XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)課件

1、XX514-第7章橡膠配方設(shè)計(jì)2022/10/10XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514-第7章橡膠配方設(shè)計(jì)2022/10/9XX514第7.1 配方設(shè)計(jì)概述 配方設(shè)計(jì)的全部涵義選材定比為滿足制品使用性能要求而正確合理設(shè)計(jì)，選用必要的原材料(包括聚合物、配合劑);制定各種原材料用量配比的專業(yè)性較強(qiáng)的配料技術(shù);專業(yè)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)緊密結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)工作。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)7.1 配方設(shè)計(jì)概述 配方設(shè)計(jì)的全部涵義選材定比XX51橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述一個(gè)目的：滿足使用性能的要求，充分發(fā)揮高分子材料應(yīng)有的寶貴性能，使產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。二項(xiàng)內(nèi)容：正確選用聚合物和各類配合劑；合理確定含膠率和各

2、組分間的配比用量。三類配方：基礎(chǔ)配方或研究配方；性能配方或試驗(yàn)配方技術(shù)配方；工藝配方生產(chǎn)配方。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述一個(gè)目的：滿足使用性能的要求，充分發(fā) 四種組成表示方法重量份(基本配方) Wi，Wi 以橡膠重量為100份，其它配合劑均以相對(duì)重量份表示。重量百分?jǐn)?shù)配方 Wi /Wi100% 以膠料總重量100%計(jì)，生膠及各類配合劑所占的重量百分?jǐn)?shù)表示。體積百分?jǐn)?shù)配方(體積配方) Wi /i= Vi Vi / Vi100% 以膠料總體積為100%，以配方中每一組分體積占配方總體積的%表示。橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì) 四種組成表示方法橡膠配方

3、設(shè)計(jì)的具體化論述XX514第7章橡生產(chǎn)配方：生產(chǎn)中實(shí)際使用的配方表示形式。煉膠機(jī)容量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式： V=0.042DL（英制）或 V=0.0065DL（公制） V: 煉膠機(jī)容量(升)；D煉膠機(jī)輥筒直徑(寸或厘米)； L: 煉膠機(jī)輥筒長度(寸或厘米)。煉膠機(jī)每次混煉的總重量(W)=V換算系數(shù)=W/Wi=混煉總重量/基本配方重量份總數(shù)生產(chǎn)配方中各配合劑的重量= Wi換算系數(shù)橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)生產(chǎn)配方：生產(chǎn)中實(shí)際使用的配方表示形式。橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化五條原則:盡量節(jié)約原材料，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量 多快好省原則；使膠料適合于混煉、壓延、壓出、硫化等工藝操作，并有利

4、于提高設(shè)備的生產(chǎn)效率；考慮產(chǎn)品各部位不同膠料的整體配合，使各部件膠料在硫速和硫化膠性能上達(dá)到協(xié)調(diào)；確保安全生產(chǎn)和勞動(dòng)保護(hù)；配方盡可能力求簡化而無需不必要的繁瑣。 橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)五條原則:橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述XX514第7章橡膠配方設(shè) 六步程序配方設(shè)計(jì)的步驟 確定膠料的技術(shù)要求 收集技術(shù)資料 制訂基本配方和性能試驗(yàn)項(xiàng)目擬方 進(jìn)行試驗(yàn)并選取最佳配方小試選方 復(fù)試和擴(kuò)大中試 確定生產(chǎn)配方定方投產(chǎn)橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì) 六步程序配方設(shè)計(jì)的步驟橡膠配方設(shè)計(jì)的具體化論述XX51XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)X

5、X514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)XX514第7

6、章橡膠配方設(shè)計(jì) 彈性能顯高彈性的膠料，應(yīng)滿足以下結(jié) 構(gòu)條件： 線型長鏈高分子結(jié)構(gòu)； 鏈柔性大，鏈間作用力較小，呈粘彈態(tài)而不 結(jié)晶和非玻璃態(tài)； 適當(dāng)交聯(lián)消除鏈間滑移，能避免塑性形變。7.3 與硫化膠性能的關(guān)系XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì) 彈性能顯高彈性的膠料，應(yīng)滿足以下結(jié)7.3 與硫化膠性設(shè)計(jì)配方時(shí)應(yīng)考慮： 膠種：彈性好(柔性大)，NR、BR最好，IIR最差。 含膠率：宜高些為好。 硫化體系的設(shè)計(jì) 控制適當(dāng)交聯(lián)度并形成活動(dòng)性較大的多硫鍵; 適當(dāng)噻唑類和胍類促進(jìn)劑并用; 避免用超速級(jí)促進(jìn)劑。7.3 與硫化膠性能的關(guān)系XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)配方時(shí)應(yīng)考慮：7.3 與硫化膠性能的關(guān)系XX514

