第九章-橡胶加工工艺及配方
橡胶加工课件
高温下，塑性流动； 常温下，高弹性；
两种物理状态在 不同T下互相转化
橡胶加工
TPR：嵌段共聚物 硬段：塑料类分子链段； 软段：橡胶分子链段； 低温下：硬段间形成物理 交联点，赋予TPR一定的强度；并呈橡胶弹 性； 高温下：T大于塑料Tg ，物理交联点破坏， 硬段产生流动，——TPR具有可塑性；
橡胶加工
橡胶加工
③ 标准马来西亚胶 （恒粘度橡胶CV，低粘度橡胶LV ） 恒粘度标准马来西亚橡胶CV：制备中用盐酸 羟胺处理，将橡胶分子链上的醛基钝化，粘 度保持不变，具有良好的加工性能。 低粘度标准马来西亚橡胶LV：加入环烷油使 粘度降低。不需塑炼，可进行混炼加工。
橡胶加工
（2）NR的化学组成（%）
橡胶烃 蛋白质 丙酮抽 灰份 水溶物 水分
的电子，与橡胶起化学作用——化学吸附； 橡胶吸附在炭黑的表面，润湿炭黑,炭黑
与橡胶分子间的吸引力大于橡胶分子间的内 聚力——物理吸附；
橡胶加工
橡胶制品成型工艺过程
生胶 塑炼
配合剂
模压
混炼
注压
压延
压出
成型
硫化 橡胶加工
制品
橡胶压延工艺包括： 压片——把胶料制成一定厚度和宽度的
胶片； 压型——在胶片上压出某种花纹； 贴胶和擦胶——在作为制品结构骨架的
C C橡H胶2 加工
CH2 CH
C CH2
CH2 CH
（3）NR性能及应用（通用橡胶） 生胶：σ=2.5 MPa，硫化胶：17 ～ 25 MPa， 炭黑补强：25～35 MPa；拉伸过程中产生结晶， 自补强； 常温下：具有高弹性，弹回率70～80%，伸长率 可达1000%； Tg= -72℃， Tf=130～140℃， Td= -200℃ 耐屈挠疲劳性能、加工性能优。综合性能最好。 应用：大型轮胎、胶布、胶带、胶管。
橡胶加工工艺及配方
橡胶加工工艺及配方一、橡胶加工工艺橡胶加工是指将天然橡胶或合成橡胶通过一系列的加工工艺转变为橡胶制品的过程。
橡胶加工包括混炼、成型、硫化、整形以及后续的后加工。
下面将逐一介绍这些工艺。
1.混炼：混炼是将橡胶与其他配合剂进行均匀混合的过程。
混炼的目的是将橡胶与填料、增塑剂、防老剂、硫化剂等配合剂充分混合，使其形成均匀的胶料。
混炼的方法有机械混炼和硫化混炼两种，其中硫化混炼可以在橡胶中添加硫化剂。
2.成型：成型是将混炼好的胶料加工成所需形状的过程。
成型的方法主要有挤出、压延、注塑和压力成型等。
其中挤出是将胶料挤出成带状或圆形截面的连续均匀条状物，压延是将胶料压成平板，注塑是将胶料注入模具中，压力成型是将胶料放入模具中加热压缩成型。
3.硫化：硫化是橡胶加工中最重要的工艺之一、硫化是通过加热胶料使之与硫化剂发生化学反应，形成交联结构，从而使橡胶具有弹性和耐热性能。
硫化的方法主要有自硫化和热硫化两种。
自硫化是在胶料中添加硫化剂，在室温下反应，需要较长时间。
热硫化是在高温下进行硫化反应，时间较短。
4.整形：整形是将硫化好的橡胶制品进行修整，使其形状和尺寸满足要求。
整形的方法主要有切割、修边、修磨和涂覆等。
5.后加工：后加工是在整形后对橡胶制品进行表面处理，以增加其外观和使用寿命。
后加工的方法主要有涂漆、磨光、抛光、喷漆等。
二、橡胶配方橡胶配方是指将橡胶与各种配合剂按一定比例混合，形成胶料的配方。
橡胶配方的配料包括橡胶本体、填充剂、增塑剂、硬化剂、防老剂、防护剂、促进剂等。
下面将介绍常用的橡胶配方。
1.橡胶本体：橡胶本体是指原料橡胶，可以是天然橡胶或合成橡胶。
常用的橡胶有天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。
2.填充剂：填充剂是指填充到橡胶中的无机或有机物质，可以改变橡胶的物理和机械性能。
常用的填充剂有炭黑、白炭黑、沉香末、沥青等。
3.增塑剂：增塑剂是指能增加橡胶柔软性和延展性的物质。
常用的增塑剂有塑化油、脂肪酸酯、酸酐和酯类增塑剂等。
橡胶加工工艺
➢ 化学塑解剂：塑解剂的用量，在NR中一般为生胶重量的0.1~0.3%，合 成橡胶则应增大到2~3%。
橡胶制品生产工艺简介－塑炼工艺塑炼工艺
不同胶料开炼机混炼时辊筒温度
胶种
天然胶 丁苯胶 氯丁胶 丁基胶 丁腈胶 顺丁胶 三元乙丙胶 氯磺化聚乙烯 氟橡胶23—27 丙烯酸酯橡胶
橡胶制品生产工艺简介－塑炼工艺塑炼工艺
常用橡胶的塑炼特性
2. SBR ➢ 软SBR的初始门尼粘度一般在54~64之间，不需进行塑炼。 ➢ SBR采用机械塑炼效果不大，比较有效的方法时采用高温
塑炼法，以130~140℃温度最好，温度过高易生成凝胶。 3．BR ➢ BR一般不需要进行塑炼。 4．CR ➢ CR的初始门尼粘度都较低，一般不需要进行塑炼。但在储
➢ 物料在密炼室中主要受到几种作用： 转子间及转子与混炼室内壁间的作用；
转子棱间的搅拌作用；
转子轴向的往复切割作用。
➢ 优点：自动化程度高，生产效率高，节能，劳动强度低
