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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。
橡胶配方设计概述橡胶的硫化（交联）交联是橡胶高弹性的基础，其特点是在一个橡胶分子链上仅形成少数几处交联点，因此不会影响橡胶分子链段的运动。
橡胶的硫化体系较多，常见的有：硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系、树脂硫化体系、氧化物硫化体系等。
硫黄硫化体系主要适应于二烯类橡胶，其硫化活性点是在双键旁边的α氢原子。
组成：硫黄活性剂：氧化锌，硬脂酸促进剂：噻唑类（DM，M），次磺酰胺类（CZ，NOBS），秋兰姆类（TETD，TMTM，TMTD），胍（D）表1硫黄硫化体系分类过氧化物硫化体系-自由基机理1常见的过氧化物有：DCP （二枯基过氧化物）、BPO 、DCBP 、双2，52助交联剂：抑制聚合难自由基无用的副反应。
如TAIC ，TAC ，HVA-2过氧化物硫化橡胶性能特点：老化性能好，压缩永久变形小，制品透明性好。
表2过氧化物的交联效率这是含卤素橡胶的主要硫化剂。
通常有氧化锌/氧化镁（5/4）、氧化铅或四氧化三铅（10-20，耐水制品）橡胶的填料未加填料的橡胶，力学性能和工艺性能均较差，无法使用。
作用·补强性：拉伸强度，撕裂强度，耐磨性·加工性能·降低成本填料的结构粒径一般来说，粒径越小，强度越高。
表3常用补强剂及填充剂的粒径范围（mμ）粒子形状及内部结构（吸油值法，DBP）。
一般吸油值越大，结构性越强，改善性能越明显。
比表面积粒子形状（BET法，CATB法）。
比表面积越大，强度越高。
化学结构反应性（PH值表示）。
如炭黑表面的羧基、白炭黑和普通浅色填料表面的羟基等，酸性填料常影响橡胶的硫化，因此需加入活性剂，消除酸性。
填料的处理方法填料表面一般为亲水性的，而聚合物是憎水的，两者相容性较差，必须进行表面处理。
表面活性剂（1）结构：有机化合物，具有不对称的分子结构，由亲水和疏水两部分基团组成。
（2）亲水部分：-OH，-COOH，-NH2，-NO2，-SH（3）疏水部分：长链式、苯环式或烃类偶联剂（1）分类：硅烷，钛酸酯、铝酸酯、高分子偶联剂等（2）结构特点：亲水部分与表面活性剂相似，但疏水部分能与聚合物形成化学结合或物理缠结。
《橡胶配方设计》课程教学大纲课程代码：050342012课程英文名称： Rubber formula design课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：高分子材料与工程大纲编写（修订）时间：2017. 06一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标橡胶配方设计是高等工科院校高分子材料与工程专业选修的一门获得不同功能橡胶配方设计知识的专业课。
它主要介绍橡胶配方设计所涉及的基本知识、配方与工艺性能的关系，以使学生提高橡胶配制的技术水平和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1.熟悉橡胶配方设计的若干基本概念；2.掌握橡胶配方设计原理及方法；3.熟悉橡胶配方设计与硫化胶性能及加工性能的相关性。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：熟悉橡胶配方设计的原则和程序；熟悉橡胶配方的鉴定及测试；掌握橡胶配方的设计原理；了解几种特种橡胶和功能橡胶的配方设计。
2.基本能力：具有初步研究、设计、开发橡胶配方的基本能力。
3.基本技能：橡胶性能的测试和橡胶配方的评价。
（三）实施说明1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2.教学手段：本课程在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
3.可以结合当前研究热点及自己的研究安排授课的具体内容，但授课内容必须是橡胶配方与改性的知识。
