橡胶配方设计的概念
1．橡胶配方设计的概念
所谓橡胶配方设计，就是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。
2基础配方：标准配方，仅包括最基本的组分，采用传统的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映胶料基本工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配方。
基础配方的获得：a、ASTM标准b、根据实验的基本情况进行拟
c、借鉴同类或类似产品的生产配方
3 配方及各组份价格、密度如表所示。
用配方1制作的制品的质量为1.2kg。
若产品按件计价，价格为21.6元/件。
配方1硫化时间为4min，配方2硫化时间为5min。
假定炼胶成本1.2元/kg，硫化成本10元/h。
请计算配方1、2的经济效益。
4.门尼粘度的测试
这是以转动的方式测定胶料流动性大小的一种试验，通过测定转子在转动过程中转动力矩的大小来表征胶料的流动性。
橡胶配方怎么看，怎么算？
橡胶配方怎么看，怎么算？一、配方的表示形式橡胶配方简单地说，就是一份表示生胶、聚合物和各种配合剂用量的配比表。
但生产配方则包含更详细的内容，其中包括：胶料的名称及代号、胶料的用途、生胶及各种配合剂的用量、含胶率、相对密度、成本、胶料的工艺性能和硫化胶的物理性能等。
同一个橡胶配方，根据不同的需要、单位等可以用4种不同的形式来表示。
即基本配方、质量分数（质量百分比）配方、体积分数（体积百分比）配方和生产配方见表1-9。
表1-9 橡胶配方的表示形式原材料名称基本配方／质量份质量分数配方／％体积分数配方／％生产配方/kgNR 100 62.20 76.70 50.0硫黄 3 1.86 1.03 1.5促进剂M 1 0.60 0.50 0.5氧化锌 5 23.10 0.63 2.5硬脂酸 2 1.24 1.54 1.0炭黑50 31.00 19.60 25.0合计161 100.00 100.00 80.50⑴基本配方以质量份来表示的配方，其中规定生胶的总质量份为100份，其他配合剂用量都以相应的质量份数表示，这种配方称为基本配方。
这是最常见的一种配方形式，用于配方设计、配方研究和实验室等。
⑵质量分数配方以质量分数（质量百分比）来表示的配方，即以胶料总质量为100％，生胶及各种配合剂都以质量分数（质量百分比）来表示。
这种配方可以直接从基本配方导出。
质量百分比配方是以基本配方的总质量为100％，然后求出生胶及各种配合剂所占总质量的百分数。
即：⑶体积分数配方以体积分数（体积百分比）来表示的配方，即以胶料的总体积为100％，生胶及各种配合剂都以体积分数（体积百分比）来表示。
这种配方也可从基本配方导出，其算法是将基本配方中生胶及各种配合剂的质量份数分别除以各自的密度，求出它们的体积份数，然后以胶料的总体积为100％，分别求出它们的体积分数（体积百分比）。
体积分数配方计算示例见表1-10。
表1-10 配方计算示例原材料名称基本配方／质量份相对密度体积份体积分数／％NR 100 0.92 108.70 76.70硫黄 3 2.05 1.46 1.03促进剂M 1 1.42 0.70 0.50氧化锌 5 5.57 0.90 0.63硬脂酸 2 0.92 2.18 1.54炭黑50 1.80 27.78 19.60合计161 —141.72 100.00 注：体积分数配方常用于按体积计算成本。
橡胶配方设计原理及工艺
3制定基本配方和性能试验项目 制定基本配方步骤如下： 1确定生胶的品种和用量; 根据主要性能指标确定主体胶料品种;用量与含胶率有关。 2）确定硫化体系。根据生胶的类型和品种，硫化工艺及产品性能要求来确定。 3）确定补强剂品种和用量。根据胶料性能 比重及成本确定。 4）确定软化剂品种和用量。根据生胶及填料种类，胶料性能及加工条件确定。 5）确定防老剂品种和用量。根据产品使用环境的条件来确定。 6）确定其它专用配合剂的品种和用量。如着色剂，发泡剂等）
20˚C
75˚C
150˚C
偏差加大：包容胶活动性增强所致;
Ef／Eg
胶种
纯胶基本硬度
填料品种
估算硬度
NBR
44
FEF，HAF
+1/2份数
CR
44
ISAF
+1/2份数+2
NR
40
SAF
+1/2份数+4
SBR
40
SRF
+1/3份数
IIR
35
陶土
+1/4份数
碳酸钙
+1/7份数
