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橡膠配方基本原理

 

從事橡膠技術(shù)工作時(shí)，首先會(huì)面對(duì)下述各問(wèn)題： 

─—什么叫做橡膠配方？

─—如何設(shè)計(jì)橡膠配方？

─—成功的橡膠配方是什么？ 

 

事實(shí)上，橡膠配方技術(shù)乃是一種選擇和運(yùn)用材料之科學(xué)和藝術(shù)。一般之橡膠配方目的有三：首先是使橡膠制品具有實(shí)用之物性；其次是能配合現(xiàn)有加工設(shè)備進(jìn)行良好之加工作業(yè)；最后是以可能之最低成本之配料達(dá)到符合客戶所要求之物性水平。 

 

換言之，設(shè)計(jì)橡膠配方最需考慮之三要素為配料之物性者、加工性和成本，并使三者獲得一個(gè)適當(dāng)之平衡點(diǎn)，此即配方設(shè)計(jì)都最主要之工作。 

 

配方中常用之添加劑可摘要分類成十個(gè)主要成份： 

 

•  橡膠或彈性體（ elastomers ） : 

 

橡膠配方設(shè)計(jì)第一個(gè)步驟也是最重要的步驟即為選擇橡膠基材或原料膠。橡膠為工程材料之一種，不論其組成為何，都 帶有一些共通之基本特性。所有橡膠都帶有彈性，可彎曲性、韌性、不易透水和透空氣等性質(zhì)。除了這些共通特性外，每種橡膠因組成之不同，各自具有其本身之性質(zhì)。 

 

•  加硫劑（ Vulcanizing agents ） : 

 

添加加硫劑之目的是使配料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而在橡膠分子之間產(chǎn)生架橋（ cross linking ）之現(xiàn)象而改變橡膠之物性。化學(xué)架橋作用使橡膠配料由柔軟、帶粘性之熱可塑體變成強(qiáng)韌之熱固物，此時(shí)受溫度之影響較少。到目前為止，硫磺仍是最廣泛使用之加硫劑。其它載硫劑（ sulfur donor ）如二硫化秋蘭姆類之 TMTD(TUEX) 有時(shí)亦用作全部或局部取代元素硫磺于低硫或無(wú)硫加硫系統(tǒng)之配方，使制品得以改善其耐熱性。配方設(shè)計(jì)者其第二個(gè)最重要之工作為對(duì)于配料加硫系統(tǒng)，加硫劑和促進(jìn)劑之選擇。 

 

•  加硫促進(jìn)劑（ Accelerators ） : 

 

加硫促進(jìn)劑可使配料硫化速率加快而縮短加硫時(shí)間。 

 

•  活化劑（ Activators ）和遲延劑 (Retarders): 

 

活化劑是用來(lái)幫助促進(jìn)劑增強(qiáng)其活性和效能，最常用之活化劑有鋅氧粉、硬脂酸、氧化鉛、氧化鎂和胺類（ H ）。 

 

•  防老劑（ Antidegradants ） : 

 

防老劑可延緩橡膠制品因受氧氣、臭氧、熱、金屬催化作用和屈曲運(yùn)動(dòng)之影響而劣化。因此添加防老劑于配料后可以增強(qiáng)制品之耐老化性并延長(zhǎng)其使用壽命。 

 

•  加工助劑（ Processing aids ）： 

 

加工助劑顧名思義即是幫助配料便于加工作業(yè)，如混煉壓延、押出和成型等。 

 

•  填充劑（ Fillers ） : 

 

填充劑可以增強(qiáng)配料之物性，幫助加工性或降低其成本。補(bǔ)強(qiáng)性填充劑可以增加制品之硬度、抗張強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度（ modulus ）、抗撕裂強(qiáng)度和耐磨性。一般常用碳煙或細(xì)顆粒之礦質(zhì)材料。 

 

•  可塑性（ Plasticizer ），軟化劑和增粘劑 (Tackfier): 

 

