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橡胶配方设计 4.1橡胶配方设计的基本概念 橡胶配方就是表示能满足制品规定使用性能及加工性能要求的胶料中，各种原材料的种类和用量的搭配方案。生产中所用配方应该包括：胶料的名称及代号、胶料的用途、各种配合剂的用量、生胶含量、密度以及胶料的物性。 所谓配方设计就是如何确定这种比例关系，是橡胶制品生产过程中的关键环节。 4. 1.1 橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的任务是力求使橡胶制品在性能、成本和工艺可行性三个方面取得最佳的综合平衡。通常，要遵循以下几条原则： ⑴ 充分了解制品的性能要求、使用条件；半成品的性能一般应高于成品指标的15%。 ⑵ 由于橡胶制品的性能一般是多方面的，性能在满足性能要求方面，要抓住主要矛盾，平衡次要矛盾； ⑶ 对多部件制品，要从整体考虑； ⑷ 平衡使用性能与加工性能； ⑸ 考虑配合剂之间的相互影响； ⑹ 低污染； ⑺ 简化配方，降低成本。 4.1.2 橡胶配方设计的程序 配方设计的基本程序包 ⑴ 调研 包括制品的使用条件，如温度、压力、是否接触介质、 使用的频率等方面。 ⑵ 选材 根据调研结果，选材、确定基本配方；包括生胶材料 及各种配合剂各种生胶的基本配方可通过资料查询。 ⑶ 配方筛选 确定能够反映产品性能的试验方法，反复实验进 行筛选； ⑷ 检验 通过选定的配方制备胶料、产品，进行验证； ⑸ 定工艺 根据试验过程拟定加工工艺条件； ⑹ 评定 对制品的性价比进行综合评定。 4.1.3 橡胶配方的表示方法及其计算 橡胶配方的表示方法 ⑴ 基本配方 基本配方是用质量份数表示的配方，即以生胶的质量为100份，其它配合剂用量都以相对的质量份数来表示。 ⑵ 质量百分数配方 质量百分数配方是以胶料总质量为100%，生胶及各种配合剂用量都用质量百分数来表示。 ⑶ 体积百分数配方 体积百分数配方是以胶料的总体积为100%，生胶及各种配合剂用量都用体积百分数来表示。 ⑷ 生产配方 根据炼胶机的容量，由基本配方换算出的实际生产投料量。 4.2配合体系与制品性能的关系 4. 2.1 配合体系与拉伸强度的关系 拉伸强度是指试片受拉伸作用至断裂时单位面积上所承受的最大拉伸应力，单位MPa。在硫化胶的测定项目中一般都包括这项指标。工业用橡胶制品，多以拉伸强度作为产品质量的主要指标。 ⑴ 橡胶品种 主链上有极性取代基或芳基的橡胶的拉伸强度较高。就纯橡胶配合而言，天然橡胶和聚氨酯橡胶的拉伸强度最高，丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶次之，丁苯橡胶、丁腈橡胶较差。 ⑵ 硫化体系 ①交联密度 随着交联密度的增加，橡胶拉伸强度，出现先增后降的趋势，存在最佳值，这就要求适当选择硫化剂的用量。 ②交联健的类型 硫化胶的拉伸强度随着交联键能的增加而减小。当交联键能较弱时，在高应力集中下会很快断裂，从而解除了所承受的负荷，而将应力转移分配给相邻链段上，使得网络作为一个整体均匀地承受较大应力；同时，弱交联键的较早断裂还有利于该部分主链的定向排列和结晶，因此存在弱交联键的硫化胶的拉伸强度较大。例如，适当增加硫黄用量，采用促进剂M或与胍类促进剂并用，可提高键能较低的多硫键（—Sx—）的含量，提高拉伸强度。 ⑶ 填充体系 一般而言，填充剂粒径越小、比表面积越大、结构性越高，补强效果越好。 ⑷ 增塑体系 增塑剂一般会使橡胶的拉伸强度降低，与橡胶相容性好、具有限制橡胶分子运动的高黏度油类增塑剂可提高橡胶的拉伸强度。 其它，如共混、使用表面活性剂、偶联剂也可提高橡胶的拉伸强度。 4.2.2 配合体系与撕裂强度的关系 指将带有切口的试片撕裂时所需的最大力，其单位为N/m。 ⑴ 橡胶品种 天然橡胶、氯丁橡胶等结晶性橡胶的撕裂性较好。几种橡胶的抗撕裂性强弱顺序是：NR＞CR＞SBR＞NBR ⑵ 硫化体系 多硫键具有较高的撕裂强度。 ⑶ 填充体系 粒子细、活性大的炭黑、白炭黑补强时，撕裂强度明显改善；炭黑用量一般在50~60phr时可获得最高撕裂强度。但用量过大时撕裂强度反而下降。 ⑷ 增塑体系 适当加入增塑剂有助于撕裂强度的提高，主要是一些树脂类如古马隆树脂、酚醛树脂等。 4.2.3 配合体系与定伸应力的关系 定伸应力是指试样被拉伸至一定长度时所受的力与试样在拉伸前的截面积之比，单位为MPa，工业中常用的有伸长为100%、300%和500%时的定伸应力。 ⑴ 橡胶品种 要求高定伸应力的橡胶制品可以用天然橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶来制备；低定伸应力的制品可采用天然橡胶