XX514第7章橡胶配方设计
橡胶配方设计整理
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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。
橡胶成型技术配方设计
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增进剂并用;合适增长增进剂用量;合适提升温度
九、配方设计与胶料物理性能旳关系 拉伸强度
设计要点:
(1)选用自补强性橡胶或结晶性、极性生胶;分子量要大,低 分子少;
(2)选用CV体系,增进剂采用M/D并用,合适提升硫黄用量; (3)选用粒径小、表面活性大旳炭黑,用量40~60份,或白炭
五、配方设计旳内容、原则与程 序
(一)配方设计旳内容
1、拟定硫化胶旳主要性能及性能指标范围
(1)已经有成品:解剖成品,测试性能 (2)无成品:借鉴同类或相同产品或计算机模拟分析提出
2、拟定合适旳工艺条件及指标值旳范围(试验拟定) 3、拟定主体材料和配合剂旳品种与用量 4、拟定原材料旳指标范围
试验研究拟定,参照原材料出厂检测指标,以满足制品 性能要求为准。
五、配方设计旳内容、原则与程 序
基础配方(原则配方)仅涉及最基本旳组分,采用老式旳配合量,以生胶和配合剂鉴定为 目旳,反应胶料基本工艺性能及硫化胶基本物理机械性能旳配方。
基础配方旳取得:
(1)ASTM美国材料试验协会((American Society of Testing Materials )原则
性、平坦性好旳品种,如DM、CZ; (3)选用粒径小、构造性低旳炭黑,选用各项同性旳填料 (4)少用增塑剂; (5)其他措施:使用5份以内旳短纤维;
使用分散剂,提升配合剂分散性;
九、配方设计与胶料物理性能旳关系 耐磨性
设计要点:
(1)选用弹性好或强度高或有共轭构造旳生胶,如BR、NR、SBR、PU、 ACM、IR、NBR、EPDM等;
(2)选用硫黄/增进剂CZ或硫黄/增进剂CZ(主)/TMTD硫化体系,NR为主 旳胶料,硫黄用量1.8~2.5份;以BR为主胶料,硫黄用量1.5~1.8份;
橡胶配方设计综合实验
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橡胶配方设计综合实验
橡胶配方设计综合实验
橡胶是一种非常重要的材料,被广泛应用于汽车、航空、医疗、建筑等领域。
橡胶材料的性能和特性,是由其化学成分和配方所决定的。
在橡胶的制造过程中,配方的设计是非常关键的。
本文将介绍橡胶配方设计综合实验。
橡胶配方的设计包括橡胶的基础成分、填充物、增塑剂、抗氧化剂和交联剂的选择及其比例。
橡胶的基础成分一般包括橡胶原料和增塑剂。
橡胶原料有天然橡胶和合成橡胶两种,而增塑剂则是为了提高橡胶材料的柔软度和可塑性。
填充物有助于提高橡胶的强度和硬度,抗氧化剂可以延长橡胶的使用寿命,交联剂则是为了使橡胶固化。
橡胶配方实验是为了确定最佳的橡胶配方,使橡胶的性能达到最优化。
在实验中,首先确定所需的橡胶性能和特性,然后根据这些要求来选择橡胶材料、填充物和化学品。
接下来就是确定配方的比例,这需要进行一系列实验,包括挤出试验、硬度试验、拉伸强度试验、撕裂强度试验、磨损试验和膨胀试验等。
通过这些试验,可以确定最佳的橡胶配方。
综合实验是将所有试验结果综合在一起,以便确定最佳的橡胶配方。
这种实验使用的是正交试验设计方法,这种方法使用最少的实验次数来获得最多的信息。
正交试验可以将试验分解成多组实验,每组实验只有一种变量不同。
通过分析各组实
验结果,就可以确定配方中各成分的最佳比例,以获得最佳的性能。
总之,橡胶配方设计综合实验是一项非常重要的工作。
通过对各种成分的选择和比例的确定,可以获得最佳的橡胶性能和特性。
在工业生产中,这种实验可以有效地提高橡胶产品的质量和生产效率。
橡胶配方设计基础资料
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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
1.4 橡胶配方设计方法
橡胶配方设计主要依赖于人们在生产当中积累的 经验规律,通过大量而繁复的试验来优化配方,造 成大量人力、物力的浪费。
随着科学技术在各个领域的进步和发展,尤其是 计算机技术的迅速发展,橡胶行业已经开始采用计 算机进行配方设计。
