橡膠配方創(chuàng)新設計第一章

1、橡膠配方創(chuàng)新設計第一章橡膠配方設計課程目的及意義：提高橡膠制品的質量；改善加工工藝；配合體系的生產及研究；橡膠加工設備及測試儀器；成本分析；計算機應用等。理論指導 實踐應用橡膠配方設計第一章 橡膠配方設計的基本概念 第二章 橡膠配方設計原理第三章 特種橡膠與功能性橡膠的配方設計 第四章 配方設計優(yōu)化方法 第一節(jié) 單因素變量設計 第二節(jié) 多因素變量設計第一節(jié) 配方設計與硫化膠物性的關系第二節(jié) 配方設計與工藝性能的關系 第三節(jié) 橡膠配方設計與成本的關系 目的和要求：了解橡膠配方設計的定義、特點。掌握配方設計的原則和表示方法。學會計算材料的含膠率、密度、成本。了解橡膠產品的種類、結構，對橡膠制品的使

2、用條件和加工條件有所了解。掌握原材料的特性及配合規(guī)律。掌握膠料加工及物性檢測方法及數(shù)值大小對性能的影響。第一章 橡膠配方設計的基本概念 一、 所謂橡膠配方設計，就是根據(jù)橡膠產品的性能要求和工藝條件合理選用原材料，確定各種原材料的用量配比關系，使得膠料的物性、工藝性和成本三者取得最佳平衡。processabilityWet Grip濕地抓地Rolling Resistance滾動阻力Abrasion Resistance耐磨Mechanical propertycost第一節(jié) 橡膠配方設計的定義二橡膠配方設計特點 因子：統(tǒng)稱影響膠料性能指標的因素為因子， 如原材料、工藝等。 水平：每個因子可能處

3、于的狀態(tài)，水平可以是 原材料的品種、用量或工藝參數(shù)等。 1橡膠配方設計是多因素的試驗問題; 2橡膠配方設計是水平數(shù)不等的試驗問題; 3橡膠配方中各種原材料之間的交互作用強烈; 4工藝因素有時對橡膠配方設計起決定性作用; 5橡膠配方設計中盡力排除試驗誤差; 6配方經驗規(guī)律與統(tǒng)計數(shù)學相結合。三、橡膠配方設計的原則與程序 1、原則： 配方設計人員應用理論知識，用最少的物質消耗，最短的時間，最少的工作量，通過科學的橡膠配方設計方法，掌握原材料配合的內在規(guī)律，設計出實用配方，使制品的性能、成本和工藝可行性等方面取得最佳的綜合平衡。 2、程序： 基礎配方：原材料試驗鑒定 性能配方：針對性能指標制定的配方

4、實用配方：經驗證符合要求的配方 生產配方：投入生產使用的配方四、橡膠配方的組成及表示方法 橡膠配方簡單地說，就是表示生膠和配合劑用量配比表。表示方法： 質量份數(shù)表示：以生膠分數(shù)為100，其余配合劑相應質量份數(shù)表示。質量百分數(shù)：以混煉膠料總質量為100，生膠和配合劑所占比例數(shù)來表示。體積百分數(shù)表示：即以膠料的總體積為100%，將基本配方中生膠及各種配合劑的重量分數(shù)分別除以各自的相對密度，求出體積份數(shù)。符合生產使用要求的質量配方稱為生產配方，取煉膠機的裝膠量Q除以基本配方總質量即得換算系數(shù)，乘以基本配方中各組分的質量份，即得實際用量。舉例：摩托車胎配方：采用密煉機煉膠，總裝膠量為40kg配合劑 質

5、量份數(shù) 質量百分數(shù) 生產配方 密度 價格 NR 60 30 12kg 0.92 20 SBR 40 20 8kg 0.95 18 ZnO 5 2.5 1kg 5.57 25 SA 2 1 400g 0.92 10 促CZ 1 0.5 200g 1.32 20 促M 1 0.5 200g 1.42 25 防老4010NA 1.5 0.75 300g 1.17 28 防RD 1.5 0.75 300g 1.02 18 N660 50 25 10kg 1.8 7 CaCO3 25 12.5 5kg 2.6 0.6 機油 5 2.5 1kg 0.93 5 固馬隆 6 3 1.2kg 1.06 6 S

