XX514第7章橡膠配方設計課件

1、XX514-第7章橡膠配方設計2022/10/10XX514第7章橡膠配方設計XX514-第7章橡膠配方設計2022/10/9XX514第7.1 配方設計概述 配方設計的全部涵義選材定比為滿足制品使用性能要求而正確合理設計，選用必要的原材料(包括聚合物、配合劑);制定各種原材料用量配比的專業(yè)性較強的配料技術;專業(yè)理論和實踐經驗緊密結合的應用技術工作。XX514第7章橡膠配方設計7.1 配方設計概述 配方設計的全部涵義選材定比XX51橡膠配方設計的具體化論述一個目的：滿足使用性能的要求，充分發(fā)揮高分子材料應有的寶貴性能，使產品達到優(yōu)質高產。二項內容：正確選用聚合物和各類配合劑；合理確定含膠率和各

2、組分間的配比用量。三類配方：基礎配方或研究配方；性能配方或試驗配方技術配方；工藝配方生產配方。XX514第7章橡膠配方設計橡膠配方設計的具體化論述一個目的：滿足使用性能的要求，充分發(fā) 四種組成表示方法重量份(基本配方) Wi，Wi 以橡膠重量為100份，其它配合劑均以相對重量份表示。重量百分數配方 Wi /Wi100% 以膠料總重量100%計，生膠及各類配合劑所占的重量百分數表示。體積百分數配方(體積配方) Wi /i= Vi Vi / Vi100% 以膠料總體積為100%，以配方中每一組分體積占配方總體積的%表示。橡膠配方設計的具體化論述XX514第7章橡膠配方設計 四種組成表示方法橡膠配方

3、設計的具體化論述XX514第7章橡生產配方：生產中實際使用的配方表示形式。煉膠機容量的經驗計算式： V=0.042DL（英制）或 V=0.0065DL（公制） V: 煉膠機容量(升)；D煉膠機輥筒直徑(寸或厘米)； L: 煉膠機輥筒長度(寸或厘米)。煉膠機每次混煉的總重量(W)=V換算系數=W/Wi=混煉總重量/基本配方重量份總數生產配方中各配合劑的重量= Wi換算系數橡膠配方設計的具體化論述XX514第7章橡膠配方設計生產配方：生產中實際使用的配方表示形式。橡膠配方設計的具體化五條原則:盡量節(jié)約原材料，降低成本，提高產品質量 多快好省原則；使膠料適合于混煉、壓延、壓出、硫化等工藝操作，并有利

4、于提高設備的生產效率；考慮產品各部位不同膠料的整體配合，使各部件膠料在硫速和硫化膠性能上達到協(xié)調；確保安全生產和勞動保護；配方盡可能力求簡化而無需不必要的繁瑣。 橡膠配方設計的具體化論述XX514第7章橡膠配方設計五條原則:橡膠配方設計的具體化論述XX514第7章橡膠配方設 六步程序配方設計的步驟 確定膠料的技術要求 收集技術資料 制訂基本配方和性能試驗項目擬方 進行試驗并選取最佳配方小試選方 復試和擴大中試 確定生產配方定方投產橡膠配方設計的具體化論述XX514第7章橡膠配方設計 六步程序配方設計的步驟橡膠配方設計的具體化論述XX51XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計X

5、X514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7章橡膠配方設計XX514第7

6、章橡膠配方設計 彈性能顯高彈性的膠料，應滿足以下結 構條件： 線型長鏈高分子結構； 鏈柔性大，鏈間作用力較小，呈粘彈態(tài)而不 結晶和非玻璃態(tài)； 適當交聯消除鏈間滑移，能避免塑性形變。7.3 與硫化膠性能的關系XX514第7章橡膠配方設計 彈性能顯高彈性的膠料，應滿足以下結7.3 與硫化膠性設計配方時應考慮： 膠種：彈性好(柔性大)，NR、BR最好，IIR最差。 含膠率：宜高些為好。 硫化體系的設計 控制適當交聯度并形成活動性較大的多硫鍵; 適當噻唑類和胍類促進劑并用; 避免用超速級促進劑。7.3 與硫化膠性能的關系XX514第7章橡膠配方設計設計配方時應考慮：7.3 與硫化膠性能的關系XX514

