橡胶配方设计PPT课件
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橡胶配方设计第二章
(2) 分子量大，门尼值大，Tensile 高 (3) 微 观 结 构 对 Tensile 的 影 响 ： CH2=CHCH=CH2
支链导致排列不规则 (4) 结晶与取向对Tensile的影响
如NR 、CR、IR自补强（应力诱导结晶 (5) 橡塑共混 NBR/PVC EPDM/PP
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橡胶配方设计第二章
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橡胶配方设计第二章
2、补强填充体系与耐磨性
（1）粒径小，活性大，结构度高，比表面积大， 耐磨性好
（2）用量 NR和SBR中 50～60phr CB BR中 60～70phr CB
资料介绍：不良路面，轮胎胶料中加入15phr 白炭黑，可提高耐磨性。
1) 减少胎面花纹掉块（相当于提高耐老化性） 2) 应用硅烷偶联剂及其他表面活性剂改性
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橡胶配方设计第二章
3、硫化体系
（1）交联类型 一般情况考虑，C-SX-C>C-S-C>C-C 具体到轮胎：生成单硫键可提高轮胎在光滑路面 上的耐磨性。 油封：采用过氧化物交联形成C-C键好。 （2）交联密度：交互作用
粒径小的CB交联密度小好 粒径大的CB交联密度大好
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密度（g/cm3） 硬度（邵A)
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1.115 1.095 1.103 1.067 1.115 1.164 1.192
72 76 78 81 72 77 83
橡胶配方设计第二章
经验公式
•配合剂种类
硬度变化
ISAF
＋用量 ×3/5
SAF、气相法白炭黑 ＋用量 ×3/5
FEF、HAF、EPC ＋用量 ×1/2
•
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•硫化胶实际强度为20MPa左右
支链导致排列不规则 (4) 结晶与取向对Tensile的影响
如NR 、CR、IR自补强（应力诱导结晶 (5) 橡塑共混 NBR/PVC EPDM/PP
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橡胶配方设计第二章
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橡胶配方设计第二章
2、补强填充体系与耐磨性
（1）粒径小，活性大，结构度高，比表面积大， 耐磨性好
（2）用量 NR和SBR中 50～60phr CB BR中 60～70phr CB
资料介绍：不良路面，轮胎胶料中加入15phr 白炭黑，可提高耐磨性。
1) 减少胎面花纹掉块（相当于提高耐老化性） 2) 应用硅烷偶联剂及其他表面活性剂改性
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橡胶配方设计第二章
3、硫化体系
（1）交联类型 一般情况考虑，C-SX-C>C-S-C>C-C 具体到轮胎：生成单硫键可提高轮胎在光滑路面 上的耐磨性。 油封：采用过氧化物交联形成C-C键好。 （2）交联密度：交互作用
粒径小的CB交联密度小好 粒径大的CB交联密度大好
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密度（g/cm3） 硬度（邵A)
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1.115 1.095 1.103 1.067 1.115 1.164 1.192
72 76 78 81 72 77 83
橡胶配方设计第二章
经验公式
•配合剂种类
硬度变化
ISAF
＋用量 ×3/5
