橡胶配方设计综合实验内容及操作步骤
高分子加工综合实验2-橡胶加工
综合实验2-橡胶加工高分子加工高分子加工高分子加工天然橡胶密炼机塑炼一．实验目的(1) 掌握橡胶制品配方设计的基本知识，熟悉密炼机进行橡胶塑炼的工艺；(2)了解橡胶塑炼的主要机械设备：密炼机基本结构及操作方法；二．实验原理橡胶制品的基本工艺过程包括配合、生胶塑炼、胶料混炼、成型、硫化五个基本过程，如图27—1所示。
图27-1 橡胶制品工艺过程生胶是线型的高分子化合物，在常温下大多数处于高弹态。
然而生胶的高弹性却给成型加工带来极大的困难，一方面各种配合剂无法在生胶中分散均匀，另一方面，由于可塑性小，不能获得所需的各种形状。
为满足加工工艺的要求，使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性状态的工艺过程称作塑炼。
塑炼的目的在于：使生胶由弹性状态转变为可塑性状态，使其可塑性增大，可塑性提高的实质就是橡胶的长链分子断裂，变成分子量较小的，链长较短的分子结构，以利混炼时配合剂的混入和均匀分散；改善胶料的流动性，便于压延、压出操作，使胶胚形状和尺寸稳定；增大胶料的粘着性，方便成型操作；提高胶料在溶剂中的溶解性，便于制造胶浆，并降低胶浆粘度，使之易于深入纤维孔眼，增加附着力；改善胶料的冲模性，使模型制品的花纹饱满清晰。
生胶经塑炼以增加其可塑性。
其实质是生胶分子链断裂，相对分子质量降低，从而使生胶的弹性下降。
在生胶塑炼时，主要受到机械力、氧、热、电和某些化学增塑剂等因素的作用。
工艺上用以降低生胶相对分子质量获得可塑性的塑炼方法可分为机械塑炼法和化学塑炼法两大类。
其中机械塑炼法应用最为广泛。
橡胶机械塑炼的实质是力化学反应过程，即以机械力作用及在氧或其他白由基受体存在下进行的，在机械塑炼过程中，机械力使大分子链断裂，氧对橡胶分子起化学降解作用。
这两个作用同时存在。
本实验选用密炼机对天然橡胶进行机械法塑炼。
生胶置于密炼机中，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方。
炼胶实验报告
一、实验目的1. 了解橡胶的基本性质和加工工艺。
2. 掌握炼胶实验的基本步骤和方法。
3. 熟悉炼胶设备的操作和注意事项。
二、实验原理橡胶是一种高分子化合物，具有优异的弹性、耐磨性、耐腐蚀性等特点。
炼胶实验是橡胶加工过程中的重要环节，通过炼胶可以改善橡胶的物理性能，提高橡胶制品的质量。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：天然橡胶、炭黑、氧化锌、促进剂、软化剂等。
2. 实验仪器：炼胶机、模具、天平、剪刀、刀具、手套等。
四、实验步骤1. 准备材料：按照配方称取适量的天然橡胶、炭黑、氧化锌、促进剂、软化剂等。
2. 混炼：将天然橡胶放入炼胶机中，启动炼胶机，待橡胶软化后，逐步加入炭黑、氧化锌、促进剂、软化剂等，继续混炼，直至混合均匀。
3. 炼胶：将混炼好的橡胶放入模具中，进行压延、切割、检验等操作。
4. 检验：对炼胶后的橡胶进行物理性能检验，如拉伸强度、撕裂强度、硬度等。
5. 记录实验数据：记录实验过程中的关键数据，如炼胶时间、温度、压力等。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）混炼过程：混炼过程中，橡胶逐渐软化，炭黑、氧化锌、促进剂、软化剂等均匀分布。
（2）炼胶过程：炼胶过程中，橡胶具有良好的可塑性，便于进行压延、切割等操作。
