橡胶配方设计和性能的关系
橡胶配方设计与功用
活性剂
原理:指加入胶料后能增加促进剂活性, 减少促进剂用量,缩短 硫化时间的物质.白烟配方中，是针对白烟表面高活性 的烷基与ZnO或促进剂之间反应。 功用: 1.避免锌氧粉与促进剂被白烟吸附而影响硫化速度； 2.增加PH值:因白烟PH值约在5.8—7.3之间，带微酸性； 3.活化白烟表面，增加白烟与橡胶键结来改善物性； 活性剂的种类: 依其化学组成不同区分为： 无机活性剂: 金属氧化物,金属碳酸盐,如锌氧粉,碳酸锌,氧化 镁等; 有机活性剂: 醇类---DEG（乙二醇),PEG(聚乙二醇),尿素衍生 物,其他化合产品等;
增塑剂(软化剂)
结构与作用 由于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、 丁基橡胶和三元橡胶的分子量很大，多为无官能团 的无定型结构，且具有弹性，为了在加工时使这些 非极性分子能够相对移动产生变形，传统上是在混 炼时添加一定量的无官能团结构的脂肪烃、环烷 烃、芳香烃油品增塑剂和软化剂。对于极性橡胶， 必须剂
焦烧现象
胶料在贮存和加工过程中因受热的作用会发生早期硫化(交联)并失去流动性和再加工 的能力，这就是焦烧现象。
品类与性能 ---可以用作橡胶防焦剂的化学品有三类：
有机酸类； 亚硝基化合物类； 次磺酰胺类。
---任何防焦剂都应符合橡胶加工性能要求，即：
优良的防焦性能； 对不同促进剂和胶料选择性小； 对其他配合剂不敏感； 对胶料的硫化特性和硫化胶性能无不良影响； 贮存稳定和操作性能好； 不结块、不飞扬、易分散、不喷霜； 符合工艺安全和卫生要求。
常用胶料特性介绍
• • 丁二烯橡胶（BR）：CH2=CH-CH=CH2 特性：磨耗佳，弹性好，硬度高，但是止 滑性差，延伸率差，不易加工素练。
常用胶料特性介绍
• • • 丁二烯-丙烯晴橡胶（NBR）： 分子式：CH2=CH-CH-CH2 CH2=CHCN 特性：耐油胶，抗张，抗压佳，目尼值高， 不易加工，耐油性是以其中含AC量为判 断。丙烯晴值(AC)含量愈高，耐油程序愈 佳。
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。
丁腈橡胶配方常用硫化体系设计及对性能影响
学术论坛 丁腈橡胶配方常用硫化体系设计及对性能影响邹明奎，丁中华（贵州航天精工制造有限公司，贵州 遵义 563000）摘要：本文浅析了丁腈橡胶配方常用硫化体系设计及对胶料性能影响，常用硫化体系包含硫磺硫化体系、含硫化合物硫化体系和有机过氧化物硫化体系三种，对丁腈橡胶配方常用硫化体系设计具有一定的实践指导意义。
关键词：丁腈橡胶；硫化体系；硫磺硫化体系；含硫化合物硫化体系；有机过氧化物硫化体系丁腈橡胶在通用橡胶中耐石油基油类最佳，具有较宽的温度使用范围，价格较低，工业应用经济实惠，因此丁腈橡胶在工业应用中仍大量采用。
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合而制得。
根据丙烯腈含量，一般国产丁腈橡胶分为三个品种，即丁腈-18（NBR1704）、丁腈-26(NBR 2707)、丁腈-40（NBR3604）。
丁腈橡胶具有极好的耐石油基油类，较好耐磨性、耐热性及耐气密性，综合性能好，在工业橡胶制品中使用较广。
丁腈橡胶的耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，气密性仅次于丁基橡胶，经过适当的配方设计，可满足-60℃-120℃下长期工作。
丁腈橡胶的性能随丙烯腈含量的变化而有差异，随着丙烯腈含量增加，拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、邵氏A型硬度提高，但是弹性、耐寒性降低。
丁腈橡胶缺点是耐低温性一般，耐臭氧性差，耐天候老化一般，电性能不好不宜作绝缘制品；不耐芳烃及其衍生物、卤代烃、酮及酯类溶剂。
丁腈橡胶配方组成主要含六个部分：主体丁腈橡胶生胶、硫化体系、补强填充体系、软化增塑体系、防老体系、其他体系（如着色剂、防霉剂等），其中硫化体系和补强填充体系是对性能起主要作用的组份。
本文仅对硫化体系的配合组成及其对橡胶胶料性能的影响作分析。
丁腈橡胶工业化应用常用的硫化体系为三类：即硫磺硫化、含硫化合物硫化、过氧化物硫化。
硫磺硫化体系橡胶分子以多硫键交联为主，含硫化合物硫化以单硫键交联为主，有机过氧化物硫化以碳碳键交联为主，性能差异均由于其硫化交联键结构的不同所致。
橡胶材料基础
橡胶材料基础一、引言橡胶作为一种重要的工程材料，在各个领域都有着广泛的应用。
本文将对橡胶的种类、性质、加工工艺、配方与性能、老化与防护以及环保与回收等方面进行详细介绍，以帮助读者更好地了解和掌握橡胶材料的基础知识。
二、橡胶种类与性质1. 天然橡胶：天然橡胶是从橡胶树中提取的天然高分子材料，具有优良的弹性和耐磨性，主要用于制造轮胎、橡胶管、橡胶鞋等产品。
2. 合成橡胶：合成橡胶是由石油化工原料经过聚合反应制成的，种类繁多，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。
合成橡胶具有优良的耐高温、耐油、耐腐蚀等性能，广泛应用于工业领域。
三、橡胶的加工工艺1. 炼胶：将天然或合成橡胶与其他辅助材料进行混合、捏合，使其具有一定的塑性和弹性。
2. 压延：将炼好的胶料压成一定形状的薄片或薄膜。
3. 压出：将胶料通过模具压成各种形状的制品。
4. 硫化：将橡胶制品在一定温度和压力下进行加热，使其发生交联反应，提高其力学性能和使用寿命。
四、橡胶的配方与性能1. 配方：根据制品的性能要求，选择合适的橡胶、助剂和填料，通过合理的配方设计，获得所需的性能。
2. 性能：橡胶材料具有弹性、耐磨性、耐疲劳性、耐高温性、耐油性等性能特点，适用于不同领域的应用。
五、橡胶的老化与防护1. 老化：橡胶在使用过程中，由于受到氧气、臭氧、紫外线等环境因素的影响，会发生性能下降的现象。
2. 防护：为了减缓橡胶的老化，可以采取以下措施：选择合适的配方、控制加工工艺、避免长时间暴露在恶劣环境中等。
六、橡胶的环保与回收1. 环保：随着环保意识的提高，越来越多的橡胶制品采用环保型配方和加工工艺，减少对环境的污染。