SAF、气相法白炭黑 ＋用量 ×3/5
FEF、HAF、EPC ＋用量 ×1/2
•
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•硫化胶实际强度为20MPa左右
XX514第7章橡胶配方设计
➢ 软化增塑剂：尽量少用软化剂，因加入软化剂能 使定伸强度和硬度降低，尤其是加入石油系操作 油。但可配用些固体古马隆树脂、硫化油膏等改 善操作。
撕裂强度的影响因素： ➢胶种本身强度好，如结晶性橡胶的撕裂强
度好；
➢胶料要均质，应尽量避免弱结构出现，因 裂口撕裂总向弱处扩展，故各向异性的胶 料不宜使用；
✓ 补强剂： 应选用优秀补强性填充剂； 最适宜用量。
✓ 硫化体系：应有适当交联度，用常硫硫化体系，一 般用S量2~3份，使生成较多多硫键，有利于抗张强 度的提高。
✓ 交联键型影响强度，一般是S/促>TMTD>过氧化物 >辐射硫化。
✓ 软化增塑剂： 要适量选配，要求是以保证混炼均匀分散和胶料 均质化为度。
➢ 软化剂： ✓ 含芳烃高的和粘度大的操作油、松焦油、树脂、
古马隆树脂、烷基酚醛树脂等可提高粘着性有利 包辊； ✓ StA、硬脂酸锌、蜡类、油膏等易使胶料脱辊。 ➢ 填料： ✓ 补强性高的填料如C.B、白碳黑、硬质陶土、活 性碳酸钙等能增加胶料的强度，使包辊性增加； ✓ 而硫酸镁、钛白粉、滑石粉等填料使混炼胶强度 降低，包辊性差。
弹性——能显高弹性的胶料，应满足以下结 构条件：
➢ 线型长链高分子结构； ➢ 链柔性大，链间作用力较小，呈粘弹态而不
结晶和非玻璃态； ➢ 适当交联消除链间滑移，能避免塑性形变。
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XX514第7章橡胶配方设计
• 7.3 与硫化胶性能的关系
➢ 设计配方时应考虑： ✓ 胶种：弹性好(柔性大)，NR、BR最好，IIR最差。 ✓ 含胶率：宜高些为好。 ✓ 硫化体系的设计 控制适当交联度并形成活动性较大的多硫键; 适当噻唑类和胍类促进剂并用; 避免用超速级促进剂。
➢ 软化剂：适量配些软化剂利于胶料结构取向和转向， 用些石油类树脂或古马隆树脂保强度，对增加粘性也 有利。
撕裂强度的影响因素： ➢胶种本身强度好，如结晶性橡胶的撕裂强
度好；
➢胶料要均质，应尽量避免弱结构出现，因 裂口撕裂总向弱处扩展，故各向异性的胶 料不宜使用；
✓ 补强剂： 应选用优秀补强性填充剂； 最适宜用量。
✓ 硫化体系：应有适当交联度，用常硫硫化体系，一 般用S量2~3份，使生成较多多硫键，有利于抗张强 度的提高。
✓ 交联键型影响强度，一般是S/促>TMTD>过氧化物 >辐射硫化。
✓ 软化增塑剂： 要适量选配，要求是以保证混炼均匀分散和胶料 均质化为度。
➢ 软化剂： ✓ 含芳烃高的和粘度大的操作油、松焦油、树脂、
古马隆树脂、烷基酚醛树脂等可提高粘着性有利 包辊； ✓ StA、硬脂酸锌、蜡类、油膏等易使胶料脱辊。 ➢ 填料： ✓ 补强性高的填料如C.B、白碳黑、硬质陶土、活 性碳酸钙等能增加胶料的强度，使包辊性增加； ✓ 而硫酸镁、钛白粉、滑石粉等填料使混炼胶强度 降低，包辊性差。
弹性——能显高弹性的胶料，应满足以下结 构条件：
➢ 线型长链高分子结构； ➢ 链柔性大，链间作用力较小，呈粘弹态而不
结晶和非玻璃态； ➢ 适当交联消除链间滑移，能避免塑性形变。
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XX514第7章橡胶配方设计
• 7.3 与硫化胶性能的关系
➢ 设计配方时应考虑： ✓ 胶种：弹性好(柔性大)，NR、BR最好，IIR最差。 ✓ 含胶率：宜高些为好。 ✓ 硫化体系的设计 控制适当交联度并形成活动性较大的多硫键; 适当噻唑类和胍类促进剂并用; 避免用超速级促进剂。
➢ 软化剂：适量配些软化剂利于胶料结构取向和转向， 用些石油类树脂或古马隆树脂保强度，对增加粘性也 有利。
橡胶配方ppt
橡胶配方ppt
那么对于f(x)，只要知道u，σ 2，即E(X)和D(X)， 就可以画出其曲线。
正态分布表示为
，往往需要对其进行标准
化。如令
，则随机变量Y服从标准正态分
布，表示为 ，N(0，1)。