6、2 1 400g 2.05 2.5 合計 200 100 40kg作業(yè)：求出混煉膠的密度和成本生產配方組成：膠料用途膠料的名稱及代號，生膠及各種配合劑的用量合計（計算密度、含膠率、成本）工藝條件物理機械性能原材料應用加工工藝使用性能產品結構五、橡膠配方設計影響因素1、 原材料應用 生膠（高聚物單用或并用）：母體材料或基體材料 硫化體系：與橡膠大分子起化學作用，使橡膠由線型大分子變?yōu)槿S網(wǎng)狀結構，提高橡膠性能、穩(wěn)定形態(tài)的體系。 補強填充體系：在橡膠中加入炭黑等補強劑或其它填充劑，提高其力學性能，改善工藝性能，或者降低制品成本。 防護體系：加入防老劑，延緩橡膠的老化，提高制品的使用壽命。 增塑體系

7、：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工工藝性能。 加工及功能助劑：改善膠料的加工和物理性能。2、橡膠加工工序1）塑煉：降低生膠的分子量，增加塑性，提高流 動性和可加工性。2）混煉：采用開煉機或密煉機使生膠與配方中各 個組分混合均勻，制成混煉膠。3）壓延：利用壓延機將混煉膠或與紡織物、鋼絲等骨架材料通過壓片、壓型、貼合、擦膠、貼膠等操作制成一定規(guī)格的半成品的過程。4）壓出：利用擠出機將混煉膠通過口型壓出各種斷面半成品的過程，如內胎、胎面、膠管等。5）硫化：橡膠加工的最后一道工序，通過一定的溫度、壓力和時間后，使橡膠大分子由塑性狀態(tài)轉變?yōu)榫W(wǎng)狀彈性狀態(tài)的過程。未硫化橡膠加工性能的測定 1、 混煉膠的

8、流動性 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0 P1 h0：原始高度， h1：負荷作用3min后的高度， h2:恢復3min后的高度 可塑度的檢測儀器2）門尼粘度：ML 1+4100、門尼焦燒（最低ML上升5個門尼值）門尼粘度的檢測儀器、混煉膠的均勻程度：切片觀察法、CB分散儀、 電子顯微鏡、擠出特性：材料的擠出膨脹比、擠出外觀、應力松弛：以時間長短來衡量、 膠料加工綜合性能：混煉、壓出特性等。 Brabender, Hakke流變儀 、硫化特性: t10 、t90、最小轉矩、最大轉矩混煉膠的質量和配方總量之差與配方總量之比： ISO2393規(guī)定無填料的混煉膠為0.3； 有填料的混煉

9、膠為0.6常規(guī)的混煉順序：生膠或塑煉膠共混 小藥（活性劑、促進劑、防老劑、固體軟化劑） 補強劑和填料 軟化劑 硫化劑硫化測定儀：焦燒時間工藝正硫化時間最小轉矩最大轉矩硫化指數(shù)最小轉矩ML:與膠料的流動性有關；最大轉矩MH：與膠料交聯(lián)密度有關；焦燒時間（T10）：又稱誘導期，指膠料從加入到模具中受熱開始到轉矩為M10所對應的時間；M10=ML+（MHML）10 或 最小轉矩上升或個單位的時間（Ts1，Ts2） 理論正硫化時間（TH）：膠料從加入到模具中受熱開始到轉矩達到最大值所需要的時間； 工藝正硫化時間(T90)：膠料從加入到模具中受熱開始到轉矩達到M90所需要的時間。M90=ML+（MHML

10、）903、硫化橡膠的使用性能測試1拉伸強度 P/bh，Mpa2定伸應力，Mpa 100%，300%，Mpa 3拉斷伸長率 ， （L1-L0）/L0*100%4扯斷永久變形： S=(L2- L0)/ L0，5撕裂強度： P/h，KN/m 6有效彈性和滯后損失7硬度測定：邵爾A型 0100度8磨耗測定： 磨耗體積 V=(m前-m后)/，cm3/1.61Km， 磨耗指數(shù)V標/V試阿克隆磨耗滾筒磨耗 9疲勞的測試： （1）壓縮疲勞：1)溫升 2)變形 （2）屈撓龜裂：裂口大小及 出現(xiàn)裂口的時間 （3）拉伸疲勞：疲勞壽命計算10壓縮永久變形 K=(h0-h2)/(h0-h1)*100%11粘彈性（1）擺

