数学方法在橡胶配方设计中的应用
橡胶配方优化设计课程论文现代橡胶配方优化设计(下)
3.橡胶CAD技术3.1简介目前橡胶工程领域的计算机应用已趋于普及，不仅广泛地应用在财务及管理上，而且在技术领域中如产品的结构设计、配方设计、模具设计等方面也得到广泛的应用，一般涉及到的是计算机辅助设计CAD技术。
近十年来，CAD技术在橡胶工程领域的研究中已形成了众多风格不同的应用软件系统，尤其是支持windows操作系统的专用软件系统更加受到了广大技术工作者的青睐。
这些系统不仅操作简单、直观、易学易用，而且将较新的数据库技术应用到了该领域中，可自动实现试验方案的拟定，试验结果的分析，以及配方的优化等。
RCAD全称是Rubber Computer Aided Design，即橡胶行业相关的计算机辅助设计技术，特指运用计算机辅助橡胶相关设计人员进行产品和工程设计的技术。
随着计算机性能的迅速提高，计算机在橡胶行业中的应用日益广泛深入。
由于计算机技术的引进，大大促进了设计能力的提高，不但体现了工作效率和质量方面，更体现在先进的计算机技术对传统的工作方式的促进与变革。
国内已有部分大型橡胶企业建立起较完整的CAD系统，设计开发新产品，提高市场竞争能力。
另外，少数大型企业采用CAD技术后产生的明显的经济效益，对中小企业的影响十分巨大。
它们首先应用计算机和相应的CAD软件组成CAD系统，进行产品的配方设计和工程图纸的绘制，与传统设计方法相比提高了效率。
同时，应用范围也不断扩大，而且逐步深化。
从80年代起，国内一些高等院校和科研机构在橡胶CAD技术领域内进行了大量的研究工作，自行开发了一些实用的CAD软件。
如青岛科技大学开发的“橡胶配方优化设计系统”、“轮胎消耗定额管理系统”、“轮胎结构设计系统”等。
3.2橡胶配方优化设计软件从上世纪80年代起,青岛科技大学在橡胶配方CAD 技术领域内进行了大量的研究工作,自行研制开发了橡胶配方优化设计系统等实用的配方CAD 软件。
橡胶配方优化设计系统是综合运用橡胶工程、运筹学、概率论和数理统计及计算机科学等理论，结合大量配方设计实际经验开发而成的计算机软件系统，属于信息技术在橡胶工业中的高新技术成果。
丁基橡胶配方设计
丁基橡胶配方设计丁基橡胶是一种具有优异力学性能和化学稳定性的橡胶材料，广泛应用于汽车、电气、建筑等领域。
丁基橡胶的配方设计对于材料的性能表现至关重要。
下面是一个丁基橡胶配方设计的示例。
1.配方成分：-丁基橡胶：作为主要基础材料，具有良好的弹性和耐热性能。
-碳黑：增强材料，可以提高丁基橡胶的强度和耐磨性。
-加工助剂：包括活化剂、加工油等，可以改善橡胶的加工性能。
-环保胶黏剂：用于粘接橡胶和其他材料。
2.配方设计的目标：-良好的力学性能：通过合适的碳黑掺量和加工助剂的选择，提高丁基橡胶的强度和耐磨性。
-优异的耐热性能：选用高热稳定的丁基橡胶和耐热性良好的加工油。
-良好的加工性能：通过合适的加工助剂和加工工艺，提高橡胶的加工性能和可塑性。
-环保性：选择环保胶黏剂，避免对环境造成污染。
3.配方示例：-丁基橡胶：100份-碳黑：30份-加工助剂：10份-环保胶黏剂：5份4.配方选择解析：-碳黑掺量：碳黑是一种常用的填料材料，可以增强橡胶的物理性能。
适当的碳黑掺量可以提高丁基橡胶的强度和耐磨性。
在此示例中，选用了30份碳黑，可根据具体需要进行调整。
-加工助剂：丁基橡胶的加工性能对于工艺过程和成品质量有很大影响。
加工助剂的选择应根据具体加工工艺和产品要求进行。
在此示例中，选用了10份加工助剂，可以改善橡胶的加工性能和可塑性。
-环保胶黏剂：环保胶黏剂在橡胶工业中得到了广泛应用，可以代替传统的有机溶剂，减少对环境的污染。
在此示例中，选用了5份环保胶黏剂。
通过合理的配方设计和配方选择，可以制备出具有优异性能的丁基橡胶材料。
在实际应用中，还需要根据具体要求和工艺流程进行进一步优化调整。
橡胶配方设计--02-1
硬度测定：邵尔A 7．硬度测定：邵尔A型 磨耗测定： 8．磨耗测定： 磨耗体积
0－100度 100度
)/ρ， 61Km Km， V=(m前-m后)/ρ，cm3/1.61Km，