7、第7補強劑：選用中等粒徑者比微粒者好，用量宜少。軟化增塑劑：用量適當而不宜多用。 少用芳基油和粘度大的油，可用石蠟油或酯類增塑劑可使膠料彈性有所增加。7.3 與硫化膠性能的關系XX514第7章橡膠配方設計補強劑：選用中等粒徑者比微粒者好，用量宜少。7.3 與硫化強度 包括抗張(扯斷)、伸長(斷裂)、定伸(模量)、硬度(剛性)、撕裂、耐磨及永久變形等，項目較多且內外關系復雜。 抗張強度MPa和伸長率%：是強度性能主要 測試項目。 本身強度好 材料抗張強度好，應 應力要分散 材料要均質7.3 與硫化膠性能的關系XX514第7章橡膠配方設計強度 包括抗張(扯斷)、伸長(斷裂)、定伸(模量)、硬度膠種

8、：宜選用NR、CR等結晶性橡膠或CSM等，含膠率可達60%；補強劑： 應選用優(yōu)秀補強性填充劑； 最適宜用量。硫化體系：應有適當交聯度，用常硫硫化體系，一般用S量23份，使生成較多多硫鍵，有利于抗張強度的提高。交聯鍵型影響強度，一般是S/促TMTD過氧化物輻射硫化。XX514第7章橡膠配方設計膠種：宜選用NR、CR等結晶性橡膠或CSM等，含膠率可達60軟化增塑劑：要適量選配，要求是以保證混煉均勻分散和膠料均質化為度。選配既取決于配合劑補強填料配量和膠種本性，又要和加工工藝結合考慮。軟化增塑劑性質也應注意配合，如有的膠料配用古馬隆樹脂使其發(fā)揮多功能性，又有利于強度，且用量高達10份也無妨。XX51

9、4第7章橡膠配方設計軟化增塑劑：XX514第7章橡膠配方設計膠種選擇同上，含膠率再高些。采用生成多硫鍵的硫化體系，即降低些S量使得交聯度低些；促進劑宜用噻唑類，平坦性好些；需添加填料時應選用補強性低的軟質碳黑和白色填料如陶土、碳酸鈣等，且用量越少越好；軟化劑能提高伸長率，其量也可適當多配些。高伸長率的膠料配方XX514第7章橡膠配方設計膠種選擇同上，含膠率再高些。高伸長率的膠料配方XX514第7定伸強度膠料拉伸至一定伸長率時的應力。硬度表示膠料抵抗外力壓入的能力。相似點：都為非斷裂形變下的模量。不同點：定伸強度為較大形變下的拉伸模量，而硬度為較小形變下的壓縮模量。 XX514第7章橡膠配方設計

10、定伸強度膠料拉伸至一定伸長率時的應力。XX514第7章橡生膠：選擇除考慮結晶性外，還受鏈的剛柔性影響，一般選NR、CR、NBR等。硫化體系：使交聯密度大或生成C-S-C、C-C等強鍵的硫化體系。補強填充劑：使用活性硬質碳黑(粒徑小、結構度高)，高填充量可使定伸強度提高。軟化增塑劑：盡量少用軟化劑，因加入軟化劑能使定伸強度和硬度降低，尤其是加入石油系操作油。但可配用些固體古馬隆樹脂、硫化油膏等改善操作。XX514第7章橡膠配方設計生膠：選擇除考慮結晶性外，還受鏈的剛柔性影響，一般選NR、C撕裂強度的影響因素：膠種本身強度好，如結晶性橡膠的撕裂強度好；膠料要均質，應盡量避免弱結構出現，因裂口撕裂總

11、向弱處擴展，故各向異性的膠料不宜使用；適當有取向變化的能力。XX514第7章橡膠配方設計撕裂強度的影響因素：XX514第7章橡膠配方設計膠種：選用結晶性、粘著強度大的膠種，如NR、CR等。硫化體系：硫磺硫化體系比ROOR體系好，可生成較多多硫鍵。硫化促進劑一般選用中等活性而賦予平坦硫化性能的促進劑DM、CZ，且硫化程度不得過深。補強填充劑：必須用C.B補強，且應選粒徑小、結構度低的較好。軟化劑：適量配些軟化劑利于膠料結構取向和轉向，用些石油類樹脂或古馬隆樹脂保強度，對增加粘性也有利。XX514第7章橡膠配方設計膠種：選用結晶性、粘著強度大的膠種，如NR、CR等。XX51耐磨性：磨蝕磨耗：在路面