可塑性、軟化劑和增粘劑是用于幫助膠料混練，改變其粘度，增強(qiáng)配料粘性，改善制品在低溫之柔曲性，或代替部份膠料而不致對(duì)物性有太多之影響。大體而言，這些類之添加劑可當(dāng)作加工助劑或擴(kuò)展劑。 

 

•  色料（ Color Pigment ） : 

 

色料是用于非碳煙類之配料中以提供特定之顏色。一般常用色料可分為有機(jī)類和無(wú)機(jī)類。無(wú)機(jī)類有氧化鐵、氧化鉻、二氧化鈦（鈦白粉）、硫化鎘、硒化鎘、硫化銻、硫化汞、立得粉（ lithopone ）和軍藍(lán)等。 

 

有機(jī)色料比無(wú)機(jī)色料要貴很多。但其使用效果較好，色相鮮艷而比重又很低。而且有機(jī)色料之色彩變化較無(wú)機(jī)色料多。但是，大多數(shù)之有機(jī)色料對(duì)蒸汽、光、酸或堿均不安定，而且有時(shí)還會(huì)游移到制品表面。 

 

•  特殊用途之材料： 

 

特殊用途之材料即非經(jīng)常在水多數(shù)之配料如發(fā)泡劑、調(diào)味劑、粘著助劑、耐燃劑、防霉劑和紫外線吸收劑等即是。 

 

配方設(shè)計(jì)程序 : 

 

幾乎所有之新配方系自現(xiàn)有配方加以修改而成。目前，已委很少人嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)全新的配方，因?yàn)樵趯?shí)用上是不太需要的。為使配方有效，配方設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)設(shè)法利用內(nèi)在或外在已有之各類技術(shù)資料，然后根據(jù)所需而加以整理、分析，并運(yùn)用個(gè)人想像力和創(chuàng)造力而進(jìn)行設(shè)計(jì)配方。下述各步驟可作為配方設(shè)計(jì)之參考。 

 

•  確定目標(biāo)物之物性和成本。 

•  選擇適用之原料膠。 

•  研制現(xiàn)有類似配料之試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 

•  參考各類有關(guān)材料之技術(shù)資料。 

•  設(shè)定初期配方。 

•  試作小樣品以測(cè)試物性可否符合目標(biāo)物。 

•  估算所用材料之成本作為進(jìn)一步評(píng)估之參考資料。 

•  評(píng)估此配料在現(xiàn)場(chǎng)之作業(yè)性。

•  以該配方試制目標(biāo)物。 

•  測(cè)試其物性是否能符合規(guī)格。

 

橡膠配方設(shè)計(jì)方法

 

內(nèi)容目錄

一、耐油橡膠配方設(shè)計(jì)

二、耐熱橡膠的配方設(shè)計(jì)

三、導(dǎo)電橡膠配方設(shè)計(jì)

四、橡膠空氣彈簧配方設(shè)計(jì)原則

 

    一、耐油橡膠配方設(shè)計(jì)方法

 

　　耐油橡膠按照耐油性分類（極性橡膠）：CR，NBR，HNBR，ACM，AEM，CSM，F(xiàn)KM，F(xiàn)MVQ，CO，PUR。

　　不耐油橡膠分類（非極性橡膠）：NR，IR，BR，SBR，IIR，EPR，EPDM。

 

　　耐油橡膠的耐燃油性：氟橡膠FKM和氟硅橡膠FMVQ對(duì)燃料油的抗耐性最好。而氯丁橡膠和氯化聚乙烯橡膠CPE耐燃油性最差。

　　丁腈橡膠的耐燃油性隨丙烯晴含量增加而提高。氯醇橡膠的耐燃油性比丁腈橡膠好。

 

　　耐油橡膠的耐混合燃油性：

 

　　氟硅橡膠FMVQ和氟橡膠FKM對(duì)混合燃料油的抗耐性最好。丙烯酸酯橡膠耐耐混合燃油性最差。丁腈橡膠的耐混合燃油性隨丙烯晴含量增加而提高。含氟量高的氟橡膠對(duì)混合燃油的穩(wěn)定性較好。