大家可计算E(Y)=0，D(Y)=1。
如
橡胶配方ppt
5. 三种重要抽样分布
三种重要抽样分布—— 分布，t分布，F分布。它们在 作统计判断时经常使用。先来看一下正态母体的子样平均 数。
5.1 正态母体中的 的分布：
设x1，x2，…，xn是独立同分布随机变量，且每个随机变
量服从正态分布
，则平均数
是否服从？
橡胶配方ppt
大家可以用前面所学的计算一下：
橡胶配方ppt
5.2 分布
设x1，x2，…，xn是独立同分布随机变量，且每个 随机变量服从标准正态分布N(0，1)，则随机变量
的分布密度是
橡胶配方ppt
因此s2不是σ2的无偏估计 按E(X)性质
σ2无偏估计，记为s*2 Es*2=σ2，这里可看到，当n很大时，s*2= s2
橡胶配方ppt
前面我们所说的估计可以说是点的估计，而数理统计 中的未知参数往往需要依靠一定的概率在一定范围 内进行估计，这即是区间估计，例：
已知某橡胶试片的300％定伸强度在正常情况下 服从正态分布，且标准差σ＝0.108，现测五个试片， 其300％定伸是4.28，4.40，4.42，4.35，4.37 （MPa),试以概率95％对母体平均u作区间估计。
橡胶配Байду номын сангаасppt
举例
测200个圆柱状橡胶件的直径，最小13.09，最大13.69。现 把它们分成12个组，组距为0.05列表如下：
橡胶配方设计
橡胶配方设计
耐70℃的非极 性油，Shore A硬度为70，
适用于注射硫 化成型工艺。
配方设计
橡胶性能要求 工艺要求 配方 配合 加工 制品 成本要求
2020/2/11
橡胶配方设计
2020/2/11
橡胶配方设计
二、橡胶配方设计的原则
a. 达到指定的硫化胶技术性能； b. 加工工艺性能良好； c. 降低生产成本。包括原材料成本和加工成本，如
多组分：橡胶、硫化剂、促进剂、活性剂、 防老剂、填料、软化剂等
b. 橡胶配方设计是个因子水平数不等的试验
设计方法、活用正交表（因子、水平数不等）
c. 橡胶配方设计中各组分间有复杂的交互关系
配方中原材料之间产生的协同效应、加和效应或对抗作用.
2020/2/11
橡胶配方设计
d. 工艺因素对橡胶配方实施有重要的作用
测定100%、200%、300%、500%的定伸应力；
扯断伸长率（ %）－试样扯断时，伸长与原长之比；
扯断永久变形 （ %）－试样拉伸至断裂，自由状态下保持3分钟， 不可
恢复的变形长度与原长之比。
(c) 撕裂强度（KN/m) 试样被撕裂时，单位厚度所承受 的负荷。
2020/2/11
橡胶配方设计
（d）磨耗：橡胶表面受到磨擦力作用而使橡胶表面 发生磨损脱落的现象。仪器有阿克隆磨耗仪等
2020/2/11
橡胶配方设计
# 耐疲劳性的配方设计
a. 生胶结构：高应变 NR（拉伸结晶）， 低应变 SBR（Tg较高）；
b. 硫化体系：～C-SX-C ～、交联密度； c. 软化剂； d.填充体系：高结构炭黑； f. 防老剂：品种及用量
2020/2/11
橡胶配方和工艺概论.ppt
橡胶制品的分类
应用示例—轮胎、减震制品 .
轮胎
减震橡胶制品
汽车减震橡胶制品
橡胶发展的里程碑
1493~1496年哥伦布认识天然橡胶。
橡胶的起源
在哥伦布发现美洲以前（1492年），中美
洲和南美洲的当地居民就已经开始了应用： 他们从某些树木的树皮割取胶乳，制成实 心胶球、鞋子、瓶子或其他用品，这种树 当地称为：ulli或cau-uchu意思是“流泪 的树”， 学名为巴西橡胶树.
（2）低粘度橡胶
在制造恒粘橡胶时再另加入4份非污染型环烷
油，使NR的门尼粘度为50±5。
这也使贮存中粘度稳定的NR。
（3）易操作橡胶
在制胶过程中加入部分硫化胶乳。 最显著的特点是胶料的压出、压延膨胀和收缩
性小，压出的制品表面光滑，压出速度快，特 别适合于形状复杂和尺寸要求精确的压出制品。
橡胶基本知识培训
浙江庆大橡胶内部培训资料
1.概论
橡胶是重要的工业材料，同时又是重要的战略物资
目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10万之多
橡胶的定义
通俗定义:
橡胶是一种高弹性的高分子化合物 （分子量一般在10万 以上）,因而具有 其它材料所没有的高弹性.因而也称为弹 性体.
