橡胶的补强和填充体系
橡胶制品加工常用助剂详解
橡胶制品加工常用助剂详解橡胶与乳胶配合剂材料详解！1、橡胶硫化体系助剂在橡胶工业中，习惯把使用目的相同或相关的助剂合称为体系。
例如，把硫化剂、硫化促进剂、活性剂及防焦剂统称为硫化体系，因为它们都与硫化有关。
硫化剂包括硫、硒、碲、含硫化合物、有机过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂类、金属氧化物和其它硫化剂；硫化促进剂包括二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐、秋兰姆、噻唑类、次磺酰胺、胺和醛胺缩合物、胍类、硫脲类；活化剂包括氧化锌、氧化镁、硬脂酸等。
所谓橡胶硫化，就是把具有塑性的胶料转变成为具有弹性的硫化胶的过程，即橡胶分子链在化学或物理因素的作用下产生化学交联作用，变成空间网状结构。
凡能引起橡胶产生交联作用的化学药品都可称之为硫化剂。
硫黄是其中最常用的一种。
用纯硫硫化的硫化胶不仅交联效率和交联密度很低，而且物理机械性能差，所以在胶料配方中一般很少使用纯硫体系。
采用的是一些有机多硫化物(主要品种有TMTD、TMTT、DTDM等)以及有机过氧化物(常用的品种有DCP、DTBP等)。
这些硫化剂的使用可以使胶料具有一些优良的特殊性能，如耐热性、耐老化性等。
另外还采用一些合成树脂类物质。
硫化剂能将线型的橡胶分子交联成网状结构。
在使用硫黄作硫化剂时，通常要配合一些化学药品来促进其硫化反应，从而提高生产效率和胶料性能。
能促进硫化作用的化学药品称为硫化促进剂。
硫化促进剂常用的品种有：硫化促进剂M、DM、MZ、OZ、NOBS、DZ、TT、TMTT等。
目前较好的硫化促进剂为季磷盐类，如1-邻苯二甲酰亚胺基酸基-4-丁基三苯基磷溴化物、双(苄基三苯基膦)亚胺氯化物、三苯基苄基氯化磷等，用量一般为0.4～0.7 份。
当然也可以使用复合硫化促进剂，除季磷盐外还可以添加季铵盐类，如四丁基苯并噻唑基硫化铵、双肉桂丙撑二胺等。
硫化促进剂能缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫黄用量。
噻唑类和次磺酰胺类是硫化促进剂的主体，约占其总量的70％～75％。
4补强与填充剂
补强与填充剂1、基本概念补强剂：指能提高橡胶制品物理机械性能的填料。
填充剂：指能增加橡胶制品的容积，降低含胶率，降低成本的填料。
2、填料的分类按作用分：补强剂、填充剂按颜色分：黑色填料、非黑色填料按来源分：有机填料、无机填料按形状分：粒状填料、树脂填料、纤维填料第一节炭黑的品种和分类炭黑品种有40多种。
按作用分：硬质炭黑（粒径40nm以下，补强性高）；软质炭黑（粒径40nm以上，补强性低）。
按制法分：槽法炭黑、炉法炭黑、热裂法炭黑、新工艺炭黑一、接触法炭黑（槽黑，呈酸性，补强性大，属硬质炭黑）以冷却的金属成非金属为接触面，从原料气的火焰中将烟气冷却收集而成。
主要品种：（1）天然气槽黑（以天然气为原料）PH较低。
易混槽黑EPC，ASTM标号为S300可混槽黑MPC，ASTM标号为S301（2）混气炭黑（3）辊筒炭黑（4）导电槽法炭黑CC，粒子粗，电阻很小。
基本性质：（1）粒子较细（粒径范围30nm左右，）对NR的补强作用大，强伸性能、抗撕裂性能和抗割性能好，（2）含氧量高（带有较多的含氧基团）呈酸性，迟延硫化作用，因酸性助剂对促进剂有吸附作用，（3）主要用于NR中，制胎胎面胶，合成胶中少用。
二、油基炉法炭黑（碱性，具高补强性，硬质炭黑）也称油炉黑或炉黑，是以原料油为原料。
在特制的炉中进行燃烧，然后将烟气经喷水冷却而得，（因吸收了水中的盐类，呈碱性）主要品种：（1）超耐磨炭黑SAF（supper abrasion furnace black），ASTM标号为N110 粒子细，补强效果好，但不易分散，工艺性能差。
