专业课程设计（论文）
题目：防胶剂配制罐加工工艺设计
学生姓名：方涛
院（系）：材料科学与工程学院
专业班级：材料1003班
指导老师：刘静
完成时间： 2013年9月15日
《材料成型及控制工程》
课程设计任务书
题目防胶剂配制罐工艺流程及焊接工艺设计
学生姓名方涛学号201012010307 专业班级材料1003班
设计内容与要求包括：原始数据，技术参数，设计要求，说明书、图纸、实物样品的要求等
1．设计参数：（设计原始资料见附件）
（1）产品主体尺寸：Φ1400×5104mm
（2）主体板厚：δ＝14mm；
（3）容器类别：Ⅱ
（4）工作压力：1.6MPa
（5）主体材质：16MnR
（6）焊接方法：手工电弧焊；埋弧焊；TIG焊；CO2气体保护焊；
2．依据标准
（1）GB150-1998《钢制压力容器》；
（2）JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》；
（3）GB985-88《气焊、手弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式尺寸》；
（4）GB986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本型式》；等
3．课程设计内容及要求
（1）编写防胶剂配制罐的加工工艺流程图；
（2）绘制防胶剂配制罐的焊缝定位编号图；
（3）编写防胶剂配制罐 31、 4 号焊缝的焊接工艺卡；
（4）撰写报告。课程设计报告应用A4规格纸打印，也可用蓝色或黑色墨水手写；具体格式参照《西安石油大学本科毕业设计（论文）撰写规范》。
设计报告文字说明部分主要有以下内容：①资料综述；②设计思路；③相应的国家或行业标准；④焊接工艺的说明，如：焊接方法的选择、焊接材料的选择、坡口型式的设计、焊缝层数和焊接顺序的设计，以及焊前焊后热处理工艺的说明；⑤在设计中遇到的问题、解决方法、体会等；⑥参考文献不少于5篇。
4．时间安排
根据本专业的培养计划，本专业课程设计共三周。自9月2日起至9月20日止，第一周查阅资料和熟悉课题设计任务；第二周拟定设计方案；第三周撰写课程设计报告并进行答辩，设计内容及报告应在9月18日之前完成，9月19-20日答辩。
起止时间2013 年9月2日至2013 年9 月20 日
指导教师签名年月日
系（教研室）主任
签名
年月日学生签名方涛2013年9 月15 日
西安石油大学专业课程设计 (论文)
目录
1 压力容器简介 (1)
2 压力容器焊接 (6)
2.1焊接方法 (6)
2.1.1 手工电弧焊 (6)
2.1.2 钨极氩弧焊 (6)
2.1.3 CO2气体保护焊 (6)
2.1.4 埋弧焊 (6)
2.2焊接接头分类 (6)
2.2.1 A类焊缝 (6)
2.2.2 B类焊缝 (7)
2.2.3 C类焊缝 (7)
2.2.4 D类焊缝 (7)
2.2.4 E类焊缝 (7)
2.3压力容器用碳钢的焊接 (7)
2.3.1 低碳钢焊接特点 (8)
2.3.2 低碳钢焊接要点 (8)
2.4压力容器用低合金高强钢及其焊接 (8)
2.4.1 低合金高强钢的焊接特点 (8)
2.4.2 压力容器用低合金高强钢焊材选用 (9)
2.4.3 压力容器用低合金高强钢焊接要点 (9)
3 压力容器加强圈与筒体角接，筒体纵缝焊缝工艺设计 (11)
3.1焊接方法的选择 (11)
3.2焊接材料选择 (12)
3.3焊缝坡口的设计 (13)
3.3.1 尺寸设计 (13)
3.3.2 坡口加工及清根 (14)
3.4焊接工艺参数选择 (14)
3.4.1 筒体纵缝打底TIG焊、埋弧焊工艺 (14)
3.4.2 手工电弧焊 (16)
3.5焊前准备与焊后热处理 (18)
3.6焊接质量的检验 (19)
4 设计总结 (20)
5 参考文献 (21)
附录1：防胶剂配制罐生产流程图 (22)
附录2：防胶剂配制罐接头名称 (23)
附录3：防胶剂配制罐及焊缝编号 (24)
附录4：焊接工艺卡1 (25)
附录5：焊接工艺卡2 (26)
1 压力容器简介
1.1 压力容器综述
压力容器广泛地用于化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、冶金、核能及运输等工业部门，是生产过程中必不可少的重要设备。如化工生产中的反应装置、换热装置、分离装置的外壳，流体贮罐，核压力反应堆的压力壳，电厂锅炉系统中的汽包等，都是压力容器。本课题所涉及防胶剂配制罐就属于压力容器的一种。不仅如此，在人们的家庭中，也要用压力容器，如民用液化石油气瓶等。因此，压力容器和工业生产和人民生活有着十分密切的关系。设计好、制造好、使用好、管理好压力容器就显得十分重要。随着科学技术的发展和工业生产规模的扩大，压力容器的尺寸越来越大，操作压力越来越高，操作温度也越来越高（或低），结构形式也越来越复杂。同时，生产中压力容器所处理的介质往往是易燃易爆或有毒的，这些条件很自然地对压力容器的安全可靠性提出了更严格的要求。可以想象，当压力容器一旦发生破坏事故，将对国家财产和人民的生命带来不可估量的损失。因此，要求压力容器的监察管理、设计、制造、和检验人员，必须十分重视压力容器的质量和安全问题，确保容器安全运行。
1.2 压力容器定义
广义地讲，凡承装压力介质、承受压力载荷的密闭容器统称为压力容器，压力容器广泛应用于国民经济工农业生产和人民生活的各个领域。
据原国家技术监督局1999年颁发的《压力容器安全技术监察规程》的规定：“为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器。”
(1)最高工作压力大于或者等于0.1MPa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（不含液体静压力）)；
（2）内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于0.15m且容积大于等于0.025立方米；
（3）介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
1.3压力容器的分类
据原国家技术监督局1999年颁发的《压力容器安全技术监察规程》的规定，设计、制造和运行必须加以监督管理的压力容器，是指最高工作压力大于或者等于
0.1Mpa，内直径大于等于0.15m且容积大于等于0.025立方米，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的容器。
1.3.1按容器外形分类
压力容器按外形可分为：圆筒形容器、圆柱形容器、球形容器、矩形容器、组合式容器。
1.3.2 按制造方法分类
压力容器按制造方法可分为：焊接容器、铸造容器、热套容器、多层包扎容器、绕带容器。
1.3.3 按承压方式分类
压力容器按承压方式可分为内压容器和外压容器。
1.3.4按工作压力分类
压力容器按工作压力一般可分为低压、中压、高压和超高压四类。压力容器的等级原则可按以下规定划分：
1) 低压0.1MPA≤P<1.6MPa
2）中压1.6MPA≤P<10MPa
3）高压10MPA≤P<100MPa
4）超高压P≥100MPa
1.3.5按容器的设计温度分类
按照容器的设计温度，压力容器可分为低温容器、常温容器和高温容器。
低温容器：设计温度低于或等于-20°C
常温容器：-20°C≤设计温度<350°C
高温容器：设计温度等于或高于350°C
1.3.6按容器的用途分类
按压力容器在生产工艺过程中所起的作用，即其用途，可将压力容器分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器和储运压力容器等四类。每一类所属各种压力容器的名称见表1.
