1橡胶配方设计第一章-肖建斌老师

2．各部件胶料硫化速度的匹配
胶料与帘线材料均为热的不良导体，各部位胶料在硫化 过程中，受热状态差异较大，这就要求各部位胶料硫化速 度应协调同步。合理调配各部件胶料的硫化速度，达到同 步硫化，即在相同的硫化时间内，各部件胶料均达到最佳 的硫化程度。
硫化胶囊
二、胶管胶料配方设计原则
1、普通胶管 普通胶管主要是指在常温下输送空气或其 它气体以及输送水或其它液体的夹布胶管。胶 管各部件的胶料包括内层胶、擦布胶、填充胶 (中胶)和外层胶等。 2、特种胶管 特种胶管品种繁多，根据其使用条件和输 送的介质不同，主要有耐油胶管，耐酸、碱胶 管，耐热胶管，液压胶管，耐磨胶管，泥浆喷 射胶管，刹车、制动胶管，潜水胶管，食品专 用胶管等。
密度
0.92 0.95 5.57 0.92 1.32 1.42 1.17 1.02 1.8 2.6 0.93 1.06 2.05
价格
20 15 15 10 20 25 28 18 8 1 5 6 3
NR SBR ZnO SA 促CZ 促M 防老4010NA 防RD N330 CaCO3 机油 固马隆 S 合计
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
配合剂 质量份数
60 40 5 2 1 1 1.5 1.5 50 25 5 6 2 200
质量百分数 生产配方
30 20 2.5 1 0.5 0.5 0.75 0.75 25 12.5 2.5 3 1 100 12kg 8kg 1kg 400g 200g 200g 300g 300g 10kg 5kg 1kg 1.2kg 400g 40kg
三、胶带胶料配方设计原则
1、输送带 输送带的覆盖胶主要有耐磨、难燃、耐热、耐酸 碱、导静电、食品输送等类型。 2、传动带 (一)普通V带 胶料配方较多，有包布层胶、伸张层胶、帘布层胶、 压缩层胶、线绳浸胶等。 (二)汽车V带 汽车V带是在较高的环境温度下使用。普通V难以 满足使用要求。 (三)同步带 同步带是一种工作面带有齿状结构，集齿轮、链轮 和带传动的优点于一体的新型传动带。由带背、强力 层、带齿和带齿包布层组成。
未硫化橡胶加工性能的测定 1、 混炼胶的流动性
(1) 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0< P<1
h0：原始高度， h1：负荷作用3min后的高度， h2:恢复3min后的高度
可 塑 度 的 检 测 仪 器
2）门尼粘度：ML
1&# 理
２、门尼焦烧（最低扭矩上升5个门尼值） ３、混炼胶的均匀程度：切片观察法、CB分散仪、 电子显微镜
19．耐液体：耐油、耐化学溶剂、耐酸碱
体积、重量变化率及物理性质的变化率
20．粘合强度：
胶料与胶料之间：剥离强度
胶料与帘线及钢丝之间：H抽出法
加工性能和物理机械性能测试要求：
1)变异性：a.材料本身不完全均匀 b.试验步骤的变异性
2)准确度表示测定值与真实值相符的程度
3)精密度表示各次测定值彼此间相符的程度
є＝[（L1-L0）/L0]*100%
4．扯断永久变形：
S=(L2- L0)/ L0 ，％
5．撕裂强度：
Φ＝P/h，KN/m
6．有效弹性和滞后损失
12 10
C
拉伸曲线 回缩曲线
拉伸强度，MPa
8 6 4 2
A
0 0
D B
100 200 300 伸长率，％ 400 500 600
7．硬度测定：邵尔A型
4)重复性是指同一实验室中数据的准确度
5)再现性是指不同实验室间数据的准确度
4、产品结构
一、轮胎配方设计原则（整体设计、各部位设计）
1．各部位胶料定伸应力的匹配
轮胎使用过程中产生复杂变形，各部位之间相应产生 了剪切应力、压缩应力和拉伸应力，如果各部件胶料应力应变性能分布不当时，会因局部应力过大而导致轮胎早期 损坏。
• 掌握胶料加工及物性检测方法及数值大小对性能 的影响。
一 、 橡胶配方设计的定义 一、橡胶配方设计，就是根据橡胶产品的性能要
求和工艺条件合理选用原材料，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。
物理机械性能
工艺性
成本
二、橡胶配方设计特点
1．橡胶配方设计是多因素的问题; 2．橡胶配合剂种类及用量影响力不同的问题; 3．橡胶配方中各种原材料之间的交互作用强烈;
４、挤出特性：材料的挤出膨胀比、挤出外观
５、应力松弛：以时间长短来衡量
６、 胶料加工综合性能：混炼、压出特性等。
Brabender, Hakke流变仪
• 混炼胶的质量和配方总量之差与配方总量之比： ISO2393规定无填料的混炼胶为0.3％； 有填料的混炼胶为0.6％ • 常规的混炼顺序：生胶或塑炼胶共混 小药（活性剂、促进剂、防老剂、固体软化剂） 补强剂和填料
软化剂
硫化剂
混炼工艺
温度的影响
转速的影响