12、差的行駛條件下(有尖石等)，在輪胎表面出現縱向裂紋的現象。打卷磨耗：路面較平，輪胎表面不平有突起部分，在行駛過程中凸起部分打卷。疲勞磨耗：輪胎行駛時在交替的應力應變條件下發(fā)生生熱破壞，無明顯斷裂花紋。XX514第7章橡膠配方設計耐磨性：XX514第7章橡膠配方設計NR：在一般磨耗條件下耐磨性好。SBR：在高溫條件下耐磨性好。BR：在苛刻條件下(如高速時)耐磨性好。若在極高速時(在100130 km/hr速度下使用的飛機輪胎等)，因除要求耐磨性好外，還要求抗?jié)窕愿?，故以氯化IIR為好。配方設計時應考慮多方面因素，膠種是基礎，補強劑為主要因素，其它組分該相應配合。XX514第7章橡膠配方設計NR

13、：在一般磨耗條件下耐磨性好。XX514第7章橡膠配方設計膠種：耐磨性BRSBRNRCR、NBR補強劑：主要靠C.B補強。 一般來說，C.B粒徑小、結構度高的好，但應綜合考慮使用條件和實際工藝，對一般條件下影響性能的以粒徑為主，若苛刻條件下使用，受結構度影響就大。硫化體系：視膠種而定。 一般NR總是硫磺硫化體系，有的制品以Se代部分S，有利于耐磨性提高。XX514第7章橡膠配方設計膠種：耐磨性BRSBRNRCR、NBRXX514第7防老體系相當重要。 輪胎膠料中多選用4010NA、RD和BLE并用，再配加石蠟物理防護，其中BLE還有增粘性，綜合效果好。軟化劑會使耐磨性降低，但為提高耐磨性，一般補

14、強劑用量均在3050phr，混煉分散率較差，必須配適量軟化劑，以促使加速分散而不致過煉為度。XX514第7章橡膠配方設計防老體系相當重要。XX514第7章橡膠配方設計膠種：一般選彈性好的生膠，如BR、NR等。但也需結合其它性能要求，如油封用NBR，密封件也有用EPR的。若有氧存在下，SBR的壓縮變形會比IIR大。硫化體系：應使形成低硫或C-C強鍵并適當交聯度，有些膠料又受二次硫化影響很大，適當高溫度和較長時間有利。補強劑：宜選結構度高或粒徑較大的C.B好。密封件膠料性能多不苛求強度而著重于彈性和低壓縮變形，因而常選半硬質C.B或軟質C.B。防老體系：要視環(huán)境因素和使用條件而合適選用，此雖間接影

15、響但相當重要，不可忽視。永久變形XX514第7章橡膠配方設計膠種：一般選彈性好的生膠，如BR、NR等。但也需結合其它性能定義：當受交替的應力應變作用時，材料的結構或性質發(fā)生變化。膠種：采用彈性好的NR、BR。硫化體系：使硫化膠形成低硫鍵結構(采用EV體系)并適當增大交聯密度，使交聯鍵均勻分布，硫化工藝控制在正硫化后期。補強填充體系：加入少量弱補強劑(以保彈性)。軟化增塑體系：加入軟化點較低的油，盡量減少橡膠分子間的相互作用，主要有操作油、石蠟油、瀝青等。耐疲勞性XX514第7章橡膠配方設計定義：當受交替的應力應變作用時，材料的結構或性質發(fā)生變化。耐在受交變的應力應變作用時，材料發(fā)生了破壞，這是