1.3.7按质量等级分类
为了合理控制压力容器的设计和制造质量、便于安全技术的监督和管理。压力容器又可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。具体规定见表2
表1 压力容器按用途的分类
类别类别名
称
主要用途容器名称
1 反应压
力容器完成介质的物理
化学反应
如反应器、反应釜、分压锅、分压塔硫化罐、
反解塔、聚合釜、高压釜、合成塔、蒸球、
蒸压釜和煤气发生炉等
2 换热压
力容器完成介质的热量
交换
如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、蒸
发器、消毒锅、预热器、电热蒸汽发生器和
煤气发生器水夹套等
3 分离压
力容器介质的流体压力
平衡缓冲和气体
的净化分离等
如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤
器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分
气缸和除氧器等
4 储运压
力容器盛装生产用原料
或成品气体、液体
和液化气体等
如各种形式的储罐和气瓶等表2 压力容器按质量等级分类
Ⅰ类容器Ⅱ类容器Ⅲ类容器
低压容器1）中压容器
2）易燃介质或毒性程
度为中度危害介质的低
压反应容器和储存容器
3）毒性程度为极度和
高度危害介质的低压容
器
4）低压管壳式余热锅
炉
5）低压搪玻璃压力容
器1）毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和PV≥0.2MPa·㎡的低压容器
2）易燃或介质毒性程度为中毒危害且PV≥0.5MPa·㎡的中压反应容器及易燃或介质毒性程度为中毒危害且PV≥10MPa·㎡的中压储存容器
3）中压搪玻璃压力容器
4）中、高压管壳式余热锅炉
5）高压容器
6）使用抗拉强度规定值下限≥570MPa 材料制造的压力容器
7）移动式压力容器
1.4压力容器的组成和结构
焊接压力容器的结构形式有多种多样的，其中以单层锻焊式和钢板卷焊式常见，其基本组成如下：筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。
1-法兰；2-支座；3-封头拼接焊缝；4-封头；5-环焊缝；6-补强圈；7-人孔；8-纵焊缝；9-筒体；10-压力表；11-安全阀；12-液面计
1.4.1 筒体
筒体是储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。它的主要形式：圆柱筒体、球形筒体。
圆筒体制造方法：（1）直径较小的无缝钢管（无纵焊缝）（2）直径较大的采用卷焊（有纵环焊缝）（3）高压容器采用整体锻造（可能有环焊缝）（4）高压容器采用整体铸造（无纵环焊缝）
圆筒体的结构有单层式、组合式（多层式、缠绕式）。
1.4.2封头
封头是压力容器的重要组成部分，与筒体等部件形成封闭空间。
封头形式有：凸形封头（球形、椭圆形、蝶形和球冠形封头）锥壳、平盖。
封头与筒体的连接方式有：不可拆式（焊接）、可拆式（螺栓连接）。
1.4.3密封装置
密封装置的可靠性关系到压力容器能否正常、安全地运行。最常见的密封装置：螺栓法兰连接（简称法兰连接）
法兰是通过螺栓连接筒体和外接的各种管道，并通过拧紧螺栓是垫片压紧而保证容器密封。
法兰连接的分类：
（1）容器法兰：用于筒体与封头或两筒体间的连接；
（2）管道法兰：用于管道连接；
（3）筒体端部：高压容器中，用于顶盖和筒体连接并与筒体焊接在一起的容器法兰。
1.4.4开孔与接管
开孔与接管是由于工艺要求和检修需要，常在筒体或封头上开孔或安装接管，如物料进出接管等。
开孔分为：人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。
开孔大小：手孔≥150 mm、人孔≥400 mm （椭圆人孔一般350x450）、物料进出口（根据工艺计算确定）仪表接口（根据仪表确定）
开孔对壳体的影响：开孔部位的强度被削弱，故应少开孔并考虑作开孔补强设计。
1.4.5支座
支座是支承并固定压力容器，有立式和卧式两种形式。
圆筒形容器支座类型：卧式容器支座（鞍座）、立式容器支座（腿式支座、支承式支座、耳式支座、裙式支座）。
球形容器支座类型：柱式支座、裙式支座。
1.4.6 安全附件
安全附件主要包括：安全阀、爆破片装置、紧急切断阀、安全联锁装置。压力表、液面计、测温仪表等
2 压力容器焊接
2.1 焊接方法
应根据被焊金属的焊接性，压力容器的结构形式以及焊接生产效率等因素选择与之相适应的焊接方法。
2.1.1 手工电弧焊
它是利用电弧产生的热量来熔化被焊金属的一种手工操作的焊接方法。它所需要的设备简单，操作灵活，对空间不同位置采用不同接头形式，各种焊缝均能方便的进行焊接。手工电弧焊焊接质量好、焊接变形小、生产率高、设备简单、使用性强，可焊各种位置和短、曲焊缝。但它生产效率低，劳动强度大。
2.1.2 钨极氩弧焊
钨极氩弧焊（TIG焊）是气体保护焊的一种，它的电极是用难熔金属钨或钨的合金棒。电弧燃烧过程中，电极是不熔化的，故易维持恒定的电弧长度，焊接过程稳定、焊接质量优良、小电流时，电弧也很稳定，容易控制背面成行、能全位置焊接。焊接时，电极和电弧区及熔化金属都处在氩气保护之中，使之与空气隔绝。钨极氩弧焊广泛应用于飞机制造、原子能、化工、纺织等工业中。但是氩气成本高且由于钨电极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使焊缝熔深浅，焊接速度低，所以钨极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于6mm的工件，也常用于压力容器。
2.1.3 CO
气体保护焊
2
CO2电弧的穿透力强，熔深大而且焊丝的熔化率高，所以熔敷速度快，生产率可比手工焊高1～3倍。它的焊接成本低，能耗低并且它的适用范围广，不论何种位置都可以进行焊接。薄板可焊到1mm左右，最厚几乎不受限制（采用多层焊）。而且焊接厚板时较之气焊速度快、变形小，并且CO2焊抗锈能力强，抗裂性好，焊后也不需清渣，有利于实现焊接过程的机械化和自动化，但是CO2气体保护焊具有氧化性，合金元素易烧损，主要用于对焊缝性能要求不高的不锈钢。
2.1.4 埋弧焊
埋弧焊的生产率高且成本低廉，焊出的焊缝质量也高，而且易于实现自动化，对焊工的操作要求也不高。因为熔渣隔绝空气的保护效果好。再次，它的劳动条件好，冶金反应比较充分，组织稳定。但是，其适用性差，只能实现平焊，焊接设备较复杂。
2.2 焊接接头分类
根据GB-1998《钢制压力容器》对压力容器主要受压部件焊接接头分为A、B、C和D四类。
2.2.1 A类焊缝
根据ASME规范的规定，A类焊缝的结构形式可以是对接缝或搭接缝，不包括角接缝。具体包括：①圆筒、管子或圆锥壳上的纵向焊缝；②球壳、成型封头、平封头、平板矩形截面容器个侧板等上的任何焊缝；③球形封头与圆筒、圆锥壳上等相连接的环向焊缝。
2.2.2 B类焊缝
根据ASME规范的规定，B类焊缝的健康形式可以是对接焊缝或搭接焊缝，但不包括角接焊缝。具体包括：①圆筒、圆锥壳或接管的环向焊缝；②成型封头（半球形封头除外）与圆筒、圆锥壳或管子想连接的环向焊缝。
2.2.3 C类焊缝
根据ASME规范的规定，C类焊缝的结构形式可以是对接焊缝、搭接焊缝或角焊缝。具体包括：①法兰环、翻边搭环、管板、平封头与圆筒或圆锥壳、管子或各类成型封头（此处包括半球形封头）相连接的焊缝；②矩形截面容器各侧板之间相连接的焊缝。
2.2.4 D类焊缝
根据ASME规范的规定，D类焊缝的结构形式可以是对接焊缝或角接焊缝。具体包括：①接管或各种受压室与圆筒、球壳、圆锥壳或各类成型封头相连接的焊缝；②补强圈、凸缘等于壳体、封头之间的连接焊。
2.2.5E类焊缝
包括吊耳、支撑、支座及各种内件与筒体或封头内外表面相接的角接接头。
注：（1）对接接头通常为：A、B类，角接接头通常为：C、D类。
（2）A类：各类接头中要求最高，也是应力条件最苛刻的接头；
（3）B类：较A类的应力水平低，工作应力为A类的一半，包括圆筒，圆
锥壳体或管子上的环形焊缝。
（4）C类：这类接头受力较小，通常采用角焊缝连接；矩形截面容器各侧
板之间的接头。
（5）D类：接管与壳体的交接接头，存在较高的应力集中，受力条件苛刻。
2.3 压力容器用碳钢的焊接
碳钢以铁为基础，以碳为合金元素，含量一般不超过1.0％。此外，含锰量不超过1.2％，含硅量不超过0.5％，Si、Mn皆不作为合金元素。而其他元素，如Ni、Cr、Cu等，控制在残余量限度内，更不是合金元素。S、P、O、N等作为杂质元素，根据钢材品种和等级，也都有严格限制。碳钢根据含碳量的不同，分为低碳钢(C≤
0.30％)、中碳钢(C= 0.30％~ 0.60％)、高碳钢(C≥0.60％)。压力容器主要受压元件用碳钢，主要限于低碳钢。在《容规》中规定：“用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25％。在特殊条件下，如选用含碳量超
过0.25％的钢材，应限定碳当量不大于0.45％，由制造单位征得用户同意，并经制造单位压力容器技术总负责人批准，并按相关规定办理批准手续”。常用的压力容器用碳钢牌号有Q235-B、Q235-C、10、20、20g等。
2.3.1 低碳钢焊接特点
低碳钢含碳量低，锰、硅含量少，在通常情况下不会因焊接而引起严重组织硬化或出现淬火组织。这种钢的塑性和冲击韧性优良，其焊接接头的塑性、韧性也极其良好。焊接时一般不需预热和后热，不需采取特殊的工艺措施，即可获得质量满意的焊接接头，故低碳钢钢具有优良的焊接性能，是所有钢材中焊接性能最好的钢种。
2.3.2 低碳钢焊接要点
埋弧焊时若焊接线能量过大，会使热影响区粗晶区的晶粒过于粗大，甚至会产生魏氏组织，从而使该区的冲击韧性和弯曲性能降低，导致冲击韧性和弯曲性能不合格。故在使用埋弧焊焊接，尤其是焊接厚板时，应严格按经焊接工艺评定合格的焊接线能量施焊。
在现场低温条件下焊接、焊接厚度或刚性较大的焊缝时，由于焊接接头冷却速度较快，冷裂纹的倾向增大。为避免焊接裂纹，应采取焊前预热等措施。
2.4 压力容器用低合金高强钢及其焊接
在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5％以下)，以提高钢的力学性能，使其屈服强度在275 MPa以上，并具有良好的综合性能，这类钢称之为低合金高强钢，其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。按钢的屈服强度级别及热处理状态，压力容器用低合金高强钢可分为二类：