➢ 缺点：温度高，冷却困难，易过炼，出料为无定形状
橡胶制品生产工艺简介－塑炼工艺塑炼工艺
密炼机
橡胶制品生产工艺简介－塑炼工艺塑炼工艺
存过程中其可塑性会下降，因此CR仍需经过塑炼加工，才 能获得所要求的可塑性。 ➢ CR宜采用开炼机进行塑炼，低温薄通塑炼效果最好。
橡胶制品生产工艺简介－塑炼工艺塑炼工艺
常用橡胶的塑炼特性
5．IIR ➢ 门尼粘度在38~75之间的品种一般不需要塑炼。 ➢ IIR采用机械塑炼效果不大，但用密炼机在120℃以上，并
且加入塑解剂进行高温塑炼则可取得较好的塑炼效果。 6．NBR ➢ NBR的塑炼应采用开炼机在低温（40℃以下）、小辊距
橡胶加工工艺介绍PPT课件
1.1.2.4 螺杆机塑炼
• 影响塑炼效果的主要因素是塑炼温度、填胶
速度和生胶温度等。
• （1）塑炼温度
• （2）填胶速度
• （3）生胶温度
1.2 混炼
• 1.2.1 混炼的基本理论
• 1.2.2 混炼方法
• （1）混炼胶是由粒状配合剂分散于生胶中组
成的分散体系，具有胶态分散体系的若干重要 特征。
• （2）配合剂分散在橡胶中，当其每一颗粒完
全被橡胶包围和湿润，方可获得最佳的混炼效 果。
• （）配合剂的表面性质影响橡胶对配合剂的
湿润。
• （4）当混炼时，橡胶分子会结合到活性填料
粒子表面上，成为不溶于橡胶溶液的结合橡胶。
• 1.2.2.2.1 开炼机混炼的影响因素
（1）辊筒的转速和速比 （2）辊距 （3）辊温 （4）混炼时间 （5）容量和堆积胶量 （6）配合剂添加量 （7）加药顺序
1.2.2.3 密炼机混炼
• 1.2.2.3.1 密炼机混炼操作方法
（1）一段混炼法 （2）分段混炼法 （3）逆顺序加料混炼法
1.2.2.3.2 密炼机混炼的影响因素
生胶的可塑性与其分子量有密切的关系。 分子量越小，橡胶的粘度就越低，可塑性也越 大。生胶在塑炼过程中，可塑性的提高是通过 分子量的降低来实现的。
温度对塑炼效果有重要的影响，在不同的 温度范围内，温度对塑炼的作用具有双重性。 低温塑炼，以机械力破坏作用为主；高温塑炼， 则以热氧化为主。
静电是由于橡胶受到强烈的机械捏炼和反 复变形而产生的。静电的作用会使空气中的氧 活化，而促使橡胶分子氧化断键。
• （2）塑炼方法
橡胶加工工艺及配方设计复习专用
橡胶加工工艺及配方设计复习专用一、配方设计的程序是什么？1、制品性能和使用条件的分析2、加工性能和制造工艺的分析3、确定胶料的技术要求4、性能研究配方制订5、进行试验并选取最佳配方6、复试和扩大中试7、确定生产配方二、掌握橡胶配方五大体系的基本内容。
（1）生胶——最重要的组成部分，决定了胶料的使用性能、工艺性能和产品的成本。
（2）硫化体系——使橡胶大分子发生化学交联。
（3）填充补强体系——提供胶料的强度和降低成本（4）防老体系——提高胶料的耐老化性能（耐臭氧、耐热和耐疲劳）。
（5）软化增塑体系——改善胶料的加工性能，降低成本，提高硫化胶料的耐寒性。
三、掌握常见橡胶的分子结构、极性、结晶等与性能特点。
N R的主要成分是异戊二烯的均聚物，其中顺式加成结构达97％。
性能优点（1）N R是一种结晶性橡胶，可拉伸结晶，且N R具有较高的分子量。
N R纯胶硫化后强度可达25M P a；用炭黑增强后可达35M P a。
（2）N R的撕裂强度也很高，最高超100kN/m。
（3）回弹性高，滞后损失小，生热低，良好的耐疲劳性。
（4）N R具有较高的耐磨性。
（5）混炼胶黏合性强，生胶强度高，挺性好。
性能缺点：耐热性不高，常期使用温度低于90o C，可在100o C 下可短期使用；耐老化，耐O3性能不高——主链上存在大量的不饱和双键。
N R的耐燃料油性差——非极性橡胶与烃类油相容性高。
SB R的性能特点：非结晶性橡胶，必须使用增强填料补强。
补强后的强度能达到N R纯硫化胶的水平。
耐磨性较好（特别是高温），耐寒性较差（比N R），内耗大，生热高，弹性较低。
耐热氧老化特性优于N R，硫化速度较N R慢（因SB R的双键浓度较低和苯环的体积位阻效应）；S B R的使用上限温度比N R高10-20℃。
SB R的耐溶剂性能以及电绝缘性能与N R相似，因为均为非极性二烯类橡胶。
SSB R比ES BR的弹性好，滚动阻力低，抓着力高。
橡胶加工工艺
1综述橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的纤维和金属材料，橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。
橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性矛盾的过程，通过各种加工手段，使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，在加入各种配合剂制成半成品，然后通过硫化是具有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。