1.单因素设计方法
因素:需要考察的影响试验胶料性能指标的因素, 如橡胶配方组分中的硫化剂、补强剂、防老剂等; 水平:每个试验因素可能取值的状态
确定性能 试验项目
➢加工性能 ➢ 物机性能 ➢ 使用性能
➢其他性能:视产品而定
(4)进行试验并选取最佳配方(试验室进行)
塑炼 混炼 制成硫化胶试样 性能测试 数据整理 对比,取舍 初选最佳配方
(5)复试并扩大中试(车间中进行)
试验配方 复试3-5次
车间规模 试验
检验胶料的工艺性能、 硫化胶的物机性能 和成品的机床性能
单因素配方试验设计主要就是研究某单一试验因 素,如促进剂、炭黑、防老剂或某一新型原材料, 在某一变量区间内,确定哪一个值的性能最优。
这样的设计方法主要包括:黄金分割法(0.618 法)、平分法(对分法)、分批试验法、抛物线法、 爬山法。
2020/9/25
黄金分割法
黄金分割点在线段L的0.618处,故此法又称0.618 法。
(3)原材料价廉易得; (4)重点设计主要性能
橡胶配方设计
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4.2.2 配合体系与撕裂强度的关系
指将带有切口的试片撕裂时所需的最大力,其单位为N/m。 ⑴ 橡胶品种
天然橡胶、氯丁橡胶等结晶性橡胶的撕裂性较好。几种橡胶的抗 撕裂性强弱顺序是:NR>CR>SBR>NBR ⑵ 硫化体系 多硫键具有较高的撕裂强度。 ⑶ 填充体系 粒子细、活性大的炭黑、白炭黑补强时,撕裂强度明显改善;炭 黑用量一般在50~60phr时可获得最高撕裂强度。但用量过大时撕 裂强度反而下降。 ⑷ 增塑体系 适当加入增塑剂有助于撕裂强度的提高,主要是一些树脂类如古 马隆树脂、酚醛树脂等。
炼性主要取决于配合剂与橡胶之间的浸润性。 疏水性填充剂,如炭黑容易被橡胶所浸润,混炼性能较好;亲水
性填充剂,如碳酸钙、陶土、白炭黑等,不易被橡胶浸润,混炼 性能较差。可通过化学改性,或加入表面活性剂加以改进。 增塑剂与橡胶的相容性一般较好,易于分散。
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3 配合体系对包辊性能的影响 胶料的包辊性能主要取决于生胶的强度和粘着性能。 影响生胶强度的因素包括生胶的分子量及其拉伸结晶性能。天
所谓配方设计就是如何确定这种比例关系,是橡胶制品生产 过程中的关键环节。
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4. 1.1 橡胶配方设计的原则
橡胶配方设计的任务是力求使橡胶制品在性能、成本和工艺可行 性三个方面取得最佳的综合平衡。通常,要遵循以下几条原则:
⑴ 充分了解制品的性能要求、使用条件;半成品的性能一般应 高于成品指标的15%。
然橡胶具有最好的包辊性能,乳聚合成橡胶次之,溶聚的,特别 是分子量分布较宽的橡胶包辊性能较差。改善的途径有以下几种 ⑴ 通过加入活性、结构性高的填充剂,如炭黑、白炭黑等增加生 胶的强度,进而提高胶料地包辊性能。 ⑵ 加入增粘性增塑剂 如高芳烃操作油、松焦油、古马隆树脂、 酚醛树脂等。 ⑶ 与少量天然橡胶并用。
橡胶配方设计知识点归纳
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橡胶配方设计知识点归纳橡胶配方设计是橡胶制品生产过程中的重要环节,涉及橡胶成分的选择和合理配比等方面。
本文将从橡胶材料的选择、添加剂的选用、硫化系统的设计以及橡胶配方的优化等几个方面,对橡胶配方设计的知识点进行归纳和阐述。
1. 橡胶材料的选择橡胶制品的性能取决于选择的橡胶材料。
橡胶材料常见的有天然橡胶和合成橡胶。
天然橡胶具有良好的弹性和抗拉性能,但耐磨性较差;合成橡胶种类繁多,可以根据需要选择不同种类的合成橡胶,如丁腈橡胶、丁苯橡胶等。
在橡胶配方设计中,需要根据产品的要求选择合适的橡胶材料,并进行混炼。
2. 添加剂的选用除了橡胶材料外,配方中通常还需要添加各种添加剂来改善橡胶制品的性能。
添加剂包括增塑剂、增强剂、防老剂、硫化剂等。
增塑剂可提高橡胶的柔软性和可加工性,增强剂可以提高橡胶的强度和耐磨性,防老剂可以延长橡胶制品的使用寿命,而硫化剂则是橡胶配方中必不可少的成分,其作用是促使橡胶发生硫化反应,使之具有弹性。
3. 硫化系统的设计硫化系统是橡胶配方设计中的关键部分。
