低包）硬脂酸、硬脂酸鹽、蠟類、石油基軟化劑、油膏等降低包輥性；高芳烴操作油、松焦油、古馬隆樹脂、烷基酚醛樹脂輥性；高芳烴操作油、松焦油、古馬隆樹脂、烷基酚醛樹脂等改善包輥性；等改善包輥性；工藝因素：輥距大小，輥筒轉(zhuǎn)速及速比、輥筒溫度。工藝因素：輥距大小，輥筒轉(zhuǎn)速及速比、輥筒溫度。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系自粘性自

37、粘性 自粘性取決于分子鏈的活動能力及強(qiáng)度，活動能力強(qiáng)，強(qiáng)自粘性取決于分子鏈的活動能力及強(qiáng)度，活動能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，膠料的自粘性好；極性橡膠和常溫下結(jié)晶的橡膠自粘性度高，膠料的自粘性好；極性橡膠和常溫下結(jié)晶的橡膠自粘性差；差；NR的自粘性最好；塑煉能提高粘性。的自粘性最好；塑煉能提高粘性。 選用補(bǔ)強(qiáng)性好的填料，自粘性提高；選用補(bǔ)強(qiáng)性好的填料，自粘性提高； 加入增塑劑能降低自粘性；膠料中加入增粘劑能提高自性；加入增塑劑能降低自粘性；膠料中加入增粘劑能提高自性； 容易噴出的配合劑如蠟、容易噴出的配合劑如蠟、TT、S等，盡量少用。等，盡量少用。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的

38、關(guān)系提高未硫化膠粘性的方法提高未硫化膠粘性的方法方法：方法：A A 膠料中加增粘劑，如增粘樹脂、松焦油等膠料中加增粘劑，如增粘樹脂、松焦油等 B B 粘合面涂膠漿；粘合面涂膠漿； C C 粘合面刷汽油等良溶劑；粘合面刷汽油等良溶劑； D D 升高粘合面溫度，增加粘合壓力；升高粘合面溫度，增加粘合壓力； E E 粘合面加增粘層；粘合面加增粘層； F F 粘合面刺毛；粘合面刺毛； G G 通過塑煉、混煉、熱煉等提高膠料的可塑度；通過塑煉、混煉、熱煉等提高膠料的可塑度； H H 膠料中加相容性好的增塑劑，提高流動性；膠料中加相容性好的增塑劑，提高流動性； I I 保持粘合面清潔，粘合前用塑料薄膜包覆

39、粘合面；保持粘合面清潔，粘合前用塑料薄膜包覆粘合面； J J 防止膠料噴霜（從配方、加工工藝上改進(jìn)）防止膠料噴霜（從配方、加工工藝上改進(jìn)） K K 盡可能少用或不用外潤滑性的助劑，如蠟、凡士林。盡可能少用或不用外潤滑性的助劑，如蠟、凡士林。十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系焦燒性焦燒性 膠料產(chǎn)生焦燒現(xiàn)象的膠料產(chǎn)生焦燒現(xiàn)象的主要原因是促進(jìn)劑選用不當(dāng)主要原因是促進(jìn)劑選用不當(dāng)，還與加工溫度、時(shí)間和剪切速率有關(guān)。，還與加工溫度、時(shí)間和剪切速率有關(guān)。 不同膠料門尼焦燒時(shí)間要求：不同膠料門尼焦燒時(shí)間要求： 軟膠料：軟膠料：1020min； 大多數(shù)膠料：大多數(shù)膠料：2535mi

40、n； 高填充的硬膠料：高填充的硬膠料：35min以上。以上。 NR容易焦燒，選用遲效性或臨界溫度高的促進(jìn)劑，粒徑小、結(jié)構(gòu)性高的堿性炭黑容易焦燒；使用白炭黑、陶土等酸性填料能抑制焦燒時(shí)間；容易焦燒，選用遲效性或臨界溫度高的促進(jìn)劑，粒徑小、結(jié)構(gòu)性高的堿性炭黑容易焦燒；使用白炭黑、陶土等酸性填料能抑制焦燒時(shí)間； 增塑劑能延長焦燒時(shí)間，芳烴油有縮短焦燒時(shí)間的傾向；使用防焦劑，能有效延長焦燒時(shí)間。增塑劑能延長焦燒時(shí)間，芳烴油有縮短焦燒時(shí)間的傾向；使用防焦劑，能有效延長焦燒時(shí)間。工藝因素：加工溫度和時(shí)間、停放溫度和時(shí)間、剪切速率工藝因素：加工溫度和時(shí)間、停放溫度和時(shí)間、剪切速率十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的

