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橡胶配方设计


橡胶配方设计
配方体系表示方法、设计原则、 配方体系表示方法、设计原则、 性能对配方体系的要求

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4.1橡胶配方设计的基本概念 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。 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 用配方应该包括:胶料的名称及代号、胶料的用途、 合剂的用量、生胶含量、密度以及胶料的物性。 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 所谓配方设计就是如何确定这种比例关系, 过程中的关键环节。 过程中的关键环节。

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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 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 性能 三个方面取得最佳的综合平衡 通常,要遵循以下几条原则: 综合平衡。 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: 充分了解制品的性能要求、使用条件; 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% 15%。 高于成品指标的15%。 由于橡胶制品的性能一般是多方面的, 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; 方面,要抓住主要矛盾,平衡次要矛盾; 对多部件制品,要从整体考虑; ⑶ 对多部件制品,要从整体考虑; 平衡使用性能与加工性能; ⑷ 平衡使用性能与加工性能; 考虑配合剂之间的相互影响; ⑸ 考虑配合剂之间的相互影响; 低污染; ⑹ 低污染; 简化配方,降低成本。 ⑺ 简化配方,降低成本。

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4.1.2 橡胶配方设计的程序
配方设计的基本程序包 包括制品的使用条件,如温度、压力、是否接触介质、 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。 使用的频率等方面。 根据调研结果,选材、确定基本配方; 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。 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 确定能够反映产品性能的试验方法, 行筛选; 行筛选; 通过选定的配方制备胶料、产品,进行验证; ⑷ 检验 通过选定的配方制备胶料、产品,进行验证; 根据试验过程拟定加工工艺条件; ⑸ 定工艺 根据试验过程拟定加工工艺条件; 对制品的性价比进行综合评定。 ⑹ 评定 对制品的性价比进行综合评定。
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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 基本配方是用质量份数表示的配方,即以生胶的质量为100 其它配合剂用量都以相对的质量份数来表示。 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% 100%, 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。 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 体积百分数配方是以胶料的总体积为100%, 100% 合剂用量都用体积百分数来表示。 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。 根据炼胶机的容量,由基本配方换算出的实际生产投料量。
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4.2配合体系与制品性能的关系 4.2配合体系与制品性能的关系
配合体系与拉伸强度 拉伸强度的关系 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。 受的最大拉伸应力,单位MPa。在硫化胶的测定项目中一般 MPa 都包括这项指标。工业用橡胶制品, 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。 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。 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, 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。 橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶次之,丁苯橡胶、丁腈橡胶较差。

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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, 先增后降的趋势 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。 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。 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 随着交联键能的增加而减小 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, 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, 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, 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。 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, 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。 可提高键能较低的多硫键(—Sx—)的含量,提高拉伸强度。
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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, 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。 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、 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。 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、 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。 伸强度。

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配合体系与撕裂强度 撕裂强度的关系 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。 指将带有切口的试片撕裂时所需的最大力,其单位为N/m。 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。 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> 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。 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; 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。 50~60phr时可获得最高撕裂强度 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。 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, 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。 马隆树脂、酚醛树脂等。