　　耐油橡膠的耐酸性氧化燃油性：對(duì)酸性氧化燃油來(lái)說(shuō)，酸性氧化燃油中的氫過(guò)氧化物可使硫化膠的性能惡化，所以在燃油系統(tǒng)中常用的丁腈橡膠，氯醇橡膠難以滿足長(zhǎng)期使用的要求。只有含氟彈性體如氟橡膠FKM，氟硅橡膠FMVQ，氟化磷晴和氫化丁腈橡膠性能較好。

　　普通的丁腈橡膠膠料，不能在125度的酸性汽油中長(zhǎng)時(shí)間工作。只有采用氧化鎘活化的低硫-給硫體以及白碳黑為主要原料的丁腈橡膠，才能較好的耐酸性汽油。增加丙烯晴的含量，可使酸性汽油的滲透性降低。

 

　　耐油橡膠的耐礦物油性：丁腈橡膠是常用的耐礦物油橡膠。丁腈橡膠的耐礦物油性隨丙烯晴含量增加而提高。但高丙烯晴含量的丁腈橡膠耐熱性有限。當(dāng)油溫達(dá)到150度時(shí)，應(yīng)該采用氫化丁腈橡膠，氟橡膠FKM，氟硅橡膠FMVQ和丙烯酸酯橡膠。油溫達(dá)到150度時(shí)，氟橡膠FKM，氟硅橡膠FMVQ效果最好。但成本高，為降低成本，可以在氟橡膠FKM中并入50%以下的丙烯酸酯橡膠，并用后的硫化膠性能下降不大于20%。

 

　　丙烯酸酯橡膠耐礦物油性好于丁腈橡膠。

　　相似相溶原則：極性聚合物溶于極性溶劑，非極性聚合物溶于非極性溶劑。三元乙丙橡膠屬于氫類橡膠，在氫類油中極度膨脹，硅橡膠在硅油中，氟橡膠在全氟帶氫液體中，都出現(xiàn)很大的體積膨脹。

　　耐油橡膠的耐合成氫類潤(rùn)滑油：

　　丁腈橡膠的耐油性隨丙烯晴含量增加而提高。芳?xì)漕悓?duì)丁腈橡膠膨脹作用大于脂肪氫類。

　　高丙烯晴含量的丁腈橡膠，用于耐高芳?xì)浜康暮铣蓺溆汀?/span>

　　中丙烯晴含量的丁腈橡膠，用于耐低芳?xì)浜康暮铣蓺溆汀?/span>

　　低丙烯晴含量的丁腈橡膠，用于低膨脹使用的合成油如石蠟油?；虻蜏厍鼡闲员饶陀托愿匾膱?chǎng)合。使用氫化丁腈橡膠可以改善耐熱性，耐臭氧性和提高對(duì)添加劑的抵抗性。氫化丁腈橡膠適用于耐140-150度熱油場(chǎng)合。耐油耐熱性介于丁腈橡膠和氟橡膠之間。氟橡膠可以耐200度合成氫類潤(rùn)滑油長(zhǎng)期工作。硅橡膠可以耐200度合成氫類潤(rùn)滑油長(zhǎng)期工作。并且在-60度下保持良好的屈撓性。對(duì)石蠟油和PAOS都很好。但不耐低黏度的合成氫油類。會(huì)產(chǎn)生極大的膨脹。

 

　　氯醇橡膠可以在-40到+120度的合成氫類潤(rùn)滑油長(zhǎng)期工作，具有低的透氣性和良好的耐臭氧性。缺陷是對(duì)模具的腐蝕性和高溫老化后的返原現(xiàn)象。

　　氯磺化聚乙烯橡膠耐合成氫類潤(rùn)滑油的能力，隨氯含量增加而提高。在-20到+120度范圍內(nèi)，只能用在高石蠟的礦物油哈PAOS中，在環(huán)烷油和芳?xì)溆椭信蛎浐艽蟆?/span>

　　聚氨酯橡膠AU/EU/也能耐合成氫類潤(rùn)滑油但其壓縮變形隨溫度升高（超過(guò)70度）有惡化傾向。另外耐水解性不好。

 