（1）热轧、正火钢屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。
（2）低碳调质钢屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间，在调质状态下使用，属于热处理强化钢。其特点是既有高的强度，且塑性和韧性也较好，可以直接在调质状态下焊接。近年来，这类低碳调质钢应用日益广泛。目前应用于压力容器的低合金高强钢。钢板牌号有：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR等。锻件牌号有16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb等。
2.4.1 低合金高强钢的焊接特点
低合金高强钢的含碳量一般不超过0.20％，合金元素总量一般不超过5％。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有一定差别，其焊接有不同的特点。
（1）焊接接头会产生冷裂纹、再热（SR）裂纹等焊接裂纹。再热裂纹是焊接接头在焊后消除应力热处理过程或长期处于高温运行中发生在靠近熔合线粗晶区的沿晶开裂。低合金高强钢焊接接头一般不易产生再热裂纹，如16MnR、15MnVR等。
但对于Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低合金高强钢，如07MnCrMoVR，由于Nb、V 、Mo是促使再热裂纹敏感性较强的元素，因此这一类钢在焊后热处理时应注意避开再热裂纹的敏感温度区，防止再热裂纹的发生。
（2）焊接接头会出现脆化和软化现象。焊接接头在焊接前需经受各种冷加工(下料剪切、筒体卷圆等)，钢材会产生塑性变形，如果该区再经200 ~ 450℃的热作用就会引起应变时效脆化；此外，焊接是不均匀的加热和冷却过程，从而形成不均匀组织，也会引起焊缝和热影响区脆化。由于焊接热作用，低碳调质钢的热影响区(HAZ)外侧加热到回火温度以上特别是Ac1附近的区域，会产生强度下降的软化带。
2.4.2 压力容器用低合金高强钢焊材选用
（1）根据钢材不同的强度级别选择与母材强度相当的焊缝金属是这类钢焊材选用的基本原则，当然，与此同时还要根据产品的使用条件、产品结构和板材厚度等因素，综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和焊接接头的抗裂性。
（2）由于这类钢都具有不同程度的冷裂纹倾向，所以，在等强度原则的前提下，严格控制焊材中的氢含量是非常重要的，应尽量选用低氢型的焊材。对于强度较高的低碳调质钢焊接时，更是如此，甚至要选择超低氢型的焊材，并严格控制焊材的存放和使用。
（3）考虑焊后加工工艺的影响。对焊后需经热处理、热卷（热弯）的焊件，应考虑焊缝金属经受高温处理作用对其力学性能的影响，应保证焊缝金属经热处理后仍具有要求的强度、塑性和韧性等。例如，对于压力容器常见的16MnR钢的埋弧焊，一般情况下选用H10Mn2焊丝和HJ431焊剂即可。但对于焊后需经正火温度下冲压的封头拼板焊缝，其焊材选用应适当提高一档，使用H08MnMo焊丝加HJ431焊剂，可弥补其强度损失。
2.4.3 压力容器用低合金高强钢焊接要点
（1）选用低氢或超低氢高韧性的焊材，且重视烘干、保存以及坡口的清理，以减少焊缝中的扩散氢。
（2）为了避免热影响区粗晶区的脆化，一般应注意不要使用过大的线能量。对于含碳量偏下限的16MnR钢焊接时，焊接线能量没有严格的限制，因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小，但对于含钒、铌、钛等微合金化元素的钢，则应选用较小的焊接线能量。
（3）对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢，如
18MnMoNbR，由于这种钢淬硬倾向较大，又要考虑其热影响区的过热倾向，则在选用较小线能量的同时，还要增加焊前预热、焊后及时后热等措施。
（4）焊接低碳调质钢时，为了使热影响区保持良好的韧性，同时使焊缝金属既有较高的强度又有良好的韧性，这就要求焊缝金属得到针状铁素体组织，而这种组织只有在较快的冷却条件下才能获得，为此要严格控制焊接线能量，不推荐采用大直
径的焊条和焊丝，且要采用多道多层的窄焊道焊，尽量不作横向摆动的运条方式。为防止冷裂纹的产生，焊前需要预热，但应严格控制预热温度，预热温度过高，会使热影响区冷却速度过于缓慢，从而在该区内产生马氏体+奥氏体混合组织和粗大的贝氏体，使强度下降，韧性变坏。一般要求最高预热温度不得高于推荐的最低预热温度加50℃。采用低温预热加后热的方法既可防止低碳调质钢产生冷裂纹，又可减轻或消除预热温度过高带来的不利影响。
（5）加强对焊接接头的无损检测，对再热裂纹敏感的钢种，应在PWHT前后都要做射线或超声检测。
3 压力容器加强圈与筒体角接焊缝,筒体纵缝焊缝设计
3.1 焊接方法的选择
16MnR是普通低合金钢,是压力容器的专用钢。它的强度较高、塑性韧性良好。常见状态为热轧或正火，属于低合金高强钢，含Mn量较低。性能与20G（412-540）近似，抗拉强度为（450-655）稍强，伸长率为19-21%。标准来源于GB6654，2010年该钢号逐渐被Q345R所取代。它的屈服强度为340MPa，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于普16Mn钢，除抗拉强度、延伸率要求比普通16Mn
钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。
20钢强度比15号钢稍高，很少淬火，无回火脆性。冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。
防胶剂配置罐用16MnR为低合金高强度钢，筒体与加强圈材料均为16MnR 。
它们的一些标准如下：
表3.116MnR低合金高强度钢的化学成分
钢号化学成分(%)
C Si Mn P S
16MnR≤0.20 0.22-0.55 1.20-1.60 ≤0.035 ≤0.030
表3.216MnR低合金高强度钢的力学性能
钢种板厚（mm）机械性能
抗拉强度（бb）MPa 抗拉强度
（бb）MPa
伸长率
δs（%）
冲击韧性
akv(J/c㎡)
16MnR6-16510~640≥345≥21≥31
表3.3 16MnR低合金结构钢化学成分
钢种化学成分（%）
C Si Mn S P Al Ni V
20g≤0.200.15～
0.501.20～
1.60
≤0.012 ≤0.025≥0.02______
表3.416MnR低合金结构钢的力学性能钢种板厚（mm）机械性能
抗拉强度Rm/Mpa(N /mm2)屈服强度
Rm/Mpa(
N/mm2)
伸长率
A（%）
冲击吸收能
量
KV2/J
16MnR6-16490~620≥315≥21≥34在这次的课程设计中，我的任务是设计4号、31号共两条焊缝。其中4号焊缝为加强圈与筒体角接，加强圈厚14 mm，筒体厚14mm，属于D类焊缝，定位为D2。31号焊缝是筒体纵缝，属于对接焊缝，厚14mm，属于A类焊缝，定位为A5。
4号焊缝，受力条件较差，且存在较高的应力集中。在厚壁容器中这种焊缝的拘束度相当大，残余应力亦较大，易产生裂纹等缺陷。因此，应采取全焊透的焊接接头。考虑到该处角缝焊接，采用手工电弧焊，操作方便，使用灵活，适应性强，手工电弧焊易于分散应力和控制变形，设备简单，使用维护方便。
31号焊缝为筒体纵缝，长而规则，筒体内内壁承受压力，需满足设计的压力要求。为提高生产效率，保证焊缝质量，选用埋弧自动焊为宜，并用TIG焊打底，保证单面焊背面成型。
在此之前，为了保证焊透且焊缝质量较好，先用TIG焊进行打底。打底可以让焊缝在容器内表面成型更好。
3.2 焊接材料选择
焊接材料的包括TIG所用的焊丝、手工电弧焊的焊条等。焊接材料的选择按照等强原则选取，即是按照钢的强度等级来选取焊条。需要注意的是，焊条是按照抗拉强度分等级的，而钢材是按照屈服强度分等级的。异种钢焊接时，应该以强度较低的钢种为准，以保证焊缝的塑性与韧性。另外，焊缝与刚材强度也应相当以免影响焊缝的塑性和韧性。
参照行业标准JB/T 4709-2000《钢制压力容器焊接规程》的标准，16MnR为低合金高强钢，属于Ⅱ-2类钢，焊接性能均较好。对于焊条、焊丝、焊剂的选择，应从工艺性能、焊接质量方面来选择焊剂材料。
表4 常用钢号分类分组
类别号组别号钢号
ⅡⅡ﹣⒈16MnR
表5 不同钢号相焊接推荐选用焊接材料表
被焊钢材类别接头母材
类别号或
组别号
焊条电弧焊埋弧焊氩弧焊
焊条
焊丝钢号
（标准号）
焊剂焊丝钢号
（标准
号）
型号
（标准
号）
牌号
示例
型号
（标准号）
牌号
示例
强度型
低合金钢焊接Ⅱ+Ⅱ
E5003
(GB/T511
7)
J502 H08MnA
H10Mnsi
(GB/T1495
7)
HJ401-H08
A
(GB/T5293)
HJ431
H10MnSi
(GB/T1495
7)
E5515
(GB/T511
8)
J557
HJ402-H 08
A
(GB/T5293)
HJ350
表6 国产焊丝标准化学成分（GB/T14957—1994）
焊丝牌号
化学成分（质量分数，%）
C Mn Si Cr Ni S P
H08MniA ≦0.11 0.80~1.10 ≦0.07 ≦0.20 ≦0.30 ≦0.030 ≦0.030 H08Mn2Si ≦0.11 1.80~2.10 0.65~0.95 ≦0.20 ≦0.30 ≦0.040 ≦0.040
筒体、加强圈材料均为16MnR，为低合金钢，属于II类钢，焊接性能均较好。对于焊条、焊丝的选择，应从工艺性能、焊接质量方面来选择焊接材料。酸性焊条工艺性能好，焊缝外表成型美观，波纹细密；碱性焊条焊接焊缝含氢量低于酸性焊条，质量较高。
在焊接过程中，4号焊缝采用手工电弧焊，31号应采用TIG焊和埋弧焊。根据表得4号手工电弧焊选用的焊条型号为E5003、牌号为J502，为低氢型焊条；31号TIG 焊选用的焊丝牌号为H10MnSi，埋弧焊选用的焊丝牌号为H08MnA，焊剂型号为HJ401—H08A，牌号为HJ431。
3.3 焊缝坡口的设计
1 尺寸设计