滚筒磨耗
磨耗指数＝ 磨耗指数＝V标/V试
阿克隆磨耗
疲劳的测试： 9．疲劳的测试： 压缩疲劳： （1）压缩疲劳：1)温升 2)变形 屈挠龟裂： （2）屈挠龟裂：裂口大小及 出现裂口的时间 拉伸疲劳： （3）拉伸疲劳：疲劳寿命计算 10． 10．压缩永久变形 )]*100 100% K=[(h0-h2)/(h0-h1)]*100% 11． 11．粘弹性 （1）摆锤式回弹仪 （2）蠕变 （3）应力松弛 动态粘弹性能(DMA) 动态模量及tgδ (DMA)、 （4）动态粘弹性能(DMA)、动态模量及tgδ
硫化橡胶的性能测试
P/bh， 1．拉伸强度 σ＝P/bh，Mpa 定伸应力， 2．定伸应力，Mpa 100% 300% 100%，300%，Mpa 3．扯断伸长率 ，％ є＝[（L1-L0）/L0]*100% ＝ ]*100 100% 扯断永久变形： 4．扯断永久变形： S=(L2- L0)/ L0 ，％ 撕裂强度： 5．撕裂强度： P/h， Φ＝P/h，KN/m 6．有效弹性和滞后损失
橡胶产品静刚度曲线
橡胶产品静刚度曲线橡胶产品静刚度曲线导言：本文将深入探讨橡胶产品的静刚度曲线，旨在帮助读者全面理解并灵活应用这一概念。
我们将从简单的概念和基本原理开始，逐步深入，通过实例和案例分析，展示橡胶产品静刚度曲线在实际应用中的重要性与价值。
1. 静刚度曲线的概念与背景橡胶产品的静刚度曲线是指在正常使用条件下，橡胶产品在不同受力状态下的刚度表现。
静刚度曲线反映了橡胶产品在不同形变程度下的应力-应变关系，并通过刚度曲线的形状和特征提供了关于橡胶产品力学性能的指示。
静刚度曲线的重要性在于它能够反映橡胶产品的变形特征和力学行为。
通过分析静刚度曲线，我们能够了解橡胶产品在不同受力条件下的刚度变化情况，进而评估其可靠性、耐久性和适用范围。
静刚度曲线也为橡胶产品的设计和工艺提供了参考依据，有助于优化产品性能和提升生产效率。
2. 静刚度曲线的测定方法静刚度曲线的测定可以通过实验方法或计算方法来获得。
实验方法常用的有拉伸试验、压缩试验和剪切试验等，通过施加不同载荷并测量相应的形变和应力，得到静刚度曲线的数据。
计算方法则利用材料的力学性质参数和统计学方法，通过理论推导或数值模拟的方式，计算得到静刚度曲线的近似值。
在测定静刚度曲线时，需要注意的是选择合适的试验条件和方法，以确保结果的准确性和可靠性。
还要考虑橡胶产品的特性和应用需求，选择适当的试验环境和加载方式，以充分反映实际使用条件下的静刚度特性。
3. 静刚度曲线的形状与解读静刚度曲线的形状与橡胶产品的力学性能密切相关。
在一般情况下，静刚度曲线呈现出如下几种常见形状：(1) 直线型：当橡胶产品的应力与形变呈线性关系时，静刚度曲线可近似为一条直线。
直线型静刚度曲线表明橡胶产品在受力时表现出较为均匀的刚度特征，适用于一些要求严格的应用场合。
(2) S型：在某些特殊情况下，静刚度曲线的形状可能呈现出S型。
这种曲线形状表明橡胶产品在初期较软，随着形变的增加逐渐变硬，最后达到稳定的刚度。
橡胶的配方设计实验报告
橡胶的配方设计实验报告引言橡胶作为一种重要的材料，在工业生产和日常生活中被广泛应用。
为了满足不同应用场合对橡胶材料性能的要求，需要合理设计橡胶的配方。
本实验旨在探究橡胶的配方对橡胶性能的影响，通过变化不同配方的比例，寻找适合特定应用的橡胶配方。
材料和方法材料本实验所使用的材料有：1. 橡胶基材2. 添加剂（硫化剂、促进剂、填充剂等）3. 溶剂方法1. 橡胶基材和添加剂按照一定比例混合。
2. 将混合物放入橡胶研磨机中进行研磨，以使橡胶和添加剂均匀混合。
3. 将混合物连续过筛3次，以确保颗粒大小均匀。
4. 将混合物压制成固体板材。
5. 将板材切割成标准试样。
结果与讨论实验一：不同硫化剂用量对橡胶硬度的影响在本实验中，固定其他配方参数，仅改变硫化剂的用量，测量了制备的橡胶试样的硬度。
硫化剂用量(phr）橡胶硬度（Shore A）0 602 654 706 75从实验结果可以看出，硫化剂用量增加，试样的硬度也相应增加。