油
-1/2份数
填料与硬度的关系
一 配方设计定义 橡胶材料是生胶与多种配合剂构成的多相体系; 橡胶制品的性能取决于橡胶分子本身;以及各种配合剂性质及它们之间的相互作用关系。 定义：根据产品的性能要求及工艺条件，合理选用原材料，制订各种原材料的用量配比关系的设计方法。 配方设计决定着产品质量、成本和加工性能。
现代橡胶配方设计
2、基本原则
（1）在不降低产品质量的情况下降低成本
（2）在保持成本不变的情况下提高产品的性能
3、一般原则
（1）满足制品的性能要求；（2）设计的配方易于加工
（3）原材料价廉易得； （4）重点设计主要性能
（5）充分考虑交互作用； （6）配方成本低，能耗低
（7）201配9/1方1/18尽可能简化
（8）符合环保与卫生要求
②体积分数配方计算：Vi%=mi/ρ i×[100/∑(mi/ ρi)]
③生产配方计算：Mi=mi×(Q/ ∑mi)
2019/11/18
含配合剂母胶的配方计算：
例如：促进剂M母胶配方
NR
100
促进剂M 20
ZnO
5
合计
125
X促M母=1/(20/125)=6.25份 母胶中： XNR=6.25×(100/125)=5份 XZnO=6.25× (5/125)=0.25份
1. 质量份数表示（mi）： 以生胶分数为100份，其余配合剂相应质量份数表示。
2. 质量百分数（ mi % ）：= mi /∑mi ×100% 以胶料总质量为100，生胶和配合剂质量所占比例数来 表示，主要用于计算原材料质量成本和含胶率。
3. 体积百分数表示（Vi% ）： = Vi /∑Vi ×100% 以胶料总体积为100，生胶和配合剂体积所占比例数来 表示，主要用于计算原材料体积成本。
配方1的炼胶成本：P炼胶1=1.2×1.2=1.44（元） 配方1硫化成本：P硫化1=（4/60）×10=0.67（元） 总成本：P总1= P胶1+ P炼胶1+ P硫化1=19.32（元） 2每019件/11制/18 品的利润：R1=P价格—P总1= 21.6-19.32=2.28(元)
橡胶配方设计
11/14/2019
20
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。
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；亲水
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。 增塑剂与橡胶的相容性一般较好，易于分散。
11/14/2019
31
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。 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
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。
11/14/2019
2
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%。
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。改善的途径有以下几种 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。 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。 ⑶ 与少量天然橡胶并用。
橡胶配方设计基础
确 定
油类：NBR、CR 刹车液：EPDM
二、 橡胶配方的组成及表示形式
1.橡胶配方的组成
橡胶配方简单地说就是一份生胶和 各种配合剂用量的配比表。
生产上的橡胶配方包含：胶料的名 称代号及用途，生胶及各种配合剂的 用量、含胶率，比重、成本及胶料的 物机性能等。
2. 配方的表示形式 1. 基本配方 以质量份数表示（mi）： 以生胶分数为100份，其余配合剂相应质量份数表示
单因素配方试验设计主要就是研究某单一试验因 素，如促进剂、炭黑、防老剂或某一新型原材料， 在某一变量区间内，确定哪一个值的性能最优。
这样的设计方法主要包括：黄金分割法（0.618 法）、平分法（对分法）、分批试验法、抛物线法、 爬山法。
2020/2/28
黄金分割法
黄金分割点在线段L的0.618处，故此法又称0.618 法。
a
x1
x2
x3
