橡膠配方基礎課件

第一章橡膠配方基礎主講：陳曉松.第一章橡膠配方基礎主講：陳曉松.1第一節(jié)橡膠配方知識一、概述1.橡膠配方概念橡膠材料是生膠與多種配合劑構成的多相體系。橡膠制品的性能取決于橡膠分子本身，以及各種配合劑性質及它們之間的相互作用關系。橡膠配方：根據(jù)產(chǎn)品的性能要求及工藝條件，合理選用原材料(種類及規(guī)格)，并制訂各種原材料的用量配比關系的方案或表格。配方設計決定著產(chǎn)品質量、成本和加工性能。.第一節(jié)橡膠配方知識一、概述1.橡膠配方概念橡膠材料是生22.橡膠配方設計的意義(1)是橡膠制品生產(chǎn)過程中的重要技術依據(jù)；(2)對產(chǎn)品質量有決定性的影響；(3)對產(chǎn)品的經(jīng)濟成本也有決定性的影響。3.橡膠配方設計的基本要求(1)原材料使用合理；(2)制品質量高；(3)工藝性能好。.2.橡膠配方設計的意義(1)是橡膠制品生產(chǎn)過程中的重要技術依34.橡膠配方設計的原則(1)宗旨使橡膠制品的性能、成本和工藝可行性三方面取得最佳的綜合平衡，以最低的原材料消耗，最短的時間，最少工作量設計出性能優(yōu)良并滿足現(xiàn)有生產(chǎn)設備要求的配方。(2)基本原則①在不降低產(chǎn)品質量的情況下降低成本；②在保持成本不變的情況下提高產(chǎn)品的性能。.4.橡膠配方設計的原則(1)宗旨.4(3)一般原則①滿足制品的性能要求；②設計的配方易于加工；③原材料價廉易得；④重點設計主要性能；⑤充分考慮交互作用；⑥配方成本低，能耗低；⑦配方盡可能簡化；⑧符合環(huán)保與衛(wèi)生要求。.(3)一般原則.55.橡膠配方包含的五大體系(1)生膠體系(高聚物單用或并用)：母體材料或基體材料；(2)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。(3)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。(4)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。(5)增塑體系：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工工藝性能。.5.橡膠配方包含的五大體系(1)生膠體系(高聚物單用或并用)6二、橡膠配方的類型橡膠配方按照用途可分為基礎配方、性能配方及實用配方。實用配方（生產(chǎn)配方）性能配方（技術配方）基礎配方（標準配方）.二、橡膠配方的類型實用配方（生產(chǎn)配方）性能配方（技術配方）基71.基礎配方(標準配方)

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目的，反映膠料基本工藝性能及硫化膠基本物理機械性能的配方?；A配方的獲得(1)ASTM標準；(2)根據(jù)實驗的基本情況進行擬定；(3)借鑒同類或類似產(chǎn)品的生產(chǎn)配方。.1.基礎配方(標準配方)基礎配方的獲得.82.性能配方(技術配方)全面考慮各種性能的搭配，增加或調整基礎配方的內容，以滿足制品使用條件的配方。3.實用配方(生產(chǎn)配方)在滿足要求的性能配方基礎上，結合實際生產(chǎn)條件所得的實用投產(chǎn)配方。

實用配方是在基本配方、性能配方試驗的基礎上，結合實際生產(chǎn)條件所作的實用投產(chǎn)配方。.2.性能配方(技術配方)3.實用配方(生產(chǎn)配方)實用配方9三、橡膠配方設計程序(1)確定產(chǎn)品的技術要求，根據(jù)要求制訂產(chǎn)品的性能指標→配方設計的依據(jù)(2)詳細收集技術資料，了解同類或類似產(chǎn)品所做過的配方試驗情況、技術經(jīng)驗→配方設計的參考(3)制訂基本試驗配方和變量試驗范圍。(4)進行試驗室的小配合試驗與數(shù)據(jù)整理→選出綜合平衡性能的最佳配方。

(5)將選取的配方進行復試和擴大中試→確定生產(chǎn)配方.三、橡膠配方設計程序(1)確定產(chǎn)品的技術要求，根據(jù)要求制訂產(chǎn)10第二節(jié)配方換算與成本核算一、配方的表示形式同一個橡膠配方，根據(jù)不同的需要、單位等可以用4種不同的形式來表示。即基本配方、質量分數(shù)(質量百分比)配方、體積分數(shù)(體積百分比)配方和生產(chǎn)配方。1.橡膠配方的組成