这是因为硫化剂与橡胶基材发生反应生成交联结构，提高了橡胶的硬度。
实验二：不同填充剂用量对橡胶强度的影响在本实验中，固定其他配方参数，仅改变填充剂的用量，测量了制备的橡胶试样的抗张强度。
填充剂用量(phr）橡胶抗张强度（MPa）0 1050 12100 15150 18从实验结果可以看出，填充剂用量增加，试样的抗张强度也相应增加。
这是因为填充剂可以增加橡胶的刚性，进而提高橡胶的强度。
实验三：不同促进剂用量对橡胶耐热性的影响在本实验中，固定其他配方参数，仅改变促进剂的用量，测量了制备的橡胶试样在高温下的残余压缩变形率。
促进剂用量(phr）残余压缩变形率（%）0 205 1510 1015 5从实验结果可以看出，促进剂用量增加，试样的残余压缩变形率减小。
这是因为促进剂能够提高橡胶的耐热性，减少在高温下的变形。
结论通过以上实验，我们可以得出以下结论：1. 硫化剂用量的增加会使橡胶的硬度增加。
2. 填充剂用量的增加会使橡胶的抗张强度增加。
橡胶配方优化设计课程论文-现代橡胶配方优化设计(上)
目录现代橡胶配方优化设计 (2)1 现代橡胶配方优化设计概念 (2)1. 1试验设计 (2)1. 2数学模型 (3)1. 3目的 (3)2.橡胶配方的原则和程序 (3)2.1配方原则 (3)2.2配方程序 (4)2.3 配方组成及表示方法 (5)3.橡胶CAD技术................................................... 错误！未定义书签。
3.1简介...................................................................................... 错误！未定义书签。
3.2橡胶配方优化设计软件...................................................... 错误！未定义书签。
3.3橡胶配方优化设计软件试验方法...................................... 错误！未定义书签。
3.3.1正交试验法....................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.2回归设计........................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.3均匀设计........................................................................... 错误！未定义书签。
3.4橡胶配方优化设计软件的功能特点.................................. 错误！未定义书签。
3.4.1 数据库管理...................................................................... 错误！未定义书签。
橡胶配方设计基础-2+3+4+5+6+7+8
Vi% = Vi /∑Vi ×100%
2. 配方的表示形式
4. 生产配方（Mi ）：
取胶料的总质量等于炼胶机的装胶量
Q，各组分以实际用量表示。
M i = Q× m i / ∑ m i
配方换算
①质量分数配方计算：mi=mi/∑mi ②体积分数配方计算：
Vi=mi/ρi[∑(mi/ρi)]
③生产配方计算：Mi=Qi×(m/∑mi)
胶的粘度，改善加工工艺性能。
硫化：
“硫化”因最初的天然橡胶制品用 硫磺作交联剂进行交联而得名，随 着橡胶工业的发展，现在可以用多
种非硫磺交联剂进行交联。
硫化：
因此硫化的更科学的意义应是“交
联”或“架桥”，即线性高分子通
过交联作用而形成的网状高分子的
工艺过程。
硫化过程：分为四个阶段：
硫化过程：
橡胶配方设计基础
1、概 述
橡胶配方设计：根据橡胶产品的
性能要求和工艺条件，合理地选用
原材料，并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。
