XX514第7章橡胶配方设计课件.ppt

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1、XX514-第7章橡胶配方设计,2022/11/4,XX514第7章橡胶配方设计,XX514-第7章橡胶配方设计2022/10/9XX514第,7.1 配方设计概述,配方设计的全部涵义选材定比为满足制品使用性能要求而正确合理设计，选用必要的原材料(包括聚合物、配合剂);制定各种原材料用量配比的专业性较强的配料技术;专业理论和实践经验紧密结合的应用技术工作。,XX514第7章橡胶配方设计,7.1 配方设计概述 配方设计的全部涵义选材定比XX51,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

2、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。,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,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 /Wi100% 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 /i= Vi Vi / Vi100% 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。,橡胶配方设计的具体化论述,XX514第7章橡胶配方设计,四

3、种组成表示方法橡胶配方设计的具体化论述XX514第7章橡,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)=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,橡胶配方设计的具体化论述,XX514第7章橡胶配方设计,生产配方：生产中实际使用的配方表示形式。橡胶配方设计的具体化,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

4、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；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。,橡胶配方设计的具体化论述,XX514第7章橡胶配方设计,五条原则:橡胶配方设计的具体化论述XX514第7章橡胶配方设,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,橡胶配方设计的具体化论述,XX514第7章橡胶配方设计,六步程序配方设计的步骤橡胶配方设计的具体化论述XX51,XX514第7章

5、橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章

6、橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,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。,7.3 与硫化胶性能的关系,XX514第7章橡胶配方设计,弹性能显高弹性的胶料，应满足以下结7.3 与硫化胶性,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。,7.3 与硫

7、化胶性能的关系,XX514第7章橡胶配方设计,设计配方时应考虑：7.3 与硫化胶性能的关系XX514第7,补强剂：选用中等粒径者比微粒者好，用量宜少。软化增塑剂：用量适当而不宜多用。 少用芳基油和粘度大的油，可用石蜡油或酯类增塑剂可使胶料弹性有所增加。,7.3 与硫化胶性能的关系,XX514第7章橡胶配方设计,补强剂：选用中等粒径者比微粒者好，用量宜少。7.3 与硫化,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 材料要均质,7

8、.3 与硫化胶性能的关系,XX514第7章橡胶配方设计,强度 包括抗张(扯断)、伸长(断裂)、定伸(模量)、硬度,胶种：宜选用NR、CR等结晶性橡胶或CSM等，含胶率可达60%；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23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。,XX514第7章橡胶配方设计,胶种：宜选用NR、CR等结晶性橡胶或CSM等，含胶率可达60,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。选配既取决于配合剂补强填料配量和胶种本性，又要和加工工艺结

9、合考虑。软化增塑剂性质也应注意配合，如有的胶料配用古马隆树脂使其发挥多功能性，又有利于强度，且用量高达10份也无妨。,XX514第7章橡胶配方设计,软化增塑剂：XX514第7章橡胶配方设计,胶种选择同上，含胶率再高些。采用生成多硫键的硫化体系，即降低些S量使得交联度低些；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。,高伸长率的胶料配方,XX514第7章橡胶配方设计,胶种选择同上，含胶率再高些。高伸长率的胶料配方XX514第7,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

10、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。,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。XX514第7章橡,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。软化增塑剂：尽量少用软化剂，因加入软化剂能使定伸强度和硬度降低，尤其是加入石油系操作油。但可配用些固体古马隆树脂、硫化油膏等改善操作。,XX514第7章橡胶配方设计,生胶：选择除考虑结晶性

11、外，还受链的刚柔性影响，一般选NR、C,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；适当有取向变化的能力。,XX514第7章橡胶配方设计,撕裂强度的影响因素：XX514第7章橡胶配方设计,胶种：选用结晶性、粘着强度大的胶种，如NR、CR等。硫化体系：硫磺硫化体系比ROOR体系好，可生成较多多硫键。硫化促进剂一般选用中等活性而赋予平坦硫化性能的促进剂DM、CZ，且硫化程度不得过深。补强填充剂：必须用C.B补强，且应选粒径小、结构度低的较好。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

12、树脂或古马隆树脂保强度，对增加粘性也有利。,XX514第7章橡胶配方设计,胶种：选用结晶性、粘着强度大的胶种，如NR、CR等。XX51,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生生热破坏，无明显断裂花纹。,XX514第7章橡胶配方设计,耐磨性：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100130 km/hr速度下使用的飞机轮胎等)，因