橡膠配方簡單地說就是一份生膠和各種配合劑用量的配比表。

生產(chǎn)上的橡膠配方包含：膠料的名稱代號及用途，生膠及各種配合劑的用量、含膠率，比重、成本及膠料的物理機性能等。.第二節(jié)配方換算與成本核算一、配方的表示形式1.橡膠配方的組11表1-1橡膠配方的表示形式2.配方的表示形式.表1-1橡膠配方的表示形式2.配方的表示形式.12(1)基本配方：以生膠的質量為100份，其它配合劑用量相應地以質量份數(shù)來表示。(2)質量分數(shù)配方：以膠料總質量為100%，生膠及各種配合劑用量均以質量百分數(shù)來表示。這是最常見的一種配方形式，用于配方設計、配方研究和實驗室研究等。生膠和各種配合劑的質量百分數(shù)生膠和各種配合劑的質量份數(shù)膠料總質量份數(shù)＝×100%.(1)基本配方：以生膠的質量為100份，其它配合劑用量相13(3)體積分數(shù)配方：以膠料的總體積為100%，生膠及各種配合劑的含量均以體積百分數(shù)來表示。生膠和各種配合劑的體積份數(shù)生膠和各種配合劑的質量份數(shù)生膠和各種配合劑的密度＝生膠和各種配合劑的體積百分數(shù)生膠和各種配合劑的體積份數(shù)膠料總體積份數(shù)＝×100%.(3)體積分數(shù)配方：以膠料的總體積為100%，生膠及各種配合14表1-2橡膠體積分數(shù)配方計算示例體積分數(shù)配方常用于按體積計算成本。.表1-2橡膠體積分數(shù)配方計算示例體積分數(shù)配方常用于按15(4)生產(chǎn)配方：取膠料的總質量等于煉膠機的容量，生膠及配合劑的含量分別以Kg來表示。開煉機裝膠量：Q＝DLγκ

Q－開煉機裝膠量，Kg；D－輥筒直徑，cm；L－輥筒長度，cm；γ－膠料相對密度；κ－系數(shù)(0.0065~0.0085)密煉機裝膠量：Q＝κγVQ－密煉機裝膠量，Kg；V－密煉機容積；γ－膠料相對密度；κ－系數(shù)(0.65~0.85).(4)生產(chǎn)配方：取膠料的總質量等于煉膠機的容量，生膠及配合劑16表1-3常用開煉機的基本參數(shù).表1-3常用開煉機的基本參數(shù).173.基本配方和生產(chǎn)配方的轉換生產(chǎn)配方＝基本配方×換算系數(shù)α換算系數(shù)α＝基本配方總質量Q.3.基本配方和生產(chǎn)配方的轉換生產(chǎn)配方＝基本配方×換算系數(shù)α換18二、配方的有關計算1.母煉膠形式的配方換算