硫化反应是橡胶成型过程中的一项重要工艺,通过将硫化剂加入橡胶中,发生交联反应,使橡胶具有更好的力学性能和耐用性。
硫化系统的设计包括硫化剂的选择、硫化剂与促进剂的配比、硫化温度和时间等因素。
不同的橡胶制品对硫化系统的要求有所不同,因此在配方设计时需要根据具体情况进行调整和优化。
4. 橡胶配方的优化橡胶配方的优化是指通过合理的调整橡胶配方的比例和成分,以获得最佳的橡胶制品性能。
橡胶配方的优化需要综合考虑多种因素,如橡胶材料、添加剂的选择和比例、硫化系统的设计等。
通过试验和实践,不断调整和改进配方,可以使橡胶制品的性能得到提高,达到更好的使用效果。
总结:橡胶配方设计是橡胶制品生产中不可或缺的一环,涉及橡胶材料的选择、添加剂的选用、硫化系统的设计以及配方的优化等多个方面。
只有通过科学合理的配方设计,才能制备出性能稳定、质量可靠的橡胶制品。
因此,在进行橡胶配方设计时,需要充分考虑各种因素,并根据具体要求进行精确的调整和优化,以获得最佳的产品性能。
橡胶配方设计原理
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橡胶密封圈在受到外力作用后需要具有良好的弹性恢复性能,以保证密封效果。通常通过 调整配方中的硫化剂比例来实现。
06
橡胶配方设计的发展趋势和挑战
高性能橡胶材料的研发
高强度、高耐磨性
通过添加增强填料和改性剂,提高橡胶材料的强度和耐磨性,以 满足各种高负荷和高摩擦工况的要求。
高温性能和耐老化性能
通过选用耐高温和抗氧化的橡胶品种,以及添加抗老化剂,提高橡 胶材料在高温和老化条件下的性能表现。
电绝缘性和阻燃性
通过选用具有电绝缘性能和阻燃性能的橡胶品种,以及添加相应的 填料和助剂,提高橡胶材料的电绝缘性和阻燃性。
环保和可持续发展的要求
1 2 3
降低VOC排放
通过优化配方和生产工艺,降低橡胶制品在生产 和使用过程中产生的VOC排放,以减少对环境的 污染。
输送带覆盖胶配方设计
01
耐油性
输送带覆盖胶需要能够耐受各种油类物质的侵蚀,以保证输送带的正常
运行。通常通过添加适量的耐油剂来提高覆盖胶的耐油性。
02
抗磨损性
输送带在运行过程中会不断与物料和托辊摩擦,因此覆盖胶需要具备良
好的抗磨损性能。通常通过添加炭黑等填料来提高覆盖胶的抗磨损性能。
03
耐高温能
输送带在运行过程中会受到高温的影响,因此覆盖胶需要具备较好的耐
橡胶的化学性质
可塑性
耐热性和耐寒性
通过添加塑化剂来改变橡胶的可塑性, 使其更易于加工。
不同种类的橡胶具有不同的耐热和耐 寒性能。
耐油性
橡胶能够抵抗某些油类、溶剂和化学 品的侵蚀。
03
橡胶配方设计原则
橡胶的硫化体系
硫化剂
选择合适的硫化剂,如硫磺、多 硫化物等,以实现橡胶的交联反 应,提高橡胶的力学性能和耐热
橡胶配方设计应用技术
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密炼机装胶容量
Q K V
γ——胶料相对密度; k——系数(0. 65~0. 85); V——密炼机容积。
根据实训中心现有开炼机分别为XK-160(6寸)、XK250(10寸)、XK-360(14寸)、XK-400(16寸)炼 胶容量各有多少?分组分别计算。
作业布置
❖ 课内作业: ❖ 1、试将以下大底基本配方转换成生产配方(试验配方的
总质量为2.18kg) ❖ 基本配方:天然橡胶100,硫黄2,促进剂M 0.2,促进
剂 D0.8,氧化锌5,硬脂酸3,高耐磨炉黑55,轻机油 15,古马隆树脂15,防老剂D1.0,石蜡1,陶土20,合 计 218 ❖ 炭黑母炼胶配方:天然橡胶100,硬脂酸3.0,高耐磨炉 黑85,合计188。
❖ 课外作业:学生查阅相关配方的组成表示、配方的相关换 算方法;常规橡胶配方检测的试验方法等。
项目布置
❖一、任务五、橡胶配方设计原理 ❖子项目一:配方设计与硫化胶性能之间的
关系 ❖二、学生查阅相关资料主要了解如何调整
定伸应力、硬度、撕裂强度、耐磨性、永 久变形、耐屈挠性、密度等;课外对斜交 胎、子午线轮胎性能进行汇总。
的形式来表示。
❖ (3)体积分数配方 ❖ 以体积分数来表示的配方,即以胶料的总体积为
100%,生胶及各种配合剂都以体积分数来表示。 ❖ 讨论: ❖ 内容:如何将基本配方转化体积百分比配方 ❖ 安排:学生分组讨论,学生发言讨论 ❖ 教师总结:
师生讨论总结
❖子任务一:确定配方的不同表示形式 ❖子任务二:进行配方之间的换算
400
1000
18.65
1:1.27 10