橡胶的基本特性
通用合成橡胶
氯丁橡胶（CR） 乙丙橡胶（EPM、EPDM） 丁基橡胶（IIR） 异戊橡胶（IR）
合成橡胶
氟橡胶（FPM） 硅橡胶（MVQ或Q） 聚氨酯橡胶（PU） 丙烯酸酯橡胶（ACM） 特种合成橡胶 聚硫橡胶（T） 氯化聚乙烯（CPE） 氯磺化聚乙烯（CSM） 氯醚橡胶或氯醇橡胶（CO、ECO） 环氧化天然橡胶（ENR）
（3）标准胶（颗粒胶）：
橡胶配方设计基础 ppt课件
粘合力/kg
30 56 44
（1.27cm）-1
第二次试验 0.5 1.5
第三次试 验
0.75 1.25
53
51 55 54
• 试验结果：该配方中应用Manbond 680C的最佳用
量范围为0.75—1.25份。
28
分批试验法
这种方法是每批试验配方均匀地安排在试验范围
内。例如：每批做4个实验，我们可以先将实验范围 (a，b)均分为5份，在其4个分点x1，x2，x3，x4处 做4个实验。
初步确定 最佳工艺条件
20
（6）确定完整的生产配方 生产配方内容包括： 配方组分、用量，胶料性能指标（指胶料的名称， 代号，用途），工艺条件（主要指塑混炼条件， 硫化条件）及检验方法等整套资料。
21
以上配方设计程序可示意于下图
调查研究收集技术资料
制品的使用分析 原材料性能分析
加工工艺分析
制订基本配方和性能试验项目 试验室研究分析 选取最佳配方 复试并扩大中试 确定完整的生产配方
∑M胶——生产配方中生胶的总质量。
原材料 名称
生产配方
统一单位 配方/kg
转换系数
NR SBR
S 促M ZnO
St 防4020
C.B.
合计
5kg 3kg 200g 80g 400g 160g 160g 4kg
5
100/8=12.5
3
0.2
0.08
0.4
0.16
0.16
4
13.0
基本配方/份
62.5 37.5 2.5 1.0 5.0 2.0 2.0 50.0
确 定
油类： NBR、CR 刹车液E：P DM
6
橡胶配方设计课件
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
4
1/23/2011
1
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。
1/23/2011 4
1/23/2011
5
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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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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4.1.3 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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橡胶成型技术配方设计PPT.
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。
橡胶成型技术配方设计
一、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。
橡胶配方：生胶和多种配合剂按照一定比例的一种组合。
配方设计的意义
（1）决定产品成本及质量 （2）保证加工过程的顺利进行
第2讲4客) 户工开艺发（条下件）
1．为什么要进行需求分析 写回绝信：不能给未被录取的应聘者尽快寄回绝信，会让人感觉到你的公司没有礼貌，管理混乱。
（1）5上)衣物、裤理子机口袋械里性不要能装钥匙、小刀等坚硬、尖锐锋利的物品。
六、橡胶配方的表示方法及计算
（二）配方的表示方法与计算
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。
例：设计胶管的内层胶
使用环境：输送气体、输送泥浆、酸、碱、油 类液体。
输送气体：气密性橡好胶I的 IR、NR、NBR
生 胶 的
泥 酸浆 、： 碱S要 ：B求 R、耐 EP磨 D,NM 性R、 好SBR、BR
确 定
油类： NBR、CR 刹车液E：PDM
二、橡胶配方设计的发展历史
1839年 以前，空白 1839年 Goodyear发明硫化，配方组成：NR+硫黄 1844年 胶料中加入碱式碳酸铅、PbO等，硫化速度加快 1876年 天然橡胶树在东南亚大面积种植获得成功 1906年 原配方体系基础上加入苯胺，配方组成：NR+硫黄+ PbO+苯胺 1906年 开始加入炭黑着色，1912年发现炭黑有补强作用 1921年 用ZnO代替PbO 1926年 发现活化剂硬脂酸 1926年 以后，由于炭黑用量增加，配方中开始使用软化剂 1930年 开始在配方中加入防老剂，配方组成趋于完善 1931年 合成橡胶开始工业化生产 1931年以后，配方设计快速发展，配合剂品种不断更新，硫化速度大 大加快，硫化时间大大缩短，硫化胶的性能不断提高。