2橡胶加工工艺2.1塑炼工艺生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法，使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、便于加工的塑性状态的过程。
生胶塑炼的目的是降低它的弹性，增加可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。
掌握好适当的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和成品质量是至关重要的。
在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降低可塑度。
随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现，有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行混炼。
在橡胶工业中，最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。
机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。
化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼效果的方法。
开炼机塑炼时温度一般在80℃以下，属于低温机械混炼方法。
密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120℃以上，甚至高达160-180℃，属于高温机械混炼。
生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。
几种胶的塑炼特性：天然橡胶用开炼机塑炼时，辊筒温度为30-40℃，时间约为15-20min；采用密炼机塑炼当温度达到120℃以上时，时间约为3-5min。
丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间，因此，丁苯橡胶也可不用塑炼，但是经过塑炼后可以提高配合机的分散性顺丁橡胶具有冷流性，缺乏塑炼效果。
顺丁胶的门尼粘度较低，可不用塑炼。
氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通3-5次，薄通温度在30-40℃。
乙丙橡胶的分子主链是饱和结构，塑炼难以引起分子的裂解，因此要选择门尼粘度低的品种而不用塑炼。
橡胶配方和工艺概论
橡胶制品的分类
橡胶发展的里程碑
1493~1496年哥伦布发现美洲大陆时看到当地人玩耍 橡胶球并将其带回欧洲，欧洲人开始认识天然橡胶。
1914~1918年第一次世界大战期间德国生产了甲基橡 胶，开了合成橡胶生产的新纪元
Zeigler-Natta发现定向聚合法，导致了合成橡胶工业的新飞跃
K. Ziegler (德)、G.Natta(意) 1963 诺贝尔化学奖
分级标准以机械杂质含量和橡胶经140℃×30min热处理以后的塑 性保持率（PRI）作为重要的技术指标，PRI值大，则橡胶的抗氧 老化性能好，塑炼时可塑度增加速度较慢，反之亦然。
➢特种（制）固体特殊的物理方法将普通的天 然橡胶制成具有某些特殊操作性能或理化性能的生胶。
工艺性能好；物理机械性能好。 （6）具有良好的耐气透性和电绝缘性。
***用途：NR的通用性最广。
2.1.4 天然橡胶品种和分级
三叶橡胶树产的橡胶：
通用类 特种类 改性类
总量98%的产品是三叶橡胶树橡胶
** 其他植物产的橡胶：
银菊橡胶 杜仲橡胶
➢通用固体天然橡胶--烟片胶、皱片胶和颗粒胶（标准胶）
橡胶配方及其加工工艺概论 NR、IR和BR
主要内容
Section 1 Section 2 Section 3
主要内容
应用示例
生胶特性
配合原则
工艺要点
分类；化 学结构； 性能特性
配方设计的 基本原则；
塑炼；混炼； 硫化
轮胎；减震制 品
1.概论
橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资
目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多
1953年， Ziegler： Ziegler催化剂，低压聚乙烯合成方法； 1954年， Natta：改进Ziegler催化剂，提出有规立构聚丙烯的概念。
橡胶配方和工艺概论.ppt
橡胶制品的分类
应用示例—轮胎、减震制品 .