18-35
X(S)K450A
橡胶配方设计
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橡胶配方设计一、橡胶配方设计的基本原则1.1 满足产品性能要求橡胶制品的性能要求包括力学性能、耐热性、耐寒性、耐油性、耐酸碱性等,配方设计要根据产品使用环境和使用要求,合理选择各种橡胶材料和助剂,以满足产品的各项性能指标。
1.2 经济适用橡胶材料和助剂价格不同,配方设计时要考虑成本因素,经济适用是保证产品竞争力的重要因素。
1.3 生产工艺可行橡胶制品生产工艺复杂,配方设计时需要考虑生产工艺可行性,避免出现生产难度大、成本高等问题。
二、橡胶配方中各种材料及其作用2.1 橡胶材料常用的橡胶材料有天然橡胶、合成橡胶和再生橡胶。
天然橡胶具有优异的物理机械性能和加工特性,但价格较高;合成橡胶种类繁多,具有多样化的物理机械性能和加工特性,但价格相对较低;再生橡胶是回收废旧橡胶制品后经过加工处理得到的材料,价格低廉,但物理机械性能和加工特性相对较差。
2.2 填料填料是橡胶配方中的重要组成部分,可以改善橡胶制品的力学性能、耐热性、耐寒性等特性。
常用的填料有碳黑、白炭黑、滑石粉、硅灰等。
2.3 功能助剂功能助剂可以改善橡胶制品的物理机械性能、加工特性和使用寿命。
常用的功能助剂有增塑剂、硫化剂、促进剂等。
2.4 加工助剂加工助剂可以提高橡胶混炼和成型的效率和质量。
常用的加工助剂有防老化剂、润滑剂等。
三、橡胶配方设计流程3.1 确定产品要求根据产品使用环境和使用要求,确定产品各项指标要求,如强度、硬度、耐磨损性等。
3.2 选择合适数量级的材料根据产品要求和经济适用原则,选择合适数量级的橡胶材料、填料和助剂。
3.3 设计初步配方根据所选材料的特性和配比原则,设计初步配方,并进行小批量试制,测试各项性能指标。
3.4 优化配方根据试制结果,对配方进行优化调整,再次试制并测试各项性能指标,直至达到产品要求。
3.5 稳定生产确定最终配方后,进行大批量生产,并对生产过程中的各项参数进行控制和调整,保证产品稳定性能。
四、橡胶配方设计常见问题及解决方法4.1 配方中填料过多或过少导致产品性能不稳定。
橡胶配方设计的程序
![橡胶配方设计的程序](https://img.taocdn.com/s3/m/9be8b12ab80d6c85ec3a87c24028915f814d8444.png)
橡胶配方设计的程序橡胶配方设计是橡胶企业一项经常性的技术活动,在进行橡胶配方设计时,其程序包括以下几个步骤:(1)进行技术调研,收集有关资料在技术调研中,主要了解制品(特别新产品或老产品改造)的使用条件、性能要求及存在问题。
与此同时,还要了解同类制品和类似制品的技术状态及其橡胶配方的试验数据;了解各种胶料、配合剂的性能及发展动态;了解新的加工设备及工艺方法并收集其尽可能详尽的资料,以备配方设计(包括试验、试生产和调整配方)时进行参考。
(2)拟定配方,确定试验项目根据制品的性能指标及其他设计要求,初步拟定出几个性能配方,并确定性能试验项目。
拟定配方的步骤如下:1)根据胶料的种类、性能及用途(即主要的性能指标),确定选用生橡胶的品种(单用或是并用)及含胶率。
2)根据选定生橡胶的种类及型号、工艺条件(即硫化工艺和条件等)与制品的性能特点来确定配方中硫化体系的组成与配比。
3)根据胶料的性能、加工工艺及生产成本等要求,确定补强填充剂的品种、用量以及胶料的密度等。
4)根据生橡胶及填料的种类、胶料应具有的物理性能(即硬度、弹性、耐热和耐寒性等)与加工条件来确定软化(增塑)剂的品种及用量。
5)根据产品的使用环境与条件来确定防老剂的品种与用量。
6)根据制品的特性要求来选用着色剂、发泡剂、抗静电剂、阻燃剂等专用配合剂的品种及其用量。
橡胶配方的性能试验项目通常包括硬度、弹性、耐高低温性、拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率。
永久变形、平均硫化收缩率、耐天候性能、耐热氧老化、耐臭氧老化、抗疲劳老化等。
从加工性能来看,还有可塑度、焦烧、硫化特性等项目。
此外,如果制品设计要求需要,还可以作耐油、耐化学溶剂;生热性;耐磨耗、附着力及特定的项目试验。
(3)进行必要的试验,从拟定的系列性能配方中选出最佳配方方案这个阶段的试验,一般都是在试验室进行小样试验,按试验方案进行试验和修改,初步定出最佳配方。