2. 回收：对于废弃的橡胶制品，可以通过回收再利用的方式降低资源浪费和环境污染。
回收方法包括物理回收和化学回收两种，根据不同情况选择合适的回收方式。
七、结论本文对橡胶材料的基础知识进行了详细介绍，包括种类与性质、加工工艺、配方与性能、老化与防护以及环保与回收等方面。
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
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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.
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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。
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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
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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
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橡胶配方设计基础
a
（小点）
x2
x1
b （大点）
b （大点）
应用实例
子午线轮胎子口包胶使用齐聚酯增硬。胶料要求为：
硬度（邵氏A）达到85度；拉伸强度不小于20MPa；扯
断伸长率不小于200%。
x2(0.382)
x1(0.618)
0
5.7
9.3
15
齐聚酯用量（质量份） 0 5.7(0.382) 9.3(0.618) 15
1.4 橡胶配方设计方法
橡胶配方设计主要依赖于人们在生产当中积累的 经验规律，通过大量而繁复的试验来优化配方，造 成大量人力、物力的浪费。
随着科学技术在各个领域的进步和发展，尤其是 计算机技术的迅速发展，橡胶行业已经开始采用计 算机进行配方设计。
1.单因素设计方法
因素：需要考察的影响试验胶料性能指标的因素, 如橡胶配方组分中的硫化剂、补强剂、防老剂等； 水平：每个试验因素可能取值的状态
作业：将下述基本配方换算成其它形式表示的配方， 假设炼胶机的容量为31. 50Kg，要求写出换算公式。
组分 质量/份 配方 /Kg
密度/ 体积/份 （g/cm3）
质量
体积
生产
百分数/% 百分数/%
NR 100.00 0.92 20.00
108.70
S 促M ZnO
2.75 0.75 5.00
2.05 1.42 5.57
250 225
218
200
试验结果：齐聚酯用量的合理范围为2.2～5.7质量份。
平分法(对分法)
如果在试验范围内，目标函数是单调的，要找出满 足一定条件的最优点，可以用平分法。平分法和黄 金分割相似，但平分法逼近最佳范围的速度更快， 在试验范围内每次都可以去掉试验范围的一半，而 且取点方便。
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。
橡胶配方设计与性能的关系.doc
第二节橡胶配方设计与性能的关系一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系（一）拉伸强度拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。
虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。
研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。
下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。
1．橡胶结构与拉伸强度的关系相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。
主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。
例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。
随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。
橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。
2．硫化体系与拉伸强度的关系欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。
交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。
拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。
3．补强填充体系与拉伸强度的关系补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。
4．增塑体系与拉伸强度的关系总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。
对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于两者之间。
对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。
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第二节橡胶配方设计与性能的关系
一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系
（一）拉伸强度
拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。
虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。
研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力(次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。
下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。
1．橡胶结构与拉伸强度的关系
相对分子质量为（3.０~3.5）×１０5的生胶,对保证较高的拉伸强度有利。
主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加,拉伸强度也随之提高。
例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加,拉伸强度随之增大。
随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难,从而使拉伸强度提高。
橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。
2．硫化体系与拉伸强度的关系
欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。
交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键>多硫键>双硫键>单硫键>碳-碳键。
拉伸强度随交联键键能增加而减小,因为键能较小的弱键,在应力状态下能起到释放应力的作用,减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。
3．补强填充体系与拉伸强度的关系
补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小,表面活性越大,达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40～６0份时，硫化胶的拉伸强度较好。
4．增塑体系与拉伸强度的关系
总地来说,软化剂用量超过5份时,就会使硫化胶的拉伸强度降低。
对非极性的不饱和橡胶(如NＲ、ＩR、ＳBR、BＲ）,芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于两者之间。
对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、ＩIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。
对极性不饱和橡胶(如NBR,CＲ），最好采用酯类和芳烃油软化剂。
为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。
5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法
（1）橡胶和某些树脂共混改性例如ＮR/ＰE共混、NBR/ＰVＣ共混、EＰDＭ/ＰＰ共混等均可提高共混胶的拉伸强度。
（2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶与填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。
（3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理,以改善填料与橡胶大分子间的界面亲和力,不仅有助于填料的分散，而且可以改善硫化胶的力学性能。
（二）定伸应力和硬度
定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，两者均表征硫化胶产生一定形变所需要的力。
定伸应力与较大的拉伸形变有关,而硬度与较小的压缩形变有关。
1．橡胶分子结构与定伸应力的关系
橡胶分子量越大，游离末端越少,有效链数越多，定伸应力也越大。
凡是能增加橡胶大分子间作用力的结构因素，都可以提高硫化胶网络抵抗变形的能力,使定伸应力提高。
例如橡胶大分子主链上带有极性原子或极性基团、结晶型橡胶等结构因素使分子间作用力增加,因此其定伸应力较高。
2．硫化体系与定伸应力的关系
交联密度对定伸应力的影响较为显著。
随交联密度增大，定伸应力和硬度几乎呈线性增加。
3．填充体系与定伸应力的关系
填充的品种和用量是影响硫化胶定伸应力和硬度的主要因素。
定伸应力和硬度均随填料粒径减小而增大,随结构度和表面活性增大而增大,随填料用量增加而增大。
4．提高硫化胶定伸应力和硬度的其他方法
（1）使用酚醛树脂/硬化剂,可与橡胶生成三维空间网络结构，使硫化胶的邵尔Ａ硬度达到９5。
例如用烷基间苯二酚环氧树脂１5份/促进剂H１.５份，可制作高硬度的胎圈胶条.
（2）在EＰDM中添加液态二烯类橡胶和多量硫黄，可制出硫化特性和加工性能优良的高硬度硫化胶。
（3）在ＮBR中添加齐聚酯，NBＲ/ＰＶC共混、NBR/三元尼龙共混等方法均可使硫化胶的邵尔A硬度达到9０。
（三）撕裂强度
撕裂是由于硫化胶中的裂纹或裂口受力时迅速扩展、开裂而导致的破坏现象。
撕裂强度是试样被撕裂时单位厚度所承受的负荷。
撕裂强度与拉伸强度之间没有直接的关系,也就是说拉伸强度高的硫化胶其撕裂强度不一定也高。
1．橡胶分子结构与撕裂强度的关系
随分子量增加,分子间的作用力增大，撕裂强度增大；但是当分子量增大到一定程度时，其撕裂强度逐渐趋势于平衡。
结晶型橡胶在常温下的撕裂强度比非结晶型橡胶高。
常温下ＮR和CＲ的撕裂强度较高,这是因为结晶型橡胶撕裂时产生的诱导结晶,使应变能力大为提高。
但是高温下除NR外,撕裂强度均明显降低。
而填充炭黑后的硫化胶撕裂强度均明显提高。
2．硫化体系与撕裂强度的关系
撕裂强度随交联密度增大而增大,但达到最大值后，交联密度再增加，撕裂强度则急剧下降。
3．填充体系与撕裂强度的关系
随炭黑粒径减小，撕裂强度增加。
在粒径相同的情况下,结构度低的炭黑对撕裂强度有利。
使用各向同性的填料，如炭黑、白炭黑、白艳华、立德粉和氧化锌等，可获得较高的撕。