轮胎
减震橡胶制品
汽车减震橡胶制品
橡胶发展的里程碑
1493~1496年哥伦布认识天然橡胶。
橡胶的起源
在哥伦布发现美洲以前（1492年），中美
洲和南美洲的当地居民就已经开始了应用： 他们从某些树木的树皮割取胶乳，制成实 心胶球、鞋子、瓶子或其他用品，这种树 当地称为：ulli或cau-uchu意思是“流泪 的树”， 学名为巴西橡胶树.
（2）低粘度橡胶
在制造恒粘橡胶时再另加入4份非污染型环烷
油，使NR的门尼粘度为50±5。
这也使贮存中粘度稳定的NR。
（3）易操作橡胶
在制胶过程中加入部分硫化胶乳。 最显著的特点是胶料的压出、压延膨胀和收缩
性小，压出的制品表面光滑，压出速度快，特 别适合于形状复杂和尺寸要求精确的压出制品。
橡胶基本知识培训
浙江庆大橡胶内部培训资料
1.概论
橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资
目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多
橡胶的定义
通俗定义:
橡胶是一种高弹性的高分子化合物 （分子量一般在10万 以上）,因而具有 其它材料所没有的高弹性.因而也称为弹 性体.
橡胶的基本特性
通用合成橡胶
氯丁橡胶（CR） 乙丙橡胶（EPM、EPDM） 丁基橡胶（IIR） 异戊橡胶（IR）
合成橡胶
氟橡胶（FPM） 硅橡胶（MVQ或Q） 聚氨酯橡胶（PU） 丙烯酸酯橡胶（ACM） 特种合成橡胶 聚硫橡胶（T） 氯化聚乙烯（CPE） 氯磺化聚乙烯（CSM） 氯醚橡胶或氯醇橡胶（CO、ECO） 环氧化天然橡胶（ENR）
（3）标准胶（颗粒胶）：
橡胶加工工艺培训教材(ppt 42页)
3
压延成型
4
轮胎的简介和成型
2
橡胶的简介
生胶及其配合剂经过一系列化学与物理作用 制成橡胶制品的过程。
•胶料的组成与配合 •胶料的加工 •硫化
3
橡胶的简介
一、 胶料的组成（生胶与配合剂） 1.生胶 •天然胶 •合成胶： 通用合成胶：丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚 异戊二烯、乙丙、丁腈等。 特种合成胶：三元乙丙、氯磺化聚乙烯、氯化 聚乙烯、PU、硅橡胶、氟橡胶、氯醇胶等。
17
橡胶的塑炼和混炼
2. 塑炼机理 橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使橡胶分子 链断裂，降低大分子长度。断裂作用既可发生于大分 子主链，又可发生于侧链。由于橡胶在塑炼时，遭受 到氧、电、热，机械力和增塑剂等因素的作用，所以 塑炼机理与这些因素密切相关，其中起重要作用的则 是氧和机械力，而且两者相辅相成。
38
轮胎简介及成型技术
子午线轮胎与普通斜交轮胎相比： 优点：弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能 好，缓冲性能好，承载能力大，不易刺穿。 缺点：胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧 向稳定性稍差，制造技术要求高，成本高。
39
轮胎简介及成型技术
40
Thank You !