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配合体系与定伸应力 定伸应力的关系 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 MPa, 100%、 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 时的定伸应力。 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、 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、高顺丁橡胶。 橡胶来制备;低定伸应力的制品可采用天然橡胶、高顺丁橡胶。 ⑵ 硫化体系 随着交联密度的增加,定伸应力随之增加。因此, 随着交联密度的增加,定伸应力随之增加。因此,调整硫化体系 中硫黄及促进剂的用量来增大交联密度,进而提高定伸应力。 中硫黄及促进剂的用量来增大交联密度,进而提高定伸应力。 ⑶ 填充体系 增加粒度小、结构性高的高活性填充剂的用量可提高定伸应力。 增加粒度小、结构性高的高活性填充剂的用量可提高定伸应力。 以炭黑的效果最为显著。对丁苯橡胶来说, 以炭黑的效果最为显著。对丁苯橡胶来说,主要取决于炭黑的结 构性。 构性。 ⑷ 增塑体系 增塑剂用量增加,定伸应力降低。 增塑剂用量增加,定伸应力降低。
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配合体系与回弹性 回弹性的关系 4.2.4 配合体系与回弹性的关系
回弹性又称冲击弹性,是指橡胶受冲击以后恢复原状的能力。 回弹性又称冲击弹性,是指橡胶受冲击以后恢复原状的能力。试 验的时候是使一定高度的重物自由落到橡胶试样表面上, 验的时候是使一定高度的重物自由落到橡胶试样表面上,用重物 回弹的高度来评价。 回弹的高度来评价。 ⑴ 橡胶品种 从结构因素来说,分子链越柔顺、分子间作用力越小的橡胶, 从结构因素来说,分子链越柔顺、分子间作用力越小的橡胶,其 弹性越好。以天然橡胶、顺丁橡胶、 弹性越好。以天然橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶以及硅橡胶的回弹 性较好。 性较好。 ⑵ 硫化体系 在一定范围内,弹性随交联密度的增大而提高, 在一定范围内,弹性随交联密度的增大而提高,多硫键的回弹性 高于低硫键和碳碳交联键。 高于低硫键和碳碳交联键。适当增加硫黄用量有利于硫化胶弹性 的增加。 的增加。 ⑶ 填充体系 填充剂用量越少、胶料含胶率越高,有利于弹性的增加。 填充剂用量越少、胶料含胶率越高,有利于弹性的增加。炭黑特 别是细粒子活性炭黑,对硫化胶弹性的降低影响较大, 别是细粒子活性炭黑,对硫化胶弹性的降低影响较大,对弹性要 求高的胶料多采用中粒子炭黑。 求高的胶料多采用中粒子炭黑。 ⑷ 增塑体系 增塑剂对硫化胶弹性的影响一般不大, 增塑剂对硫化胶弹性的影响一般不大,但用量过大时会使弹性降 低。
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配合体系与耐磨性能 耐磨性能的关系 4.2.5 配合体系与耐磨性能的关系
硫化胶所受的磨耗作用力主要包括:刨削力、冲击力、切割力、 硫化胶所受的磨耗作用力主要包括:刨削力、冲击力、切割力、 撕裂力以及剪切力。要具备良好的耐磨性能, 撕裂力以及剪切力。要具备良好的耐磨性能,硫化胶需同时具备 较低的摩擦系数和优异的物理机械性能。 较低的摩擦系数和优异的物理机械性能。 ⑴ 橡胶品种 从结构因素分析,分子链柔顺性好、有共轭体系存在、 从结构因素分析,分子链柔顺性好、有共轭体系存在、含有芳基 的极性橡胶的耐磨性能较好。聚氨酯橡胶具有特殊的耐磨性能, 的极性橡胶的耐磨性能较好。聚氨酯橡胶具有特殊的耐磨性能, 但其耐冲击、耐切割性能较差。其次是顺丁胶、丁苯橡胶、 但其耐冲击、耐切割性能较差。其次是顺丁胶、丁苯橡胶、天然 橡胶。对丁苯橡胶和天然橡胶来说,当温度低于15℃ 15℃天然橡胶的 橡胶。对丁苯橡胶和天然橡胶来说,当温度低于15℃天然橡胶的 耐磨性较好;而当温度在15℃以上时,丁苯橡胶的耐磨性较好。 15℃以上时 耐磨性较好;而当温度在15℃以上时,丁苯橡胶的耐磨性较好。

