橡胶配方设计基础.pptx
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C.B.
202合0/1计2/31
5kg 3kg 200g 80g 400g 160g 160g 4kg
5
100/8=12.5
3
0.2
0.08
0.4
0.16
0.16
4
13.0
基本配方/份
62.5 37.5 2.5 1.0 5.0 2.0 2.0 50.0
162.5
1.3 橡胶配方设计的种类、原则和步骤
确 定
油类：NBR、CR 刹车液：EPDM
二、 橡胶配方的组成及表示形式
1.橡胶配方的组成
橡胶配方简单地说就是一份生胶和 各种配合剂用量的配比表。
生产上的橡胶配方包含：胶料的名 称代号及用途，生胶及各种配合剂的 用量、含胶率，比重、成本及胶料的 物机性能等。
2. 配方的表示形式 1. 基本配方 以质量份数表示（mi）： 以生胶分数为100份，其余配合剂相应质量份数表示
2.配方设计的意义 ①是橡胶制品生产过程中的重要技术依据. ②对产品质量有决定性的影响. ③对产品的经济成本也有决定性的影响
例：设计胶管的内层胶
使用环境：输送气体、输送泥浆、酸、碱、 油类液体。
生 胶 的
输送气体：气密性好的橡胶IIR、NR、NBR 泥酸浆、：碱要：求SB耐R、磨E性P好DM, NR、SBR、BR
性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增 加或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配 方。 实用配方：生产配方，在满足要求的性能配方基础上 ，结合实际生产条件所得的实用投产配方。
基础配方、性能配方、实用配方是相互制约、相互 影响的。
例：橡胶基础配方： 生胶：100份；硫磺：0.5-3.5份；促进剂：0.5-1.5份 ZnO:1-10份；Hst：0.5-2.0份；防老剂：0.25-1.5份
4. 生产配方（Mi,kg）： = Q/∑mi × mi 取胶料的总质量等于炼胶机的装胶量Q，各组分以
实际用量表示。
表1-1 橡胶配方的表示形式
原材料名称， 基本配方, 质量分数 体积分数 生产配
(g/cm3)
质量份 配方/％ 配方/％ 方，kg
NR 0.92
100 62.20① 76.70② 50.0③
第1章 橡胶配方设计基础
1.1 配方表示形式
一、概述 1.概念
橡胶配方设计 ：根据橡胶产品的性能要求和工 艺条件，合理地选用原材料，并确定各种原材料的 用量配比关系，使得胶料的物性、工艺性和成本三 者取得最佳平衡。
橡胶配方：生胶和多种配合剂按照一定比例的一种
组合。 五大体系： 生胶体系(高聚物单用或并用)：母体材料或基体材料 硫化体系：与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线 型大分子变为三维网状结构，提高橡胶性能、稳定形 态的体系。 补强填充体系：在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它填 充剂，提高其力学性能，改善工艺性能，或者降低制 品成本。 防护体系：加入防老剂，延缓橡胶的老化，提高制品 的使用寿命。 增塑体系：降低制品硬度和混炼胶的粘度，改善加工 工艺性能。
2. 质量百分数（mi%）：=mi /∑mi ×100% 以胶料总质量为100，生胶和配合剂质量所占比例
数来表示，主要用于计算原材料质量成本和含胶率。
3. 体积百分数表示（Vi% ）： = Vi /∑Vi ×100% 以胶料总体积为100，生胶和配合剂体积所占比例
数来表示，主要用于计算原材料体积成本。
硬脂酸 3.00 0.92
炭黑 45.00 1.80
防老剂 1.00 1.12
合计 157.50 — 140.62
63.49
77.30 20.00
含配合剂母胶的配方计算：
例如：促进剂M母胶配方
NR
100
促进剂M 20
ZnO
5
合计
125
原材料 基本配方 生产配方
名称 质量份
kg
X促M母=1/(20/125)=6.25份 母胶中：
（一）配方设计的内容 1、确定硫化胶的主要性能及性能指标范围
（1）已有成品：解剖成品，测试性能 （2）无成品：借鉴同类或相似产品或计算机模拟分析提出
2、确定合适的工艺条件及指标值的范围
实验研究确定
3、确定主体材料和配合剂的品种与用量
实验研究确定
4、确定原材料的指标范围
实验研究确定，参考原材料出厂检测指标，以满足制品 性能要求为准。
硫磺 2.05
3
1.86
1.03
1.5
促进剂M 1.42
1
0.60
0.50
0.5
ZnO 5.57
5
3.10
0.63
2.5
St 0.92
2
1.24
1.54
1.0
C.B. 1.80
50Βιβλιοθήκη Baidu
31.00
19.60
25.0
合计
161
100.00 100.00
80.5
1.2 配方换算
①质量分数配方计算：mi%=mi×(100/∑mi) ②体积分数配方计算：Vi%=mi/ρi×[100/∑(mi/ ρi)] ③生产配方计算：Mi=mi×(Q/ ∑mi)
合计
161
80.5
合计
161
80.5
2020/12/31
由生产配方计算基本配方：
mi=Mi×（100/∑M胶）
mi——基本配方中各组分的份数；
Mi——生产配方中各组分的实际质量，kg；
∑M胶——生产配方中生胶的总质量。
原材料 名称
生产配方
统一单位 配方/kg
转换系数
NR SBR
S 促M ZnO
St 防4020
XNR=6.25×(100/125)=5份
XZnO=6.25×(5/125)=0.25份
原材料 基本配方 生产配方
名称 质量份
kg
NR
100
50.0
S
3
1.5
促M
1
0.5
ZnO
5
2.5
St
2
1.0
C.B.