7、第7補(bǔ)強(qiáng)劑：選用中等粒徑者比微粒者好，用量宜少。軟化增塑劑：用量適當(dāng)而不宜多用。 少用芳基油和粘度大的油，可用石蠟油或酯類增塑劑可使膠料彈性有所增加。7.3 與硫化膠性能的關(guān)系XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)劑：選用中等粒徑者比微粒者好，用量宜少。7.3 與硫化強(qiáng)度 包括抗張(扯斷)、伸長(斷裂)、定伸(模量)、硬度(剛性)、撕裂、耐磨及永久變形等，項(xiàng)目較多且內(nèi)外關(guān)系復(fù)雜。 抗張強(qiáng)度MPa和伸長率%：是強(qiáng)度性能主要 測試項(xiàng)目。 本身強(qiáng)度好 材料抗張強(qiáng)度好，應(yīng) 應(yīng)力要分散 材料要均質(zhì)7.3 與硫化膠性能的關(guān)系XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)強(qiáng)度 包括抗張(扯斷)、伸長(斷裂)、定伸(模量)、硬度膠種

8、：宜選用NR、CR等結(jié)晶性橡膠或CSM等，含膠率可達(dá)60%；補(bǔ)強(qiáng)劑： 應(yīng)選用優(yōu)秀補(bǔ)強(qiáng)性填充劑； 最適宜用量。硫化體系：應(yīng)有適當(dāng)交聯(lián)度，用常硫硫化體系，一般用S量23份，使生成較多多硫鍵，有利于抗張強(qiáng)度的提高。交聯(lián)鍵型影響強(qiáng)度，一般是S/促TMTD過氧化物輻射硫化。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：宜選用NR、CR等結(jié)晶性橡膠或CSM等，含膠率可達(dá)60軟化增塑劑：要適量選配，要求是以保證混煉均勻分散和膠料均質(zhì)化為度。選配既取決于配合劑補(bǔ)強(qiáng)填料配量和膠種本性，又要和加工工藝結(jié)合考慮。軟化增塑劑性質(zhì)也應(yīng)注意配合，如有的膠料配用古馬隆樹脂使其發(fā)揮多功能性，又有利于強(qiáng)度，且用量高達(dá)10份也無妨。XX51

9、4第7章橡膠配方設(shè)計(jì)軟化增塑劑：XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種選擇同上，含膠率再高些。采用生成多硫鍵的硫化體系，即降低些S量使得交聯(lián)度低些；促進(jìn)劑宜用噻唑類，平坦性好些；需添加填料時(shí)應(yīng)選用補(bǔ)強(qiáng)性低的軟質(zhì)碳黑和白色填料如陶土、碳酸鈣等，且用量越少越好；軟化劑能提高伸長率，其量也可適當(dāng)多配些。高伸長率的膠料配方XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種選擇同上，含膠率再高些。高伸長率的膠料配方XX514第7定伸強(qiáng)度膠料拉伸至一定伸長率時(shí)的應(yīng)力。硬度表示膠料抵抗外力壓入的能力。相似點(diǎn)：都為非斷裂形變下的模量。不同點(diǎn)：定伸強(qiáng)度為較大形變下的拉伸模量，而硬度為較小形變下的壓縮模量。 XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)

10、定伸強(qiáng)度膠料拉伸至一定伸長率時(shí)的應(yīng)力。XX514第7章橡生膠：選擇除考慮結(jié)晶性外，還受鏈的剛?cè)嵝杂绊懀话氵xNR、CR、NBR等。硫化體系：使交聯(lián)密度大或生成C-S-C、C-C等強(qiáng)鍵的硫化體系。補(bǔ)強(qiáng)填充劑：使用活性硬質(zhì)碳黑(粒徑小、結(jié)構(gòu)度高)，高填充量可使定伸強(qiáng)度提高。軟化增塑劑：盡量少用軟化劑，因加入軟化劑能使定伸強(qiáng)度和硬度降低，尤其是加入石油系操作油。但可配用些固體古馬隆樹脂、硫化油膏等改善操作。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)生膠：選擇除考慮結(jié)晶性外，還受鏈的剛?cè)嵝杂绊?，一般選NR、C撕裂強(qiáng)度的影響因素：膠種本身強(qiáng)度好，如結(jié)晶性橡膠的撕裂強(qiáng)度好；膠料要均質(zhì)，應(yīng)盡量避免弱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，因裂口撕裂總