（2）中超耐磨炉黑ISAF（Intermediate super abrasion furnace black），ASTM标号为N220高结构中超耐磨炉黑HS-ISAF，ASTM标号为N242低结构中超耐磨炉黑LS-ISAF，ASTM标号为N219（3）高耐磨炉黑HAF（High abrasion furnace black），ASTM标号为N330 高结构高耐磨炉黑HS-HAF，ASTM标号为N347低结构高耐磨炉黑LS-HAF，ASTM标号为N326基本性质①粒子细，为高补强性的硬度炭黑，②对合成橡胶很适用（对NR也适用）③含水量氧量少，呈碱性，起促进硫化的作用④广泛用于要求耐磨性好的制品，如轮胎胎面胶三、气基炉法炭黑（瓦斯炉法炭黑，补强性小，称为软质炭黑）以天然气及一定比例空气在炉内进行不完全燃烧而得。
橡胶补强与填充
橡胶的补强与填充
橡胶的补强是指提高橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性能。
补强在橡胶制品加工中十分重要，许多生胶，特别是非自补强性合成橡胶，如果不通过填充炭黑、白炭黑等予以补强，便没有实用价值。
补强剂与填充剂并无无明显界限。
补强通过填充实现，凡能提高橡胶物理力学性能的填充剂称补强剂，又称活性填充剂。
凡在胶料中主要起增加容积、降低成本作用的称填充剂或增容剂。
填料在橡胶工业中用量很大，其中尤以炭黑为甚，炭黑是橡胶工业中最重要的补强性填充剂，炭黑耗量约占橡胶耗量的50%左右。
炭黑的补强效果极佳，下表给出炭黑对几种重要橡胶材料拉伸强度的补强效果，可以看出，对于一些合成橡胶如SBR、NBR、EPDM等，炭黑的补强倍率达到8～10倍。
另外炭黑还具有优异耐磨性，特别适于制作轮胎胎面胶。
除炭黑外，常用的补强剂还有白炭黑（水合二氧化硅SiO
2·nH
2
O、硅酸盐类）
和某些超细无机填料。
白炭黑的补强效果仅次于炭黑，故称白炭黑。
由于其色泽浅，故广泛用于白色和浅色橡胶制品。
橡胶制品中常用的填充剂有碳酸钙、陶土、滑石粉、硅铝炭黑等。
橡胶原材料的五大体系的作用
橡胶原材料的五大体系的作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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橡胶基本知识
橡胶是一种材料，它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够改性；橡胶的弹性模量非常小，并具有相当好的耐气透性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能，它可以和多种材料物质并用、共混、复合由此进行改性，以得到良好的综合性能。
橡胶的配合的主要包括五大体系，分别是生胶、硫化体系、防护体系、软化增塑体系和补强体系。
一、生胶生胶是高弹性高聚物材料，作为橡胶的母体材料或称为基体材料。
按制取来源与方法分可以分成天然橡胶和合成橡胶两大类；其中合成橡胶按照应用范围与用途分又可以分成通用橡胶、半通用橡胶、专用合成橡胶和特种橡胶。
1、天然橡胶主要应用与轮胎、胶带、胶管、电线电缆等多数橡胶制品，是应用最广的橡胶。
2、丁苯橡胶大部分的丁苯橡胶用于轮胎工业。
其他产品有汽车零件、工业制品、电线电缆包皮、胶管胶带和鞋类等。
3、氯丁橡胶氯丁橡胶可用来制造轮胎胎侧、耐热阻燃运输带、耐油及耐化学腐蚀的胶管、容器衬里、垫圈、胶辊、汽车和拖拉机配件、门窗密封胶条、止水带等。
4、丁腈橡胶丁腈橡胶有良好的耐油性有可以保持较好的橡胶特性，可以广泛的应用于耐油制品如油封、输油胶管、化工容器衬里、油箱、印刷胶辊、耐油手套、耐油减震器等；由于丁腈橡胶具有半导性，所以可用于余姚导出静电，以免引起火灾的地方，如纺织皮辊、皮圈、阻燃运输带等。
5、乙丙橡胶主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘几个领域，如用于密封垫圈、屋顶单层防水卷材、桥梁减震器、高低压电缆绝缘层、汽车玻璃密封条、轮胎胎侧等。