橡胶配方：生胶和多种配合剂按照
一定比例的一种组合。
五大体系：
生胶体系 ( 高聚物单用或并用 ) ：母
体材料或基体材料
橡胶配方的表示形式
原材料名称， (g/cm3) NR 0.92 硫磺 2.05 促进剂M 1.42 ZnO 5.57 St 0.92 C.B. 1.80 合计 基本配 体积分 质量分数 生产配 方,质量 数配方 配方/％ 方，kg 份 /％ 100 62.20 76.70 50.0 3 1.86 1.03 1.5 1 0.60 0.50 0.5 5 3.10 0.63 2.5 2 1.24 1.54 1.0 50 31.00 19.60 25.0 161 100 100 80.5
模糊数学在橡胶配方优化设计中的应用
可 以是 同一试 验 条 件 下 的 同批 试验 设 计 ， 也可 以是
不 同试 验 条 件不 同批 的试 验 设 计 ， 至 还 可 以是 考 甚
维普资讯
２
橡 塑 技 术 与 装 备
２０ ０ ２年 第 ２ ８卷
察 目标 不 是 同一 类 的配 方 试验 设 计 。 试验 设 计 的 其 具 体 步骤 设 想 分为 两 种 。
作 者简 介 ： 晁春 燕 （９ ６ ） １７ ．，女 ，硕 士研 究 生 ，毕业 于 青 岛大 学
现在 青 岛化 工 学 院 高分子 材 料 加工 工程 专 业读 硕 士研 究 生 。 收稿 日期：２ ０ —Ｉ２ ０ １１ －６
的最 小值 的 问题 属 于 优 化模 型 。 化模 型 是应 用 十 优
进行 综 合 评 定 。 糊 数 学 能够 对 多项 性 能 指 标 的橡 模 胶 配方 问题进 行综 合 评 价 １ 模糊 数 学 模 型建 立 设 Ｑ为 全 集 ，Ａ 为 Ｑ的 子集 ，则 集合 Ａ 的特 征 函数 指 的是 Ｑ到集 合 Ｖ＝ ０１ 的一 个 映射 ＾ ｛ ，）
Ａ： － Ｖ Ｑ ÷
中图 分 类号 ：Ｔ ３ ． Ｑ３ ０ １ ２ 文 献标 识码 ：Ｂ 文 章 编号 ： １ ０ — ９ Ｘ（０ ２０ － ０ １ ０ ０ ９ ７ ７ ２ ０ ）４ ０ ０ － ４
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表示 拉伸 强 度 ， Ｐ表示 拉 断 伸 长 率 。具 体 方 法
见表 １ ：
量 的影 响称 为 单 因素 设 计 ， 用 的方 法 有 黄 金 所
表 １ 齐 聚 酯 最 佳 用 量 的 黄 金 分 割 法 试 验 结 果
作者简介 ： 方工 方来自面研 究 。 伟 （９８） 男 ， 夏 银 川 人 ， 士 ， 事 橡 塑 加 １７ ． ， 宁 硕 从
方 伟 朱 红 艳 毛 兵。 张 群 王振 华 宋 中勤 ， ， ， ， ，
（ ．中石 油 兰 州 化 工 研 究 中心 ， 肃 兰 州 ７ ｏ ６ ；２ 抚 顺 石 化 分 公 司 化 工 塑料 厂 ， 宁 抚 顺 １ 甘 ３０ ０ ． 辽 １３ １ ； ．兰州石 油化 工 公 司化工研 究 院 ， 肃 兰州 ７ ０ ６ ） １０ ５ ３ 甘 ３ ０ ０
—
制定 配方 时 ， 以将 影 响 橡 胶 制 品 性 能 的 可 各个 因素 看作 自变 量 ， 橡 胶 制 品 的机 械 性 能 将
看作 应变量 。考 虑 的 问题 不 同 ， 用 的 数 学 方 所
法 也不 尽相 同。在 实验 过程 中只考 虑某 一个 变
ａ， ） ｃ为 ０ ６ ８ ｄ—ａ ， 表 示 邵 尔 Ａ硬 度 ， ．１（ ）Ｍ Ｎ
所 谓配 方 设计 ｕ ， 是 根 据 橡 胶 产 品 的性 就
分 割法 、 物线 法等 ； 考虑 多个 变量 的影 响 称 抛 若 为 多 因素设 计 ， 所用 的方 法有 正交 试 验法 、 回归
分析 试 验法 等 。下 面来举 例 说 明以上 各种 方法 在橡 胶 配方设 计 中的使用 。
维普资讯
第３ ４卷第 ５期
方
伟等 ． 学方 法 在橡 胶 配方 设计 中的应 用 数
・１ ・ ９
由上 表 可 以看 出 ， 合 要求 的齐 聚 酯 份 数 符