７、硫化特性 : 焦烧时间（ Ts1 ， Tc10 ），工艺正硫 化时间（ Tc90 ），最小转矩（ ML ），最大转矩 （MH），硫化指数100/(Tc90-Tc10)
最小转矩ML:与胶料的流动性有关；
最大转矩MH：与胶料交联密度有关； 焦烧时间（ T10 ）：又称诱导期，指胶料从加入到 模具中受热开始到转矩为M10所对应的时间； M10=ML+（MH—ML）×10％ 或
16．绝缘性：
1) 表面电阻率和体积电阻率大小
2) 介电损耗 3) 击穿电压强度 抗静电 18．扩散与渗透性能 1)透气性：内胎、瓶塞 击穿电压/厚度 106～10Ω〃cm
1015Ω〃cm以上
介电损耗越大，绝缘性越差
17．导电性：体积电阻率 10Ω〃cm以下
高分子导电、导电填料
2)透湿性和透水性：防水卷材、水坝、房屋 3)油扩散:密封件
2、程序：
基础配方：原材料试验鉴定 性能配方：针对性能指标制定的配方 实用配方：经验证符合要求的配方 生产配方：投入生产使用的配方
四、橡胶配方的组成及表示方法
橡胶配方简单地说，就是表示生胶和配合剂用量 配比表。表示方法：
1. 质量份数表示：以生胶分数为 100 ，其余配合剂相 应质量份数表示。
2. 质量百分数：以混炼胶料总质量为 100 ，生胶和配 合剂所占比例数来表示。 3. 体积百分数表示：即以胶料的总体积为100%，将基 本配方中生胶及各种配合剂的重量分数分别除以各自 的相对密度，求出体积份数。 4. 符合生产使用要求的质量配方称为生产配方，取炼 胶机的装胶量 Q 除以基本配方总质量即得换算系数， 乘以基本配方中各组分的质量份，即得实际用量。
2、橡胶加工工序
1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高流 动性和可加工性。 2）混炼：采用开炼机或密炼机使生胶与配方中各 个组分混合均匀，制成混炼胶。
3）压延：利用压延机将混炼胶或与 纺织物、钢丝等骨架材料通过压 片、压型、贴合、擦胶、贴胶等 操作制成一定规格的半成品的过 程。 4）压出：利用挤出机将混炼胶通过 口型压出各种断面半成品的过程， 如内胎、胎面、胶管等。 5）硫化：橡胶加工的最后一道工序， 通过一定的温度、压力和时间后， 使橡胶大分子由塑性状态转变为 网状弹性状态的过程。
4．工艺因素有时对橡胶配方设计起决定性作用;
5．橡胶配方设计中尽力排除试验误差;
6．配方经验规律与统计数学相结合。
三、橡胶配方设计的原则与程序
1、原则：
配方设计人员应用理论知识，用最少的物质 消耗，最短的时间，最少的工作量，通过科学的 橡胶配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律， 设计出实用配方，使制品的性能、成本和工艺可 行性等方面取得最佳的综合平衡。
12．老化性能： (1)热空气老化：拉伸强度、硬度、扯断伸长率 的变化率或保持率。 (2)臭氧老化：表面状态 13．低温性能：1)脆性温度：断裂时的最低温度 2)玻璃化温度的测定：差热分析仪 14．热性能：1)导热系数、热传导 2)分解温度或氧化起始温度 15．阻燃性:(1)氧指数：氧指数越大，阻燃性越好 装饰及汽车配件 (2)锥形量热仪：热释放速率、烟量、 点燃时间、有害气体成份等。
高强力阻燃输送带覆盖胶 原材料 氯丁橡胶 氧化镁 硬脂酸 十溴联苯醚 三氧化二锑 N330 氯化石蜡 邻苯二甲酸二辛酯 氢氧化镁 氧化锌 合计 份数 100 4 1 15 10 50 10 10 30 6 236
汽车同步带
原材料 氯丁橡胶 氧化镁 硬脂酸 促进剂DM 防老剂OD 防老剂BLE
半补强 邻苯二甲酸二辛酯 促进剂NA-22 氧化锌 合计
橡胶配方设计课程目的及意义：
理论指导
橡胶配方设计
实践应用
• 提高橡胶制品的质量；
• 改善加工工艺；
• 配合体系的生产及应用研究； • 橡胶加工设备及测试仪器； • 成本分析； • 计算机建模预测性能等。
原材料 NR/SBR ZnO 硬脂酸
组分 100/0 5 3
测试项目
ML1+4100℃ 150℃硫化仪,t10，min 150℃硫化仪,t90 ，min 硬度，邵A
第一节 单因素变量设计 第二节 多因素变量设计 第五章 橡胶制品配方设计要点（2学时)
目的和要求：
• 了解橡胶配方设计的定义、特点。
• 掌握配方设计的原则和表示方法。
• 学会计算材料的含胶率、密度、成本。 • 了解橡胶产品的种类、结构，对橡胶制品的使用 条件和加工条件有所了解。 • 掌握原材料的特性及配合规律。
作业：求出混炼胶的含胶率、密度和成本
生产配方组成：
1) 胶料用途
2) 胶料的名称及代号，生胶及各种配合 剂的用量 3) 合计（计算密度、含胶率、成本） 4) 工艺条件 5) 物理机械性能
五、橡胶配方设计影响因素
• 原材料应用 • 加工工艺 • 使用性能 • 产品结构