6、丁基橡胶丁基胶具有突出的气密性和耐热性，主要用于充气轮胎的内侧和无内胎轮胎的气密层，有极好的耐化学药品腐蚀性能可用于化工耐腐蚀容器衬里等。
二、硫化体系硫化体系包括硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂；为橡胶大分子进行化学反应使橡胶油线性大分子交联成空间网状结构。
1、硫化体系一般有硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系、硫载体硫化体系；2、促进剂是能缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，提高和改善硫化胶物理力学性能和化学稳定性的化学物质。
橡胶硬度配方估算及调整
橡胶硬度配方估算及调整
橡胶硬度是衡量橡胶材料刚度的一个重要指标，它反映了橡胶材料在受力后抵抗形变的能力。
在橡胶制品的研发和生产过程中，硬度是一个需要严格控制的物理性能指标。
为了估算和调整橡胶硬度，可以采用以下配方：
1. 生胶体系：选择适当的胶种和配方比例，可以调节橡胶的硬度。
例如，增加高苯乙烯、PVC/NBR合金的用量可以提高硬度。
2. 硫化促进体系：通过增加硫化剂的用量，可以提高交链密度，从而提高硬度。
例如，在生产再生橡胶制品时，加入相应硫磺用量可在一定程度上提高橡胶制品硬度。
3. 补强填充体系：添加炭黑作为填充剂，可以显著影响橡胶制品的硬度。
通过更换炭黑品种或添加胶粉，可以在保持含胶率不变的前提下，大幅增加硬度。
4. 增塑软化体系：调整橡胶油用量，可以改变橡胶制品的软化效果，从而提高硬度。
请注意，以上配方估算及调整方法仅供参考，实际应用中还需要考虑其他因素，如温度、压力、时间等。
同时，建议在专业人士指导下进行配方调整，以确保产品质量和安全性。
橡胶配合体系及检测
炭黑按制法的分类：
现在橡胶行业使用的C/B主要是炉法C/B。
橡胶配合剂（白炭黑）
2、白炭黑：白炭黑是是一种常用的橡胶补强剂。是硅橡胶最好的补强剂。 1）分类： 2）白炭黑其化学本质是SiO2·nH2O。其使用后能够改进胶料的抗撕裂性能和阻止胶料的裂口增长。 3）白炭黑在使用时一般与硅烷偶联剂并用，以增加其分散性。受硅烷偶联剂影响，炼胶时胶料加工温度一般不超过165 ℃（使用四硫偶联剂时）。
气象法白炭黑
沉淀法白炭黑
橡胶配合剂（填充剂）
1 使用目的： 1）改善加工性。如减少胶料形变，增加压出物表面平坦性等。 2）降低成本。使用后，容积单价与重量单价均大幅下降。 2 使用类型： 1）硅酸盐类。如陶土、高岭土。 2）碳酸盐类。如碳酸钙。
3 其它情况： 1）即使是惰性填充剂，依然有一定的补强性。 2）在表面活性化以后，补强性能有很大的提高。 3）惰性与活性是相对的。活性陶土对NR有补强，但对CR无效。
其中：M代表门（MV) L代表使用大转子测试 S代表使用小传子测试 1代表测试时预热一分钟；4代表检测四分钟
门尼
性能检测
橡胶硫化分四个阶段：焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段、过硫化阶段
橡皮用各原材料性质
电线电缆用橡皮及配料介绍在电线电缆生产中,除了胶料这个基体外,还需要有以下四大体系混合,这样炼出的橡皮才能用作线缆绝缘和护套上.★补强填充体系：碳酸钙、炭黑、白炭黑、滑石粉、钛白粉等★软化体系：DOP、石蜡、硬脂酸、凡士林、机油黄油等★硫化体系：NA22、CZ、DM、M、DCP、TMTD、VA-7、TAIC、A-172、MgO 、ZnO等★防护体系：MB、DNP、RD、防4010、Sb2O3 、十溴二苯醚等以上体系常作为单变量体系来调整配方以下是我司(SOCO)所用胶料\配料及相关性能:一.橡皮基体1、天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。
弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。
缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。
使用温度范围：约－60℃~＋80℃。
制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。
特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。
2、丁苯橡胶（SBR）丁二烯和苯乙烯的共聚体。
性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀。
缺点是：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低。
使用温度范围：约－50℃~＋100℃。
主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。
3.乙丙橡胶（EPM\\EPDM）乙烯和丙烯的共聚体，一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。
特点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异，居通用橡胶之首。
电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好，耐酸碱，比重小，可进行高填充配合。
耐热可达150℃，耐极性溶剂－酮、酯等，但不耐脂肪烃和芳香烃，其他物理机械性能略次于天然橡胶而优于丁苯橡胶。
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新工艺炭黑：第二代炭黑，由原炉法炭黑生产工艺改进。新工艺炭黑补强性 比相应传统炭黑高—个等级。新工艺炭黑的聚集体较均匀，分布较窄，着色 强度比传统的高十几个单位，形态较开放。表面较光滑，表面焦油物质较多 。 新工艺炭黑很快地在大范围内应用。N375、N339、N351、N234、N299 等均为新工艺炭黑。
目前世界上所生产的碳酸钙品种规格有50余种。其生产方法基本上有两种：
一种是机械粉碎碳酸钙矿物(大理石、石灰石、贝壳等)的方法生产的重质 碳酸钙。这种碳酸钙一般粒径较大，平均在44μm以下．粒径分布宽，粒 子形状不规则。 另一种是用化学方法生产的轻质碳酸钙。因为具体的制法是向石灰乳中通 CO2生成碳酸钙沉淀．故也叫沉淀法碳酸钙。这种碳酸钙粒径小，平均粒径 在数微米以下，粒径分布较重质的窄。
第三章 橡胶的补强与填充体系
填料是橡胶工业的主要原料之一，属粉体材料。填料用量相当大，几乎与橡 胶本身用量相当。含有填料的橡胶是一种多相材料。填料能赋与橡胶许多宝 贵的性能。例如，大幅度提高橡胶的力学性能，使橡胶具有磁性、导电性、 阻燃性、彩色等特殊的性能，使橡胶具有好的加工性能，降低成本等作用。
橡胶的补强和填充体系
其二是橡胶大分子链在炭黑粒子表面上的那些大于溶解力的物理吸附，要同 时解脱所有被炭黑吸附的大分子链并不是很容易的，只要有一、两个被吸附 的链节没有除掉，就有可能使整个分子链成为结合胶。
橡胶的补强和填充体系
一、影响结合橡胶的因素
结合橡胶是由于填料表面对橡胶的吸附产生的，所以任何影响这种吸附的 因素均会影响结合橡胶，其因素是多方面的，以炭黑为典型分述如下：
橡胶的补强和炭黑凝胶，结合橡胶实质上是填料表面上吸附的橡胶，也就 是填料与橡胶间的界面层中的橡胶。结合橡胶多则补强性强．所以结合橡
胶是衡量炭黑补强能力的标尺。
►结合胶的生成有两个原因：
一是吸附在炭黑表面上的橡胶分子链与炭黑的表面基团结合，或者橡胶在加 工过程中经过混炼和硫化产生大量橡胶自由基或离子与炭黑结合，发生化学 吸附，这是生成结合胶的主要原因。