41
用微笑告诉别人，今天的我，比昨天更强。瀑布跨过险峻陡壁时，才显得格外雄伟壮观。勤奋可以弥补聪明的不足，但聪明无法弥补懒惰的缺陷。孤独是 每个强者必须经历的坎。有时候，坚持了你最不想干的事情之后，会得到你最想要的东西。生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。只有经历人生 的种种磨难，才能悟出人生的价值。没有比人更高的山，没有比脚更长的路学会坚强，做一只沙漠中永不哭泣的骆驼！一个人没有钱并不一定就穷，但没 有梦想那就穷定了。困难像弹簧，你强它就弱，你弱它就强。炫丽的彩虹，永远都在雨过天晴后。没有人能令你失望，除了你自己人生舞台的大幕随时都 可能拉开，关键是你愿意表演，还是选择躲避。能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双 脚也无法到达。有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。我成功因为我志在成功！再冷的石头，坐上三年也会暖。平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 有福之人是那些抱有美好的企盼从而灵魂得到真正满足的人。如果我们都去做自己能力做得到的事，我们真会叫自己大吃一惊。只有不断找寻机会的人才 会及时把握机会。人之所以平凡，在于无法超越自己。无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。你可以选择这样的“三 心二意”：信心恒心决心；创意乐意。驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。如果一个人不知道他要驶向哪个码头， 那么任何风都不会是顺风。行动是理想最高贵的表达。你既然认准一条道路，何必去打听要走多久。勇气是控制恐惧心理，而不是心里毫无恐惧。不举步， 越不过栅栏；不迈腿，登不上高山。不知道明天干什么的人是不幸的！智者的梦再美，也不如愚人实干的脚印不要让安逸盗取我们的生命力。别人只能给 你指路，而不能帮你走路，自己的人生路，还需要自己走。勤奋可以弥补聪明的不足，但聪明无法弥补懒惰的缺陷。后悔是一种耗费精神的情绪，后悔是 比损失更大的损失，比错误更大的错误，所以，不要后悔！复杂的事情要简单做，简单的事情要认真做，认真的事情要重复做，重复的事情要创造性地做。 只有那些能耐心把简单事做得完美的人，才能获得做好困难事的本领。生活就像在飙车，越快越刺激，相反，越慢越枯燥无味。人生的含义是什么，是奋 斗。奋斗的动力是什么，是成功。决不能放弃，世界上没有失败，只有放弃。未跌过未识做人，不会哭未算幸运。人生就像赛跑，不在乎你是否第一个到 达终点，而在乎你有没有跑完全程。累了，就要休息，休息好了之后，把所的都忘掉，重新开始！人生苦短，行走在人生路上，总会有许多得失和起落。 人生离不开选择，少不了抉择，但选是累人的，择是费人的。坦然接受生活给你的馈赠吧，不管是好的还是坏的。现在很痛苦，等过阵子回头看看，会发 现其实那都不算事。要先把手放开，才抓得住精彩旳未来。可以爱，可以恨，不可以漫不经心。我比别人知道得多，不过是我知道自己的无知。你若不想 做，会找一个或无数个借口；你若想做，会想一个或无数个办法。见时间的离开，我在某年某月醒过来，飞过一片时间海，我们也常在爱情里受伤害。1、 只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。人生就像奔腾的江水，没有岛屿与暗礁，就难以激起美丽的浪花。别人能做到的事，我一定也能做到。不 要浪费你的生命，在你一定会后悔的地方上。逆境中，力挽狂澜使强者更强，随波逐流使弱者更弱。凉风把枫叶吹红，冷言让强者成熟。努力不不一定成 功，不努力一定不成功。永远不抱怨，一切靠自己。人生最大的改变就是去做自己害怕的事情。每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的 路。社会上要想分出层次，只有一个办法，那就是竞争，你必须努力，否则结局就是被压在社会的底层。后悔是一种耗费精神的情绪后悔是比损失更大的 损失，比错误更大的错误所以不要后悔。每个人都有潜在的能量，只是很容易:被习惯所掩盖，被时间所迷离,被惰性所消磨。与其临渊羡鱼，不如退而结网。 生命之灯因热情而点燃，生命之舟因拼搏而前行。世界会向那些有目标和远见的人让路。不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不 能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。赚钱之道很多，但是 找不到赚钱的种子，便成不了事业家。最有效的资本是我们的信誉，它小时不停为我们工作。销售世界上第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成