　　耐油橡膠的耐聚亞烷基二醇（PAG）合成潤(rùn)滑油：一般情況下，配方適當(dāng)?shù)亩‰嫦鹉z，氯丁橡膠，三元乙丙橡膠硫化膠，可耐PAG合成潤(rùn)滑油。但氯丁橡膠，三元乙丙橡膠不耐礦物油。如果系統(tǒng)中稍有一點(diǎn)礦物油，都可能引起極度膨脹。

　　氟橡膠不耐PAG合成潤(rùn)滑油。

 

　　耐油橡膠的耐有機(jī)酯合成潤(rùn)滑油

　　耐有機(jī)酯合成潤(rùn)滑油分兩類：二羧酸酯和多元醇酯。通常選用適當(dāng)配合的丁腈橡膠和氟橡膠。耐油橡膠的耐磷酸酯合成潤(rùn)滑油：

　　硅橡膠可以耐磷酸酯合成潤(rùn)滑油﹐但物性很差﹐使用受到限制﹒'三元乙丙橡膠和丁基橡膠只能耐純磷酸酯﹐如果有少量礦物油混入﹐會(huì)膨脹氟橡膠不耐磷酸酯合成潤(rùn)滑油

　　二元乙丙橡膠﹐三元乙丙橡膠和丁基橡膠﹐能在121度以下的磷酸酯合成潤(rùn)滑油中長(zhǎng)期工作﹒耐油橡膠的耐含硅的合成潤(rùn)滑油一般﹐硅油不容易引起橡膠膨脹﹐但能把橡膠中的增塑齌抽出來(lái)﹒不合增塑齌的丁苯橡膠﹐三元乙丙橡膠﹐丁腈橡膠﹐氫化丁腈橡膠﹐氟橡膠都耐有機(jī)硅液體。

　　耐油橡膠的耐含氟元素,聚全氟氫基醚是不燃性液體，能在230-260溫度范圍內(nèi)使用。在已知的橡膠中，還沒(méi)有一種能在該溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期工作。三元乙丙橡膠可以在100度含氟元素油中使用。氟橡膠可以在150度溫度下使用。耐油橡膠的耐聚苯基醚液體。

　　聚苯基醚是最耐輻射的液體，并且對(duì)高溫和氧化異常穩(wěn)定。

　　三元乙丙橡膠可以在100度聚苯基醚中使用。氟橡膠可以在230度溫度下使用。但氟橡膠不耐輻射。耐油橡膠的耐氯代氫液體

　　氯代氫合成液體是非水基阻燃性液體。

 

　　氟橡膠和硅橡膠效果良好耐油橡膠配合體系

 

　　1、耐油橡膠的硫化體系總的來(lái)說(shuō)，提高交聯(lián)密度可以改善硫化膠的耐油性。

　　在氧化燃油中，用過(guò)氧化物或半有效硫化體系硫化的丁腈橡膠，比硫磺硫化的耐油性好。

　　過(guò)氧化物硫化體系硫化的丁腈橡膠，在40度穩(wěn)定性最好，在125度的氧化燃油中則不理想。而用氧化鎘和給硫體系統(tǒng)硫化的丁腈橡膠，在125度的氧化燃油中耐長(zhǎng)期熱老化性能較好。

 

　　2、耐油橡膠的填充體系和增塑劑增加碳黑和白碳黑可以提高耐油性!

　　軟化劑應(yīng)該選用不易被油類抽出的軟化劑。最好選用低分子聚合物，如低分子聚乙烯，氧化聚乙烯，聚酯類增塑劑和液體橡膠等。

　　極性大，分子量大的軟化劑或增塑劑，對(duì)耐油性有利。

 

　　3、耐油橡膠的防老劑主要是填加不易被抽出的防老劑。

 

　　二、耐熱橡膠的配方設(shè)計(jì)

 