坡口是用来使电弧沿板厚熔入一定的深度，保证焊接接头的焊透，坡口形式应根据母材的结构形状、板材厚度及对焊接质量要求来设计，条件不同其接头及坡口形式也不同。
在选择坡口形式时主要考虑以下因素：
(1)是否能够保证工件焊透（手弧焊熔深一般为2～4mm）和便于操作。
(2)坡口的形状应容易加工。
(3)尽可能提高焊接生产率和节省焊条。
(4)焊后工件的变形量应尽可能小。
(5)调整焊缝金属的化学成分。
表7 常见坡口比较
Ｙ型坡口带钝边Ｕ型坡口双Y形坡口
坡口面加工简单，可单面焊接,焊件不用翻身，焊接坡口空间面积大,填充料多,焊件厚度大时,生产率底，焊接变形大可单面焊接,焊件不用翻
身，焊接坡口大,填充料
少,焊件厚度较大时生产
率比Y型高，变形较大，
坡口面根部加工困难,因
此限制了坡口的推广应用
双面焊,因此焊接焊件须翻
身,变形小，坡口面加工比Y
型复杂,但比带钝边的U型坡
口简单，坡口面积介于Y与U
型之间,因此生产率高于Y
型,填料比Y型少
31号焊缝是筒体纵缝，属于对接接头，工件厚度δ＝14mm，选择的焊接方法为TIG焊和埋弧焊,所以设计坡口形式为Y形坡口，坡口角度β＝70°。
2 坡口加工及清根
采取的方法，根据焊件的尺寸、形状及加工条件确定。有以下方法：
(1)剪边：以剪板机剪切加工，常用于I形坡口。
(2)刨边：用刨床或刨边机加工，常用于板件加工。
(3)车削：用车床或车管机加工，适用于管子加工。
(4)切割：用氧一乙快火焰手工切割或自动切割机切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。
(5)碳弧气刨：主要用于清理焊根时的开槽，效率较高、劳动条件较差。
(6)铲削或磨削：用手工或风动、电动工具铲削或使用砂轮机(或角向磨光机)
由上可知：31号焊缝采用气割加机械打磨的办法。
坡口的清根：4,31号焊缝采用坡口碳弧气刨砂轮打磨来清根，且坡口应仔细清除余碳，坡口表面及两侧（以离坡口边缘的距离计焊条电弧焊各10mm，）应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。
3.4焊接工艺参数选择
3.4.1筒体纵缝焊接参数
TIG焊打底工艺
工艺参数主要有焊接电流种类和极性、钨极的选择、保护气体选择、焊丝直径和钨极伸长等。
（1）焊接电流种类和极性
由于没有加衬板，为了电弧稳定让焊缝更好的成形，采用直流正接。电压在
10~15V之间，弧长越长，电压越高。
（2）钨极直径与钨极尖端形状
焊接电流为90A时，参考下表，钨极棒倾角角度为35°，钨极直径2.4mm，尖端直径0.8mm。
表8 钨极氩弧焊建议采用的钨极末端形状及许用电流
钨极直径/mm 尖端直径/mm 尖端角度（°）
电流/A
恒定电流脉冲电流
1.6 0.5 25 8 ～50 8 ～100
1.6 0.8 30 10 ～70 10 ～140
2.4 0.8 35 12 ～90 12 ～180
2.4 1.1 45 15 ～150 15 ～250
（3）保护气体流量和喷嘴孔径
喷嘴直径越大，保护区范围越大，保护气体的流量也越大。可按式（3-1）选择喷嘴直径，按（3-2）计算得到保护气体的流量。
D=(2.5~3.5)d w(3-1)
Q=(0.8~1.2)D (3-2) 其中，D为喷嘴的直径（mm），dw为钨极直径（mm），Q代表保护气体的流量。计算得到喷嘴孔径取8mm，气体流量控制在10L/min。
（4）焊丝直径
焊丝直径取3.2mm。
（5）钨极伸出长度
为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部应突出喷嘴以外。钨极端头到喷嘴断面的距离叫钨极伸出长度。筒体纵缝是对接缝，钨极伸长取5mm。
（6）喷嘴与工件间的距离
这个距离越小，保护效果越好，但能观察的范围和保护区都小；反之亦然。所以取3mm左右。
（7）焊接速度
手工钨极氩弧焊是，通常是焊工根据熔池的大小和形状及两侧熔合情况来调整焊接速度。焊接速度增加时，熔深和荣宽减小，速度太快，容易产生未焊透，两侧熔合不好且焊缝高而窄，钨极氩弧焊的焊接速度需要控制在10～20m/h,。
○1焊接电流
表9 手工钨极氩弧焊工艺参数
焊件厚度/
ｍｍ钨极直径/
ｍｍ
焊丝直径/
ｍｍ
焊接电流/A 焊接电压/V 气体流量
/L﹒min﹣1
3.0 2.0～2.5 2.0 110～160 11～15 6.0～7.0
表10 埋弧焊工艺参数
焊缝厚度/
ｍｍ焊缝次
序
焊丝直径/
ｍｍ
焊接电流
/A
焊接电压
/V
焊接速度/ｍ
﹒h-1
焊丝牌
号
14
ａ=7０°
正 5.0 830～850 34～36 25 H08A 31号焊缝焊接，焊接第一层时，采用TIG焊，选用直流电源，工件为正极，根
据表9，电流大小为110～160A；焊接第二层时，采用埋弧自动焊，根据表10，焊接电流大小为830～850。
○3焊接电压
焊接第一层时，采用TIG焊，根据表9，焊接电压为11～15V；焊接第二层时，根据表10，焊接电压为34～36 V。
○4焊接速度
31号焊缝焊接，焊接第一层时，采用TIG焊，选用直流电源，工件为正极，根
据焊接速度需要控制在10～20m/h，；焊接第二层时，采用埋弧自动焊，根据表10，焊接速度为25ｍ﹒h-1。
○5焊接线能量
焊接线能量是焊接能源署给单位长度焊缝的能量。
ｑ=ｎIU/v
式中
ｑ－焊接线能量
I－焊接电流
U－焊接电压
V－焊接速度
ｎ－热效系数
根据公式,焊接线能量由I、U、V、ｎ等参数决定，改变I、U、V参数，可以改变线能量。I、U一定时，V增大，ｑ减小，V减小，ｑ增大；V一定时，I、U增大，ｑ减小，I、U增大，ｑ增大。
3.4.2 手工电弧焊焊接参数选择
○1. 焊条直径的选择
焊接直径的选择不但要根据焊件的厚度，还要根据焊缝位置、焊接接头形式和焊接层数等因素。焊件厚度越厚，焊条直径应越粗；平焊位置选用的焊条直径可大于立
焊和仰焊；搭接和T 形接头焊缝的焊条直径应大于对接；打的焊的焊条直径可小于盖面焊条的直径等等。
表11 焊件厚度与焊条直径的关系
焊件厚度/mm ≤1.5 2 3 4～5 6～12 ≥12 焊条直径/mm
1.6
2
3.2
3.2～4
4～5
4～6
表12 手工电弧焊工艺参数
4号焊缝，焊接填充焊道时，为提高效率，保证熔合好，使用较大电流，焊接第一层时焊条直径为Φ3.2mm ，第二，三层和第四层的焊条直径为Φ4mm ，还应注意，焊接盖面焊道时，防止咬边和保证焊道成形美观，使用的电流稍小。 ○
2.焊接电流的选择 焊接电流的选择主要依据焊条直径和焊件厚度，其次还要考虑接头形式和焊接位置等因素。一般情况下，增加电流，可以增加熔深，提高生产效率，但是电流过大会造成咬边、烧穿和严重飞溅，焊条药皮发红脱落等；而电流过小焊接电弧不稳，焊件不易焊透，焊条黏钢板，焊缝成形差，易产生焊接缺陷等。
表13 焊条直径与焊接电流的关系
焊条直径/mm 1.6
2
2.5
3.2
4
5
6
焊接电流
/A
20~45 40～70 70～90 90～130 140~210 220~270 270~320
4号焊缝第二三和第四层的焊接电流大小为140~210A 。 ○
3.焊接电压的选择 焊接电压的大小主要取决于电弧的长短。电弧长时电压高，反之则低。电弧过长，电弧燃烧不稳定，飞溅增加，易产生未焊透、咬边，焊缝成形差，容易产生气孔。经验证明，电弧长度在1～4 mm 范围，电弧电压控制在16～25v 之间，焊接时产生缺陷的倾向大大降低。缩短电弧长度可提高焊接电流，拉长电弧会减小电弧的挺度，增大电弧热量的散失，降低熔敷速度，出现未焊透等缺陷。因此焊接时，应在保证不短路时，力求采用短弧。一般立焊、仰焊的电弧要比平焊短，碱性焊条电弧长度必须小
焊接厚度/mm 第一层焊缝 第二层焊缝
焊条直径/mm 焊接电流
/A 焊条直径/ mm 焊接电流/A
≥9
3.2
90～120
4
140～160
聚氨酯涂膜防水施工 一、材料及构配件 1、材料要求 （1）聚氨酯涂膜防水材料（双组份），应有出厂合格证，应经复试合格后使用。 （2）甲组份是以聚醚树脂和二异氰酸酯等原料，经过聚合及反应制成的含有端异氰酸酯基的聚氨基甲酸酯预聚物，外观为浅黄粘稠状，桶装，每桶20kg 。 （3）乙组份是由固化剂、促进剂、增韧剂、防霉剂、填充剂和稀剂等混合加工制成，外观有红、黑、白、黄及咖啡色等，膏状物，桶装，每桶40kg 。 2、主要机具 一般应备有电动搅拌器（功率、搅拌桶（容积10L），油漆桶（3L）、塑料或橡胶刮板、滚动刷、油漆刷、弹簧秤、干粉灭火器等。 3、作业条件 （1）涂刷防水层的基层表面，必须将尘土、杂物等清扫干净，表面残留的灰浆硬块和突出部分应铲平、扫净，抹灰、压不，阴阳角处应抹成圆弧或钝角。 （2）涂刷防水层的基层表面应保持干燥，并要平整、牢固，不得有空鼓、开裂及起砂等缺陷。 （3）在找平层接地漏、管根、出水口、卫生洁具根部（边沿），要收头圆滑。坡度符合设计 要求，部件必须安装牢固，嵌封严密。经过验收。 （4）突出地面的管根、地漏、排水口、阴阳角等细部，应先做好附加层增补处理，刷完聚氨酯底胶后，经检查并办完隐蔽工程验收。 （5）防水层所用的各类材料，基层处理剂、二甲苯等均属易燃物品，储存和保管要远离火源，施工操作时，应严禁烟火。 （6 ）防水层施工不得在雨天、大风天进行，冬期施工的环境温度应不低于5C。 二、操作工艺 1、工艺流程 清理基层表面T细部处理T配制底胶T涂刷底胶（相当于冷底子油）T细部附中层施工T第 一遍涂膜T第二遍涂膜T第三遍涂膜防水层施工T防水层 一次试水T保护层饰面层施工T防水层二次试水T防水层验收 2、施工方法 （1）防水层施工前，应将基层表面的尘土等杂物清除干净，并用干净的湿布擦一次。 （2）涂刷防水层的基层表面，不得有凸凹不平、松动、空鼓、起砂、开裂等缺陷，含水率 一般不大于9%。 （3）涂刷底胶（相当于冷底子油）：配制底胶，先将聚氨酯甲料、乙料加入二甲苯，比例为1::2（重量比）配合搅拌均匀，配制量应视具体情况定，不宜过多。
橡胶配方大全 橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下： 1、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； 3、成本低、价格便宜； 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 5、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； 6、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ①在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。 橡胶配方的表示形式 天然橡胶(NR)基础配方