为 ２ ２ ．。 ． ～５ ７
１２ 抛 物 线 法 ．
用正 交设 计法 比较氯 醚橡 胶 在 各种 配 合 体 系下 的耐 油性 能 。考察 指 标 ： ｏ ｘ７ ｍｏｃ ２ｈ在 １ 动 机 油 中 的 体 积 膨 胀 。条 件 如 表 ３所 ４发
中非 常 重要 的 优 化 方 法 ， 为 橡 胶 配 方 设 计 人 员 应 该 熟 练 掌握 。 作
关 键 词 ： 橡 胶 配 方设 计 ； 学 方 法 ； 化 数 优
中 图分 类 号 ：Ｑ３０ ６ Ｔ ３ ． １ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ １８３ （０７０ ．０８０ １７ ．２２ ２０ ）５０ １．４
示：
表 ３ 氯 醚 橡 胶 的 配 合 体 系试 验 条 件
用抛 物 线法 ｎ 确定 顺丁 橡胶 配方 中 防老 剂
４ １Ｎ ０ ０ Ａ的用 量 。实 验 配 方 ： Ｒ ７ ， １ Ｎ Ｂ ０ （ ） Ｒ烟 片胶 ３ ， ０ 硬脂 酸 ２ 氧 化锌 ４ ＩＡ ， ， Ｆ炭黑 ５ ， 线 Ｓ ０三 油 ４ 促 进剂 Ｃ ． ， 黄 １ ５ ， Ｚ０ ７ 硫 ．。
试 验次 数 ， 给试 验操 作人 员带来 繁 重 的工 作量 ， 而且造 成很 大 的 浪 费 。但 是 在 实 验 过 程 中 ， 如 果 能合 理 、 熟练 地 运 用 一些 数 学 方 法来 帮 助优 化 实验 ， 减少 工作 量 ， 可 以产 生事 半 功倍 的效 则
果。
１ 单 因素 试 验 设 计
１ １ 黄 金分 割 法 ．
用黄 金分 割法 找 出在过 氧 化二 异丙 苯 存
在 的条 件 下 ， 以齐 聚酯 增 硬 包 口胶 ， 聚酯 为 ０ 齐
—
１ 时 的最佳 使 用 范 围 。要 求 胶 料硬 度 （ ５份 邵
尔 Ａ）５度 ， ８ 拉伸 强度 不 少 于 ２ ａ 拉 断 伸 长 ０ＭＰ ，
能要 求 和工 艺条 件 ， 过试 验 、 通 优化 、 定 ， 理 鉴 合
地 选用 原 材 料 ， 定 生胶 和 各 种 助剂 的用 量 配 确
比关 系 。任何 一 种橡胶 制 品 的胶 料 都需 要通 过 配 方 设 计 ， 主 体 材 料 （ 胶 和 其 他 高 分 子 材 把 橡 料） 与各 种配合 剂 配合在 一 起 ， 成 一个 多组 分 组 体系 ， 中每 一 组 分 都起 一定 的作 用 。 由于 橡 其 胶体 系是 一个 复 杂 的 多组 分 体 系 ， 以如 何 确 所 定符 合 要 求 的橡 胶 配 方是 一 个 繁 琐 的 过程 ， 不 能千篇 一律 、 成不 变 ， 不 能毫 无 目的得 确 定 一 更 各 组分 用量 。如 果所 用 方 法 不 当 ， 但 会 增 加 不
摘 要 ： 在 橡 胶 配 方设 计 工 作 中 ， 数 学方 法进 行 合 理 的 实验 安 排 ， 以 达 到 减 少 实验 次 数 、 化 实 用 可 优 验 配 方 、 大程 度 发 挥 橡 胶 材料 的 各 项 物 理 机 械 性 能 和 化 学性 能 的 目的 。 文 中 的 几 种 方 法 是 配 方 设 计 最
维普资讯
第３ 第５ ４卷 期 ２０ ０ ７年 ５月
世 界 橡 胶 工 业
Ｗ ｏ ｄ Ｒｕ ｂ ｒ Ｉｄｕ ｔｙ ｌ ｒ ｂ ｅ ｎ ｓｒ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １ １３ ５： ８— ２ １
Ｍａ ０ ７ ｙ２ ０
数 学 方 法在 橡 胶 配 方 设 计 中的应 用
率 不小 于 ２０ ０ ％。
所 谓黄 金分 割 法 指 先 在 配 方 范 围 内 ［ ， ］ ａ ｄ 的 ０ ６ ８处作 第一 次试 验 ， ．８ 作第 二 次 试 ．１ ０ ３２处 验， 比较 两个 试 验结 果 ， 去掉 坏点 以外 部分 。依 次 对 剩下 的部 分 取 点试 验 ， 而找 出最 佳 变量 从 范 围 。ａ ｄ为 齐 聚 酯 的变 量 范 围 ， ， ｂ为 ０ ３２ ｄ ．８ （