41、關(guān)系十、配方設(shè)計(jì)與膠料工藝性能的關(guān)系噴霜噴霜噴霜的危害：噴霜的危害： （1）降低自粘性，對成型工藝不利，影響粘合效果；）降低自粘性，對成型工藝不利，影響粘合效果； （2）影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量；）影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量； （3）引起焦燒，降低耐老化性；）引起焦燒，降低耐老化性； （4）硫化不均勻，降低膠料強(qiáng)度；）硫化不均勻，降低膠料強(qiáng)度； （5）危害身體健康。）危害身體健康。噴蠟：提高硫化膠耐老化性。噴蠟：提高硫化膠耐老化性。 噴霜產(chǎn)生的原因：噴霜產(chǎn)生的原因： （1）配合劑用量過多；）配合劑用量過多； （2）配合劑與橡膠相容性差（）配合劑與橡膠相容性差（內(nèi)在原因內(nèi)在原因）；）； （3）配合劑分散不均勻；）

42、配合劑分散不均勻； （4）煉膠溫度過高，硫化溫度過高，硫化不熟；過硫）煉膠溫度過高，硫化溫度過高，硫化不熟；過硫 （5）膠料的可塑度過大。）膠料的可塑度過大。 容易噴霜的配合劑容易噴霜的配合劑 ：S、TT、DM、M、NA-22、防老劑、防老劑D、4010、H、DNP、MB、石蠟、石蠟、ZnO、硬脂酸、硬脂酸、CTP、輕鈣、碳酸鎂、機(jī)油、酯類增塑劑。、輕鈣、碳酸鎂、機(jī)油、酯類增塑劑。十一、橡膠配方設(shè)計(jì)方法十一、橡膠配方設(shè)計(jì)方法-多因素設(shè)計(jì)方法多因素設(shè)計(jì)方法方法方法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法回歸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法回歸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法正交設(shè)計(jì)法簡介：正交設(shè)計(jì)法簡介：因子：需要考察的影響試驗(yàn)?zāi)z料性能指標(biāo)的因素因子

43、：需要考察的影響試驗(yàn)?zāi)z料性能指標(biāo)的因素水平：每個(gè)試驗(yàn)因子可能取值的狀態(tài)水平：每個(gè)試驗(yàn)因子可能取值的狀態(tài)交互作用：各試驗(yàn)因素間的相互綜合影響的作用交互作用：各試驗(yàn)因素間的相互綜合影響的作用正交設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)：正交設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)：（1）判定哪個(gè)因素對性能指標(biāo)影響大；）判定哪個(gè)因素對性能指標(biāo)影響大；（2）判定每個(gè)因素中哪個(gè)水平為好；）判定每個(gè)因素中哪個(gè)水平為好；（3）判定各因素以什么水平搭配對性能指標(biāo)較好。）判定各因素以什么水平搭配對性能指標(biāo)較好。幾個(gè)概念：幾個(gè)概念：十一、橡膠配方設(shè)計(jì)方法十一、橡膠配方設(shè)計(jì)方法-多因素設(shè)計(jì)方法多因素設(shè)計(jì)方法正交表的表示：正交表的表示：La（bc）L正交表正交表a試驗(yàn)次數(shù)

44、試驗(yàn)次數(shù)b各因素可安排的水平數(shù)（幾個(gè)變量）各因素可安排的水平數(shù)（幾個(gè)變量）c 列數(shù)（試驗(yàn)因素?cái)?shù)）列數(shù)（試驗(yàn)因素?cái)?shù)）應(yīng)用較多的正交表：應(yīng)用較多的正交表： L4（23）、）、 L8（27）、）、 L9（34）、）、 L16（45）等）等 在合理安排試驗(yàn)又能滿足要求的情況下盡可能選用較小的正交表。在合理安排試驗(yàn)又能滿足要求的情況下盡可能選用較小的正交表。十一、橡膠配方設(shè)計(jì)方法十一、橡膠配方設(shè)計(jì)方法-多因素設(shè)計(jì)方法多因素設(shè)計(jì)方法正交表設(shè)計(jì)原則原則：（1）每一列中代表不同水平的數(shù)字出現(xiàn)次數(shù)相等；）每一列中代表不同水平的數(shù)字出現(xiàn)次數(shù)相等；（2）任意兩列中同一橫行的數(shù)字序數(shù)對出現(xiàn)次數(shù)相等。）任意兩列中同一橫行的數(shù)字序數(shù)對出現(xiàn)次數(shù)相等。設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：（1）確定因素?cái)?shù)）確定因素?cái)?shù)(主要因素主要因素)