青岛科技大学橡胶配方设计

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
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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。
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
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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
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1、 原材料应用
生胶（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。
橡胶配方设计 Rubber Formula Design
肖建斌
高分子科学与工程学院, 青岛科技大学
Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology) Ministry of Education, China
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。
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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
15
2）门尼粘度：ML
100 5 3
0.5 1/1
1 50 5 2.25 ？ ？
测试项目 ML1+4100℃ 硫化仪t10，min 硫化仪t90 ，min 硬度，邵A 拉伸强度，MPa 拉断伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 扯断永久变形，% 撕裂强度，KN/m
弹性/% 磨耗. 体积，cm3/1.61km
配合剂 质量份数
NR
60
SBR
40
ZnO
5
SA
2
促CZ
1
促M
1
防老4010 1.5
防RD
1.5
N330
50
CaCO3
25
机油
5
固马隆
6
S
2
合计
200
质量百分数 生产配方
30
12kg
20
8kg
2.5
1kg
1
400g
0.5
200g
0.5
200g
0.75
300g
0.75
300g
25
10kg
12.5
5kg
2.5
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。
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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，
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。
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2
原材料
NR
ZnO 硬脂酸 石蜡 防RD/4010NA 促进剂CZ
HAF 机油
S 无机填料
矿物油
组分
1# 51
2:51
12:25 71 26.4 526 2.96 14 19 98 46
0.1735
第一章 橡胶配方设计的基本概念（4学时） 第二章 橡胶配方设计原理（12学时）
第一节 橡胶配方设计与硫化胶物性的关系 第二节 橡胶配方设计与工艺性能的关系 第三节 橡胶配方设计与成本的关系 第三章 特种橡胶与功能性橡胶配方设计（8学时) 第四章 配方设计优化方法（6学时) 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（2学时)
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。 8
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
100 1+4
门
尼
粘
度
的
测
试
原
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
.
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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。
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。
百度文库
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。
加工及功能助剂：改善胶料的加工和物理性能。
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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。
1kg
3
1.2kg
1
400g
100
40kg
密度 0.95 0.95 5.5 0.9 1.3 1.4 1.2 1.1 1.8 2.6 0.9 1.1 2.0
价格 25 20 15 10 20 15 28 18 8 1 5 6 3
作业：求出混炼胶的含. 胶率、密度和成本 9
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
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 6
二、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。
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4
目的和要求：
• 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。
• 掌握胶料加工及物性检测方法及数值大小对性能 的影响。
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5
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