母煉膠形式的配方換算方法有兩種：方法1：將基本配方轉化成母煉膠形式的基本配方再轉化為生產(chǎn)配方。注意在轉化為母煉膠基本配方時要扣除母膠中其余配合劑的用量不能重復計算。方法2：將基本配方轉化生產(chǎn)配方（暫不考慮母膠），再轉化母煉膠的生產(chǎn)配方。同樣注意扣除母煉膠配方中各組分的質量。.二、配方的有關計算1.母煉膠形式的配方換算母煉膠形式的配19在實際生產(chǎn)中，有些配合劑往往以母煉膠或膏劑的形式進行混煉，因此使用母煉膠或膏劑的配方應進行換算。例如現(xiàn)有如下，基本配方：其中促進劑M以母煉膠的形式加入。M母煉膠的質量分數(shù)配方為：NR90.00；促M10.00；合計100.00.在實際生產(chǎn)中，有些配合劑往往以母煉膠或膏劑的形式進行混煉，20上述M母煉膠配方中M的含量為母煉膠總量的1/10，而原基本配方中M用量為0.75質量份，所需M母煉膠為：0.75/x=1/10，x=7.5，即7.5質量份M母煉膠中含有促進劑M0.75質量份其余6.75質量份為天然膠,因此，原基本配方應作如下修改：計算后配方如下。.上述M母煉膠配方中M的含量為母煉膠總量的1/10，而原基212.含膠率的計算含膠率是指生膠所含質量的百分率；含膠率的計算可采用下列公式。含膠率＝100(生膠質量份數(shù))膠料總質量份數(shù)×100%.2.含膠率的計算含膠率是指生膠所含質量的百分率；含膠率的223.膠料密度的計算膠料密度是單位體積的膠料質量。在由基本配方換算成體積百分比配方的過程中，可以求得膠料的總體積份數(shù)。以膠料基本配方中的總質量份數(shù)除以膠料的總體積份數(shù)，其結果即為該配方的理論密度，計算舉例如表1-4所示。理論密度＝膠料總質量份數(shù)膠料總體積份數(shù).3.膠料密度的計算膠料密度是單位體積的膠料質量。在由基本23表1-4密度計算示例kg/m3L161×10-3kg0.14172×10-3m3=1136.表1-4密度計算示例kg/m3L161×10-3kg0.244.膠料成本的計算(1)單位質量膠料成本的計算公式Pm＝∑(mi×Pi)∑miPm——單位質量膠料成本，元/公斤mi——原材料單價，元/公斤.4.膠料成本的計算(1)單位質量膠料成本的計算公式Pm＝∑(25(2)單位體積膠料成本的計算公式Pv——單位體積膠料成本，元/公斤ρ——原材料密度Pv＝∑(mi×Pi)∑miρ＝∑(mi×Pi)miρ∑()單位體積成本與單位質量成本的關系：Pv＝Pm

×ρ或Pm＝Pv/ρ.(2)單位體積膠料成本的計算公式Pv——單位體積膠料成本，元26(3)膠料成本計算示例表1-5膠料成本計算示例161×10-3kg0.14172×10-3m3=1136.(3)膠料成本計算示例表1-5膠料成本計算示例161×271136單位體積成本PV＝18.64元/kg×1.136kg/L＝21.175元/L單位質量成本Pm＝3.001元161×10-3kg＝18.64元/kg.1136單位體積成本PV＝18.64元/kg×1.136k285.橡膠制品的成本計算產(chǎn)品膠料成本的計算公式為：P＝V×PV＝m×Pm=V×Pm×ρP——產(chǎn)品膠料成本1136例：計算用下表配方制作1200g橡膠產(chǎn)品的膠料成本.5.橡膠制品的成本計算產(chǎn)品膠料成本的計算公式為：1136例：291136膠料體積V＝1200×10-3kg1.136kg/L＝1.05634LPm＝18.64元/kgPV＝21.175元/L制品膠料成本P＝

1.2kg×18.64元/kg＝22.368元或

P＝

1.05634L×21.175元/L=22.368元.1136膠料體積V＝1200×10-3kg1.136kg/L30作業(yè)P123、4、5、8、9預習：橡膠的塑煉.作業(yè)P123、4、5、8、9.31第一章橡膠配方基礎主講：陳曉松.第一章橡膠配方基礎主講：陳曉松.32第一節(jié)橡膠配方知識一、概述1.橡膠配方概念橡膠材料是生膠與多種配合劑構成的多相體系。橡膠制品的性能取決于橡膠分子本身，以及各種配合劑性質及它們之間的相互作用關系。橡膠配方：根據(jù)產(chǎn)品的性能要求及工藝條件，合理選用原材料(種類及規(guī)格)，并制訂各種原材料的用量配比關系的方案或表格。配方設計決定著產(chǎn)品質量、成本和加工性能。.第一節(jié)橡膠配方知識一、概述1.橡膠配方概念橡膠材料是生332.橡膠配方設計的意義(1)是橡膠制品生產(chǎn)過程中的重要技術依據(jù)；(2)對產(chǎn)品質量有決定性的影響；(3)對產(chǎn)品的經(jīng)濟成本也有決定性的影響。3.橡膠配方設計的基本要求(1)原材料使用合理；(2)制品質量高；(3)工藝性能好。.2.橡膠配方設計的意義(1)是橡膠制品生產(chǎn)過程中的重要技術依344.橡膠配方設計的原則(1)宗旨使橡膠制品的性能、成本和工藝可行性三方面取得最佳的綜合平衡，以最低的原材料消耗，最短的時間，最少工作量設計出性能優(yōu)良并滿足現(xiàn)有生產(chǎn)設備要求的配方。(2)基本原則①在不降低產(chǎn)品質量的情況下降低成本；②在保持成本不變的情況下提高產(chǎn)品的性能。.4.橡膠配方設計的原則(1)宗旨.35(3)一般原則①滿足制品的性能要求；②設計的配方易于加工；③原材料價廉易得；④重點設計主要性能；⑤充分考慮交互作用；⑥配方成本低，能耗低；⑦配方盡可能簡化；⑧符合環(huán)保與衛(wèi)生要求。.(3)一般原則.365.橡膠配方包含的五大體系(1)生膠體系(高聚物單用或并用)：母體材料或基體材料；(2)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。(3)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。(4)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。(5)增塑體系：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工工藝性能。.5.橡膠配方包含的五大體系(1)生膠體系(高聚物單用或并用)37二、橡膠配方的類型橡膠配方按照用途可分為基礎配方、性能配方及實用配方。實用配方（生產(chǎn)配方）性能配方（技術配方）基礎配方（標準配方）.二、橡膠配方的類型實用配方（生產(chǎn)配方）性能配方（技術配方）基381.基礎配方(標準配方)