（四）对先修课的要求本课程应在《高聚物合成工艺》、《高分子材料成型加工》结束后开设。
（五）对习题课、实验环节的要求1.本课程对习题课和实践环节无要求。
2.作业题内容以基本知识和工艺为主，作业要能起到巩固知识，提高分析问题、解决问题能力。
学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。
橡胶配方主要满足以下三方面：1、硫化胶料的物理性能；2、混炼胶的加工工艺性能；3、满足以上要求的最低配料成本。
橡胶配方第一个步骤是选择主体橡胶，根据橡胶制品要求的性能不同，需要选用不同的橡胶，例如：耐磨选用顺丁橡胶、耐热选三元乙丙橡胶、耐油选用丁腈胶等。
橡胶配方按功用可分为五大体系，①主体生胶；②操作体系③硫化体系；④性能体系；⑤成本体系；主体生胶生胶、再生胶：为橡胶配合料中的主成分，是主体材料，决定橡胶的使用性能、工艺性能和产品成本、寿命的主要因素。
未硫化的橡胶无法满足使用要求，添加硫促体系使胶料产生化学反应而在橡胶分子之间产生架桥（交联反应），交联作用使胶料由柔软、带粘性的可塑体，变成强韧的热固体。
硫促体系分硫化剂、促进剂和活化剂。
促进剂可使胶料硫化速率加快，缩短硫化时间；活化剂是用来帮助促进剂增强其活性和效能。
操作体系增塑剂：增塑剂包括物理增塑剂—软化剂、化学增塑剂、塑解剂），有助于混合，改善加工性，增加弹性。
可以帮助胶料混炼，改变其粘度，增强胶料粘性，改善制品在低温下的柔韧性。
软化剂、塑解剂、增溶剂、均匀剂、润滑剂、分散剂、增粘剂、隔离剂、脱模剂硫化体系硫化剂：使橡胶交联成为网状结构，表现其因有特性，达到和满足使用要求（S、DCP）。
促进剂：有助于提高硫化剂对胶料交联（硫化）速度以及交联程度藉以改变硫化橡胶的物理性能（如：TT、CZ···）活性剂：促进剂活化剂：用于激活促进剂使其作用更为有效，以增加硫化速率（如：ZNO···）防焦剂：防止胶料早期硫化，如PVI性能体系补强剂：可补强（增加强度）或改变橡胶制品的物理性质。
补强填充体系主要可以增加制品的硬度、抗张强度、定伸强度、抗撕裂和耐磨性等，还可以降低配方成本。
硫化剂名称密度（g/cm3）1 硫黄粉1.96-2.072 VA-7 1.42-1.473 DCP 1.0824 MOCA 1.395 TDI 1.2246 TODI 1.1977 DMMDI 1.28 PAPI 1.29 DADI 1.2促进剂名称密度（g/cm3）1 SDC 1.30-1.372 TP 1.093 SPD 1.424 CDD 1.70-1.785 PZ（ZDMC）1.65-1.746 EZ（ZDC） 1.45-1.517 BZ 1.18-1.248 DBZ 1.149 ZPD 1.5510 ZMPD 1.55-1.6011 PX 1.4612 CED 1.36-1.4213 CPD 1.8214 LMD 2.4315 LPD 2.2916 E 1.2717 SIP 1.118 ZEX 1.5619 ZIP 1.10-1.5520 ZBX 1.421 CPB 1.1722 TMTM 1.37-1.4023 TBTS 0.9824 PMTM 1.3825 TMTD（TT）1.2926 TETD 1.17-1.3027 TBTD 1.0528 PTD 1.3929 M 1.4230 DM 1.531 MZ 1.63-1.6432 DBM 1.6133 NS 1.2934 AZ 1.17-1.1835 DIBS 1.21-1.2336 CZ 1.31-1.3437 DZ 1.238 NOBS 1.34-1.4039 H 1.340 AA 1.641 D 1.13-1.1942 TPG 1.143 DOTG 1.10-1.2244 NA-22 1.4345 DETU 1.146 DBTU 1.06147 CA 1.26-1.3248 U 1.2549 F 1.31活性剂名称密度（g/cm3）1 氧化锌5.62 碳酸锌4.423 氧化镁3.20-3.234 碳酸镁2.195 氢氧化钙2.246 一氧化铅9.1-9.77 四氧化三铅8.3-9.28 碱式碳酸铅 6.5-6.89 碱式硅酸铅 5.810 硬脂酸0.911 