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。
橡胶成型技术配方设计
一、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。
橡胶配方：生胶和多种配合剂按照一定比例的一种组合。
配方设计的意义
（1）决定产品成本及质量 （2）保证加工过程的顺利进行
第2讲4客) 户工开艺发（条下件）
1．为什么要进行需求分析 写回绝信：不能给未被录取的应聘者尽快寄回绝信，会让人感觉到你的公司没有礼貌，管理混乱。
（1）5上)衣物、裤理子机口袋械里性不要能装钥匙、小刀等坚硬、尖锐锋利的物品。
六、橡胶配方的表示方法及计算
（二）配方的表示方法与计算
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。
例：设计胶管的内层胶
使用环境：输送气体、输送泥浆、酸、碱、油 类液体。
输送气体：气密性橡好胶I的 IR、NR、NBR
生 胶 的
泥 酸浆 、： 碱S要 ：B求 R、耐 EP磨 D,NM 性R、 好SBR、BR
确 定
油类： NBR、CR 刹车液E：PDM
二、橡胶配方设计的发展历史
1839年 以前，空白 1839年 Goodyear发明硫化，配方组成：NR+硫黄 1844年 胶料中加入碱式碳酸铅、PbO等，硫化速度加快 1876年 天然橡胶树在东南亚大面积种植获得成功 1906年 原配方体系基础上加入苯胺，配方组成：NR+硫黄+ PbO+苯胺 1906年 开始加入炭黑着色，1912年发现炭黑有补强作用 1921年 用ZnO代替PbO 1926年 发现活化剂硬脂酸 1926年 以后，由于炭黑用量增加，配方中开始使用软化剂 1930年 开始在配方中加入防老剂，配方组成趋于完善 1931年 合成橡胶开始工业化生产 1931年以后，配方设计快速发展，配合剂品种不断更新，硫化速度大 大加快，硫化时间大大缩短，硫化胶的性能不断提高。
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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
Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology)
1
Ministry of Education, China
橡胶配方设计课程目的及意义：
理论指导
橡胶配方设计
实践应用
• 提高橡胶制品的质量； • 改善加工工艺； • 配合体系的生产及应用研究； • 橡胶加工设备及测试仪器； • 成本分析； • 计算机建模预测性能等。
2
原材料
组分
NR/SBR
ZnO 硬脂酸 石蜡 防RD/4010NA 促进剂CZ
HAF 机油
4
目的和要求：
• 了解橡胶配方设计的定义、特点。
• 掌握配方设计的原则和表示方法。
• 学会计算材料的含胶率、密度、成本。
• 了解橡胶产品的种类、结构，对橡胶制品的使用 条件和加工条件有所了解。
• 掌握原材料的特性及配合规律。
• 掌握胶料加工及物性检测方法及数值大小对性能 的影响。
5
一 、 橡胶配方设计的定义
4. 符合生产使用要求的质量配方称为生产配方，取炼 胶机的装胶量Q除以基本配方总质量即得换算系数， 乘以基本配方中各组分的质量份，即得实际用量。 9
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
配合剂 质量份数 质量百分数 生产配方 密度 价格
NR
60
SBR
40
ZnO
5
SA
2
促CZ
1
促M
1
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。 13
2、橡胶加工工序
1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高流 动性和可加工性。
2）混炼：采用开炼机或密炼机使生胶与配方中各 个组分混合均匀，制成混炼胶。
300g 1.17 28
300g 1.02 18
10kg 1.8
8
5kg 2.6
1
1kg 0.93 5
1.2kg 1.06
6
400g 2.05
3
40kg
作业：求出混炼胶的含胶率、密度和成本 10
生产配方组成：
1) 胶料用途 2) 胶料的名称及代号，生胶及各种配合
剂的用量 3) 合计（计算密度、含胶率、成本） 4) 工艺条件 5) 物理机械性能
15
未硫化橡胶加工性能的测定
1、 混炼胶的流动性
(1) 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0< P<1
11
五、橡胶配方设计影响因素
• 原材料应用 • 加工工艺 • 使用性能 • 产品结构
12
1、 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。
7
三、橡胶配方设计的原则与程序