50
25.0
NR
95
S
3
促M母胶 6.25
ZnO
4.75
St
2
C.B.
50
47.5 1.5 3.125 2.375 1 25
5、计算成本
（二） 配方设计的种类
实用配方（生产配方） 性能配方（技术配方） 基础配方（标准配方）
基础配方：标准配方，仅包括最基本的组分，采用 传统的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映 胶料基本工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配 方。 基础配方的获得： （1）ASTM标准 （2）根据实验的基本情况进行拟定 （3）借鉴同类或类似产品的生产配方
作业：将下述基本配方换算成其它形式表示的配方，假 设炼胶机的容量为31. 50Kg，要求写出换算公式。
组分 质量/份 密度/ 体积/份 质量
体积 生产配方
（g/cm3）
百分数/% 百分数/% /Kg
NR 100.00 0.92 108.70
S
2.75
促M 0.75
ZnO 5.00
2.05 1.42 5.57
202合0/1计2/31
5kg 3kg 200g 80g 400g 160g 160g 4kg
5
100/8=12.5
3
0.2
0.08
0.4
0.16
0.16
4
13.0
基本配方/份
62.5 37.5 2.5 1.0 5.0 2.0 2.0 50.0
162.5
1.3 橡胶配方设计的种类、原则和步骤
确 定
油类：NBR、CR 刹车液：EPDM
二、 橡胶配方的组成及表示形式
1.橡胶配方的组成
橡胶配方简单地说就是一份生胶和 各种配合剂用量的配比表。
生产上的橡胶配方包含：胶料的名 称代号及用途，生胶及各种配合剂的 用量、含胶率，比重、成本及胶料的 物机性能等。
2. 配方的表示形式 1. 基本配方 以质量份数表示（mi）： 以生胶分数为100份，其余配合剂相应质量份数表示
2.配方设计的意义 ①是橡胶制品生产过程中的重要技术依据. ②对产品质量有决定性的影响. ③对产品的经济成本也有决定性的影响
例：设计胶管的内层胶
使用环境：输送气体、输送泥浆、酸、碱、 油类液体。
生 胶 的
输送气体：气密性好的橡胶IIR、NR、NBR 泥酸浆、：碱要：求SB耐R、磨E性P好DM, NR、SBR、BR
性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增 加或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配 方。 实用配方：生产配方，在满足要求的性能配方基础上 ，结合实际生产条件所得的实用投产配方。
基础配方、性能配方、实用配方是相互制约、相互 影响的。
例：橡胶基础配方： 生胶：100份；硫磺：0.5-3.5份；促进剂：0.5-1.5份 ZnO:1-10份；Hst：0.5-2.0份；防老剂：0.25-1.5份
4. 生产配方（Mi,kg）： = Q/∑mi × mi 取胶料的总质量等于炼胶机的装胶量Q，各组分以
实际用量表示。
表1-1 橡胶配方的表示形式
原材料名称， 基本配方, 质量分数 体积分数 生产配
(g/cm3)
质量份 配方/％ 配方/％ 方，kg
NR 0.92
100 62.20① 76.70② 50.0③
第1章 橡胶配方设计基础
1.1 配方表示形式
一、概述 1.概念
橡胶配方设计 ：根据橡胶产品的性能要求和工 艺条件，合理地选用原材料，并确定各种原材料的 用量配比关系，使得胶料的物性、工艺性和成本三 者取得最佳平衡。
橡胶配方：生胶和多种配合剂按照一定比例的一种