橡胶加工工艺—橡胶原料(高分子成型课件)
专用配合剂
赋予特殊性能
生胶：原料橡胶，即没有经过加工和配合的未交联状态的橡胶。 橡胶类似物：指橡胶代用品，可部分代替橡胶来使用。如再生胶、硫化胶粉。
橡胶定义
——是指富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除 去外力后能恢复原状的具有可逆形变的高弹性聚合物材料。
橡胶特点
1. 具有橡胶状弹性 2. 具有粘弹性 3. 具有缓冲减震作用 4. 对温度依赖性大 5. 具有电绝缘性 6. 具有老化现象 7. 需进行硫化 8. 必须加入配合剂。
一、橡胶原料
一、橡胶原料
（一）天然橡胶（Nature Rubber，NR) 4 NR的特性
为不饱和橡胶，化学性质活泼，能进行 加成和环化反应、快速硫化反应，与氧易 氧化; 为非极性橡胶，易与烃类油等溶剂发生 作用，耐油性不好； 在室温呈无定型态，具有高弹性，在低 温或伸长时出现结晶现象，属于结晶性橡 胶，具有自补强性，在-72℃时为玻璃态； 具有良好的加工性; 具有良好的耐透气性和电绝缘性。 用途：天然橡胶的综合性能最优，通用 性最广。
2 制备工艺
新鲜胶乳→ 过滤去杂质 →甲酸凝固（或乙酸） → 压片→ 干燥（防 止霉变）→检查分级包装。
一、橡胶原料
（一）天然橡胶（Nature Rubber，NR) 3 天然橡胶化学成分及其对性能的影响
橡胶烃：92~95% 非橡胶成分：7%
蛋白质：2~3% 丙酮抽出物：1.5~4.5% 少量灰分：0.2~0.5% 水分：0.3~1.0%
CH3 CH2 C CH CH2 n
一、橡胶原料
（二）合成然橡胶 1 顺丁橡胶（BR）
［Байду номын сангаас］ CH2 CH CH CH2 n
无色或浅色，透明，分子链结构规整，无侧基，不饱 度较高，但分子量分布较窄，平均分子量比天然橡胶小; 体系含有双键，可用硫硫化，但其化学活性较NR差， 硫化速度慢，耐老化性能好; 非极性橡胶，属结晶性橡胶，耐油性不好，纯胶强度 低，需用炭黑补强； 有良好的弹性、耐寒性和动态性能，滞后小； 加工性能差（对温度敏感，温度高则易脱辊） ，粘着 性、抗撕裂性和抗润滑性不佳； 生胶冷流性大，为冷流橡胶。 用途：制造轮胎胎面及耐寒制品，常与NR，SBR并用。
橡胶原材料加工和配制
原材料地配合
配合剂地准备加工：
粉碎：块状及粗粒状配合剂，使用前，需加以粉碎磨细（如固体古马隆、树脂松香等）.块状地配合剂加工成粒状或粉状，从而便于称量和分散.常见地块状地配合剂有防、石蜡、古马龙、等.
粉碎：块状及粗粒状配合剂，使用前，需加以粉碎磨细（如固体古马隆、树脂松香等）.
误差范围：除了量具误差外，配合剂地称量误差应小于，超出则会影响产吕质量（特别是硫化剂、促进剂类地小配合剂）.
胶料地称量：标准生胶件应切割成以下地小块，再按配方要求准确称量后，备于投料使用，误凑巧不超过.
操作：生胶配合剂地称量配合，应严格按照每日生产计划及配方要求进行，保正精度，避免药品地漏用和错用，称好地配合剂合理装载，做好标识，按一定地规则顺序放置备用，混炼时按一定地工艺要求顺序投料.
配方设计，就是根据产品地性能要求和工艺条件合理地选用原材料，确定各种原材料地用量和配比关系.
橡胶材料是生胶与多种配合剂构成地多相体系，橡胶材料中各个组分之间存在着复杂地物理和化学作用.目前尚不能用理论计算地方法确定各种原材料地配比，也不能确切地推导出配方和物理性能之间地定量关系.在一定程度上仍依赖于长期积累地经验.
橡胶配方设计地特点从年发现硫黄硫化橡胶开始，橡胶配方设计已有多年地历史，在一个半世纪中，胶料地配方设计经历了一个由低级到高级逐渐发展地过程.与其他材料配方不同，橡胶配方设计有其固有地特点，这些特点概括起来有如下几方面：
一、橡胶配方地组成是多组分地一个橡胶配方起码包括生胶聚合物、硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、补强填充剂、软化剂等基本成分.一个合理地橡胶配合体系应该包括聚合物、硫化体系、填充体系、防护体系、软化体系五大部分.所以橡胶配方设计除单因素和双因素变量设计外，更多地情况下是解决多因素变量问题.