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⑵ 填充体系 加入细粒子、高结构性的炭黑能够提高硫化胶的耐磨性能, 加入细粒子、高结构性的炭黑能够提高硫化胶的耐磨性能, 以高结构高耐磨炉黑最好。填充的量一般有最佳值, 以高结构高耐磨炉黑最好。填充的量一般有最佳值,多了 反而降低。对天然或丁苯橡胶一般用量为50~60phr 50~60phr。 反而降低。对天然或丁苯橡胶一般用量为50~60phr。 白色填料以粒径为20nm左右的白炭黑为最好, 白色填料以粒径为20nm左右的白炭黑为最好,其次是氧 20nm左右的白炭黑为最好 化锌。 化锌。 ⑶ 硫化体系 随交联密度的增加,耐磨性能会出现最大值。 随交联密度的增加,耐磨性能会出现最大值。同时考虑到 炭黑的吸附作用,硫化剂和促进剂的用量要适当多一些。 炭黑的吸附作用,硫化剂和促进剂的用量要适当多一些。 促进剂应选择硫化平坦性能较好的噻唑类为好。 促进剂应选择硫化平坦性能较好的噻唑类为好。 此外,正确使用防老剂也能间接提高制品的耐磨性能。 此外,正确使用防老剂也能间接提高制品的耐磨性能。
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配合体系与耐屈挠性能 耐屈挠性能的关系 4.2.6 配合体系与耐屈挠性能的关系
橡胶在往复屈挠过程中,由于化学和机械的作用, 橡胶在往复屈挠过程中,由于化学和机械的作用,在弯曲部分所 产生的表面裂口称为屈挠龟裂。 产生的表面裂口称为屈挠龟裂。 橡胶产生屈挠龟裂的过程分为两个阶段, 橡胶产生屈挠龟裂的过程分为两个阶段,即龟裂的发生阶段和龟 裂的增长阶段。各种橡胶在这两个阶段表现的特征不同, 裂的增长阶段。各种橡胶在这两个阶段表现的特征不同,以天然 橡胶和丁苯橡胶为例,天然橡胶容易产生龟裂, 橡胶和丁苯橡胶为例,天然橡胶容易产生龟裂,但龟裂增长的速 度慢;而丁苯橡胶难以产生龟裂,但一旦产生龟裂, 度慢;而丁苯橡胶难以产生龟裂,但一旦产生龟裂,其增长的速 度较为迅速。 度较为迅速。 ⑴ 橡胶品种 橡胶制品的耐屈挠性能主要取决于橡胶的品种。 橡胶制品的耐屈挠性能主要取决于橡胶的品种。几种橡胶的耐龟 裂发生的能力顺序为:丁基橡胶>氯丁橡胶>丁苯橡胶>丁腈橡 裂发生的能力顺序为:丁基橡胶>氯丁橡胶>丁苯橡胶> 天然橡胶。而抗龟裂增长的顺序为:丁基橡胶>氯丁橡胶> 胶>天然橡胶。而抗龟裂增长的顺序为:丁基橡胶>氯丁橡胶> 天然橡胶>丁苯橡胶>丁腈橡胶。 天然橡胶>丁苯橡胶>丁腈橡胶。可见丁基橡胶的耐屈挠性能为 最好,但在温度升高时其耐屈挠性能显著降低。 最好,但在温度升高时其耐屈挠性能显著降低。 26 3/23/2011