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目的，反映膠料基本工藝性能及硫化膠基本物理機械性能的配方?；A配方的獲得(1)ASTM標準；(2)根據(jù)實驗的基本情況進行擬定；(3)借鑒同類或類似產(chǎn)品的生產(chǎn)配方。.1.基礎配方(標準配方)基礎配方的獲得.392.性能配方(技術配方)全面考慮各種性能的搭配，增加或調整基礎配方的內容，以滿足制品使用條件的配方。3.實用配方(生產(chǎn)配方)在滿足要求的性能配方基礎上，結合實際生產(chǎn)條件所得的實用投產(chǎn)配方。

實用配方是在基本配方、性能配方試驗的基礎上，結合實際生產(chǎn)條件所作的實用投產(chǎn)配方。.2.性能配方(技術配方)3.實用配方(生產(chǎn)配方)實用配方40三、橡膠配方設計程序(1)確定產(chǎn)品的技術要求，根據(jù)要求制訂產(chǎn)品的性能指標→配方設計的依據(jù)(2)詳細收集技術資料，了解同類或類似產(chǎn)品所做過的配方試驗情況、技術經(jīng)驗→配方設計的參考(3)制訂基本試驗配方和變量試驗范圍。(4)進行試驗室的小配合試驗與數(shù)據(jù)整理→選出綜合平衡性能的最佳配方。

(5)將選取的配方進行復試和擴大中試→確定生產(chǎn)配方.三、橡膠配方設計程序(1)確定產(chǎn)品的技術要求，根據(jù)要求制訂產(chǎn)41第二節(jié)配方換算與成本核算一、配方的表示形式同一個橡膠配方，根據(jù)不同的需要、單位等可以用4種不同的形式來表示。即基本配方、質量分數(shù)(質量百分比)配方、體積分數(shù)(體積百分比)配方和生產(chǎn)配方。1.橡膠配方的組成