11、向弱處擴(kuò)展，故各向異性的膠料不宜使用；適當(dāng)有取向變化的能力。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)撕裂強(qiáng)度的影響因素：XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：選用結(jié)晶性、粘著強(qiáng)度大的膠種，如NR、CR等。硫化體系：硫磺硫化體系比ROOR體系好，可生成較多多硫鍵。硫化促進(jìn)劑一般選用中等活性而賦予平坦硫化性能的促進(jìn)劑DM、CZ，且硫化程度不得過深。補(bǔ)強(qiáng)填充劑：必須用C.B補(bǔ)強(qiáng)，且應(yīng)選粒徑小、結(jié)構(gòu)度低的較好。軟化劑：適量配些軟化劑利于膠料結(jié)構(gòu)取向和轉(zhuǎn)向，用些石油類樹脂或古馬隆樹脂保強(qiáng)度，對(duì)增加粘性也有利。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：選用結(jié)晶性、粘著強(qiáng)度大的膠種，如NR、CR等。XX51耐磨性：磨蝕磨耗：在路面

12、差的行駛條件下(有尖石等)，在輪胎表面出現(xiàn)縱向裂紋的現(xiàn)象。打卷磨耗：路面較平，輪胎表面不平有突起部分，在行駛過程中凸起部分打卷。疲勞磨耗：輪胎行駛時(shí)在交替的應(yīng)力應(yīng)變條件下發(fā)生生熱破壞，無明顯斷裂花紋。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)耐磨性：XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)NR：在一般磨耗條件下耐磨性好。SBR：在高溫條件下耐磨性好。BR：在苛刻條件下(如高速時(shí))耐磨性好。若在極高速時(shí)(在100130 km/hr速度下使用的飛機(jī)輪胎等)，因除要求耐磨性好外，還要求抗?jié)窕愿?，故以氯化IIR為好。配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多方面因素，膠種是基礎(chǔ)，補(bǔ)強(qiáng)劑為主要因素，其它組分該相應(yīng)配合。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)NR

13、：在一般磨耗條件下耐磨性好。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：耐磨性BRSBRNRCR、NBR補(bǔ)強(qiáng)劑：主要靠C.B補(bǔ)強(qiáng)。 一般來說，C.B粒徑小、結(jié)構(gòu)度高的好，但應(yīng)綜合考慮使用條件和實(shí)際工藝，對(duì)一般條件下影響性能的以粒徑為主，若苛刻條件下使用，受結(jié)構(gòu)度影響就大。硫化體系：視膠種而定。 一般NR總是硫磺硫化體系，有的制品以Se代部分S，有利于耐磨性提高。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：耐磨性BRSBRNRCR、NBRXX514第7防老體系相當(dāng)重要。 輪胎膠料中多選用4010NA、RD和BLE并用，再配加石蠟物理防護(hù)，其中BLE還有增粘性，綜合效果好。軟化劑會(huì)使耐磨性降低，但為提高耐磨性，一般補(bǔ)

14、強(qiáng)劑用量均在3050phr，混煉分散率較差，必須配適量軟化劑，以促使加速分散而不致過煉為度。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)防老體系相當(dāng)重要。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：一般選彈性好的生膠，如BR、NR等。但也需結(jié)合其它性能要求，如油封用NBR，密封件也有用EPR的。若有氧存在下，SBR的壓縮變形會(huì)比IIR大。硫化體系：應(yīng)使形成低硫或C-C強(qiáng)鍵并適當(dāng)交聯(lián)度，有些膠料又受二次硫化影響很大，適當(dāng)高溫度和較長時(shí)間有利。補(bǔ)強(qiáng)劑：宜選結(jié)構(gòu)度高或粒徑較大的C.B好。密封件膠料性能多不苛求強(qiáng)度而著重于彈性和低壓縮變形，因而常選半硬質(zhì)C.B或軟質(zhì)C.B。防老體系：要視環(huán)境因素和使用條件而合適選用，此雖間接影

15、響但相當(dāng)重要，不可忽視。永久變形XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：一般選彈性好的生膠，如BR、NR等。但也需結(jié)合其它性能定義：當(dāng)受交替的應(yīng)力應(yīng)變作用時(shí)，材料的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)發(fā)生變化。膠種：采用彈性好的NR、BR。硫化體系：使硫化膠形成低硫鍵結(jié)構(gòu)(采用EV體系)并適當(dāng)增大交聯(lián)密度，使交聯(lián)鍵均勻分布，硫化工藝控制在正硫化后期。補(bǔ)強(qiáng)填充體系：加入少量弱補(bǔ)強(qiáng)劑(以保彈性)。軟化增塑體系：加入軟化點(diǎn)較低的油，盡量減少橡膠分子間的相互作用，主要有操作油、石蠟油、瀝青等。耐疲勞性XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)定義：當(dāng)受交替的應(yīng)力應(yīng)變作用時(shí)，材料的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)發(fā)生變化。耐在受交變的應(yīng)力應(yīng)變作用時(shí)，材料發(fā)生了破壞，這是