⑵ 填充体系 经过表面处理的、粒径为40~80nm的填充剂的耐屈挠性能较 经过表面处理的、粒径为40~80nm的填充剂的耐屈挠性能较 40~80nm 粒径大、各向同性的填充剂易于屈挠中的橡胶形成空隙, 好;粒径大、各向同性的填充剂易于屈挠中的橡胶形成空隙, 从而促进龟裂的增长。 从而促进龟裂的增长。 填充剂的用量不宜过多, 填充剂的用量不宜过多,否则会使硫化胶的定伸应力和硬度 增高,导致龟裂部位的应力增大,加快龟裂的增长。 增高,导致龟裂部位的应力增大,加快龟裂的增长。而且填料 若分散不均时,也会使硫化胶在屈挠过程中形成应力集中, 若分散不均时,也会使硫化胶在屈挠过程中形成应力集中,促 进空隙的产生,可采用脂肪酸盐来提高填料的分散效果。 进空隙的产生,可采用脂肪酸盐来提高填料的分散效果。 ⑶ 硫化体系 过硫时硫化胶的耐屈挠性能显著下降,为提高耐屈挠性能, 过硫时硫化胶的耐屈挠性能显著下降,为提高耐屈挠性能, 硫化程度最好取比正硫化少欠一点。 硫化程度最好取比正硫化少欠一点。
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配合体系与耐疲劳性能 耐疲劳性能的关系 4.2.7 配合体系与耐疲劳性能的关系
橡胶制品承受交变循环应力或应变时所引起的局部结构变化和内 部缺陷的发展过程,称为橡胶的疲劳。 部缺陷的发展过程,称为橡胶的疲劳。疲劳会使橡胶的力学性 能下降,并最终导致龟裂或完全断裂。 能下降,并最终导致龟裂或完全断裂。 ⑴ 橡胶品种 在低应变疲劳下,橡胶的Tg愈高,耐疲劳破坏性愈好; Tg愈高 在低应变疲劳下,橡胶的Tg愈高,耐疲劳破坏性愈好;在高应 变疲劳下,具有拉伸结晶特性的橡胶耐疲劳性能较好。 变疲劳下,具有拉伸结晶特性的橡胶耐疲劳性能较好。 ⑵ 硫化体系 易于形成多硫键的硫化体系,有利于耐疲劳性能的提高, 易于形成多硫键的硫化体系,有利于耐疲劳性能的提高,普通 硫化体系最为有利。 硫化体系最为有利。 ⑶ 填充体系 粒子细、结构性高的炭黑,耐疲劳性能较好, 粒子细、结构性高的炭黑,耐疲劳性能较好,其用量一般在 50phr左右 左右。 50phr左右。 ⑷ 增塑体系 稀释作用小的粘稠性增塑剂有利于耐疲劳性能的提高, 稀释作用小的粘稠性增塑剂有利于耐疲劳性能的提高,但用量 28 3/23/2011 应尽量降低。 应尽量降低。

配合体系与硬度 硬度的关系 4.2.8 配合体系与硬度的关系
橡胶硬度是指抵抗外力压入的能力,常用邵尔硬度计测定。 橡胶硬度是指抵抗外力压入的能力,常用邵尔硬度计测定。硫化 胶的硬度范围在10~100之间。 10~100之间 胶的硬度范围在10~100之间。 ⑴ 硫化体系 随着交联密度的增加,硫化胶的硬度增加。 随着交联密度的增加,硫化胶的硬度增加。 ⑵ 填充体系 一定范围内,增加粒子细、结构性高的填充剂的用量可提高硫化 一定范围内,增加粒子细、 胶的硬度。也可增加高苯乙烯树脂、 胶的硬度。也可增加高苯乙烯树脂、酚醛树脂等物质以提高硫化 胶的硬度。 胶的硬度。 ⑶ 增塑体系 使用增塑剂通常会使硫化胶制品的硬度降低。 使用增塑剂通常会使硫化胶制品的硬度降低。

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4.2.9 压缩永久变形性
⑴ 硫化体系 随着交联密度的增加,硫化胶的压缩永久变形降低。因此, 随着交联密度的增加,硫化胶的压缩永久变形降低。因此, 要降低橡胶制品的永久变形性,必须是制品达到正硫化; 要降低橡胶制品的永久变形性,必须是制品达到正硫化;若制品 需在高温下使用,用过氧化物进行交联, 需在高温下使用,用过氧化物进行交联,可降低制品压缩永久变 形性。 形性。 ⑵ 填充体系 填充剂粒子的形状对橡胶制品的永久变形性影响较大, 填充剂粒子的形状对橡胶制品的永久变形性影响较大,其中 球状或片状粒子有利于永久变形性的降低;而针状、 球状或片状粒子有利于永久变形性的降低;而针状、棒状粒子则 不利于永久变形性的降低。 不利于永久变形性的降低。