(4)复试与扩大中试通常所选定的最佳配方,一般都要通过数次复试,如果性能稳定合格,则可进入车间视模的试验,并生产出试制成品。
橡胶配方是如何设计
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橡胶配方是如何设计橡胶配方的设计是根据特定的应用要求和所需的性能指标进行的。
一个有效的橡胶配方应包括橡胶基础配方、添加剂、加工制备及调整等几个方面。
橡胶基础配方是橡胶制品配方设计的基础,通常包括橡胶和填充剂、增强剂、软化剂等的组成比例。
橡胶的选择取决于应用的条件和要求,比如耐磨性、耐高温性等。
填充剂可以提高橡胶的硬度、强度和耐磨性,比如炭黑、白炭黑等,增强剂可以增强橡胶的机械性能,如碳酸镁、碳酸钙等。
软化剂可以提高橡胶的可加工性和可拉伸性,例如可溶性橡胶(比如Stearic Acid)、并联型可塑剂(比如硫化剂)、干式再生胶(比如石蜡)、海藻糖酸钠、柔软木香脂、两性磺酸高聚物(比如丙烯酸)等。
添加剂是为了改善橡胶的特性而加入的。
常见的添加剂有加工助剂、稳定剂、硫化剂、促进剂等。
加工助剂可以改善橡胶的加工性能,如降低摩擦系数、防止黏炼等。
稳定剂可以延长橡胶的使用寿命,防止老化、氧化等。
硫化剂和促进剂则可以促使橡胶的硫化反应,增强橡胶的强度和硬度。
加工制备是橡胶配方设计中的重要一环。
橡胶的加工通常包括混炼、塑化和硫化等过程。
混炼是为了将橡胶和各种添加剂充分混合,以便形成均匀的橡胶混合料。
常见的混炼设备有开炼机、混炼机、密炼机等。
塑化是用于改变橡胶的物理性质,使其适应特定的加工工艺。
塑化过程通常涉及加热、混合和挤出等。
硫化是通过加热使橡胶中的硫与橡胶分子发生反应,形成交联结构,从而使橡胶获得弹性和机械性能。
在配方设计过程中,还需要对配方进行调整和优化。
例如,根据橡胶配方中不同添加剂的相互作用、温度的影响以及橡胶配方在使用过程中出现的问题,进行适当的调整和优化。
同时,根据现有的技术和研究成果,可以采用试验和模拟的方法来优化配方,以提高橡胶的性能和使用寿命。
总之,橡胶配方的设计是一个复杂的过程,需要综合考虑橡胶的性能需求、工艺特点和添加剂的相互作用等多个因素。
通过合理设计橡胶配方,可以满足不同应用领域对橡胶制品性能的要求,并提高橡胶制品的使用寿命和性能。
橡胶配方设计综合实验内容及操作步骤
![橡胶配方设计综合实验内容及操作步骤](https://img.taocdn.com/s3/m/a1d669570a1c59eef8c75fbfc77da26924c59661.png)
橡胶配方设计综合实验内容及操作步骤橡胶配方设计综合实验是一项非常重要的测试,可以帮助研究人员制定出最适合不同工业和应用需求的橡胶配方。
在本文中,我们将介绍该实验的内容和操作步骤。
一、实验内容橡胶配方设计综合实验是为了探究基本橡胶原料的作用和其量效应,以确定最佳配方。
实验包括以下内容:1. 填充剂质量分数:通过改变填充剂的质量分数来测试其对橡胶性能的影响。
典型的填充剂包括碳黑、二氧化硅、纤维素等。
2. 添加剂筛选:在一定量的填充剂中,尝试添加不同种类和用途的添加剂,如硫化促进剂、防老化剂、加工助剂等。
比较其影响和组合。
3. 比较不同的硫化体系:将相同的橡胶混合物硫化成不同的硫化体系,比较不同体系对橡胶物理和化学性质的影响。
4. 变化硫化温度和时间:改变硫化温度和时间,以评估其对橡胶上性能的影响。
5. 完整性能测试:最后,测试橡胶混合物的物理和化学性能,包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度、抗压缩性能、防老化性能等。
二、操作步骤以下是进行橡胶配方设计综合实验的基本操作步骤:1. 准备实验样品首先需要准备原材料,通常包括天然橡胶或合成橡胶、填充剂、硫化剂、硫化促进剂、防老化剂、加工助剂和其他添加剂。
2. 按比例混合原材料按照制定好的配方和工艺要求,将原材料混合到一起,其中填充剂和添加剂应该先混合在一起,再与其他原材料混合。
3. 热塑性挤出和硫化将混合物放入热塑性挤出机中进行挤出,然后将其硫化成成型件。
4. 物性测试对制造出来的橡胶样品进行物理和化学性能测定。
待测性能包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度、抗压缩性能、防老化性能等。
5. 数据记录与分析根据实验结果,记录每一组实验所使用的配方、工艺和物性测试结果。
此外,对实验数据进行详细的分析,以确定最佳橡胶配方。
