橡胶配方设计基本概念.pptx

Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology) Ministry of Education, China Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology) Ministry of Education, China 橡 胶 配 方 设 计Rubber Formula Design 肖建斌 高分子科学与工程学院, 青岛科技大学橡胶配方设计：掌握橡胶原材料的配合原理，根据橡胶产品的性能要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。影响因素 1 原材料应用； 2 加工工艺； 3 使用性能； 4 产品结构。物性成本工艺一、 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。 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。 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。生胶种类橡胶的分类： 天然橡胶（NR）：天然植物采集 异戊橡胶(IR) 丁苯橡胶(SBR) 顺丁橡胶(BR) 丁腈橡胶(NBR) 合成橡胶 氯丁橡胶(CR) 乙丙橡胶(EPM，EPDM) 丁基橡胶(IIR)通用橡胶 氟橡胶【FPM】 硅橡胶【MVQ或Q】 聚氨酯橡胶【PU】 丙烯酸酯橡胶【ACM】 聚硫橡胶【T】特种合成橡胶 　　 　氯化聚乙烯【CPE】 氯磺化聚乙烯【CSM】 氯醚橡胶【CO或ECO】 氯化顺丁橡胶【CBR】 氯化丁基橡胶【CIIR】 环氧化天然橡胶【ＥNR】　在常用的橡胶如：NR, SBR, BR, NBR, CR, EPDM, IIR, CIIR, BIIR, ENR，CPE, CSM, ECO, MVQ, FPM, HNBR，ACM, PU中　不饱和非极性橡胶【NR、SBR、BR、IR、TPI】 　不饱和极性橡胶【NBR、CR、CBR】 　饱和非极性橡胶【EPM、EPDM、IIR】 　饱和极性橡胶【FPM、CPE、ACM、CSM】 CIIR 上述橡胶的结构不同带来的物性存在较大的差别，因此在生胶的选用上需要了解各种橡胶的性能及优点和缺点。Mooney viscosity 门尼粘度Ethylene/propylene ratio 乙烯/丙烯比例Diene content 第三单体含量Oil content and Carbon black content 油或炭黑填充量molicular distrubution分子量分布门尼粘度增加流动性下降，挤出能耗大；配合剂难以分散；半成品形状稳定性好；弹性和力学性能较好，压缩变形低EPDM中乙烯含量之影响EPDM第三单体含量之影响 硫化体系 硫化体系是与橡胶大分子起化学作用，使橡胶线性大分子交联形成空间网络结构，提高性能，稳定形状。　硫化体系包括： 1）硫化剂是橡胶分子间交联的助剂，一般采用硫黄及含硫化合物，部分合成橡胶也采用金属氧化物、过氧化物、合成树脂、醌肟、三聚硫氰酸、双酚、胺类及皂盐类等。2）硫化促进剂可加快硫化速度，缩短硫化时间，提高物理机械性能，按照硫化速度快慢分为黄原酸盐、二硫代氨基甲酸盐类、秋兰姆类、噻唑类、次磺酰胺类、胍类和硫脲类等。　　3）硫化促进助剂亦称为活性剂，常用的活性剂有氧化锌和脂肪酸等。　橡胶配方中氧化锌用量一般为：３～５份　硬酯酸用量一般为：１～３份　4）硫化迟延剂又称为防焦剂，是防止胶料在加工和储存过程中产生焦烧的助剂。　常用的防焦剂有芳香族有机酸如水杨酸、邻苯二甲酸酐（PA）；　亚硝基化合物如NDPA；　N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺（CTP）等。　５）抗硫化返原剂，在高温和长时间硫化条件下，防止橡胶大分子发生裂解和交联结构破坏，延长硫化平坦期。　　１、橡胶的硫化反应过程：　橡胶的硫化包括橡胶分子与硫化剂及其它配合剂之间的反应，以硫黄的硫化反应为主。　第一阶段：诱导期 ：活性剂、促进剂、硫黄之间相互作用生成一种活性更大的多硫化物中间产物，与橡胶分子链反应，产生可以交联的橡胶大分子自由基。 第二阶段：硫化期：活性的橡胶大分子自由基与橡胶大分子之间发生交联反应，生成交联键。 第三阶段：平坦期：交联键发生重排、裂解、主链的改性，交联键趋于稳定。图　硫黄交联的一般化学结构２、促进剂的选择　以促进剂M对NR的使用效果作为标准来