注：硫化时间为140℃×10min，20min，40min，80min。NBS为美国国家标准局编写 丁苯橡胶(SBR)基础配方 Phr指每百质量份橡胶的分量数 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 注：硫化时间为150℃×15min，30min，60min 丁基橡胶(IIR)基础配方
注：硫化时间为150℃×20min ， 40min ，80min ；150℃×25min ，50min ，100min 丁腈橡胶（NBR ）基础配方 注：硫化时间为150℃×10min ， 20min ，80min 顺丁橡胶(BR)基础配方 注：硫化时间为145℃×25min ，35min ，50min 异戊橡胶（IR ）基础配方
聚氨脂防水做法 2.1 材料及要求 2.1.1 聚氨酯防水涂料，应具有出厂合格证及厂家产品的认证文件，并复验以下技术性能。 聚氨酯防水涂料，以甲组份及乙组份桶装出厂；甲组份：异氰酸基含量以3.5±0.2%为宜。 乙组份：羟基含量以0.7±0.1%为宜。 两组份材料应分别保管，存放在室内通风干燥处，贮期甲组份为6个月，乙组份为12个月，使用时甲组份和乙组份料按1∶1的比例配合，形成聚氨酯防水涂料，技术性能指标如下： 固体含量：≥93% 抗拉强度：≥0.6MPa 延伸率：≥300% 低温柔度：在-20℃绕φ20mm圆棒无裂纹 耐热度： 80℃不流淌 不透水性： >0.2MPa 干燥时间： 1～6h 2.1.2 辅助材料： 2.2 主要机具： 2.2.1 电动机具：电动搅拌器。 2.2.2 手用工具：搅拌桶、小铁桶、小平铲、塑料或橡胶刮板、滚动刷、毛刷、弹簧秤、消防器材等。 2.3 作业条件： 2.3.1 地下防水层聚氨酯防水涂料冷作业施工，在地下水位较高的条件下涂刷防水层前，应先降低地下水位，做好排水处理，使地下水位降至防水层操作标高以下300mm，并保持到防水层施工完。 2.3.2 涂刷防水层的基层应按设计抹好找平层，要求抹平、压光、坚实平整，不起砂，含水率低于9%，阴阳角处应抹成圆弧角。 2.3.3 涂刷防水层前应将涂刷面上的尘土、杂物，残留的灰浆硬块，有突出的部分处理、清扫干净。 2.3.4 涂刷聚氨酯不得在淋雨的条件下施工，施工的环境温度不应低于5℃，操作时严禁烟火。 3.1 工艺流程： 基层清理→涂刷底胶→涂膜防水层施工→做保护层 3.2 基层处理：涂刷防水层施工前，先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净，并用干净的湿布擦一次，经检查基层无不平、空裂，起砂等缺陷，方可进行下道工序。 3.3 涂刷底胶（相当于冷底子油）： 3.3.1 底胶（基层处理剂）配制：先将聚氨酯甲料、乙料和二甲苯以1∶1.5∶2的比例（重量比）配合搅拌均匀，配好的料在2h内用完。 3.3.2 底胶涂刷：将配制好的底胶料，用长把滚刷均匀涂刷在基层表面，涂刷量为0.3kg/m2左右，涂刷后约4h手感不粘时，即可做下道工序。 3.4 涂膜防水层施工： 3.4.1 材料配制：聚氨酯按甲料、乙料和二甲苯以1∶1.5∶0.3的比例（重量比）配合，用电动搅拌器强制搅拌3～5min，至充分拌合均匀即可使用。配好的混合料应2h内用完，不可时间过长。 3.4.2 附加涂膜层：穿过墙、顶、地的管根部，地漏、排水口、阴阳角，变形缝并薄弱部位，应在涂膜层大面积施工前，先做好上述部位的增强涂层（附加层）。 附加涂层做法：是在涂膜附加层中铺设玻璃纤维布，涂膜操作时用板刷刮涂料驱除气泡，将玻璃纤维布紧密地粘贴在基层上，阴阳角部位一般为条形，管根为块形，三面角，应裁成块形布铺设，可多次涂刷涂膜。 3.4.3 涂刷第一道涂膜：在前一道涂膜加固层的材料固化并干燥后，应先检查其附加层部位有无残留的气孔或气泡，如没有，即可涂刷第一层涂膜；如有气孔或气泡，则应用橡胶刮板将混合料用力压入气孔，局部再刷涂膜，然后进行第一层涂膜施工。 涂刮第一层聚氨酯涂膜防水材料，可用塑料或橡皮刮板均匀涂刮，力求厚度一致，在1.5mm左右，即用量为1.5kg/m2。 3.4.4 涂刮第二道涂膜：第一道涂膜固化后，即可在其上均匀地涂刮第二道涂膜，涂刮方向应与第一道的涂刮方向相垂直，涂刮第二道与第一道相间隔的时间一般不小于24h，亦不大于72h。
（塑料橡胶材料）橡胶配方设计与性能的关系
橡胶配方设计和性能的关系 一、橡胶配方设计和硫化橡胶物理性能的关系 （一）拉伸强度 拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命和拉伸强度有较好的相关性。 研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。 下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1．橡胶结构和拉伸强度的关系 相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。 主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。 随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，和分子链平行方向的拉伸强度增加。 2．硫化体系和拉伸强度的关系 欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。 交联键类型和硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3．补强填充体系和拉伸强度的关系 补强剂的最佳用量和补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径
越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。 4．增塑体系和拉伸强度的关系 总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于俩者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），最好采用酯类和芳烃油软化剂。 为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利壹些。 5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法 （1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。 （2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶和填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。 （3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料和橡胶大分子间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而且能够改善硫化胶的力学性能。 （二）定伸应力和硬度 定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，俩者均表征硫化胶产生壹定形变所需要的力。定伸应力和较大的拉伸形变有关，而硬度和较小的压缩形变有关。 1．橡胶分子结构和定伸应力的关系 橡胶分子量越大，游离末端越少，有效链数越多，定伸应力也越大。
知识点 1. 涂料：是指用特定的施工方法涂覆到物体表面后，经固化在物体表面后形成美观而有一定强度的连续性保护膜，或者形成具有某种特殊功能的涂膜的一类精细化工产品。 2. 颜料的组成：1）成膜物质：组成涂料的基础，又称为基料，是使涂料牢固附着于被涂物件表面上形成连续薄膜并黏结涂料中企图组分的主要物质，对涂料和涂膜的性质起决定性作用。2）颜料：是一种微细的粉末状的有色物质，在使用过程中一般不溶于它所分散的介质，而始终以原来的晶体状态存在，因此它不能离开主要成膜物质（基料）而单独构成涂膜，称次要成膜物质。3）助剂：也称为涂料的辅助材料组分，不能单独成膜，而是在涂料成膜后作为涂膜中的一个组分存在。4）溶剂：是不包括无极溶剂涂料在内的各种液态涂料中所含有的，为使这些类型液态涂料完成施工过程所必需的一类组分。 3. 涂料配方设计：是指根据基材，涂装目的，涂膜性能，使用环境，施工环境等进行涂料各组分的选择并确定相对比例，并在此基础上提出合理的生产工艺，施工工艺和固化方式。涂料配方设计的关键：根据涂层性能和环境的要求合理地选择树脂，填料，颜料，溶剂及助剂。 4. 涂料配方设计的几种形式： 1）原材料更换 2）成本降低 3）产品改进 4）新产品开发 5）新原材料的使用 6）新技术 5. 聚酯树脂的性质： 6. 涂料体系选择的一般性原则： 1）涂料性能——耐磨性，柔软性，保光保色性，温度范围，干燥时间，防霉性，外观，耐水耐油性，润湿性。 2）被涂物件的材质（水，混凝土，钢，塑料，存在旧涂层等）。 3）涂料赋予的基本功能——防变质，防火，温度控制，标记，外观。 4）可使用性（表面处理及涂料使用设备工具）。 5）环境因素——温度，湿度，与化学药品接触，辐射，生物问题。 6）成本 7. 涂料体系选择的主要因素： 1）基材 2）环境因素 3）表面处理 4）涂料的性能因素 8. 涂料中常用的助剂：脂肪烃，脂环烃，芳香烃，萜烯烃和萜类化合物，氯化烃，醇类，酮类，酯类，醇醚类，其他助剂 9. 涂料中溶剂的选择： 1）涂料中溶剂的组成 2）涂料中溶剂的作用 3）涂料中溶剂选择的原则：①极性相似原则——即极性相近的物质可以互溶，可根据物质的极性，初步确定选择什么溶剂。②溶剂化原则——指高分子链段和溶剂分子间的作用力，它使溶剂将高分子链段分离开。③溶解度参数相近原则——溶解参数可作为选择溶剂的参考指标。④确定适当的溶剂挥发速率——溶剂是挥发性液体，在施工过程中首先接触到的是涂层干燥快慢问题，这和溶剂的挥发速率有关。⑤溶剂平衡——溶剂的挥发应均衡，真溶剂，助剂及稀释剂的比例平衡。 10. 体质颜料（亦称填料）的种类：主要是碱土金属盐类，硅酸盐类和铝镁等轻金属盐类。有：碳酸钙，镁颜料，硫酸钡，硅藻石，云母，高岭土，硅藻土，石英，石膏。 11. 选择颜料的几个因素：1）颜料的色彩 2）颜料的粒径 3）颜料的分散性 4）颜料的遮盖力 12.润湿分散剂的原理：润湿剂主要是降低物质的表面张力，其分子量较小。分散剂是吸附在颜料的表面上产生电荷斥力或空间位阻，防止颜料产生有害絮凝，使分散体系处于稳定状态，一般分子量较大。 作用机理：可以与无机颜料通过极性基间的相互作用，牢固的吸附在颜料粒子的表面上，还能电离带电产生静电吸附。该类分散剂的极性基吸附在颜料粒子的表面上，另一端朝向分散介质中伸展，产生位阻作用。 13.粉末涂料的组成：成膜物质，颜料和填料，助剂，载体。 14. 溶剂的作用：溶解作用——主要是溶解或稀释高粘度的成膜物质；调节作用——调节由成膜物质和颜料组成的复合体系的粘度和流变性能；其他作用。 15. 反应性溶剂（活性稀释剂）：一种既能溶解或分散成膜物质，又能在涂料成膜过程中和成膜物质发生化学反应，形成不挥发组分而留在涂膜中的化合物。 16. 溶剂挥发的描述（汉森“两阶段挥发”理论）：“湿”阶段——决定于溶剂本身的挥发度，可依据溶剂相对挥发速率来判断溶剂挥发快慢；“干”阶段——决定于溶剂在涂层中的扩散速度。