橡膠配方簡單地說就是一份生膠和各種配合劑用量的配比表。

生產(chǎn)上的橡膠配方包含：膠料的名稱代號及用途，生膠及各種配合劑的用量、含膠率，比重、成本及膠料的物理機性能等。.第二節(jié)配方換算與成本核算一、配方的表示形式1.橡膠配方的組42表1-1橡膠配方的表示形式2.配方的表示形式.表1-1橡膠配方的表示形式2.配方的表示形式.43(1)基本配方：以生膠的質量為100份，其它配合劑用量相應地以質量份數(shù)來表示。(2)質量分數(shù)配方：以膠料總質量為100%，生膠及各種配合劑用量均以質量百分數(shù)來表示。這是最常見的一種配方形式，用于配方設計、配方研究和實驗室研究等。生膠和各種配合劑的質量百分數(shù)生膠和各種配合劑的質量份數(shù)膠料總質量份數(shù)＝×100%.(1)基本配方：以生膠的質量為100份，其它配合劑用量相44(3)體積分數(shù)配方：以膠料的總體積為100%，生膠及各種配合劑的含量均以體積百分數(shù)來表示。生膠和各種配合劑的體積份數(shù)生膠和各種配合劑的質量份數(shù)生膠和各種配合劑的密度＝生膠和各種配合劑的體積百分數(shù)生膠和各種配合劑的體積份數(shù)膠料總體積份數(shù)＝×100%.(3)體積分數(shù)配方：以膠料的總體積為100%，生膠及各種配合45表1-2橡膠體積分數(shù)配方計算示例體積分數(shù)配方常用于按體積計算成本。.表1-2橡膠體積分數(shù)配方計算示例體積分數(shù)配方常用于按46(4)生產(chǎn)配方：取膠料的總質量等于煉膠機的容量，生膠及配合劑的含量分別以Kg來表示。開煉機裝膠量：Q＝DLγκ

Q－開煉機裝膠量，Kg；D－輥筒直徑，cm；L－輥筒長度，cm；γ－膠料相對密度；κ－系數(shù)(0.0065~0.0085)密煉機裝膠量：Q＝κγVQ－密煉機裝膠量，Kg；V－密煉機容積；γ－膠料相對密度；κ－系數(shù)(0.65~0.85).(4)生產(chǎn)配方：取膠料的總質量等于煉膠機的容量，生膠及配合劑47表1-3常用開煉機的基本參數(shù).表1-3常用開煉機的基本參數(shù).483.基本配方和生產(chǎn)配方的轉換生產(chǎn)配方＝基本配方×換算系數(shù)α換算系數(shù)α＝基本配方總質量Q.3.基本配方和生產(chǎn)配方的轉換生產(chǎn)配方＝基本配方×換算系數(shù)α換49二、配方的有關計算1.母煉膠形式的配方換算

母煉膠形式的配方換算方法有兩種：方法1：將基本配方轉化成母煉膠形式的基本配方再轉化為生產(chǎn)配方。注意在轉化為母煉膠基本配方時要扣除母膠中其余配合劑的用量不能重復計算。方法2：將基本配方轉化生產(chǎn)配方（暫不考慮母膠），再轉化母煉膠的生產(chǎn)配方。同樣注意扣除母煉膠配方中各組分的質量。.二、配方的有關計算1.母煉膠形式的配方換算母煉膠形式的配50在實際生產(chǎn)中，有些配合劑往往以母煉膠或膏劑的形式進行混煉，因此使用母煉膠或膏劑的配方應進行換算。例如現(xiàn)有如下，基本配方：其中促進劑M以母煉膠的形式加入。M母煉膠的質量分數(shù)配方為：NR90.00；促M10.00；合計100.00.在實際生產(chǎn)中，有些配合劑往往以母煉膠或膏劑的形式進行混煉，51上述M母煉膠配方中M的含量為母煉膠總量的1/10，而原基本配方中M用量為0.75質量份，所需M母煉膠為：0.75/x=1/10，x=7.5，即7.5質量份M母煉膠中含有促進劑M0.75質量份其余6.75質量份為天然膠,因此，原基本配方應作如下修改：計算后配方如下。.上述M母煉膠配方中M的含量為母煉膠總量的1/10，而原基522.含膠率的計算含膠率是指生膠所含質量的百分率；含膠率的計算可采用下列公式。含膠率＝100(生膠質量份數(shù))膠料總質量份數(shù)×100%.2.含膠率的計算含膠率是指生膠所含質量的百分率；含膠率的533.膠料密度的計算膠料密度是單位體積的膠料質量。在由基本配方換算成體積百分比配方的過程中，可以求得膠料的總體積份數(shù)。以膠料基本配方中的總質量份數(shù)除以膠料的總體積份數(shù)，其結果即為該配方的理論密度，計算舉例如表1-4所示。理論密度＝膠料總質量份數(shù)膠料總體積份數(shù).3.膠料密度的計算膠料密度是單位體積的膠料質量。在由基本54表1-4密度計算示例kg/m3L161×10-3kg0.14172×10-3m3=1136.表1-4密度計算示例kg/m3L161×10-3kg0.554.膠料成本的計算(1)單位質量膠料成本的計算公式