三、实验注意事项1. 实验要在专业实验室环境下进行,注意安全与卫生。
2. 在进行实验时,应尽可能地确保原材料的纯度和质量,并在每一组实验中保持一致。
3. 在混合原材料时,应遵循一定的混合次序和容量,以确保最终样品的均一性和准确性。
橡胶配方设计综合实验
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橡胶配方设计综合实验橡胶是一种广泛应用于各个领域的重要材料,其应用范围涉及汽车、航空、建筑等多个行业。
随着经济的不断发展,如何设计更好的橡胶配方已成为制造业必须面对的重要问题。
橡胶的基本组成橡胶的主要成分为天然橡胶和合成橡胶。
其中,天然橡胶是采自橡胶树的乳浆,具有良好的拉伸性和抗裂性能,但价格昂贵、生产成本高。
而合成橡胶则是通过化学反应合成的,成本低,性质稳定,广泛应用于生产中。
橡胶配方设计参数橡胶的配方设计需要考虑各种参数,如硫化剂、促进剂、填充剂、增塑剂、抗氧剂等。
硫化剂是橡胶硫化的主要成分,可增强橡胶的耐热性、耐寒性和耐磨性。
促进剂可促进硫化反应的快速进行,缩短硫化时间,提高橡胶的强度和耐久性。
填充剂可增加橡胶的硬度和机械强度,降低成本。
增塑剂可使橡胶表面光滑和柔软,提高橡胶的柔韧性和弯曲性。
抗氧剂可防止橡胶老化,提高耐候性。
橡胶配方设计实验流程橡胶配方设计实验是一项复杂的工作,需要专业技术人员进行设计和实验操作。
其主要流程如下:1.确定配方比例和稀释剂:首先需要根据橡胶的用途确定所需的硫化剂、促进剂、填充剂、增塑剂和抗氧剂的种类和比例,同时确定合适的稀释剂。
2.制备样品:根据配方比例将各种原材料混合均匀,并加入所需的稀释剂,然后进行搅拌,直到成为均匀的橡胶浆料。
3.测试样品性能:将制备好的样品进行机械测试,如耐热性、拉伸强度、耐磨性等,并记录数据。
4.分析测试数据:根据测试数据进行分析,评估橡胶样品的性能,并确定是否需要对配方进行调整。
5.优化配方:根据测试结果和分析数据,对配方进行调整,直到所得的橡胶样品达到预期效果。
6.缩小规模测试:在确定了最佳配方之后,进行小规模测试,验证样品效果,并确定生产工艺流程。
总结橡胶配方设计是一项综合性的工作,需要对原材料性能及各种参数进行深入了解,并进行不断的实验和调优。
通过实验分析及经验总结可以提高橡胶材料的性能,减少生产成本,提高加工效率,为制造业的发展提供更为有力的支持。
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撕裂强度的影响因素: ➢胶种本身强度好,如结晶性橡胶的撕裂强
度好;
➢胶料要均质,应尽量避免弱结构出现,因 裂口撕裂总向弱处扩展,故各向异性的胶 料不宜使用;
✓ 补强剂: 应选用优秀补强性填充剂; 最适宜用量。
✓ 硫化体系:应有适当交联度,用常硫硫化体系,一 般用S量2~3份,使生成较多多硫键,有利于抗张强 度的提高。
✓ 交联键型影响强度,一般是S/促>TMTD>过氧化物 >辐射硫化。
✓ 软化增塑剂: 要适量选配,要求是以保证混炼均匀分散和胶料 均质化为度。
➢ 软化剂: ✓ 含芳烃高的和粘度大的操作油、松焦油、树脂、
古马隆树脂、烷基酚醛树脂等可提高粘着性有利 包辊; ✓ StA、硬脂酸锌、蜡类、油膏等易使胶料脱辊。 ➢ 填料: ✓ 补强性高的填料如C.B、白碳黑、硬质陶土、活 性碳酸钙等能增加胶料的强度,使包辊性增加; ✓ 而硫酸镁、钛白粉、滑石粉等填料使混炼胶强度 降低,包辊性差。
弹性——能显高弹性的胶料,应满足以下结 构条件:
➢ 线型长链高分子结构; ➢ 链柔性大,链间作用力较小,呈粘弹态而不
结晶和非玻璃态; ➢ 适当交联消除链间滑移,能避免塑性形变。
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XX514第7章橡胶配方设计
• 7.3 与硫化胶性能的关系
➢ 设计配方时应考虑: ✓ 胶种:弹性好(柔性大),NR、BR最好,IIR最差。 ✓ 含胶率:宜高些为好。 ✓ 硫化体系的设计 控制适当交联度并形成活动性较大的多硫键; 适当噻唑类和胍类促进剂并用; 避免用超速级促进剂。
➢ 软化剂:适量配些软化剂利于胶料结构取向和转向, 用些石油类树脂或古马隆树脂保强度,对增加粘性也 有利。
➢ 耐磨性: ✓ 磨蚀磨耗:在路面差的行驶条件下(有尖石等),在
轮胎表面出现纵向裂纹的现象。 ✓ 打卷磨耗:路面较平,轮胎表面不平有突起部分,