橡胶加工工艺知识点总结
橡胶加工工艺知识点总结一、橡胶加工工艺的概述橡胶加工工艺是指将天然橡胶或合成橡胶经过一系列的加工步骤，转化成各种橡胶制品的过程。
这一过程包括原料的选配、混炼、成型、硫化和后处理等环节。
橡胶加工工艺是橡胶工业的核心技术之一，对于提高橡胶制品的质量、降低成本、提高生产效率具有重要意义。
二、橡胶加工工艺的主要环节1. 原料的选配橡胶加工工艺的第一步是原料的选配。
根据橡胶制品的用途和要求，选择适当的橡胶品种和添加剂。
常用的橡胶品种有天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等。
添加剂包括填料、增塑剂、加工助剂、硫化剂等，它们可以改善橡胶的力学性能、耐热性能、耐老化性能等。
2. 混炼混炼是将橡胶和各种添加剂充分混合、分散、再结合成固体物料的过程。
混炼的目的是使橡胶和添加剂充分结合，提高橡胶的可加工性和性能。
混炼方法主要有研磨法、内配法、开炼法等。
在混炼过程中需要控制混炼温度、混炼时间和混合工艺等参数，以确保混炼质量。
3. 成型成型是利用模具将混炼好的橡胶料加工成各种形状和结构的橡胶制品的过程。
常见的成型方法有压延成型、压缩成型、挤出成型、注塑成型等。
在成型过程中，需要控制温度、时间、压力等工艺参数，以确保成型质量。
4. 硫化硫化是将成型好的橡胶制品加热，使添加的硫化剂与橡胶发生反应，从而形成交联结构，提高橡胶的硬度、强度和耐热性。
硫化方法主要有自发硫化、热硫化、热空气硫化和电子束硫化等。
硫化温度、硫化时间和硫化气氛等因素均会影响硫化效果。
5. 后处理后处理是将硫化好的橡胶制品进行洗涤、切边、检查、包装等工艺环节，最终形成成品。
后处理环节对橡胶制品的外观质量和内在质量都有一定的影响。
三、橡胶加工工艺的关键技术1. 混炼工艺的优化混炼是橡胶加工工艺中的关键环节，它决定了橡胶品质的基础。
在混炼过程中，需要控制混炼时间、温度和混炼顺序等参数，以确保橡胶和添加剂的充分混合。
此外，还需要选择合适的混炼设备和工艺，以达到混炼质量的要求。
介绍下橡胶加工的具体过程
橡胶加工是将橡胶原材料经过一系列的加工工艺，制成各种橡胶制品的过程。
具体过程如下：
1. 原材料准备：橡胶加工的原材料主要是天然橡胶和合成橡胶。
在加工前，需要对橡胶进行检验、筛选、混合等处理，以确保橡胶的质量和性能符合要求。
2. 配料：根据产品的要求，将橡胶、填充剂、硫化剂、促进剂、防老剂等各种配合剂按照一定的比例混合在一起，制成橡胶混合物。
3. 混炼：将橡胶混合物放入混炼机中进行混炼，使各种配合剂均匀地分散在橡胶中，形成具有一定性能的橡胶料。
4. 成型：将混炼好的橡胶料通过挤出、压延、注射等成型工艺，制成各种橡胶制品的毛坯。
5. 硫化：将橡胶制品的毛坯放入硫化机中进行硫化，使橡胶料在一定的温度和压力下发生化学反应，形成具有一定硬度、弹性和耐磨性的橡胶制品。
6. 修整：对硫化后的橡胶制品进行修整、切割、打磨等处理，使其符合产品的要求。
7. 检验：对橡胶制品进行外观、尺寸、硬度、弹性等各项性能指标的检验，确保产品质量符合要求。
以上是橡胶加工的基本过程，不同的橡胶制品可能会有不同的加工工艺和要求。
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RPA
扯断强度
防护体系
定伸应力
其它助剂 混炼条件 压延条件
化学组成及化 伸长率
学反应：
永久变形
色谱
回弹性
硫化条件
红外
撕裂强度
时间温度压力 核磁共振
耐磨性
生热性
老化、耐油等 •16
•甲基丙烯酸锌（ZDMA）对橡 胶的增强作用
•17
•18
TEM分析
•1μm
•100nm
•19
SAXS小角 散射技术
•SAXS小角散射技术
•PZDMA离子团簇结构 • 10~20nm（小角，电子云密度差异） •20
红外光谱分析
•ZDMA的双键特征吸收峰
•21
抗张强度是试样扯断时单位面积上所受负荷 的大小：
σ＝P／bh
σ－抗张强度(MPa)
P－拉伸负荷(kgf)
b－拉伸前试样工作部分的宽度(mm)
h－拉伸前试样工作部分最小厚度(mm)
76.70 50
S
3
1.86 2.05
1.00
1.5
M
1
0.62 1.42
0.50
0.5
ZnO
5
3.1
5.57
0.60
2.5
SA
2
1.24 0.92
1.60
1
炭黑
50
31.06 1.80
19.60 25
合计
161 100
100
80.0
•14
有些配合剂以母胶形式加入胶料中，配 方需进行相应换算。
NR S 促M ZnO SA 防A 炭黑 合计
Ps＝(L2－L0)/L0×100%
Ps－扯断永久变形，％ L0－试验前试样工作标距(25mm) L1－断裂后停放3分钟后，对起来的标距(mm)
机 械设 备
流
变
常规测
试
加工性 能
仪器分 析