（3）检验结果：炼胶后的橡胶具有良好的物理性能，如拉伸强度、撕裂强度、硬度等。
2. 实验分析（1）混炼过程中，橡胶的软化与温度、压力、时间等因素有关。
温度越高、压力越大、时间越长，橡胶的软化程度越好。
（2）混炼过程中，各种配合剂均匀分布对橡胶的物理性能有很大影响。
炭黑可以提高橡胶的耐磨性、耐热性；氧化锌可以提高橡胶的耐油性、耐水性；促进剂可以提高橡胶的硫化速度；软化剂可以提高橡胶的柔软性。
（3）炼胶过程中的压延、切割等操作对橡胶的物理性能也有一定影响。
适当的压延、切割可以提高橡胶的均匀性、提高橡胶制品的质量。
六、实验结论1. 炼胶实验是橡胶加工过程中的重要环节，通过炼胶可以改善橡胶的物理性能，提高橡胶制品的质量。
实验四 橡胶配合与开炼机混炼工艺
实验四橡胶配合与开炼机混炼工艺一、实验目的橡胶配合与混炼工艺实验主要内容是根据实验配方，准确称量生胶、各种配合剂的用量，将配合剂与生胶混合均匀并达到一定分散度，制备符合性能要求的混炼胶。
该实验的目的是使学生熟悉并掌握橡胶配合方法，熟练掌握开炼机混炼的操作方法、加料顺序，了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素，培养学生独立进行混炼操作的能力。
二、实验设备及工作原理ф160×320mm双辊筒开炼机，上海机械技术研究所产品，主要由机座、温控系统、前后辊筒、紧急刹车装置、挡胶板、调节辊距大小的手轮、电机等部件组成。
开炼机的结构图如图1所示。
图1 开炼机结构示意图图2 ф160×320mm双辊筒开炼机开炼机混炼的工作原理是利用两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相对回转，加胶包辊后，在辊距上方留有一定量的堆积胶，堆积胶拥挤、绉塞产生许多缝隙，配合剂颗粒进入到缝隙中，被橡胶包住，形成配合剂团块，随胶料一起通过辊距时，由于辊筒线速度不同产生速度梯度，形成剪切力，橡胶分子链在剪切力的作用下被拉伸，产生弹性变形，同时配合剂团块也会受到剪切力作用而破碎成小团块，胶料通过辊距后，由于流道变宽，被拉伸的橡胶分子链恢复卷曲状态，将破碎的配合剂团块包住，使配合剂团块稳定在破碎的状态，配合剂团块变小。
胶料再次通过辊距时，配合剂团块进一步减小，胶料多次通过辊距后，配合剂在胶料中逐渐分散开来。
采取左右割刀、薄通、打三角包等翻胶操作，配合剂在胶料中进一步分布均匀，从而制得配合剂分散均匀并达一定分散度的混炼胶。
三、实验步骤1、根据实验配方，准确称量生胶和除液体软化剂以外的各种配合剂的量，观察生胶和各种配合剂的颜色与形态；2、检查开炼机辊筒及接料盘上有无杂物，如有先清除杂物；3、开动机器，检查设备运转是否正常，通热水预热辊筒至规定的温度（由胶种确定）；4、将辊距调至规定大小（根据炼胶量确定），调整并固定挡胶板的位置；5、将塑炼好的生胶沿辊筒的一侧放入开炼机辊缝中，采用捣胶、打卷、打三角包等方法使胶均匀连续的包于前辊，在辊距上方留适量的堆积胶，经过2—3分钟的滚压、翻炼，形成光滑无隙的包辊胶；6、按下列加料顺序依次沿辊筒轴线方向均匀加入各种配合剂，每次加料后，待其全部吃进去后，左右3/4割刀各两次，两次割刀间隔20秒钟；加料顺序：小料（固体软化剂、活化剂、促进剂、防老剂、防焦剂等）→大料（炭黑、填充剂等）→液体软化剂→硫黄和超速级促进剂7、割断并取下胶料，将辊距调整到0.5mm，加入胶料薄通，并打三角包，薄通5遍；8、按试样要求，将胶料压成所需厚度，下片称量质量并放置于平整、干燥的存胶板上(记好压延方向、配方编号)待用。