在行驶过程中凸起部分打卷。 ✓ 疲劳磨耗:轮胎行驶时在交替的应力应变条件下发
Vi / ∑Vi×100%
以胶料总体积为100%,以配方中每一组分体积占配方总
体积的%表示。
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XX514第7章橡胶配方设计
橡胶配方设计的具体化论述
✓ 生产配方:生产中实际使用的配方表示形式。 • 炼胶机容量的经验计算式:
V=0.042DL(英制)或 V=0.0065DL(公制) V: 炼胶机容量(升);D——炼胶机辊筒直径(寸或厘米); L: 炼胶机辊筒长度(寸或厘米)。 • 炼胶机每次混炼的总重量(W)=γ×V • 换算系数=W/∑Wi=混炼总重量/基本配方重量份总数 • 生产配方中各配合剂的重量= Wi×换算系数
强度—— 包括抗张(扯断)、伸长(断裂)、定伸 (模量)、硬度(刚性)、撕裂、耐磨及永久变形 等,项目较多且内外关系复杂。
✓ 抗张强度MPa和伸长率%:是强度性能主要
测试项目。
本身强度好
材料抗张强度好,应 应力要分散
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材料要均质
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✓ 胶种:宜选用NR、CR等结晶性橡胶或CSM等,含 胶率可达60%;
• 7.4 与未硫化胶料工艺性能的关系
工艺性能
可塑性(门尼粘度) 混炼性(包辊性、混入分散性) 压延压出收缩膨胀性 粘着性 硫化特性(焦烧性、硫速、平坦性、 返原性) 喷霜
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XX514第7章橡胶配方设计
可塑性(粘度) ➢ 选择生胶品种:各类生胶都具有一定的门尼粘度值;
用化学塑解剂可使橡胶分子链断链产生自由基,引起氧 化断链,使塑性降低。 ➢ 加入软化增塑剂:直接使粘度降低,塑性提高。 ➢ 加入填料:粘度增加,塑性降低。 ➢ 高温操作时,SR有凝胶生成,使粘度增加,塑性降低。 ✓ 防止凝胶生成:加入防264、防DNP等凝胶抑制剂。 ➢ 其它配合剂
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XX514第7章橡胶配方设计
橡胶配方设计的具体化论述
➢ 一个目的:满足使用性能的要求,充分发挥高分 子材料应有的宝贵性能,使产品达到优质高产。
➢ 二项内容: ✓ 正确选用聚合物和各类配合剂; ✓ 合理确定含胶率和各组分间的配比用量。
➢ 三类配方: ✓ 基础配方或研究配方; ✓ 性能配方或试验配方——技术配方; ✓ 工艺配方——生产配方。
➢ 胶种:应选生热性小的弹性好的生胶为宜,如NR、BR、 CR、SBR,或采用合理并用。
➢ 硫化体系:采用能形成多硫键的硫化体系,如传统的硫磺 硫化体系。若要兼顾耐热性和耐老化性,则可选SEV体系 或S/非S并用体系。
➢ 补强填充体系:选补强性好的,用量多一些(~50phr),以 增加韧性强度。
➢ 软化剂:选用古马隆树脂、松焦油,用量宜少些。 ➢ 防老:防4010、4010NA、H、AW等为佳,用量可稍多。
并适当增大交联密度,使交联键均匀分布,硫化工 艺控制在正硫化后期。
➢ 补强填充体系:加入少量弱补强剂(以保弹性)。 ➢ 软化增塑体系:加入软化点较低的油,尽量减少橡
胶分子间的相互作用,主要有操作油、石蜡油、沥 青等。
➢ 在受交变的应力应变作用时,材料发生了破坏,这是橡胶 制品通常遇到的“疲劳破坏”现象。
➢ 补强剂:宜选结构度高或粒径较大的C.B好。密封件胶 料性能多不苛求强度而着重于弹性和低压缩变形,因 而常选半硬质C.B或软质C.B。
➢ 防老体系:要视环境因素和使用条件而合适选用,此 虽间接影响但相当重要,不可忽视。
• 耐疲劳性
定义:当受交替的应力应变作用时,材料的结构或 性质发生变化。
➢ 胶种:采用弹性好的NR、BR。 ➢ 硫化体系:使硫化胶形成低硫键结构(采用EV体系)
联度低些;促进剂宜用噻唑类,平坦性好些; ➢ 需添加填料时应选用补强性低的软质碳黑和白色
填料如陶土、碳酸钙等,且用量越少越好; ➢ 软化剂能提高伸长率,其量也可适当多配些。
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XX514第7章橡胶配方设计