1、原则：
配方设计人员应用理论知识，用最少的物质消 耗，最短的时间，最少的工作量，通过科学的橡 胶配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律， 设计出实用配方，使制品的性能、成本和工艺可 行性等方面取得最佳的综合平衡。
2、程序：
基础配方：原材料试验鉴定 性能配方：针对性能指标制定的配方 实用配方：经验证符合要求的配方 生产配方：投入生产使用的配方
防老4010NA 1.5
防RD
1.5
N330
50
CaCO3
25
机油
5
固马隆
6
S
2
合计
200
30 20 2.5
1 0.5 0.5 0.75 0.75 25 12.5 2.5 3
1 100
12kg
0.92 20
8kg
0.95 15
1kg
5.57 15
400g 0.92 10
200g 1.32 20
200g 1.42 25
8
四、橡胶配方的组成及表示方法
橡胶配方简单地说，就是表示生胶和配合剂用量 配比表。表示方法：
1. 质量份数表示：以生胶分数为100，其余配合剂相 应质量份数表示。
2. 质量百分数：以混炼胶料总质量为100，生胶和配 合剂所占比例数来表示。
3. 体积百分数表示：即以胶料的总体积为100%，将 基本配方中生胶及各种配合剂的重量分数分别除以各 自的相对密度，求出体积份数。
一、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。
物理机械性能
工艺性
成本 6
二、橡胶配方设计特点
1．橡胶配方设计是多因素的问题; 2．橡胶配合剂种类及用量影响力不同的问题; 3．橡胶配方中各种原材料之间的交互作用强烈; 4．工艺因素有时对橡胶配方设计起决定性作用; 5．橡胶配方设计中尽力排除试验误差; 6．配方经验规律与统计数学相结合。
14
3）压延：利用压延机将混炼胶或与 纺织物、钢丝等骨架材料通过压 片、压型、贴合、擦胶、贴胶等 操作制成一定规格的半成品的过 程。
4）压出：利用挤出机将混炼胶通过 口型压出各种断面半成品的过程， 如内胎、胎面、胶管等。
5）硫化：橡胶加工的最后一道工序， 通过一定的温度、压力和时间后， 使橡胶大分子由塑性状态转变为 网状弹性状态的过程。
S 无机填料
矿物油
100/0
5 3 0.5 1/1 1 50 5 2.25 ？ ？
测பைடு நூலகம்项目
ML1+4100℃ 150℃硫化仪,t10，min 150℃硫化仪,t90 ，min
硬度，邵A 拉伸强度，MPa 拉断伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 扯断永久变形，% 撕裂强度，KN/m
弹性/% 磨耗体积，cm3/1.61km
1# 51
2:51
12:25 71 26.4 526 2.96 14 19 98 46
0.1735
第一章 橡胶配方设计的基本概念（4学时） 第二章 橡胶配方设计原理（14学时）
第一节 橡胶配方设计与硫化胶物性的关系 第二节 橡胶配方设计与工艺性能的关系 第三节 橡胶配方设计与成本的关系 第三章 特种橡胶与功能性橡胶配方设计（6学时) 第四章 配方设计优化方法（6学时) 第一节 单因素变量设计 第二节 多因素变量设计 第五章 橡胶制品配方设计要点（2学时)
肖建斌
高分子科学与工程学院, 青岛科技大学
Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology)
1
Ministry of Education, China
橡胶配方设计课程目的及意义：
理论指导
橡胶配方设计
实践应用
• 提高橡胶制品的质量； • 改善加工工艺； • 配合体系的生产及应用研究； • 橡胶加工设备及测试仪器； • 成本分析； • 计算机建模预测性能等。
2
原材料
组分
NR/SBR
ZnO 硬脂酸 石蜡 防RD/4010NA 促进剂CZ
HAF 机油
4
目的和要求：
• 了解橡胶配方设计的定义、特点。
• 掌握配方设计的原则和表示方法。
• 学会计算材料的含胶率、密度、成本。
• 了解橡胶产品的种类、结构，对橡胶制品的使用 条件和加工条件有所了解。
• 掌握原材料的特性及配合规律。
• 掌握胶料加工及物性检测方法及数值大小对性能 的影响。
5
一 、 橡胶配方设计的定义
4. 符合生产使用要求的质量配方称为生产配方，取炼 胶机的装胶量Q除以基本配方总质量即得换算系数， 乘以基本配方中各组分的质量份，即得实际用量。 9
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
配合剂 质量份数 质量百分数 生产配方 密度 价格
NR
60
SBR
40
ZnO
5
SA
2
促CZ
1
促M
1
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。 13
2、橡胶加工工序
1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高流 动性和可加工性。