测试技 术
高化(合成具
有特定组成结构高分
子)
聚合物
复合材 高物 料
原材料 配合剂
优选法
最优化技术
回归分 析
论共加混工理工艺原理学配合剂化
实验设 计
配方设 计
•8
第二节 橡胶配方设计的原则与程序
一、设计原则
使产品性能满足使用的要求或给定的指标。 在保证满足使用性能或给定的指标情况下，尽量节约原材料和
•6
五大体系 生胶体系 硫化体系 填充补强体系 软化增塑体系 防老体系
•7
二、需掌握的知识
配方设计过程绝不是各种材料的简单搭配，而是在了解各种原理的基 础上，充分地发挥整个配方系统的协同效果，利用新技术得到最佳配比 关系。需有厚实的高物、高化、橡胶工艺原理知识，并良好运用。
形态结 构
降低成本，或者在不提高成本情况下提高质量。 使胶料适合于混炼、压延、压出、硫化等工艺操作，以及有利
于提高设备生产效率。 要考虑产品各部位不同橡胶的整体配合，使各部件胶料在硫化
速度上和硫化性能上达到协调。例如，轮胎胎面胶和缓冲层、 帘布层间。 保证质量前提下，尽可能简化配方。 最终使橡胶的性能、成本和工艺可行性三方面取得综合平衡
定伸应力(MPa)：是在一定的变形量下试样 单位面积上所承爱的负荷，一般测定100，200 ，300％应力。
•22
扯断伸长率：拉伸断裂时伸长部分与原长 之比：
ε ＝(L1-L0)/L0×100%
ε－扯断伸长率，％ L0－试验前试样工作标距(25mm) L1－断裂时标距(mm)
•23
扯断永久变形：试样扯断后经恢复的长 度与原长之比。
）
•11
性能测试项目： 扯断强度，定伸强度，扯断伸长率，永久变形，
硬度，回弹性，抗撕裂强度，热老化性能等。 加工性能：可塑度，焦烧性，硫化特性等。 其它如：生热性，疲劳性，耐寒、耐热性，耐臭
氧老化性等。
混炼胶
•12
4．进行试验并选取最佳配方
小试试验，选出最佳配方
5．复试和扩大中试 6．确定生产配方
•9
二、设计程序
1．确定胶料技术要求
进行调查研究，了解产品使用时的负荷、工作温度、 接触介质、使用寿命以及胶料在产品结构中所起的作 用，作为配方设计依据。
2．收集技术资料
收集国内外有关同类产品或类似产品研制的技术资料 作为配方设计参考。
•10
3．制定基本配方和性能试验项目
制定基本配方步骤如下： 1）确定生胶的品种和用量。根据主要性能指标确定主体胶料品
第九章-橡胶加工工艺及 配方
2020年7月9日星期四
第一章 橡胶配方设计原理 第二章 特种橡胶制品 第三章 配方设计中的数学方法
•2
第一章 橡胶配方设计原理
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
橡胶配方设计基本概念 橡胶配方设计的原则与程序 橡胶配方设计的组成与表示方法 配方设计与硫化胶物机性能关系 配方设计与胶料工艺性能间的关系
种，用量与含胶率有关。 2）确定硫化体系。根据生胶的类型和品种，硫化工艺及产品性
能要求来确定。 3）确定补强剂品种和用量。根据胶料性能、比重及成本确定。 4）确定软化剂品种和用量。根据生胶及填料种类，胶料性能及
加工条件确定。 5）确定防老剂品种和用量。根据产品使用环境的条件来确定。 6）确定其它专用配合剂的品种和用量。（如着色剂，发泡剂等
第一节 橡胶配方设计基本概念
一、配方设计定义
橡胶材料是生胶与多种配合剂构成的多相体系。 橡胶制品的性能取决于橡胶分子本身，以及各种配合 剂性质及它们之间的相互作用关系。
定义：根据产品的性能要求及工艺条件，合理选用 原材料，制订各种原材料的用量配比关系的设计方法 。
配方设计决定着产品质量、成本和加工性能。
100 2.75 0.75 5.00 3.00 1.00 45.00 157.5
促M以母胶配方加入， 母胶配方：
NR 90 促M 10 合计 100
•15
三方块原则：
配方：
结构和形态： 物理机械性能
主体橡胶
SEM、TEM ：
硫化体系
DSC、XRD 可塑度，焦烧
填充补强体系 、DMTA、 硫化特性
软化体系
生产配方包括：配方组份和用量，胶料性能指标 ，塑炼、混炼条件，硫化条件等整套资料。
补充： 配方研究包括三方面： 基础配方 性能配方 、 表示方法及测试
配方组成 重量份 重量百 密度（g/cm3) 体积百分 生产配方
分数％
数％
（kg)
NR
100 62.11 0.92
•3
第二章 特种橡胶制品
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
耐燃橡胶 海绵橡胶 透明橡胶 吸水膨胀橡胶 导电橡胶
•4
•第三章 配方设计中的数学方法
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
随机变量及其分布 数学期望及方差 假设检验 方差分析 试验数据回归分析 试验优化与设计
• •5
第一章 橡胶配方设计原理