16、橡膠制品通常遇到的“疲勞破壞”現象。膠種：應選生熱性小的彈性好的生膠為宜，如NR、BR、CR、SBR，或采用合理并用。硫化體系：采用能形成多硫鍵的硫化體系，如傳統(tǒng)的硫磺硫化體系。若要兼顧耐熱性和耐老化性，則可選SEV體系或S/非S并用體系。補強填充體系：選補強性好的，用量多一些(50phr)，以增加韌性強度。軟化劑：選用古馬隆樹脂、松焦油，用量宜少些。防老：防4010、4010NA、H、AW等為佳，用量可稍多。XX514第7章橡膠配方設計在受交變的應力應變作用時，材料發(fā)生了破壞，這是橡膠制品通常遇 可塑性（門尼粘度） 混煉性（包輥性、混入分散性）工藝性能 壓延壓出收縮膨脹性 粘著性 硫化特性（

17、焦燒性、硫速、平坦性、 返原性） 噴霜7.4 與未硫化膠料工藝性能的關系XX514第7章橡膠配方設計7.4 與未硫化膠料工藝性能的關系XX514第7章橡膠配方可塑性(粘度)選擇生膠品種：各類生膠都具有一定的門尼粘度值； 用化學塑解劑可使橡膠分子鏈斷鏈產生自由基，引起氧化斷鏈，使塑性降低。加入軟化增塑劑：直接使粘度降低，塑性提高。加入填料：粘度增加，塑性降低。高溫操作時，SR有凝膠生成，使粘度增加，塑性降低。防止凝膠生成：加入防264、防DNP等凝膠抑制劑。其它配合劑XX514第7章橡膠配方設計可塑性(粘度)XX514第7章橡膠配方設計混煉性 生膠的強度高包輥性取決于 粘性好 有收縮性生膠： N

18、R強度高、粘性好，故包輥性好。SBR收縮性大，故包輥性也好。CR的生膠強度和粘著性好，所以包輥性也好，但CR熱敏性大，易粘輥。其余SR由于生膠強度差，包輥性差，故應從配方上加以改進。XX514第7章橡膠配方設計混煉性XX514第7章橡膠配方設計軟化劑：含芳烴高的和粘度大的操作油、松焦油、樹脂、古馬隆樹脂、烷基酚醛樹脂等可提高粘著性有利包輥；StA、硬脂酸鋅、蠟類、油膏等易使膠料脫輥。填料：補強性高的填料如C.B、白碳黑、硬質陶土、活性碳酸鈣等能增加膠料的強度，使包輥性增加；而硫酸鎂、鈦白粉、滑石粉等填料使混煉膠強度降低，包輥性差。XX514第7章橡膠配方設計軟化劑：XX514第7章橡膠配方設計

19、混煉分散性：配合劑是否容易與橡膠混合以及是否容易分散。一般S、促進劑、防老劑和軟化劑等與橡膠有一定的相容性，只要控制限量配合以防過量過飽和噴出、油滲以及工藝條件合適即可與橡膠混合并分散。填料疏水性(親膠性)：如C.B親水性(疏膠性)：如CaCO3、BaSO4、陶土、ZnO、MgO、白碳黑等XX514第7章橡膠配方設計混煉分散性：配合劑是否容易與橡膠混合以及是否容易分散。XX5壓延壓出性 對壓延膠料，要求有良好的包輥性、流動性、焦燒性和收縮性。壓延效果的影響因素：壓延能力：指壓延時膠料的塑性變形能力，它受膠料的可塑性和應力松弛能力的影響。壓延后的收縮率：經壓延后，膠料在壓延方向上長度縮短、寬度變窄及厚度增加的現象稱收縮，其長度變化的比率叫做收縮率。XX514第7章橡膠配方設計壓延壓出性XX514第7章橡膠配方設計壓出 壓出性能的好壞決定于：加料口吃膠量：與生膠強度有關。壓出半成品的外觀質量。壓出收縮大小。壓出速度。XX514第7章橡膠配方設計壓出XX514第7章橡膠配方設計膠種：根據生膠的結構，視其柔順性。NR柔性好、彈性好、應力松弛快、收縮性小、保持壓延形狀的能力大，故壓延性能好。BR柔性好，但強度低、包輥性差，故壓延性能比NR差。SBR、NBR分子鏈呈剛性，柔性差，壓延壓出的膨脹收縮性大，故壓延壓出性差。含膠