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4.3配合体系与胶料工艺性能的影响 4.3配合体系与胶料工艺性能的影响 配合体系与胶料工艺性能
配合体系与胶料粘度 胶料粘度的关系 1 配合体系与胶料粘度的关系 各种生胶都具有一定的粘度,可根据用途和需要加以选择。一般 各种生胶都具有一定的粘度,可根据用途和需要加以选择。 而言,填充剂的加入会使胶料的粘度增加。 而言,填充剂的加入会使胶料的粘度增加。加入增塑剂则能够降 低胶料的粘度。 低胶料的粘度。 配合体系对胶料混炼性能 胶料混炼性能的影响 2 配合体系对胶料混炼性能的影响 胶料的混炼性能是指配合剂是否容易与橡胶混合均匀。胶料的混 胶料的混炼性能是指配合剂是否容易与橡胶混合均匀。 炼性主要取决于配合剂与橡胶之间的浸润性。 炼性主要取决于配合剂与橡胶之间的浸润性。 疏水性填充剂,如炭黑容易被橡胶所浸润,混炼性能较好; 疏水性填充剂,如炭黑容易被橡胶所浸润,混炼性能较好;亲水 性填充剂,如碳酸钙、陶土、白炭黑等,不易被橡胶浸润, 性填充剂,如碳酸钙、陶土、白炭黑等,不易被橡胶浸润,混炼 性能较差。可通过化学改性,或加入表面活性剂加以改进。 性能较差。可通过化学改性,或加入表面活性剂加以改进。 增塑剂与橡胶的相容性一般较好,易于分散。 增塑剂与橡胶的相容性一般较好,易于分散。
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配合体系对包辊性能 包辊性能的影响 3 配合体系对包辊性能的影响 胶料的包辊性能主要取决于生胶的强度和粘着性能。 胶料的包辊性能主要取决于生胶的强度和粘着性能。 影响生胶强度的因素包括生胶的分子量及其拉伸结晶性能。 影响生胶强度的因素包括生胶的分子量及其拉伸结晶性能。天 然橡胶具有最好的包辊性能,乳聚合成橡胶次之,溶聚的, 然橡胶具有最好的包辊性能,乳聚合成橡胶次之,溶聚的,特别 是分子量分布较宽的橡胶包辊性能较差。 是分子量分布较宽的橡胶包辊性能较差。改善的途径有以下几种 通过加入活性、结构性高的填充剂,如炭黑、 ⑴ 通过加入活性、结构性高的填充剂,如炭黑、白炭黑等增加生 胶的强度,进而提高胶料地包辊性能。 胶的强度,进而提高胶料地包辊性能。 如高芳烃操作油、松焦油、古马隆树脂、 ⑵ 加入增粘性增塑剂 如高芳烃操作油、松焦油、古马隆树脂、 酚醛树脂等。 酚醛树脂等。 与少量天然橡胶并用。 ⑶ 与少量天然橡胶并用。

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4 配合体系对焦烧特性的影响 焦烧产生的原因主要是硫化体系选择不当导致。因此, 焦烧产生的原因主要是硫化体系选择不当导致。因此, 应尽量选用后效性或临界温度较高的促进剂, 应尽量选用后效性或临界温度较高的促进剂,也可添 加防焦剂进一步改善。 加防焦剂进一步改善。 碱性炉法炭黑及高结构性炭黑具有促进硫化作用, 碱性炉法炭黑及高结构性炭黑具有促进硫化作用,易 引起焦烧;而酸性的槽法炭黑,对硫化起延缓作用, 引起焦烧;而酸性的槽法炭黑,对硫化起延缓作用, 一般不易焦烧。 一般不易焦烧。 增塑剂的加入一般都具有延缓焦烧的作用。 增塑剂的加入一般都具有延缓焦烧的作用。

