橡胶配方设计第三章

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。

上篇配方设计第一章配方设计第一节概述天然橡胶和合成橡胶的纯胶性能都比较差，无法满足制品的使用要求，加入多种配合剂后才能获得改善。

橡胶、配合剂及其配比的方案，即为橡胶配方。

根据制品各种性能要求，制定橡胶配方，通过试验、调整和验证，最后确定胶料的各种组分及其配比的过程，即称谓橡胶配方设计。

橡胶性能配方，主要研究配方组分与硫化胶及混炼胶性能之间的关系，探求组分对橡胶各种性能的影响和贡献。

橡胶制品配方则主要研究硫化橡胶物理机械性能和化学性能与橡胶只怕你实际使用性能之间的关系，探求硫化橡胶性能对制品使用性能的影响和贡献。

这两类配方所研究的对象和内容虽然不同，但又互相联系，不可分割，由此形成橡胶配方设计体系。

一、配方设计的变迁和发展一、配方组成的多样化现代配合组分可分为五个体系：1.主体材料：生胶、再生胶2.硫化体系：硫化机、促进剂、活性剂、防焦剂。

3.操作体系：增塑剂（化学增塑剂、物理增塑剂）。

4.性能体系：补强剂、防老剂、着色剂、发泡剂、芳香剂、增硬剂。

5.成本体系：填充剂、增容剂。

一个具有实际意义的配方通常含有不同体系二、配合剂品种的专用化适合氯丁橡胶的硫脲类促进剂不适合于其他类型的橡胶。

适合天然橡胶的植物系物理增塑剂并不适合合成橡胶。

三、配合效果的提高四、配方设计过程的简化科学的数理方法用于配方设计：等高线法、实验设计法、三角坐标法及电子计算机法等。

用计算机进行配方试验的数据处理、优选配方，可以通过少量试验获得大量有用的信息，使配方设计发生了根本性变化。

二、配方设计的基本要求和配方分类为获取最佳的共和平衡性能，三个目的1.改善橡胶使用性能。

2.改进橡胶的工艺性能。

配以操作助剂。

3.不影响或少影响性能的前提下，配入填充材料，降低成本。

橡胶配方按其作用分为：试验（或检验）配方、性能配方和制品配方。

试验（或检验）配方。

通用橡胶基础配方：三、橡胶配合中出现的反常现象1.实验室得到的配方，在生产中不一定有满意结果。

N B R橡胶的配方设计精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-NBR密封件配方设计一、常用橡胶用途及性能：1051 丙烯晴含量 41% ML75 SG 稍污染型1052 丙烯晴含量 33% ML50 SG 非污染型1053 丙烯晴含量 29% ML60 SG 非污染型1052M30丙烯晴含量33% ML30 SG 非污染型DN223丙烯晴含量 33%ML 35 SG非污染型丙烯晴含量 50% ML75 SG非污染型1965 丙烯晴含量 19% ML65 SG 非污染型DN401丙烯晴含量 18% ML78 SG 非污染型1043丙烯晴含量 29%ML 80 SG稍污染型N230SL丙烯晴含量 35% ML42 SG 非污染型N260S丙烯晴含量 15% ML62 SG 非污染型1052M40丙烯晴含量 33% ML40 SG 非污染型特性：1、ACN↑耐油性好，非极性或弱极性矿物油，植物油，液体燃料和有较高的稳定性。

2、耐热性优于NR SBR CR 可在120℃下长期使用。

3、属半导体材半料。

4、耐油与压缩永久变形平衡，耐油性与电性能平衡。

5、丙烯晴含量对NBR分类：ACN% 43%以上极高ACN%NBR36-42%以上高31-35% 中高25-30 中24%以下低总结：ACN%越高，耐油性愈好耐热性改善，但TG差，ACN%越低，低温性好，但耐油偏差。

且ML会升高，压缩永久变形好。

一般ACN%在29%可过F17.过F19 须用1965或DN401生胶。

二、共聚物组成（ＡＣＮ含量）对ＮＢＲ的影响．项目ＡＣＮ含量特点密度低→→→高大加工性（流动性）低→→→高良好硫化速度低→→→高快定伸应力、拉伸强度低→→→高大硬度低→→→高大耐磨性低→→→高良好永久变形低→→→高大耐油性低→→→高良好耐化学药品性低→→→高良好耐热性低→→→高良好和极性聚合物的相容低→→→高大弹性低→→→高小耐寒性低→→→高差透气性低→→→高差和增塑剂操作油的相容低→→→高差三、硫化体系一般NBR配方采用半有效硫化体系，例如：TT/CZ,这种硫化体系，具有耐热性较好的效果，SUL/TS压缩歪和焦烧最优。