11、錘式回彈儀 （2）蠕變 （3）應力松弛 （4）動態(tài)粘彈性能(DMA)、動態(tài)模量及tg12老化性能：(1)熱空氣老化：拉伸強度、硬度、扯斷伸長率的變化率或保持率。 (2)臭氧老化：表面狀態(tài)13低溫性能：1)脆性溫度：斷裂時的最低溫度 2)玻璃化溫度的測定：差熱分析儀14熱性能：1)導熱系數(shù)、熱傳導 2)分解溫度或氧化起始溫度15阻燃性:(1)氧指數(shù)：氧指數(shù)越大，阻燃性越好 裝飾及汽車配件 (2)錐形量熱儀：熱釋放速率、煙量、 點燃時間、有害氣體成份等。16絕緣性： 1) 表面電阻率和體積電阻率大小 1015cm以上 2) 介電損耗 介電損耗越大，絕緣性越差 3) 擊穿電壓強度 擊穿電壓/厚度17

12、導電性：體積電阻率 10cm以下 抗靜電 10610cm 高分子導電、導電填料18擴散與滲透性能 1)透氣性：內胎、瓶塞 2)透濕性和透水性：防水卷材、水壩、房屋 3)油擴散:密封件19耐液體：耐油、耐化學溶劑、耐酸堿 體積、重量變化率及物理性質的變化率20粘合強度：膠料與膠料之間：剝離強度 膠料與簾線及鋼絲之間：H抽出法加工性能和物理機械性能測試要求：1)變異性：a.材料本身不完全均勻 b.試驗步驟的變異性2)準確度表示測定值與真實值相符的程度3)精密度表示各次測定值彼此間相符的程度4)重復性是指同一實驗室中數(shù)據(jù)的準確度5)再現(xiàn)性是指不同實驗室間數(shù)據(jù)的準確度4、 產品結構 (1) 輪胎： 汽

13、車輪胎：斜交 、半鋼子午線、全鋼子午 線、內胎 、墊帶 、膠囊及水胎 農用輪胎、工程輪胎、 航空輪胎、摩托車 輪胎、力車輪胎、實心輪胎、 翻新輪胎 (2)膠管類：純膠管、夾布膠管、編織、纏繞膠管 按用途分：耐熱、油、耐酸堿、耐燃、耐磨等(3) 膠帶類： 輸送帶(煤礦用) 傳動帶分為三角帶和平型傳動帶 (4)減震：汽車、摩托車減震器、橋梁支座、 軌枕墊 、橡膠護舷、彈性聯(lián)軸節(jié) (5)密封類：如密封件和密封條有耐溫、耐油、耐酸堿、耐熱氧、耐水等(6)膠鞋類：大底、中底、鞋幫、圍條、后跟(7)膠布制品：如橡皮艇、水壩、探空氣球(8)膠輥：造紙、印刷、打字、紡織膠輥(9)膠板：地面(絕緣、導電、阻燃、

14、海綿膠板)(10)其它：瓶塞、防腐襯里、墊片、電線、電纜、高壓帽 、絕緣子 、防水卷材、防毒面具、防塵罩、血壓計、體育用品(球類、球拍)、熱水袋、奶嘴、按鍵等。 汽車配件汽車用原材料重量比例有一家銀行，分別貸巨款給四位20歲的青年，條件是：他們必須在30年內還本付息。第一位青年心想，突然有了一筆款，可以放松了。于是工作得過且過，敷衍了事。還不到5年，他的錢花光了-他一無所得。這位青年的名字叫“懶惰”。第二位青年很興奮，每天忙忙碌碌，恨不得每周工作8天！但是辦事不用腦子，差錯不斷他付出的勞動比別人多，得到的卻很少。勉強堅持到11年，還是賠了本。他的名字叫“蠻干”。第三位青年小心謹慎，凡事服從，總是等到命令才動手。常常臨時抱佛腳，結果事倍功半。累死累活才在30年后還上本錢。他的名字叫“盲從”。第四位青年工作積極，他懂得準備的重要，因此工作效率很高。只有他，不僅在第十年頭上還本付了息，通過資金的運作積累了大量財富，他的名字叫“效率”。保齡球記分（連鎖效