油酸0.89-0.9012 硬脂酸锌1.05-1.1013 油酸铅1.34防老剂名称密度（g/cm3）1 AH 1.15-1.162 AP 0.983 AA 1.154 BA 1.00-1.045 RD 1.056 124 1.01-1.087 AW 1.029-1.0318 DD 0.90-0.969 BLE 1.0910 APN 1.1611 BXA 1.112 甲（A）1.16-1.1713 丁（D）1.1814 OD 0.98-1.1215 DNP 1.2616 4010NA（IPPD）1.1417 BPPD 1.04918 HPPD 1.01519 4020（DMBPPD）0.98620 688（OPPD）1.00321 4010（CPPD） 1.2922 TPPD 1.3223 DED 1.14-1.2125 DPD 1.05-1.0726 DDM（NA-11） 1.11-1.1427 MB 1.40-1.4428 MBZ 1.63-1.6429 NBC 1.2630 TNP 0.97-0.99增塑剂名称密度（g/cm3）1 机械油0.91-0.932 工业凡士林0.88-0.893 石蜡0.94 微晶石蜡0.89-0.945 石油沥青1.0-1.156 固体古马隆 1.05-1.107 松焦油1.01-1.068 松香1.19 DBP 1.04510 DOP 0.986名称密度（g/cm3）1 烟片、白皱片0.982 硬脂酸0.843 白蜡0.95 沥青1.16 精制沥青1.047 松焦油1.048 黑油膏1.089 白油膏1.0110 凡士林0.8811 碳酸钙2.6212 碳酸镁213 陶土2.614 石棉粉2.515 锌钡白4.1516 硫酸钡4.3517 云母粉318 滑石粉2.9819 白艳华220 硬质碳黑1.821 硫磺2.0722 促进剂M 1.4923 促进剂D 1.1924 防老剂A 1.1725 防老剂D 1.1726 氧化锌5.5727 氧化镁3.228 氧化铅9.3529 氧化铁4.730 棉帘线1.5。
目录一、橡胶配方设计的原则1二、橡胶配方的表示形式1三、常见基础配方21、天然橡胶(NR)基础配方22、丁苯橡胶(SBR)基础配方23、氯丁橡胶(CR)基础配方24、丁基橡胶(IIR)基础配方25、丁腈橡胶(NBR)基础配方36、顺丁橡胶(BR)基础配方37、异戊橡胶(IR)基础配方38、三元乙丙橡胶(EPDM)基础配方39、氯磺化聚乙烯(CSM)基础配方410、氯化丁基橡胶(CIIR)基础配方411、聚硫橡胶(PSR)基础配方412、丙烯酸酯橡胶(ACM)基础配方513、混炼型聚氨酯橡胶(PUR)基础配方514、氯醇橡胶(CO)基础配方515、氟橡胶(FKM)基础配方516、硅橡胶(Q)基础配方5四、汽车轮胎配方61、国外载重汽车轮胎胎面胶配方62、国内载重汽车轮胎胎面胶配方63、载重汽车轮胎胎体胶配方74、胎圈胶胶料配方75、内胎和气门嘴垫胶的配方86、子午线轮胎胎面胶配方97、载重和轿车子午线轮胎胎侧胶配方98、带束层胶配方109、子午线轮胎胎体胶料配方1010、钢丝圈各部胶料配方11五、橡胶胶管配方111、普通胶管各部件胶料配方112、耐油胶管各部件胶料配方123、耐酸胶管配方13六、输送带配方131、普通输送带胶料配方132、特种性能输送带覆盖胶配方143、普通V带胶料配方154、汽车V带各部件胶料配方155、同步带胶料配方166、胶布制品胶料配方16七、密封与减震配方171、耐油O型圈胶料配方172、油封胶料配方183、制动皮碗胶料配方194、橡胶密封条胶料配方195、汽车橡胶减震器胶料配方206、橡胶空气弹簧胶料配方207、各种胶板胶料配方218、防水卷材胶料配方229、不同防腐橡胶衬里胶料配方2210、各种橡胶衬里与金属黏合用胶浆胶料配方23八、其它用途配方241、造纸胶辊胶料配方242、印染、砻谷、印刷胶辊胶料配方253、纺纱皮圈橡胶配方254、各种纺织皮辊胶料配方265、几种食品用橡胶制品胶料配方26橡胶配方大全一、橡胶配方设计的原则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。