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。
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。
原来橡胶胶管配方设计是这样的
原来橡胶胶管配方设计是这样的橡胶胶管是一种应用广泛的橡胶制品，用于输送各种流体，如水、油、气体等。
橡胶胶管的配方设计是一个非常重要的工作，它直接影响到胶管的性能和品质。
下面将介绍橡胶胶管配方设计的一般步骤和要点。
橡胶胶管的配方设计首先需要明确产品的使用要求和性能指标。
根据不同的应用环境和使用条件，选择适当的橡胶材料和添加剂。
一般来说，橡胶材料分为天然橡胶和合成橡胶两大类，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯化聚乙烯橡胶等。
对于不同的介质和温度条件，选择合适的橡胶材料是至关重要的。
在橡胶胶管的配方设计中，橡胶材料是基础，但单独的橡胶材料并不能满足产品的性能要求，需要添加一些辅助剂。
其中，最重要的添加剂是增强剂和助剂。
增强剂主要作用是增加橡胶的强度、硬度和耐磨性，常用的增强剂有碳黑、硫化剂等；助剂则是为了改善橡胶的可加工性和加工性能，如稳定剂、塑化剂等。
在选择和使用添加剂时，需要根据产品的性能要求和使用条件进行合理的配置和调整。
另外，配方设计还需要考虑到橡胶胶管的耐腐蚀性和耐老化性。
对于输送特定介质的胶管，需要选择具有一定耐腐蚀性的橡胶材料，并添加一些耐腐蚀剂。
此外，胶管在使用过程中会受到氧化、光照、温度等因素的影响，会导致老化现象。
因此，需要添加一些防老化剂和抗氧化剂，提高橡胶胶管的使用寿命。
橡胶胶管的配方设计还需要根据加工工艺来进行优化和调整。
橡胶材料和添加剂的选择和配置，会对橡胶的可加工性和加工性能产生影响。
因此，在配方设计时，需要结合实际生产工艺，选择适合的橡胶材料和添加剂。
总的来说，橡胶胶管的配方设计是一个非常复杂的工作，需要综合考虑产品的使用要求、性能指标、加工工艺等多个方面的因素。
只有通过合理的配方设计，才能制造出性能优良的橡胶胶管。
同时，配方设计也是一个不断优化和改进的过程，在实际生产中需要不断进行试验和实践，根据实际情况进行调整和改进，以满足市场需求和用户的要求。
橡胶综合物理性能实验
橡胶综合物理性能实验一、实验目的：1、通过实验，了解橡胶综合物理性能实验中使用的各种实验仪器，如：硫化仪、平板硫化机、拉力实验机、门尼粘度计、炭黑分散度测量仪、比重测量仪、硬度计等实验仪器。
2、通过实验，了解上述实验仪器的工作原理。
3、通过实验，掌握上述实验仪器的操作方法。
4、利用上述实验仪器，对经过混炼后的胶料进行各种物理性能的测试（包括硫化曲线的测定；炭黑分散度测量；拉伸、撕裂、剥离；门尼粘度测量；分散度测量；比重测量；硬度测量等）。
掌握各种测试方法及测试目的，加深对理论知识的理解和应用。
5、通过对实验数据的分析，掌握一些相关的数据处理的知识。
二、硫化仪MM4130C无转子硫化仪用于检测混合橡胶的硫化特性。
它采用密闭型的模体摆动，把胶料放入中空的密闭模腔内直接受压加热，并由两个温控表分别控制上下模腔的温度。
下模摆动频率为1.67HZ（100r/min）。
硫化的转矩-时间曲线由位于主机下方的转矩测量系统测量，通过计算机绘制出曲线及结果。
硫化测量参数：硫化时间，硫化曲线的读取。
硫化仪适用范围：橡胶硫化测试仪器（简称硫化仪）是用来测量橡胶硫化过程的一种标准化仪器。