热熔胶配方共混的配方设计 热熔胶是由主体聚合物、增粘树脂、黏度调节剂、填料及抗氧剂等几部分构成的。作为热熔胶主成分的化合物应满足以下要求：加热时能很快熔融;长时间或局部加热不会发生氧化、分解或变质;其熔融黏度的变化应有规律可循;冷却后粘接处应保持足够的柔软性和粘接强度。其中以EV A(乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物)为主成分的热熔胶目前市场占有率最大(约50%)，其次是以热塑性弹性体中的SBS(苯乙烯- 丁二烯- 苯乙烯嵌段共聚物)、SIS( 苯乙烯- 异戊二烯- 苯乙烯嵌段共聚物)、SEBS(苯乙烯- 乙烯- 丁烯- 苯乙烯嵌段共聚物)、SEPS(苯乙烯- 乙烯- 丙烯- 苯乙嵌段共聚物)等为主成分的热熔胶，约占市场份额的30%。另外还有以热塑性聚酯、聚酰胺、聚氨酯为主成分的热熔胶，它们所占市场比例较小。 近年来热熔胶的发展动向主要是拓宽其应用范围，提高附加值。如开发反应型热熔胶、水溶性热熔胶、溶剂型热熔胶、水敏性热熔胶、可生物降解热熔胶及热熔压敏胶等以满足不同的市场需求。传统的聚合物主体树脂已无法满足这些要求，虽然加入各种助剂可以改善某方面的性能，但同时也会削弱其他性能，所以对基体树脂进行改性就显得尤为必要。由于热熔胶的生产就是一个高分子聚合物调配共混的过程，仅以大量实验为基础获得的配方不一定就是最佳配方，还会耗费大量材料和时间，影响开发进度。因此将聚合物的共混理论应用于热熔胶目前大多数热熔胶的制备是应用物理方法进行熔体共混，即将聚合物加热到其黏流温度以上分解温度以下，使其呈良好的熔融流动状态，通过外力场(主要是剪切力)作用实现共混。但受共混组分各自加工特性限制，如果各组分间黏度、加工温度等相差过大，则难以达到预期效果。现在许多新型热熔胶中普遍采用的是化学共混方法，即在共混过程中使组分间发生化学反应，或者利用组分间化学反应来控制聚合物分散程度，如反应性共混、互穿聚合物网络(IPN)等。 反应性共混是指在共混过程中加入活性单体、催化剂(引发剂)进行原位复合，在共混物组分中形成接枝或嵌段，从而改善其与某些材料之间的亲和性。例如在聚乙烯中引入极性的马来酸酐单进行接枝共聚，可明显改善其粘接性能。 文献报道未接枝聚乙烯热熔胶胶接碳钢的剪切强度为0. 2 MPa，接枝率0. 06%的南京塑泰聚乙烯热熔胶胶接碳钢时，其剪切强度为1. 24 MPa，当接枝
1.为什么使用聚氨酯分散体？ 水性聚氨酯分散体（PUDs）含有极低或不含任何挥发性有机物（VOC），而且为配方设计师提供了多种减少和消除溶剂配方的选择。同时这种基于聚氨酯分散体技术的配方也符合许多国家和地区日益严格的环境法规。 向聚氨酯分散体技术的转型不会影响传统配方的技术性能，因为聚氨酯分散体也能满足传统配方绝大部分的技术要求。 聚氨酯分散体为何如此独特 低溶剂用量（或者在很多种情况不含溶剂） 气味小 分子量大，粘度低 单组分（1K）应用可有多种选择 低温干燥 优异的聚氨酯性能 聚氨酯分散体，在木器、水泥、金属、塑料、纸张、纺织品和橡胶以及其它高性能基材上具有卓越的涂覆性和附着性。 2.环保解决方案 此挥发性有机物（VOCs）在涂料工业上的大量使用，让人们越来越关注这些物质对环境造成的影响。许多国家和地区的环境权威部门已经加强对VOC水平的限制，同时制定法律限制某些溶剂（如NMP）的使用。这些限制希望在将来变得会越来越严格。 配方设计师们目前所面临的挑战就是在不降低技术性能，并保证产量的基础上，开发出可替换的分散体体系。 水性的聚氨酯分散体为这种严苛的问题提供了解决方案。Bayhydrol?、Baybond? 和Impranil?等系列分散体产品，可以被用来调制1K 或2K的高性能且对环境友好的聚氨酯涂料。 a）低气味配方 传统上，大多数传统涂料含有极高的VOCs(挥发性有机物)，导致在使用时散发出强烈的溶剂气味。这些VOCs不仅使空气质量变差，而且还有可能造成对健康环境的潜在危害。如今，替代的生产技术和原材料可以开发出低VOC甚至无VOC的涂料体系，这样就可充分限制有害气味的散发。
胶配方的设计与运用 1. 设计配方应在多个方面综合考滤，1.确保指定的物性。所谓物性大体是在如下几个方面拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、硬度、磨耗、疲劳与疲劳破坏、回弹力、扯断伸长率等。 2.胶料加工过程中，性能优良，确保产品高产、省料。 3．成本低价格便宜。 4.所用的原材料很易采购到。 5.生产力高，加工方便，制造过程中能耗少。 6.符合环保及卫生安全要求。 一，.对各种橡胶物性要有充分地了解。 天然胶物性； A. 天然橡胶加热后慢慢软化，到130—140度则完全软化至熔融状态，温度降低至零度时渐变硬，到-70度变成脆性物质。天然胶的回弹率在0-100度内可达50-85%升至130度时仍保持正常的使用性能。伸长率最高可达1000%。天然橡胶是一种结晶性橡胶，自补强性大，具有非常好的机械性能。纯胶的拉伸强度达17—25MPA，补强硫化胶达25—35MPA，曲绕达到20万次以上，这是因为天然胶，滞后损失小，生热低的结果。天橡胶具有较好的汽密性。天然橡胶的老化性能差，不加老防剂的橡胶，在强烈的阳光下曝晒4—7天后即出现龟裂现象。与一定浓度的臭氧在几秒钟内即发生裂口。 天然胶耐碱性好，但不耐强酸。耐极性溶剂，故不耐非极性熔剂，耐油性差。
天然胶的配合，普通硫化体系硫黄用量2.0-2.4 促进剂用量1.2-0.5。半有效硫化体系硫黄1.0-1.7 促进剂2.5-1.2，有效硫化体系硫黄0.4-0.8，促进剂5.0-2.0。普通硫黄体系多硫交联健多，而单硫健少。多硫健能低，稳定性差，耐热、耐老化性差。但综合物理机械性能好。普通硫黄硫化体系，硫黄加多时易喷硫，可用不溶性硫黄替代，不容性硫黄可改善硫化胶料半成品的物理机械性能，解决高温下出现的橡胶返原因题。可以改善拉伸、定伸应力、及弹性，胎面胶使用还可以改善磨耗。但有一个缺点，硫速快易焦烧。 有效硫化体系不发生硫化返原现象，一般用于制造要求低蠕变率、高弹性、生热低的优良制品。硫黄加量一般为0.6—0.7份，氧化锌为3.5-5份，载硫体一般采用TMTD及N，N-二硫化二二吗啡啉硫黄给于体。有效硫化体系的老化性能也大大地得到了改善。 半有效硫化体系，有着硫黄硫化体系的机械物理性能，有效硫化体系的低蠕变、弹性、生热低等物性。硫化返原现象在两者之间。可使用秋兰姆类，但有易喷霜、焦烧等缺点。常用硫黄给予体DTDM二硫代二吗啡啉，在硫化中DTDM可完全替代硫黄时，形成有效硫化体系。它的优点是焦烧时间长、不喷霜不污染，硫化胶的物理机械性能良好。在全天然胶配方中，胶料的耐磨性、动态性能、耐老化性、抗返原性。和曲绕性能都明显提高。DTDM在天然胶中的用量是0.5份相当于1份硫黄。在70/30天然/顺丁中相当于0.6-0.8份硫黄。50/50时相当于0.5份硫黄。DTDM的用量不宜超过1份。
聚氨酯胶的配方设计 胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的,对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,要考虑到所制成的胶粘剂的施工性(可操作性)，固化条件及粘接强度，耐热性，耐化学品性，耐久性等性能要求。 1.聚氨酯分子设计——结构与性能聚氨酯由于其原料品种及组成的多样性,因而可合成各种各样性能的高分子材料，例如从其本体材料(即不含溶剂)的外观性严主讲,可得到由柔软至坚硬的弹性体，泡沫材料，聚氨酯从其本体性质(或者说其固化物)而言,基本上届弹性体性质,它的一些物理化学性质如粘接强度，机械性能，耐久性，耐低温性，耐药品性,主要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构，所以,要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,首先要进行分子设计,即从化学结构及组成对性能的影响来认识，有关聚氨酯原料品种及化学结构与性能的关系。 2. 从原料角度对PU胶粘剂制备进行设计聚氨酯胶粘剂配方中一般用到三类原料:一类为NCO类原料(即二异氰酸酯或其改性物、多异氰酸酯),一类为oH类原料(即含羟基的低聚物多元醇、扩链剂等,广义地说,是含活性氢的化合物,故也包括多元胺、水等),另有一类为溶剂和催化剂等添加剂，从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,其方法有下述两种。 (1).由上述原料直接配制最简单的聚氨酯胶粘剂配制法是0H类原料和NCO类原料(或及添加剂)简单地混合，直接使用，这种方法在聚氨酯胶粘剂配方设计中不常采用,原因是大多数低聚物多元醇分子量较低(通常聚醚Mr<6000,聚酯Mr<3000),因而所配制的胶粘剂组合物粘度小，初粘力小，有时即使添加催化剂,固化速度仍较慢,并且固化物强度低, 实用价值不大，并且未改性的TDI蒸气压较高,气味大，挥发毒性大,而MDI常温下为固态,使用不方便,只有少数几种商品化多异氰酸酯如PAPlDesmodur RDesmodur RFCoronate L等可用作异氰酸酯原料。不过,有几种情况可用上述方法配成聚氨酯胶粘剂例如 1)由高分子量聚酯(Mr5000-50000)的有机溶液与多异氰酸酯溶液(如Coronate L)组成的双组分聚氨酯胶粘剂,可用于复合层压薄膜等用途,性能较好，这是因为其主成分高分子量聚酯本身就有较高的初始粘接力,组成的胶粘剂内聚强度大; (2)由聚醚(或聚酯)或及水，多异氰酸酯，催化剂等配成的组合物,作为发泡型聚氨酯胶粘剂，粘合剂,用于保温材料等的粘接制造等,有一定的实用价值。 (2).NCO类及OH类原料预先氨酯化改性如上所述,由于大多数低聚物多元醇的分子量较低,并且TDI挥发毒性大,MDI常温下为固态,直接配成胶一般性能较差,故为了提高胶粘剂的初始粘度，缩短产生一定粘接强度所需的时间,通常把聚醚或聚酯多元醇