16、橡膠制品通常遇到的“疲勞破壞”現(xiàn)象。膠種：應(yīng)選生熱性小的彈性好的生膠為宜，如NR、BR、CR、SBR，或采用合理并用。硫化體系：采用能形成多硫鍵的硫化體系，如傳統(tǒng)的硫磺硫化體系。若要兼顧耐熱性和耐老化性，則可選SEV體系或S/非S并用體系。補(bǔ)強(qiáng)填充體系：選補(bǔ)強(qiáng)性好的，用量多一些(50phr)，以增加韌性強(qiáng)度。軟化劑：選用古馬隆樹脂、松焦油，用量宜少些。防老：防4010、4010NA、H、AW等為佳，用量可稍多。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)在受交變的應(yīng)力應(yīng)變作用時(shí)，材料發(fā)生了破壞，這是橡膠制品通常遇 可塑性（門尼粘度） 混煉性（包輥性、混入分散性）工藝性能 壓延壓出收縮膨脹性 粘著性 硫化特性（

17、焦燒性、硫速、平坦性、 返原性） 噴霜7.4 與未硫化膠料工藝性能的關(guān)系XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)7.4 與未硫化膠料工藝性能的關(guān)系XX514第7章橡膠配方可塑性(粘度)選擇生膠品種：各類生膠都具有一定的門尼粘度值； 用化學(xué)塑解劑可使橡膠分子鏈斷鏈產(chǎn)生自由基，引起氧化斷鏈，使塑性降低。加入軟化增塑劑：直接使粘度降低，塑性提高。加入填料：粘度增加，塑性降低。高溫操作時(shí)，SR有凝膠生成，使粘度增加，塑性降低。防止凝膠生成：加入防264、防DNP等凝膠抑制劑。其它配合劑XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)可塑性(粘度)XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)混煉性 生膠的強(qiáng)度高包輥性取決于 粘性好 有收縮性生膠： N

18、R強(qiáng)度高、粘性好，故包輥性好。SBR收縮性大，故包輥性也好。CR的生膠強(qiáng)度和粘著性好，所以包輥性也好，但CR熱敏性大，易粘輥。其余SR由于生膠強(qiáng)度差，包輥性差，故應(yīng)從配方上加以改進(jìn)。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)混煉性XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)軟化劑：含芳烴高的和粘度大的操作油、松焦油、樹脂、古馬隆樹脂、烷基酚醛樹脂等可提高粘著性有利包輥；StA、硬脂酸鋅、蠟類、油膏等易使膠料脫輥。填料：補(bǔ)強(qiáng)性高的填料如C.B、白碳黑、硬質(zhì)陶土、活性碳酸鈣等能增加膠料的強(qiáng)度，使包輥性增加；而硫酸鎂、鈦白粉、滑石粉等填料使混煉膠強(qiáng)度降低，包輥性差。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)軟化劑：XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)

19、混煉分散性：配合劑是否容易與橡膠混合以及是否容易分散。一般S、促進(jìn)劑、防老劑和軟化劑等與橡膠有一定的相容性，只要控制限量配合以防過量過飽和噴出、油滲以及工藝條件合適即可與橡膠混合并分散。填料疏水性(親膠性)：如C.B親水性(疏膠性)：如CaCO3、BaSO4、陶土、ZnO、MgO、白碳黑等XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)混煉分散性：配合劑是否容易與橡膠混合以及是否容易分散。XX5壓延壓出性 對(duì)壓延膠料，要求有良好的包輥性、流動(dòng)性、焦燒性和收縮性。壓延效果的影響因素：壓延能力：指壓延時(shí)膠料的塑性變形能力，它受膠料的可塑性和應(yīng)力松弛能力的影響。壓延后的收縮率：經(jīng)壓延后，膠料在壓延方向上長度縮短、寬度變窄及厚度增加的現(xiàn)象稱收縮，其長度變化的比率叫做收縮率。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)壓延壓出性XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)壓出 壓出性能的好壞決定于：加料口吃膠量：與生膠強(qiáng)度有關(guān)。壓出半成品的外觀質(zhì)量。壓出收縮大小。壓出速度。XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)壓出XX514第7章橡膠配方設(shè)計(jì)膠種：根據(jù)生膠的結(jié)構(gòu)，視其柔順性。NR柔性好、彈性好、應(yīng)力松弛快、收縮性小、保持壓延形狀的能力大，故壓延性能好。BR柔性好，但強(qiáng)度低、包輥性差，故壓延性能比NR差。SBR、NBR分子鏈呈剛性，柔性差，壓延壓出的膨脹收縮性大，故壓延壓出性差。含膠