x2
x3
x4
b
x4
2.多因素设计方法
在大多数橡胶配方研究中，通常需要同时考虑 确定两个或多个变量因素对橡胶性能的影响规律， 这就是多因素橡胶配方设计的问题。
性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增 加或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配 方。 实用配方：生产配方，在满足要求的性能配方基础上 ，结合实际生产条件所得的实用投产配方。
基础配方、性能配方、实用配方是相互制约、相互 影响的。
例：橡胶基础配方： 生胶：100份；硫磺：0.5-3.5份；促进剂：0.5-1.5份 ZnO:1-10份；Hst：0.5-2.0份；防老剂：0.25-1.5份
（3）原材料价廉易得； （4）重点设计主要性能
（5）充分考虑交互作用； （6）配方成本低，能耗低
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
橡胶组分的计算公式
橡胶组分的计算公式橡胶是一种重要的工业原料，广泛应用于汽车轮胎、橡胶制品、橡胶管等领域。
橡胶的性能直接影响到产品的质量和使用寿命，因此对橡胶组分的计算十分重要。
本文将介绍橡胶组分的计算公式，并对其进行详细解析。
橡胶组分的计算公式主要包括橡胶的配方设计和混炼工艺两个方面。
配方设计是指确定橡胶中各种组分的配比，包括橡胶本身、填料、增塑剂、硫化剂、活性剂等。
混炼工艺是指将各种组分按一定的配方比例混合均匀，并进行硫化加工，最终得到符合要求的橡胶制品。
下面将分别介绍配方设计和混炼工艺的计算公式。
配方设计的计算公式包括橡胶的比例计算和各种组分的配比计算。
橡胶的比例计算是指确定橡胶在整个配方中所占的比例。
通常情况下，橡胶的比例在20%~80%之间，具体比例根据产品的要求和生产工艺来确定。
橡胶的比例计算公式如下：橡胶比例 = （橡胶重量 / 总重量） 100%。
其中，橡胶重量指的是配方中橡胶的重量，总重量指的是整个配方的总重量。
通过这个公式可以计算出橡胶在整个配方中的比例，为后续的配方设计提供依据。
在确定了橡胶的比例之后，就需要计算各种组分的配比。
常用的填料有碳黑、硅石粉、钛白粉等；增塑剂有软化剂、增塑油等；硫化剂有硫磺、过氧化氢等；活性剂有促进剂等。
这些组分的配比计算公式如下：组分配比 = （组分重量 / 橡胶重量） 100%。
通过这个公式可以计算出各种组分在配方中的比例，从而确定整个配方的配比。
混炼工艺的计算公式主要包括混炼时间的计算和混炼温度的计算。
混炼时间的计算是指确定橡胶混炼的时间，以确保各种组分充分混合。
一般情况下，混炼时间在10~20分钟之间，具体时间根据橡胶种类和混炼设备来确定。
混炼时间的计算公式如下：混炼时间 = （混炼机转速 / 60）混炼圈数。
其中，混炼机转速指的是混炼机的转速，混炼圈数指的是混炼机的圈数。
通过这个公式可以计算出混炼的时间，为混炼工艺提供依据。
混炼温度的计算是指确定橡胶混炼的温度，以确保橡胶在混炼过程中能够充分熔化和混合。
橡胶配方设计知识点归纳
橡胶配方设计知识点归纳橡胶配方设计是橡胶制品生产过程中的重要环节，涉及橡胶成分的选择和合理配比等方面。
本文将从橡胶材料的选择、添加剂的选用、硫化系统的设计以及橡胶配方的优化等几个方面，对橡胶配方设计的知识点进行归纳和阐述。
1. 橡胶材料的选择橡胶制品的性能取决于选择的橡胶材料。
橡胶材料常见的有天然橡胶和合成橡胶。
天然橡胶具有良好的弹性和抗拉性能，但耐磨性较差；合成橡胶种类繁多，可以根据需要选择不同种类的合成橡胶，如丁腈橡胶、丁苯橡胶等。
在橡胶配方设计中，需要根据产品的要求选择合适的橡胶材料，并进行混炼。
2. 添加剂的选用除了橡胶材料外，配方中通常还需要添加各种添加剂来改善橡胶制品的性能。
添加剂包括增塑剂、增强剂、防老剂、硫化剂等。
增塑剂可提高橡胶的柔软性和可加工性，增强剂可以提高橡胶的强度和耐磨性，防老剂可以延长橡胶制品的使用寿命，而硫化剂则是橡胶配方中必不可少的成分，其作用是促使橡胶发生硫化反应，使之具有弹性。
3. 硫化系统的设计硫化系统是橡胶配方设计中的关键部分。
硫化反应是橡胶成型过程中的一项重要工艺，通过将硫化剂加入橡胶中，发生交联反应，使橡胶具有更好的力学性能和耐用性。
硫化系统的设计包括硫化剂的选择、硫化剂与促进剂的配比、硫化温度和时间等因素。