生产橡胶制品的厂家可以用它进行橡胶均匀性、重现性、稳定性的测试，并且进行橡胶配方的设计和检测。
目前一些厂家用硫化仪进行在线检测，检测每一批，甚至是每一时刻橡胶的硫化特性是否满足制品的要求。
硫化仪的测量原理：一般情况下，胶料样片放置在上下两个模体中间。
通过与胶料样片相连的模体的摆动使胶料受到扭矩的作用产生力信号；力信号通过与之相连的传动部分把力传到测量装置——传感器上，传感器把力信号转换成电信号；电信号通过固定的控制装置转化成扭矩信号，在绘图仪或计算机上绘制出来，就得到了硫化曲线。
从一定意义上来讲，硫化仪是用来作相对比较的设备。
只有比较才能看出胶料配方的变化以及温度设定对硫化的影响等。
硫化仪的摆动角度：按照标准，无转子硫化仪的摆动角度应为1°或0.5°，初配置均为1°。
- 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)。
橡胶配方设计综合实验内容及操作
步骤
橡胶配方设计综合实验是一项非常重要的测试，可以帮助研究人员制定出最适合不同工业和应用需求的橡胶配方。
在本文中，我们将介绍该实验的内容和操作步骤。
一、实验内容
橡胶配方设计综合实验是为了探究基本橡胶原料的作用和其量效应，以确定最佳配方。
实验包括以下内容：
1. 填充剂质量分数：通过改变填充剂的质量分数来测试其对橡胶性能的影响。
典型的填充剂包括碳黑、二氧化硅、纤维素等。
2. 添加剂筛选：在一定量的填充剂中，尝试添加不同种类和用途的添加剂，如硫化促进剂、防老化剂、加工助剂等。
比较其影响和组合。
3. 比较不同的硫化体系：将相同的橡胶混合物硫化成不同的硫化体系，比较不同体系对橡胶物理和化学性质的影响。
4. 变化硫化温度和时间：改变硫化温度和时间，以评估其对橡胶上性能的影响。
5. 完整性能测试：最后，测试橡胶混合物的物理和化学性能，包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度、抗压缩性能、防老化性能等。
二、操作步骤
以下是进行橡胶配方设计综合实验的基本操作步骤：
1. 准备实验样品
首先需要准备原材料，通常包括天然橡胶或合成橡胶、填充剂、硫化剂、硫化促进剂、防老化剂、加工助剂和其他添加剂。
2. 按比例混合原材料
按照制定好的配方和工艺要求，将原材料混合到一起，其中填充剂和添加剂应该先混合在一起，再与其他原材料混合。
3. 热塑性挤出和硫化
将混合物放入热塑性挤出机中进行挤出，然后将其硫化成成型件。
4. 物性测试
对制造出来的橡胶样品进行物理和化学性能测定。
待测性能包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度、抗压缩性能、防老化性能等。
5. 数据记录与分析
根据实验结果，记录每一组实验所使用的配方、工艺和物性测试结果。
此外，对实验数据进行详细的分析，以确定最佳橡胶配方。
三、实验注意事项
1. 实验要在专业实验室环境下进行，注意安全与卫生。
2. 在进行实验时，应尽可能地确保原材料的纯度和质量，并在每一组实验中保持一致。
3. 在混合原材料时，应遵循一定的混合次序和容量，以
确保最终样品的均一性和准确性。
4. 通过各种精确的物理和化学性能测试，可以为最终橡
胶产品的制造奠定基础。
因此，必须严格按照测试标准操作。
本文介绍了橡胶配方设计综合实验的内容和操作步骤及注意事项。
通过进行综合实验，可以帮助研究人员制定出最佳的橡胶配方，以满足工业和应用需求。