彩色橡胶的配方设计

原来橡胶制品配方是这样设计出来的？1、配方设计的目的简要说橡胶配方设计的目的是客户给定的橡胶制品的机械物理和化学性能（或制品的使用环境自己设计符合使用要求的物性），设计出橡胶材料助剂配合的最佳比例，最佳配比要满足现实工厂的生产设备、工艺要求，生产出合格的结构尺寸和物化性能橡胶制品。

配方设计顺序：a、根据制品的具体使用环境确定胶料的物化指标和应许波动范围；b、按照性能要求，根据工程师的经验确定出合适的胶料，设计出适合自己设备、模具的生产工艺条件；c、根据胶料的性能和加工工艺要求选择合适的胶料并确定相应的配比（质量份数）。

这种设计方法是先给出制品的物性，后设计所需的原料和生产工艺，所谓的倒逆分子设计方案。

由于胶料的混炼、流动和反应均未达到分子水平，只能是物料配比的估算，需要通过小实验配合，来验证配方设计的合理性（正交设计、仿真分析等不再阐述）。

2、配方设计的原则a、橡胶制品必须要符合相关的环保要求(VOCs),设计要求：产品尺寸结构、外观、气味（VOC）、ROSHREACH、食品级饮水级医疗级、细菌滋生、物理机械性能、化学耐腐蚀性能，产品收缩等等。

b、制品必须遵循：节能高效，经济合理原则，估算出原料成本、加工工艺和性能（使用要求）最佳平衡点；c、在原有的设计上不断优化材料配比（新材料的应用）和加工工艺（性设备和自动化的应用）获得预期的可行性。

3、配方设计的程序和方法a、准备和收集阶段查阅资料、标准文献，了解产品的使用环境和设计条件（温度、介质、动静负荷、温度、气候、老化、臭氧等），按照以往设计配方经验和相似配方，设计出胶料配比、加工工艺、硫化工艺等。

b、配方实验设计实验方法，一般有经验的工程师会根据以往设计经验估算出大概材料配合，实验并验证。

但：优选法、一元变量法、正交设计、回归分析、均匀设计、高等线、计算机辅助设计、仿真分析等的应用，会让我们更快更合理的找到材料设计的黄金配合点。

配方实验分为：基础配方、性能配方和满足生产的生产配方。

重点整理橡胶配方设计(Rubber Formula Design)第一章橡胶配方设计原理原料特性、工艺性能、成本核算一、拉伸强度(Tensile Strength)1.拉伸破坏理论高聚物实际破坏强度（橡胶≈20MPa）远小于理论强度（≈15GPa）。

（1）Taylor分子论观点结构不均匀性（橡胶自身无规、硫化键类型不同、填充体系分散不均匀等）⇒负载不均匀，产生应力集中，引起共价键断裂，形成局部断裂微点⇒应力集中下，断裂微点产生裂缝，裂缝进一步发展导致断裂。

（2）Griffith唯象论观点材料内部存在缺陷（空气或水分产生气泡、杂质、溶解度参数差异导致界面分离、划痕等）⇒空穴或裂缝尖端产生应力集中，形成裂纹⇒裂纹发展导致断裂2.生胶体系（1）分子结构分子间作用力大、含有极性取代基，拉伸强度高（如CR、氯化聚乙烯CM）；含有支链导致排列不规则，拉伸强度低（如丁二烯聚合过程中产生不同结构的链节）。

（2）分子量分子量大（端基缺陷影响小，物理缠结点多）、门尼黏度值大，拉伸强度高。

（3）结晶与取向有利于拉伸强度，自补强橡胶NR、CR、IR、CM拉伸强度高。

（4）橡塑共混增强方式之一，如NBR/PVC、EPDM/PP。

3.硫化体系（1）交联密度交联密度增加，拉伸强度先上升后下降。

原因：起初，交联使承担外力分子链数目增加，网链承载均匀。

进一步增加交联密度，网链承载不均匀，链段运动受阻，易产生应力集中。

不同橡胶柔顺性不同，适宜交联密度不同（如硫黄加入量NR2.5phr＞SBR1.8~2.0phr＞EPDM1.5phr）。

硫黄用量显著影响交联密度，拉伸强度随硫黄用量增加，先上升后下降。

（2）交联键类型拉伸强度：—S x—＞—S1,2—＞—C—C—。

原因：多硫键键能虽低，但柔软易变形，拉伸过程中耗散大量能量，且断裂后产生自由基易重新结合。

准速级促进剂与中速级联用，如M、DM与D并用。

4.补强填充体系（1）补强剂结构粒径小、结构度高、表面活性高，拉伸强度高。

高分子材料与工程专业实验橡胶配方设计综合实验实验报告班级： 08030342班组不：第六组橡胶配方设计综合实验一、实验目的1、加深对丁腈橡胶的配方、各组分的作用原理及加工方法的认识。