不同的橡胶制品对硫化系统的要求有所不同，因此在配方设计时需要根据具体情况进行调整和优化。
4. 橡胶配方的优化橡胶配方的优化是指通过合理的调整橡胶配方的比例和成分，以获得最佳的橡胶制品性能。
橡胶配方的优化需要综合考虑多种因素，如橡胶材料、添加剂的选择和比例、硫化系统的设计等。
通过试验和实践，不断调整和改进配方，可以使橡胶制品的性能得到提高，达到更好的使用效果。
总结：橡胶配方设计是橡胶制品生产中不可或缺的一环，涉及橡胶材料的选择、添加剂的选用、硫化系统的设计以及配方的优化等多个方面。
只有通过科学合理的配方设计，才能制备出性能稳定、质量可靠的橡胶制品。
因此，在进行橡胶配方设计时，需要充分考虑各种因素，并根据具体要求进行精确的调整和优化，以获得最佳的产品性能。
橡胶配方——精选推荐
橡胶配⽅从事橡胶技术⼯作时，⾸先会⾯对下述各问题：─—什么叫做橡胶配⽅？─—如何设计橡胶配⽅？─—成功的橡胶配⽅是什么？事实上，橡胶配⽅技术乃是⼀种选择和运⽤材料之科学和艺术。
⼀般之橡胶配⽅⽬的有三：⾸先是使橡胶制品具有实⽤之物性；其次是能配合现有加⼯设备进⾏良好之加⼯作业；最后是以可能之最低成本之配料达到符合客户所要求之物性⽔平。
换⾔之，设计橡胶配⽅最需考虑之三要素为配料之物性者、加⼯性和成本，并使三者获得⼀个适当之平衡点，此即配⽅设计都最主要之⼯作。
配⽅中常⽤之添加剂可摘要分类成⼗个主要成份：橡胶或弹性体（elastomers ）:橡胶配⽅设计第⼀个步骤也是最重要的步骤即为选择橡胶基材或原料胶。
橡胶为⼯程材料之⼀种，不论其组成为何，都带有⼀些共通之基本特性。
所有橡胶都带有弹性，可弯曲性、韧性、不易透⽔和透空⽓等性质。
除了这些共通特性外，每种橡胶因组成之不同，各⾃具有其本⾝之性质。
加硫剂（Vulcanizing agents ）:添加加硫剂之⽬的是使配料产⽣化学反应⽽在橡胶分⼦之间产⽣架桥（cross linking ）之现象⽽改变橡胶之物性。
化学架桥作⽤使橡胶配料由柔软、带粘性之热可塑体变成强韧之热固物，此时受温度之影响较少。
到⽬前为⽌，硫磺仍是最⼴泛使⽤之加硫剂。
其它载硫剂（sulfur donor ）如⼆硫化秋兰姆类之TMTD(TUEX) 有时亦⽤作全部或局部取代元素硫磺于低硫或⽆硫加硫系统之配⽅，使制品得以改善其耐热性。
配⽅设计者其第⼆个最重要之⼯作为对于配料加硫系统，加硫剂和促进剂之选择。
加硫促进剂（Accelerators ）:加硫促进剂可使配料硫化速率加快⽽缩短加硫时间。
活化剂（Activators ）和迟延剂(Retarders):活化剂是⽤来帮助促进剂增强其活性和效能，最常⽤之活化剂有锌氧粉、硬脂酸、氧化铅、氧化镁和胺类（H ）。
防⽼剂（Antidegradants ）:防⽼剂可延缓橡胶制品因受氧⽓、臭氧、热、⾦属催化作⽤和屈曲运动之影响⽽劣化。
橡胶配方设计原理
橡胶密封圈在受到外力作用后需要具有良好的弹性恢复性能，以保证密封效果。通常通过 调整配方中的硫化剂比例来实现。
06
橡胶配方设计的发展趋势和挑战
高性能橡胶材料的研发
高强度、高耐磨性
通过添加增强填料和改性剂，提高橡胶材料的强度和耐磨性，以 满足各种高负荷和高摩擦工况的要求。
高温性能和耐老化性能
通过选用耐高温和抗氧化的橡胶品种，以及添加抗老化剂，提高橡 胶材料在高温和老化条件下的性能表现。
电绝缘性和阻燃性
通过选用具有电绝缘性能和阻燃性能的橡胶品种，以及添加相应的 填料和助剂，提高橡胶材料的电绝缘性和阻燃性。
环保和可持续发展的要求
1 2 3
降低VOC排放
通过优化配方和生产工艺，降低橡胶制品在生产 和使用过程中产生的VOC排放，以减少对环境的 污染。
输送带覆盖胶配方设计
01
耐油性
输送带覆盖胶需要能够耐受各种油类物质的侵蚀，以保证输送带的正常
运行。通常通过添加适量的耐油剂来提高覆盖胶的耐油性。
02
抗磨损性
输送带在运行过程中会不断与物料和托辊摩擦，因此覆盖胶需要具备良
好的抗磨损性能。通常通过添加炭黑等填料来提高覆盖胶的抗磨损性能。
03
耐高温能
输送带在运行过程中会受到高温的影响，因此覆盖胶需要具备较好的耐
橡胶的化学性质
可塑性
耐热性和耐寒性
通过添加塑化剂来改变橡胶的可塑性， 使其更易于加工。
不同种类的橡胶具有不同的耐热和耐 寒性能。
耐油性
橡胶能够抵抗某些油类、溶剂和化学 品的侵蚀。
03
橡胶配方设计原则
橡胶的硫化体系
硫化剂
选择合适的硫化剂，如硫磺、多 硫化物等，以实现橡胶的交联反 应，提高橡胶的力学性能和耐热