定伸强度——胶料拉伸至一定伸长率时的应力。 硬度——表示胶料抵抗外力压入的能力。
相似点:都为非断裂形变下的模量。 不同点:定伸强度为较大形变下的拉伸模量,
而硬度为较小形变下的压缩模量。
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➢ 生胶:选择除考虑结晶性外,还受链的刚柔性影 响,一般选NR、CR、NBR等。
➢ 硫化体系:使交联密度大或生成C-S-C、C-C等强 键的硫化体系。
➢ 补强填充剂:使用活性硬质碳黑(粒径小、结构度 高),高填充量可使定伸强度提高。
✓ 确保安全生产和劳动保护;
✓ 配方尽可能力求简化而无需不必要的繁琐。
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XX514第7章橡胶配方设计
•橡胶配方设计的具体化论述
➢ 六步程序——配方设计的步骤 ✓ 确定胶料的技术要求 ✓ 收集技术资料 ✓ 制订基本配方和性能试验项目——拟方 ✓ 进行试验并选取最佳配方——小试选方 ✓ 复试和扩大中试 ✓ 确定生产配方——定方投产
混炼性
生胶的强度高
➢包辊性取决于 粘性好 有收缩性
➢ 生胶: NR强度高、粘性好,故包辊性好。SBR 收缩性大,故包辊性也好。
➢ CR的生胶强度和粘着性好,所以包辊性也好,但 CR热敏性大,易粘辊。其余SR由于生胶强度差, 包辊性差,故应从配方上加以改进。
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XX514第7章橡胶配方设计
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XX514第7章橡胶配方设计
• 永久变形
➢ 胶种:一般选弹性好的生胶,如BR、NR等。但也需 结合其它性能要求,如油封用NBR,密封件也有用 EPR的。若有氧存在下,SBR的压缩变形会比IIR大。
➢ 硫化体系:应使形成低硫或C-C强键并适当交联度,有 些胶料又受二次硫化影响很大,适当高温度和较长时 间有利。
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XX514第7章橡胶配方设计
•橡胶配方设计的具体化论述
➢ 五条原则:
✓ 尽量节约原材料,降低成本,提高产品质量——
多快好省原则;
✓ 使胶料适合于混炼、压延、压出、硫化等工艺操作, 并有利于提高设备的生产效率;
✓ 考虑产品各部位不同胶料的整体配合,使各部件胶 料在硫速和硫化胶性能上达到协调;
生生热破坏,无明显断裂花纹。
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XX514第7章橡胶配方设计
➢ NR:在一般磨耗条件下耐磨性好。 ➢ SBR:在高温条件下耐磨性好。 ➢ BR:在苛刻条件下(如高速时)耐磨性好。 ➢ 若在极高速时(在100~130 km/hr速度下使用的飞机
轮胎等),因除要求耐磨性好外,还要求抗湿滑性 高,故以氯化IIR为好。 ➢ 配方设计时应考虑多方面因素,胶种是基础,补强 剂为主要因素,其它组分该相应配合。
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XX514第7章橡胶配方设计
橡胶配方设计的具体化论述
➢ 四种组成表示方法
✓ 重量份(基本配方) Wi,∑Wi 以橡胶重量为100份,其它配合剂均以相对重量份表示。
✓ 重量百分数配方 Wi /∑Wi×100% 以胶料总重量100%计,生胶及各类配合剂所占的重量百 分数表示。
✓ 体积百分数配方(体积配方) Wi /γi= Vi
部分S,有利于耐磨性提高。
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XX514第7章橡胶配方设计
➢ 防老体系——相当重要。 轮胎胶料中多选用4010NA、RD和BLE并用,再配加 石蜡物理防护,其中BLE还有增粘性,综合效果好。
➢ 软化剂——会使耐磨性降低,但为提高耐磨性,一般 补强剂用量均在30~50phr,混炼分散率较差,必须配 适量软化剂,以促使加速分散而不致过炼为度。
XX514-第7章橡胶配方 设计
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2020/11/3
XX514第7章橡胶配方设计