彩色橡胶的配方设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
彩色橡胶的配方设计 目前生产的彩色轮胎均为黑色胎冠、彩色胎侧的双色自行车轮胎。黑色胎冠胶和一般黑色外胎的胎冠胶相同，而彩色胎侧一般弯白色、透明、彩色等胶料。由于彩色轮胎目前所选用的生胶多为天然橡胶，而天七橡胶中分子的每个单元链节中部有一个双键，不饱和度较高，从而影响了彩色自行车外胎胎侧老化龟裂及选用寿命。因此，确定彩色轮胎胶料应注意以下几点。 ①选用的原材料要求纯度高、无色、白色或浅色，不污染。 ②在高温和太阳曝晒下，具有优良的不变色性和防老化龟裂性。 ③物理机械性能应符合标准要求。 为了使胶料的色泽鲜艳，透明度高，保证产品不受污染及具有良好的耐老化龟裂性能，橡胶品种的选用是十分重要的，一般选用天然橡胶与合成橡胶并用。胎侧胶和帘布胶中选用天然橡胶与丁苯橡胶并用，胎冠胶中选用天然橡胶与顺丁橡胶并用。天然橡胶一般选用浅色标准胶或白绉片胶。非污染的乳聚丁苯橡胶1502和溶聚丁苯橡胶都可作为浅色轮胎胶料中的生胶。另外，天然橡胶与不同的聚合物并用能够明显地改善耐屈挠龟裂性、耐天候老化和耐臭氧老化性，如三元乙丙橡胶、氯化丁基橡胶和氯化聚乙烯等，但综合平衡各项性能和原材料情况，氯化聚乙烯是目前改善彩色轮胎胎侧老化龟裂较为理想的聚合物，为了获得更好的耐臭氧性及耐屈挠龟裂性能，胎侧胶料有低定伸应力。 南京固柏橡塑制品有限公司是以橡塑制品的生产为主，集产学研、技工贸为一体的橡胶板厂家。是工业用橡胶板厂家聚集生产基地。公司相继开发出了橡胶板、再生胶、输送带三大系列300多个品种规格产品，且能根据客户要求生产各种高性能品种规格的特殊橡胶制品。 欢迎广大新老顾客前来选购，或致电咨询哦~
“炼胶工人”胶友对《橡胶配方与各种物性之间的关系》进行了针对性的分享，非常感谢他的指点！ 不同的橡胶产品对胶料的物性都有不同的要求，同时对生产这些产品时胶料的工艺性能（加工性能）也需要不同的要求。所谓的工艺性也就是生产这些橡胶产品的过程不能达到理想的状态，做出来的橡胶产品也就很难做到性能理想化、经济效益最大化。一句话，无论你要求橡胶产品有什么样的物性要求，也不管你的要求是高还是低，如果工艺性能无法满足要求（实现要求的过程无法满足），那么你就很难顺利的去生产。 不多赘述，该贴将和大家一起谈论各橡胶工艺性能受配方的影响及关系。 一、混炼性能 1.各种成分对混炼效果的影响 主要分析配方中各种填料、化学药品、操作油等配合成分混入橡胶中的难易性、分散性。它主要由这些配合成分与橡胶之间的互溶性的高低、浸润性的大小来决定。 胶料混炼工艺设计的好坏评价方法之一就是各种成分是否可以在橡胶中能够迅速的分散；混炼效果的好坏，则可以通过各种成分在橡胶中能否均匀分散其中来衡量。这两个指标都主要取决于配合成分与橡胶之间的互溶性、浸润性。 “互溶性”这个词大家可能会认为橡胶那么大的分子怎么可能溶解在各种配合成分里很多配方里，应该是配合成分溶解在橡胶里才对。其实，所谓的溶质、溶剂也是相对的，量少的惯称为溶质，量多的则为溶剂，习惯性的认为溶质溶解在溶剂中，如果“溶质”的量比“溶剂”的量大很多的话，那就是“溶剂”溶解在“溶质”中。所以，也就可以理解为互溶性了。为了能让胶料达到多种综合性能都很优异的效果，很多配方用到的橡胶都不止一种，可能2、3、4、5种橡胶并用，这就涉及到这些橡胶之间的互溶性（也许橡胶之间的互溶性大家更好理解一些）。混炼后的胶料如果电镜图片里显示各相之间没有明显的分离、橡胶之间、橡胶与各配合成分之间分散的非常均匀那就表明互溶性好，否则互溶性就差。互溶性差的配方体系所对应的胶料的各种物性也就不能得到好的体现。 其实，橡胶配合体系是不能像盐溶于水那样做到分子级的互溶性，一是因为橡胶是由不同分子量的高分子复杂体系组成，二是各种配合成分也不是简单的小分子化合物，三它们是固相之间的溶解性。橡胶对配合剂的浸润性也许更能清楚的解释混炼工艺及效果的好坏。 橡胶对配合成分的浸润性高低主要决定于配合成分自身的特性，当然与橡胶的性质也有关系。有机的、非极性的大多数化学样品（塑解剂、分散剂、操作油等软化剂、防老剂、硫化体系等)都易溶解在橡胶里，被橡胶浸润。无机的氧化物、盐类、各种土等则不易被橡胶浸润。相似相容原理也解释了这些现象。 各种有机化学药品，塑解剂、分散剂、塑分、防老剂、促进剂、SA包括各种硫化都易混入橡胶中，而且加入的量比较少，这里就不对它们多加分析。 填料一般可以分为亲水性的和疏水性的两种。氧化锌、氧化镁等无机氧化物及硫酸钡、硫酸镁、轻钙、重钙等盐类由于是极性的、亲水性的，在混炼时容易产生负电荷，而橡胶也存在同样的情况，所以二者便会相互排斥，所以难以分散橡胶之中。陶土、云母、滑石粉、高岭土等虽然也是无机的、极性的，与橡胶之间的形成的界面亲和力小，虽不易被橡胶浸润，但是由于这些材料的粒径比较大且结构性比较低，混入橡胶的速度还是比较快的，分散的效果也可以接收，但补强性都比较差。白炭黑虽然是亲水性的，但它的粒径非常小、结构性高、视密度小、易飞扬，且容易产生静电，使得它很难混入橡胶中。炭黑是最典型的
聚氨酯涂料的配方设计及PVC计算 时间:2014-02-09 16:49来源:江阴大阪涂料有限公司作者:徐支有李一新陈雷 0 引言 20 世纪60 年代以来，溶剂型聚氨酯涂料在我国工业防腐领域一直发挥着举足轻重的作用，它具有光泽高、丰满度好、优异的保光保色性、耐候性佳，以及优良的耐磨性、耐酸碱性、耐水性、耐化学品性等优点，广泛应用于家电、汽车、飞机、工程机械、港口机械、化工设备、管道、电厂、钢构件和海洋石油平台等领域。受2008 年金融危机和目前中东石油危机的影响，原油的价格一路飙升，一定程度上提高了溶剂型涂料的成本，如何开发出高性价比的聚氨酯（PU）涂料，也成为全国上万家涂料企业提升竞争力的一项重要课题。本文通过考察颜基比（P/B）、填料、催化剂及紫外线吸收剂等因素对漆膜性能的影响，制备了高光泽、耐候性优异及低成本的双组分溶剂型聚氨酯涂料。通过单一颜料涂料体系的颜料体积浓度（PVC）的计算，推导出PVC的倒数与P/B 的倒数呈一次线性函数关系。 1 实验部分 1.1 原材料 羟基丙烯酸树脂AC101，HDI（六亚甲基二异氰酸酯）固化剂22A-75PX，金红石型钛白粉R996，超细硫酸钡，流变剂，分散剂，催化剂T-12，紫外线吸收剂，流平剂，二甲苯，醋酸丁酯，PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）。 1.2 制漆工艺 先将部分树脂、分散剂、颜填料和混合溶剂低速分散均匀后，用砂磨机分散至细度20 μm。然后补加剩余的树脂、流平剂、流变剂、催化剂和紫外线吸收剂，高速搅拌分散30 min 后，用溶剂调节黏度至涂-4 杯80~120 s，用120 目纱布过滤，出料。 1.3 漆膜的制备 按配比混合甲乙组分，用稀释剂调节黏度至涂-4 杯20~25 s，空气喷涂制备漆膜。检测单一涂层的常规性能，膜厚为（25±5）μm，80℃的条件下干燥2 h ；型式检验项目包括复合涂层的耐酸性和 耐碱性。本文选用的配套涂料体系为环氧磷酸锌底漆（70 μm）+ 聚氨酯面漆（5 0 μm）；干燥方式为50℃的条件下干燥48 h。 1.4 性能检测 依据HG/T 2454—2006《溶剂型聚氨酯涂料（双组分）Ⅱ型涂料》的相关检验标准检测常规性能；依据GB/T 23987—2009《色漆和清漆涂层的人工气候老化曝露曝露于荧光紫外线和水》进行涂层的QUV 检测；按照GB/T 1766—20 08《色漆和清漆涂层老化的评级方法》对涂层的耐老化性能进行评级，试验装置为QUV/Spray（Q-Lab Corporation.U.S.A）老化试验箱；光源类型（Lamp Type）：UVB-313，0.71 W/（m2·nm）@310 nm，试验循环为4 h 紫外线照射，（60±3）℃黑板温度，4 h 冷凝，（50±3）℃黑板温度。 2 结果与讨论 2.1 成膜物质的选择
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 湿固化型聚氨酯胶 1.湿固化机理：湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。 2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)： (1)聚氨酯浇注型橡胶的基料； (2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料； (3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料； (4)聚氨酯密封胶粘剂的粘料。 该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。 3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份 MDI 26份 TDI(80/20) 8.7份 1，4-丁二醇 4.1份 将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。 配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份 聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份