2）混炼：采用开炼机或密炼机使生胶与配方中各 个组分混合均匀，制成混炼胶。
300g 1.17 28
300g 1.02 18
10kg 1.8
8
5kg 2.6
1
1kg 0.93 5
1.2kg 1.06
6
400g 2.05
3
40kg
作业：求出混炼胶的含胶率、密度和成本 10
生产配方组成：
1) 胶料用途 2) 胶料的名称及代号，生胶及各种配合
剂的用量 3) 合计（计算密度、含胶率、成本） 4) 工艺条件 5) 物理机械性能
15
未硫化橡胶加工性能的测定
1、 混炼胶的流动性
(1) 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0< P<1
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五、橡胶配方设计影响因素
• 原材料应用 • 加工工艺 • 使用性能 • 产品结构
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1、 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。
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三、橡胶配方设计的原则与程序
1、原则：
配方设计人员应用理论知识，用最少的物质消 耗，最短的时间，最少的工作量，通过科学的橡 胶配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律， 设计出实用配方，使制品的性能、成本和工艺可 行性等方面取得最佳的综合平衡。
2、程序：
基础配方：原材料试验鉴定 性能配方：针对性能指标制定的配方 实用配方：经验证符合要求的配方 生产配方：投入生产使用的配方
防老4010NA 1.5
防RD
1.5
N330
50
CaCO3
25
机油
5
固马隆
6
S
2
合计
200
30 20 2.5
1 0.5 0.5 0.75 0.75 25 12.5 2.5 3
1 100
12kg
0.92 20
8kg
0.95 15
1kg
5.57 15
400g 0.92 10
200g 1.32 20
200g 1.42 25
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四、橡胶配方的组成及表示方法
橡胶配方简单地说，就是表示生胶和配合剂用量 配比表。表示方法：
1. 质量份数表示：以生胶分数为100，其余配合剂相 应质量份数表示。
2. 质量百分数：以混炼胶料总质量为100，生胶和配 合剂所占比例数来表示。
3. 体积百分数表示：即以胶料的总体积为100%，将 基本配方中生胶及各种配合剂的重量分数分别除以各 自的相对密度，求出体积份数。
一、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。
物理机械性能
工艺性
成本 6
二、橡胶配方设计特点
1．橡胶配方设计是多因素的问题; 2．橡胶配合剂种类及用量影响力不同的问题; 3．橡胶配方中各种原材料之间的交互作用强烈; 4．工艺因素有时对橡胶配方设计起决定性作用; 5．橡胶配方设计中尽力排除试验误差; 6．配方经验规律与统计数学相结合。
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3）压延：利用压延机将混炼胶或与 纺织物、钢丝等骨架材料通过压 片、压型、贴合、擦胶、贴胶等 操作制成一定规格的半成品的过 程。
4）压出：利用挤出机将混炼胶通过 口型压出各种断面半成品的过程， 如内胎、胎面、胶管等。
5）硫化：橡胶加工的最后一道工序， 通过一定的温度、压力和时间后， 使橡胶大分子由塑性状态转变为 网状弹性状态的过程。
S 无机填料
矿物油
100/0
5 3 0.5 1/1 1 50 5 2.25 ？ ？
测பைடு நூலகம்项目
ML1+4100℃ 150℃硫化仪,t10，min 150℃硫化仪,t90 ，min
硬度，邵A 拉伸强度，MPa 拉断伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 扯断永久变形，% 撕裂强度，KN/m
弹性/% 磨耗体积，cm3/1.61km
1# 51
2:51
12:25 71 26.4 526 2.96 14 19 98 46
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第一章 橡胶配方设计的基本概念（4学时） 第二章 橡胶配方设计原理（14学时）
第一节 橡胶配方设计与硫化胶物性的关系 第二节 橡胶配方设计与工艺性能的关系 第三节 橡胶配方设计与成本的关系 第三章 特种橡胶与功能性橡胶配方设计（6学时) 第四章 配方设计优化方法（6学时) 第一节 单因素变量设计 第二节 多因素变量设计 第五章 橡胶制品配方设计要点（2学时)