13、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。,XX514第7章橡胶配方设计,NR：在一般磨耗条件下耐磨性好。XX514第7章橡胶配方设计,胶种：耐磨性BRSBRNRCR、NBR补强剂：主要靠C.B补强。 一般来说，C.B粒径小、结构度高的好，但应综合考虑使用条件和实际工艺，对一般条件下影响性能的以粒径为主，若苛刻条件下使用，受结构度影响就大。硫化体系：视胶种而定。 一般NR总是硫磺硫化体系，有的制品以Se代部分S，有利于耐磨性提高。,XX514第7章橡胶配方设计,胶种：耐磨性BRSBRNRCR、NBRXX

14、514第7,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3050phr，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,防老体系相当重要。XX514第7章橡胶配方设计,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

15、。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。,永久变形,XX514第7章橡胶配方设计,胶种：一般选弹性好的生胶，如BR、NR等。但也需结合其它性能,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)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

16、胶分子间的相互作用，主要有操作油、石蜡油、沥青等。,耐疲劳性,XX514第7章橡胶配方设计,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。耐,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。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

17、，用量可稍多。,XX514第7章橡胶配方设计,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,可塑性（门尼粘度） 混炼性（包辊性、混入分散性）工艺性能 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,7.4 与未硫化胶料工艺性能的关系,XX514第7章橡胶配方设计,7.4 与未硫化胶料工艺性能的关系XX514第7章橡胶配方,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，

18、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,XX514第7章橡胶配方设计,可塑性(粘度)XX514第7章橡胶配方设计,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。,XX514第7章橡胶配方设计,混炼性XX514第7章橡胶配方设计,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

19、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。,XX514第7章橡胶配方设计,软化剂：XX514第7章橡胶配方设计,混炼分散性：配合剂是否容易与橡胶混合以及是否容易分散。一般S、促进剂、防老剂和软化剂等与橡胶有一定的相容性，只要控制限量配合以防过量过饱和喷出、油渗以及工艺条件合适即可与橡胶混合并分散。填料疏水性(亲胶性)：如C.B亲水性(疏胶性)：如CaCO3、BaSO4、陶土、ZnO、MgO、白碳黑等,XX514第7章橡胶配方设计,混炼分散性：配合剂是否容易与橡胶混合以及是否容易

20、分散。XX5,压延压出性 对压延胶料，要求有良好的包辊性、流动性、焦烧性和收缩性。压延效果的影响因素：压延能力：指压延时胶料的塑性变形能力，它受胶料的可塑性和应力松弛能力的影响。压延后的收缩率：经压延后，胶料在压延方向上长度缩短、宽度变窄及厚度增加的现象称收缩，其长度变化的比率叫做收缩率。,XX514第7章橡胶配方设计,压延压出性XX514第7章橡胶配方设计,压出 压出性能的好坏决定于：加料口吃胶量：与生胶强度有关。压出半成品的外观质量。压出收缩大小。压出速度。,XX514第7章橡胶配方设计,压出XX514第7章橡胶配方设计,胶种：根据生胶的结构，视其柔顺性。NR柔性好、弹性好、应力松弛快、收

21、缩性小、保持压延形状的能力大，故压延性能好。BR柔性好，但强度低、包辊性差，故压延性能比NR差。SBR、NBR分子链呈刚性，柔性差，压延压出的膨胀收缩性大，故压延压出性差。含胶率：压延压出时要求含胶率低些好。,配方设计,XX514第7章橡胶配方设计,配方设计XX514第7章橡胶配方设计,软化剂压延要求压延胶料有足够低的粘度（即有足够的P），加入软化剂就能达到此目的，且因流动性增加，使收缩性降低，压出可加入油膏、矿物油、StA、石蜡等润滑性的软化剂以减少口型阻力，提高压出速度，使压出制品表面光滑。硫化体系：应选用迟效性体系。,XX514第7章橡胶配方设计,软化剂XX514第7章橡胶配方设计,粘着

22、性 自粘性(tack)：同种胶料的粘结 互粘性(stick)：不同种胶料的粘结选用自粘性好的生胶 NRCRBRSBR、NBRIIR、EPR选用增粘性大的软化剂选用补强性大的填料一般粒径小、结构度高、活性大的C.B为最佳，在浅色制品中，以白碳黑、氧化镁较好，其次是氧化锌。填料的用量应控制在60份以下。,粘着性(成型),XX514第7章橡胶配方设计,粘着性 自粘性(tack)：同种胶料的粘结粘着性,喷霜问题配合剂用量超过其在橡胶中的饱和溶解度。解决措施：严格控制配合剂用量，如StA、石蜡、防老剂等。改用分散性好的品种，如用不溶性S代替S；或用溶解性好的品种，如用防4010NA代替防4010。适量加入一些物质：如松焦油、液体古马隆树脂、矿质橡胶等增加胶料对配合剂的溶解性。,XX514第7章橡胶配方设计,喷霜问题配合剂用量超过其在橡胶中的饱和溶解度。XX514,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,2022/11/4,XX514第7章橡胶配方设计,演讲完毕，谢谢听讲!再见，see you again2022,