第二节橡胶配方设计与性能的关系 一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系 （一）拉伸强度 拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。 研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的在因素。 下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1．橡胶结构与拉伸强度的关系 相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。 主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。 随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。 2．硫化体系与拉伸强度的关系 欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。 交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3．补强填充体系与拉伸强度的关系 补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。 4．增塑体系与拉伸强度的关系 总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于两者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），最好采用酯类和芳烃油软化剂。 为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。 5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法 （1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。 （2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶与填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。 （3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料与橡胶大分子间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而且可以改善硫化胶的力学性能。 （二）定伸应力和硬度 定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，两者均表征硫化胶产生一定形变所需要的力。定伸应力与较大的拉伸形变有关，而硬度与较小的压缩形变有关。
预聚体法合成水性聚氨酯树脂配方设计计算 王宇晖 （苏州吉人高新材料（股份）有限公司，江苏省，苏州 215143；) 摘要：利用聚氨酯线形加成聚合反应分子量的控制方程，作者建立了水性聚氨酯树脂配方设计的数学模型计算公式，采用控制NCO/OH摩尔比的方法，合成平均大分子量为2500~4000低粘度预聚体，在水中定量增链，最终合成分子量为1.5~2.5万的大分子水性聚氨酯树脂，其有机溶剂含量不高于15%。采用这种方法，为水性聚氨酯树脂配方设计提供了理论依据，对水性聚氨酯树脂的开发研究，大大缩短了实验过程。 关键词：预聚体法合成水性聚氨酯树脂理论；配方设计计算方法；制备方法；控制NCO/OH摩尔比；高聚物的分子量控制；不必除去少量溶剂。 图书分类号：TQ 311文献标志码：A Preparation and preparation of aqueous polyurethane resin formula by the method of pre polymer Wang Yuhui (Suzhou hi tech material (share) Co., Ltd., Jiangsu, Suzhou 215143, China;) Abstract: using linear polyurethane addition polymerization reaction of molecular weight control equation, the authors establish the mathematical model of the waterborne polyurethane resin formulation design calculation formula, the control method of the NCO / Oh ratio, synthetic average molecular weight for 2500 to 4000 low viscosity pre dimer, in quantitative increase chain, eventually the synthetic molecular weight was 1.5 ~ 2.5 million of macromolecular aqueous polyurethane resin, ————————————————————————
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 单组分胶粘剂配方和合成机理 湿固化型胶 1.湿固化机理：湿固化型胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型胶粘剂固化后的胶层组成是胶粘剂—聚脲结构。 2.软木用胶:将以NCO为端基的胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。该胶粘剂是湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)： (1)浇注型橡胶的基料； (2)建筑用防水材料的粘料； (3)田径运动场地用橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料； (4)密封胶粘剂的粘料。 该胶粘剂还可用于泡沫、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。 3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份 MDI 26份 TDI(80/20) 8.7份 1，4-丁二醇 4.1份
将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。 配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份 聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份 MDI315份 氢化萜烯酚醛树脂180份 按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。 按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。 单组分胶粘剂按预聚体：硅烷化合物：萜烯增粘剂=271：6：70(质量份数)混合配制。用于玻璃-帆布、铝-铝、冷轧钢-冷轧钢的粘接。 配方3：高活性聚醚多元醇(M=5500) 2556份 PAPI(平均官能团度2．1) 5108份 苯乙烯568份 丙烯腈568份 高活性聚醚多元醇与PAPI于100℃反应，制得预聚体，于此预聚体中，要3h内慢慢加人苯乙烯和丙烯腈的混合液，并每隔1h 添加28份偶氮二异丁腈(ABIN)，最后再反应2h，并于120℃减压抽除未反应单体，制得产品粘度为6000Pa·s，外观为浅褐色不透明的粘稠液，NCO含量为12.9％。 称取上述预聚体100份，加入20份炭黑、2.5份惰性填料，制成湿固化接枝型单组分胶粘剂，其剪切强度达8MPa，而且有触变性。而未接枝的胶粘剂，其剪切强度为5MPa，外观为自由流动的粘稠液。 配方4 ：聚醚多元醇(M=2800) 200份
设计任务书 1.课程设计的目的 通过课程设计，旨在使学生了解聚合物配方设计的方法、过程及意义，初步掌握聚合物配方设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。 课程设计的任务是学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能，通过独立思考和锐意创新，在规定的时间内完成指定的聚合物配方的设计任务，并通过设计说明书正确表述。 2.设计任务及要求 2.1设计题目 低温乳液聚合丁苯橡胶 2.2设计任务 通过对低温乳液聚合丁苯橡胶进行合成工艺设计，编制文献综述和设计说明书。 3.设计要求 3.1设计说明书的内容与顺序： 1、封面（包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等） 2、设计任务书 3、目录 4、正文 4.1 绪论：所选课题的简要概述及进展、设计任务的目的及意义、设计结果简述 4.2 设计内容 4.3 实施方案 4.4 预期达到的主要技术指标 4.5 预期工作进度 4.5 工艺流程图（带控制点的工艺流程图）及其说明 4.6 设计结果概要 4.7 设计体会及今后的改进意见 5、参考文献 6、主要符号说明（必须注明意义和单位） 说明书必须书写工整、图文清晰。说明书中所有公式必须写明编号。
3.2工艺流程图设计图纸的要求： 要求画“生产装置工艺流程图”一张，图纸大小为A2。 本图应表示出装置、单元设备、辅助设备和机器、管道、物料流向。 以线条和箭头表示物料流向，并以指引线表示物料的流量、温度和组成等。辅助物料的管线以较细的线条表示。 工艺物料管道用粗实线，辅助物料管道用中粗线，其他用细实线。横向管道标注在管道上方，竖向管道标注在管道右侧。辅助物料（如冷却水、加热蒸汽等）的管线以较细的线条表示。 图表和表格中的所有文字写成长仿宋体。 设备以细实线绘制，画出能够显示形状特征的主要轮廓。设备的高低和楼面高低的相对位置一般也按比例绘制。设备的位号、名称标注在相应设备图形的上方或下方，或以指引线引出设备编号，在专栏中注明每个设备的位号、名称等。 要求工艺流程图有相应的标题栏，主要包括说明设备名称、图号、比例、设计单位、设计人、审校人等。 本设计标题栏规定如下所示： 图纸要求：投影正确、布置合理、线型规范、字迹工整。 3.3参考文献的格式： 期刊类：（序号）作者1，作者2，……作者n，文章名，期刊名（版本），出版年，卷次（期次）。 图书类：（序号）作者1，作者2，……作者n，书名，版本，出版地：出版社，出版年。