组合。 五大体系： 生胶体系(高聚物单用或并用)：母体材料或基体材料 硫化体系：与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线 型大分子变为三维网状结构，提高橡胶性能、稳定形 态的体系。 补强填充体系：在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它填 充剂，提高其力学性能，改善工艺性能，或者降低制 品成本。 防护体系：加入防老剂，延缓橡胶的老化，提高制品 的使用寿命。 增塑体系：降低制品硬度和混炼胶的粘度，改善加工 工艺性能。
2. 质量百分数（mi%）：=mi /∑mi ×100% 以胶料总质量为100，生胶和配合剂质量所占比例
数来表示，主要用于计算原材料质量成本和含胶率。
3. 体积百分数表示（Vi% ）： = Vi /∑Vi ×100% 以胶料总体积为100，生胶和配合剂体积所占比例
数来表示，主要用于计算原材料体积成本。
硬脂酸 3.00 0.92
炭黑 45.00 1.80
防老剂 1.00 1.12
合计 157.50 — 140.62
63.49
77.30 20.00
含配合剂母胶的配方计算：
例如：促进剂M母胶配方
NR
100
促进剂M 20
ZnO
5
合计
125
原材料 基本配方 生产配方
名称 质量份
kg
X促M母=1/(20/125)=6.25份 母胶中：
（一）配方设计的内容 1、确定硫化胶的主要性能及性能指标范围
（1）已有成品：解剖成品，测试性能 （2）无成品：借鉴同类或相似产品或计算机模拟分析提出
2、确定合适的工艺条件及指标值的范围
实验研究确定
3、确定主体材料和配合剂的品种与用量
实验研究确定
4、确定原材料的指标范围
实验研究确定，参考原材料出厂检测指标，以满足制品 性能要求为准。
硫磺 2.05
3
1.86
1.03
1.5
促进剂M 1.42
1
0.60
0.50
0.5
ZnO 5.57
5
3.10
0.63
2.5
St 0.92
2
1.24
1.54
1.0
C.B. 1.80
50Βιβλιοθήκη Baidu
31.00
19.60
25.0
合计
161
100.00 100.00
80.5
1.2 配方换算
①质量分数配方计算：mi%=mi×(100/∑mi) ②体积分数配方计算：Vi%=mi/ρi×[100/∑(mi/ ρi)] ③生产配方计算：Mi=mi×(Q/ ∑mi)
合计
161
80.5
合计
161
80.5
2020/12/31
由生产配方计算基本配方：
mi=Mi×（100/∑M胶）
mi——基本配方中各组分的份数；
Mi——生产配方中各组分的实际质量，kg；
∑M胶——生产配方中生胶的总质量。
原材料 名称
生产配方
统一单位 配方/kg
转换系数
NR SBR
S 促M ZnO
St 防4020
XNR=6.25×(100/125)=5份
XZnO=6.25×(5/125)=0.25份
原材料 基本配方 生产配方
名称 质量份
kg
NR
100
50.0
S
3
1.5
促M
1
0.5
ZnO
5
2.5
St
2
1.0
C.B.
50
25.0
NR
95
S
3
促M母胶 6.25
ZnO
4.75
St
2
C.B.
50
47.5 1.5 3.125 2.375 1 25
5、计算成本
（二） 配方设计的种类
实用配方（生产配方） 性能配方（技术配方） 基础配方（标准配方）
基础配方：标准配方，仅包括最基本的组分，采用 传统的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映 胶料基本工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配 方。 基础配方的获得： （1）ASTM标准 （2）根据实验的基本情况进行拟定 （3）借鉴同类或类似产品的生产配方
作业：将下述基本配方换算成其它形式表示的配方，假 设炼胶机的容量为31. 50Kg，要求写出换算公式。
组分 质量/份 密度/ 体积/份 质量
体积 生产配方
（g/cm3）
百分数/% 百分数/% /Kg
NR 100.00 0.92 108.70
S
2.75
促M 0.75
ZnO 5.00
2.05 1.42 5.57