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4.4特种性能橡胶的配合 4.4特种性能橡胶的配合
1 耐热橡胶 橡胶在长时间热老化作用下保持原有物理机械性能的能力称为耐 热性。要提高橡胶制品的耐热性,主要通过两种途径: 热性。要提高橡胶制品的耐热性,主要通过两种途径:一是从橡 胶分子结构对其分子运动的影响出发,探求提高软化温度的方法; 胶分子结构对其分子运动的影响出发,探求提高软化温度的方法; 二是从橡胶及其交联网与热化学反应间的关系出发, 二是从橡胶及其交联网与热化学反应间的关系出发,寻找提高热 稳定性和化学稳定性的方法。 稳定性和化学稳定性的方法。 ⑴ 橡胶品种的选择 常用的有NBR、CR、EPDM、IIR、 常用的有NBR、CR、EPDM、IIR、Q、FPM等 NBR FPM等 ⑵ 硫化体系 单硫键键能比多硫键键能高,耐热性好。因此, 单硫键键能比多硫键键能高,耐热性好。因此,耐热橡胶应采用 低硫高促”的硫化体系。 “低硫高促”的硫化体系。
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⑶ 防护体系 宜采用高效耐热型防老剂,如防老剂RD。 宜采用高效耐热型防老剂,如防老剂RD。 RD ⑷ 填充补强体系 一般无机填料比炭黑具有较高的耐热性,如白炭黑、 一般无机填料比炭黑具有较高的耐热性,如白炭黑、氧化 氧化镁等。 锌、氧化镁等。 ⑸ 增塑剂 增塑剂对橡胶耐热性不利,应尽量少用。 增塑剂对橡胶耐热性不利,应尽量少用。用的话应选用热 稳定性好、不挥发的类型。如石油系重油类。 稳定性好、不挥发的类型。如石油系重油类。

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2 耐寒橡胶 对于非结晶性橡胶,玻璃化温度是衡量其耐寒性的温度指标。 对于非结晶性橡胶,玻璃化温度是衡量其耐寒性的温度指标。 对于结晶性橡胶往往在远高于Tg的温度下,很快结晶。 Tg的温度下 对于结晶性橡胶往往在远高于Tg的温度下,很快结晶。所以 结晶性橡胶的耐寒配合应设法抑制其在低温条件下的结晶。 结晶性橡胶的耐寒配合应设法抑制其在低温条件下的结晶。 工业上以脆性温度作为橡胶制品耐寒性指标。 工业上以脆性温度作为橡胶制品耐寒性指标。 ⑴橡胶品种的选择 橡胶主链上含有双键和醚键的橡胶( NR、BR、氯醇橡胶), 橡胶主链上含有双键和醚键的橡胶(如NR、BR、氯醇橡胶), 具有较好的耐寒性; 具有较好的耐寒性;主链上含有双键但具有极性侧基的橡胶 NBR、CR)耐寒性居中;主链不含双键, (NBR、CR)耐寒性居中;主链不含双键,侧链具有极性基 团的橡胶(FPM)耐寒性最差。 团的橡胶(FPM)耐寒性最差。

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⑵硫化体系 耐寒橡胶的硫化体系以,高硫低促的硫黄硫化体系为最好。 耐寒橡胶的硫化体系以,高硫低促的硫黄硫化体系为最好。 对非结晶性橡胶,交联密度低的对耐寒性有利; 对非结晶性橡胶,交联密度低的对耐寒性有利; 对结晶性橡胶,当低温结晶成为影响耐寒性的主要矛盾时, 对结晶性橡胶,当低温结晶成为影响耐寒性的主要矛盾时, 则应提高交联密度降低结晶作用。 则应提高交联密度降低结晶作用。 ⑶增塑体系 加入增塑剂可使制品的Tg下降,提高耐寒性能。 加入增塑剂可使制品的Tg下降,提高耐寒性能。 Tg下降 ⑷填充补强体系 填充剂的加入,一般会使橡胶的耐寒性能变差, 填充剂的加入,一般会使橡胶的耐寒性能变差,要少用或不 用。