氯丁橡胶的配方设计硫化体系氯丁橡胶和其他二烯系橡胶不同，不用硫磺作为硫化剂，而是用金属氧化物作硫化剂。

硫磺调节型氯丁橡胶最常用的是氧化镁和氧化锌体系，其配比是4份氧化镁、5份氧化锌，这种配比可使加工安全性和硫化速度取的平衡，并且硫化平坦，耐热性好。

当要求胶料具有耐腐蚀性时，可使用铅的氧化物，用量为10~20份。

氧化镁在混炼时先加入，可起稳定剂作用，可防止加工中产生焦烧，并改进胶料的贮存稳定性；而且在塑炼时，还具有塑化橡胶的作用。

混炼开始时加入氧化镁，可防止氯丁橡胶早期交联和环化，并能增加操作安全性。

在硫化时，又变为硫化剂，起氯化氢接受体的作用，提高胶料定伸应力，防止氯化氢对纤维织物的寝室，氧化镁能增加硫化胶的定伸应力，防止氯化氢对纤维织物的侵蚀。

氧化镁能增加硫化胶的定伸应力，提高耐热耐老化性，但导致伸长率降低。

氧化镁的质量对氯丁橡胶加工和硫化都有较大影响。

氧化镁用量提高到10份左右，能使未硫化胶有较高的塑性和比较好的贮存稳定性，但能降低硫化速度。

氯丁橡胶对氧化镁的要求如下。

1、纯度高，氧化钙等杂质含量少。

2、轻质，粒度细。

3、反应活性高。

氧化镁的反应活性常用碘值表示。

1g氧化镁所吸附碘的毫克数除以1.27所得的商即为碘值。

碘值高者活性大，高活性氧化镁的碘值为100~140，中活性氧化镁的碘值为40~60，低活性氧化镁的碘值在25以下。

氧化锌主要是作硫化剂，它可使硫化平坦，加快初期硫化，提高硫化胶的耐热、耐老化性能。

增加氧化锌用量，虽然可提高耐热性，但胶料易焦烧，且降低贮存稳定性。

大量使用还可能使胶料变硬，失去可塑性。

但可增加硫化速度，还能给予特高的硫化程度和很好的耐高温性，所以有时把氧化锌的用量提高到15份，但硫化胶特别不耐酸。

氧化锌应在混炼时最后加入。

单用氧化锌，一般硫化起步比较快，胶料易焦烧，硫化胶的物理机械性能差。

氧化镁和氧化锌同时使用，交联效果比单独使用强。

当要求耐水性时，可使用铅丹代替氧化镁和氧化锌并用体系，用量10~20份，宜使用橡胶用升华铅丹，以采用低活性者效果较好。

第三章橡胶的配方设计橡胶配方与硫化胶物理机械性能的关系橡胶配方设计的目的：a. 提高性能和赋予产品新的性能：橡胶制品的功能要求各有差异，通过配方设计来达到不同的目的。

b. 提高耐久性：提高耐磨耗、耐屈挠疲劳、耐老化、耐天侯性等。

耐久性也随橡胶制品的不同而各有差异，氧、热和应力等几种外来因素错综复杂，相互牵连。

为了谋求提高橡胶制品的抗老化寿命，正确了解长期使用制品的老化状态以及开发加速再现这种老化状态的评价方法十分重要。

c. 降低生产成本：降低生产成本要考虑包括原材料成本和加工成本在内的总成本。

例如改善未硫化胶粘度、挤出膨胀、焦烧性、硫化速度等，能大幅度降低加工成本。

如何取得加工性能和制品性能的平衡也是配方设计者的重要使命。

d. 适应环保要求和使用寿命评价：适应环保要求仍然是今后最重要的研究课题。

例如，降低滚动阻力等排放量有关。

提高耐久性，延长制品使用寿命对节省资源和节约提高轮胎性能与减少汽车燃料消耗，降低CO2能源有利。

废弃物的再利用和原材料的安全性也是重要的研究课题。

3.1.1配合体系与拉伸强度的关系拉伸强度是表征制品能够抵抗拉伸破坏的能力，是评价硫化胶性能最重要的依据之一。

（1）橡胶的拉伸破坏理论橡胶制品一般是在错综复杂使用条件下，承受各种应力作用产生各种形变。

材料的破坏是一种极为复杂的力学现象。

橡胶的拉伸断裂破坏理论主要有分子理论（Taylor理论）和裂缝理论（Griffith理论）两种。

Taylor从微观结构出发，认为材料的断裂在微观上必然有原子间键的断裂，即主价键的断裂，对橡胶来讲，主要取决于受力方向上的分子链段。

随着近代测试技术的发展已能直接观测到共价键断裂这样的微观过程。

它大致分为三个阶段：第一阶段由于结构的不均匀性，使负载分布不均匀，结果在一些共价键上应力集中，形成局部断裂点；第二阶段是在集中了应力的共价键上，由于热涨落而断裂，同时生成微裂缝；第三阶段是初始微裂缝聚集成大的主裂缝，从而引起最终的断裂。