2、进一步领会橡胶的塑炼、混炼的意义和原理。

3、进一步了解橡胶的硫化模压成型的差不多方法，掌握塑炼混炼、压制硫化设备的操作方法及安全措施。

4、掌握炭黑的含量对橡胶力学性能的阻碍规律。

5、掌握数据处理和分析的方法。

二、实验原理丁腈橡胶制品的生产，首先有一个配料的问题，即在丁腈橡胶（生胶）中加入一定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其他助剂，使之形成多组分体系。

本实验固定其他组分的含量，改变炭黑的用量，研究炭黑的含量对橡胶力学性能的阻碍。

在一定的温度下，首先塑炼丁腈橡胶，再将配好的实验原理进行混炼使各种助剂实现良好的分散，通过辊压成片，剪成一定形状的胶料，放入试样模具中，通过硫化成型成为所需的试样。

通过不同规格的裁刀，冲裁成性能测试的样品。

然后测试橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度。

找出炭黑含量对橡胶力学性能的阻碍规律。

三、实验所用原料及仪器、设备1、实验用的原材料及参考配方2、实验用仪器及设备（1）开放式炼塑机（SK-160B）辊筒工作直径=160mm，辊筒工作长度=320mm，前辊转速=24.0r.p.m,后辊转速=17.8r.p.m,最大辊间距=4.5mm，最小压片厚度=0.2mm。

一次加料量=100～200g，辊筒最高加热温度≤200℃（2）平板硫化机（XKLB-25D）额定表压=145kg/cm²，油缸活塞直径D=160mm，电热板面积=360*360mm，模板最大加热温度≤200℃。

（3）密炼机混炼设备(HL-200型)（4）橡胶硬度计（5）万能拉伸测试仪四、实验工艺条件的预定1、材料配方的确定一二三四五。

橡胶配方设计知识点总结橡胶配方设计是一项关键性工作，它直接决定了橡胶制品的性能和品质。

本文将对橡胶配方设计涉及的主要知识点进行总结，以帮助读者更好地理解和应用。

一、橡胶材料的选择橡胶材料的选择是橡胶配方设计的首要任务。

常见的橡胶材料包括天然橡胶（NR）、合成橡胶（如丁苯橡胶BR、乙丙橡胶EPDM等）以及特殊橡胶（如硅橡胶、氟橡胶等）。

在选择橡胶材料时，需考虑产品的使用环境、物理特性、耐热性、耐化学品性能等因素。

二、增强剂的添加增强剂的添加是橡胶配方设计中的重要环节。

常用的增强剂有炭黑、硅石、纤维素等，其作用是增强橡胶制品的强度、耐磨性和耐老化性。

在添加增强剂时，需根据产品的具体要求和使用条件进行合理配比，并考虑增强剂与橡胶材料的相容性，以确保配方的稳定性和性能的提升。

三、活性剂的选择活性剂在橡胶配方设计中起着催化剂的作用，可促进橡胶与增强剂、助剂的充分反应，从而提高产品性能。

常见的活性剂有硫化剂、过氧化物等。

在选择活性剂时，需考虑到橡胶材料的种类、加工方法和硫化条件等因素，并进行适量添加，以确保橡胶制品的硫化效果和性能要求。

四、助剂的应用助剂在橡胶配方设计中具有多种功能，如防老剂的添加可延缓橡胶制品的老化速度，增塑剂的使用可提高橡胶的可加工性等。

在应用助剂时，需根据产品的具体要求和使用条件进行选择，并注意助剂的添加量、相容性及对橡胶材料性能的影响。

五、填充剂的运用填充剂在橡胶配方设计中起到填充橡胶材料结构空隙的作用，可改善橡胶的加工性、强度和硬度。

常用的填充剂有石墨、滑石粉等。

在使用填充剂时，需考虑到填充剂与橡胶材料的相容性、添加量及对橡胶制品性能的影响，以确保配方的合理性和产品的品质。

六、配方的优化橡胶配方的优化是提高产品质量和性能的关键手段。

通过合理调整各成分的比例和添加量，优化橡胶配方能够实现降低成本、提高加工性能、改善产品性能等目标。

在进行配方优化时，需进行充分的实验验证，并根据实际情况进行调整和改进，以达到最佳的配方效果。