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3 耐油橡胶 ⑴橡胶品种的选择 耐油性一般是指耐非极性油类。因此,FPM、 耐油性一般是指耐非极性油类。因此,FPM、Q、NBR、CR、T、 NBR、CR、 PU等极性的耐油性较好 常用的是丁腈橡胶和氯丁橡胶。 等极性的耐油性较好。 PU等极性的耐油性较好。常用的是丁腈橡胶和氯丁橡胶。 ⑵配合体系 原则上应选用不易被油类抽出的配合剂。 原则上应选用不易被油类抽出的配合剂。 硫化体系应尽量能提高胶料的交联密度, 硫化体系应尽量能提高胶料的交联密度,硫黄的用量可以适当加 与酚醛树脂并用也可提高硫化胶的耐油性。 大,与酚醛树脂并用也可提高硫化胶的耐油性。 增加填充剂用量有助于耐油性能的提高。填充剂以炭黑为主。 增加填充剂用量有助于耐油性能的提高。填充剂以炭黑为主。 增塑剂宜采用芳香族油和酯类,但用量不宜太多。 增塑剂宜采用芳香族油和酯类,但用量不宜太多。

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4 耐腐蚀橡胶 橡胶制品的耐腐蚀性能,主要取决于橡胶的化学结构, 橡胶制品的耐腐蚀性能,主要取决于橡胶的化学结构,其次是 配方设计。 配方设计。 ⑴橡胶品种的选择 对普通酸碱腐蚀的可选用二烯类橡胶, NR、SBR、NBR、 对普通酸碱腐蚀的可选用二烯类橡胶,如NR、SBR、NBR、 CR等 对那些强氧化性、腐蚀性作用很大的介质,如硫酸、 CR等;对那些强氧化性、腐蚀性作用很大的介质,如硫酸、硝 铬酸等,则应选择氟橡胶、丁基橡胶。 酸、铬酸等,则应选择氟橡胶、丁基橡胶。 ⑵配合体系 增加交联密度是提高制品耐化学药品的有效手段。 增加交联密度是提高制品耐化学药品的有效手段。在二烯类橡 胶应尽量增加硫黄的用量。硫黄用量在30 30份以上的硬质橡胶的 胶应尽量增加硫黄的用量。硫黄用量在30份以上的硬质橡胶的 耐化学腐蚀性能较好。 耐化学腐蚀性能较好。 填充剂应选择化学惰性的,如炭黑、陶土、硫酸钡、滑石粉等, 填充剂应选择化学惰性的,如炭黑、陶土、硫酸钡、滑石粉等, 其中以硫酸钡耐酸性最好。 其中以硫酸钡耐酸性最好。 39 3/23/2011

5 导电橡胶 ⑴橡胶品种的选择 最好选择介电常数大的生胶,如硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡 最好选择介电常数大的生胶,如硅橡胶、氯丁橡胶、 胶等。硅橡胶导电材料具有导电、耐高温、耐老化的特点; 胶等。硅橡胶导电材料具有导电、耐高温、耐老化的特点; 丁腈橡胶、氯丁橡胶导电橡胶还具有耐油性能, 丁腈橡胶、氯丁橡胶导电橡胶还具有耐油性能,可用于与油 相接触的环境中。 相接触的环境中。 ⑵配合体系 填充剂的结构性越高,其导电能力越强,常用的有乙炔炭黑、 填充剂的结构性越高,其导电能力越强,常用的有乙炔炭黑、 导电炉黑、石墨粉、金属粉等。用量以40份为宜。 40份为宜 导电炉黑、石墨粉、金属粉等。用量以40份为宜。 增塑剂优先选择磷酸酯类增塑剂。 增塑剂优先选择磷酸酯类增塑剂。

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