橡胶的补强和填充体系
二、无机填料的分类
橡胶的补强和填充体系
（一）白炭黑分类 白炭黑有两种分类法。 第一种按制法及组成分类，分为二氧化硅类(包括气相法和沉淀法)和硅酸盐 类(包括硅酸铝和硅酸钙)。 第二种按BET比表面积分类。对沉淀法白炭黑提出六个等级的比表面积。
橡胶的补强和填充体系
（二）碳酸钙的分类方法
橡胶的补强和填充体系
表3—2代号中第三、四位都是数字，这些数字是任选的．代表各系列中不同 牌号间的区别。例如，N330炭黑就是一种硫化速度正常(也就是炉法生产的)， 平均粒径范围在26—30nm内这个系列中的典型炭黑；N347是这个系列中高 结构的炭黑；N326是这个系列中的低结构炭黑；N339是这个系列中的新工艺 炭黑。它们的共同特点均有N3，后面两位数字表明该系列中不同的规格。
橡胶的补强和填充体系
2、按作用分类 ： 硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、 高耐磨炭黑等。 软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑，如半补强炭黑，热烈法 炭黑等。
3．按ASIM—1765—81标准分类 该分类方法由四位数码组成一个炭黑的代号(名称)。第一位是英文字码， 有N和S两个，代表硫化速度。若是N，表示正常硫化速度．若是S，代表 硫化速度慢。第二位数字从0到9共10个数字，代表l0个系列炭黑的平均粒 径范围。例如0代表炭黑平均粒径范围在1一l0nm这一系列的炭黑，9代表 炭黑平均粒径范围在20l一500nm这一系列的炭黑。详见表3。
(一)炭黑比表面积的影响
结合胶几乎与填料的比表面积成 正比增加，随比表面积增大，与 橡胶形成的界面积增大(当分散程 度相同情况下)，吸附表面积增大， 吸附量增大，即结合橡胶增加。
橡胶的补强和填充体系
(二)混炼薄 通次数的影响
在天然橡胶中试验了5种炭黑，用量50份，薄通次数从0到 50次，结果见图3—56。
橡胶的补强和填充体系
当然，对某一种填料往往是两种作用兼有，其中一种作用为 主，例如陶土加到SBR中，主要是填充作用，但也有一定的 补强作用。
二、填料的分类
橡胶工业习惯把补强作用的炭黑等称为补强剂，把基本无补强作用的无机 填料称为填充剂，这是按作用分类。填料按不同方法分类如下：
橡胶的补强和填充体系
(一)炭黑的分类
橡胶的补强和填充体系
许多无机填料主要来源于矿物，价格较 低，它们的应用范围也越来越广泛。在 橡胶工业中它们的用量几乎达到了与炭 黑相当的程度。特别是近来无机填料表 面改性技术的研究与应用，使无机填料 的应用领域更加广泛。
炭黑是橡胶工业中最重要的补强性填料。可以毫不夸张 地说，没有炭黑工业便没有现代蓬勃发展的橡胶工业。 炭黑耗量约占橡胶耗量的一半。
一．何谓补强与填充？
补强：在橡胶中加入一种物质后，使硫化胶的耐磨性、抗
撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高 的行为。凡具有这种作用的物质称为补强剂。
填充：在橡胶中加入一种物质后，能够提高橡胶的体积，
降低橡胶制品的成本，改善加工工艺性能，而又不明显影响 橡胶制品性能的行为。凡具有这种能力的物质称之为填充剂 。最常用的填充剂主要是无机填料．如陶土、碳酸钙、滑石 粉、硅铝炭黑等。
1、按制法分
炉法炭黑：这是炭黑的主要品种，采用油或天然气为原料，在1300一 1650℃的反应炉中反应，炉顶有冷水喷淋。反应到所需程度，其产物再经 袋滤、粉碎、造粒、磁选等后处理得到炭黑,炉法炭黑的特点是含氧量少(约 1％)，呈碱性，灰分较多。
橡胶的补强和填充体系
槽法炭黑：这种炭黑采用铁槽生产。即是使其原料燃烧的火焰从喷嘴喷出到 铁槽底部，不完全燃烧的碳在底部集积，刮下后经一系列后处理而制得炭黑。 转化率大约5％。特点是含氧量大(平均可达3％)，呈酸性，灰分较少。