　　耐熱性是指橡膠及其制品在經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間熱老化后保持物理機(jī)械性能或使用性能的能力，耐溫性表示橡膠物理機(jī)械性能對(duì)溫度的敏感性，即在高溫條件下，橡膠的力學(xué)性能基本不下降的這種性質(zhì)。高溫時(shí)物理機(jī)械性能與室溫時(shí)的差別小，即耐溫性好。表明橡膠物理機(jī)械性能隨 （測(cè)試）溫度的變化。高溫使用的 （耐熱）橡膠制品，既要耐熱性好，也要耐溫性好。評(píng)價(jià)耐熱性的方法多種多樣，如用馬丁耐熱與維卡耐熱評(píng)定耐熱程度，也可通過(guò)熱失重儀找出分解溫度作為材料的使用溫度的上限，或者用真空加熱 40～45min 時(shí)，質(zhì)量減少 50％ 的溫度（Tn）—半壽命溫度來(lái)評(píng)估耐熱性。

 

　　耐熱橡膠是指在高溫條件下長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)仍能保持原有力學(xué)性能和使用價(jià)值的硫化橡膠，常用熱老化后性能變化量 （如硬度）、性能變化率 （如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率）、性能保持率、老化系數(shù)表示其力學(xué)性能的變化情況。在橡膠密封制品中，硫化橡膠在壓縮狀態(tài)下的耐熱性能稱耐熱壓縮性能，它常由壓縮永久變形系數(shù)或壓縮應(yīng)力松弛系數(shù)評(píng)價(jià)。

 

　　在80℃以上長(zhǎng)期使用后仍能基本保持原有性能和使用價(jià)值的橡膠都?xì)w于 “耐熱橡膠”的范疇，橡膠制品的耐熱和高溫性能是橡膠特殊性能中最常見(jiàn)的一種性能。橡膠在這種情況下性能穩(wěn)定的本質(zhì)原因是在高溫下能夠抵抗氧、臭氧、腐蝕性化學(xué)物質(zhì)、高能輻射以及機(jī)械疲勞等因素的影響，橡膠分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生顯著變化和損壞，且能夠保持較好的使用性能。

 

　　使 用 溫 度 范 圍／℃ 適用的橡膠

 

　　70～100 天然橡膠、丁苯橡膠

　　100～130 氯丁橡膠、丁腈橡膠、氯醚橡膠

　　130～150 丁基橡膠、乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠 

　　150～180 丙烯酸酯橡膠、氫化丁腈橡膠 

　　180～200 乙烯基硅橡膠、氟橡膠 

　　200～250 二甲基硅橡膠、氟橡膠 

　?。?50 全氟醚橡膠、氟硅橡膠、硼硅橡膠

 

國(guó)標(biāo)橡膠的耐溫性能可分為以下兩檔五類

 

　　普通橡膠A －70～－30℃／90～120℃，例如NR、IR、BR、237 SBR、CR。

　　普通橡膠B －40～－20℃／120～150℃，例如 NBR、IIR、EPDM、CSM。

　　普通橡膠C －30～10℃／80～90℃，例如T、U。 

　　耐熱橡膠A －30～－10℃／150～200℃，例如ACM、ANM、EVA、CO、ECO。

　　耐熱橡膠B －70～－20℃／250～300℃，如 MQ、MVQ、FPM、FKM。

 

但是在實(shí)際使用過(guò)程中，由于受到多種內(nèi)在和外在因素的影響，為保證安全使用壽命，一般二烯類橡膠控制在100℃左右，耐油的丁腈橡膠為130℃，丙烯酸酯橡膠為180℃。硅和氟類橡膠為200～250℃，短時(shí)使用可達(dá)300～350℃。也有按4個(gè)種類劃分的：

 

　　橡膠制品的耐熱性能，主要取決于所用橡膠的品種。所以在設(shè)計(jì)配方時(shí)，首先應(yīng)考慮生膠的選擇。

　　橡膠的耐熱性表現(xiàn)在橡膠有較高的黏流溫度、較高的熱分解穩(wěn)定性和良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性。

 

　　橡膠的黏流溫度取決于橡膠分子結(jié)構(gòu)的極性以及分子鏈的剛性，極性和剛性愈大，黏流溫度愈高。橡膠分子的極性是由其所含極性基團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)來(lái)決定的，分子鏈的剛性也與極性取代基及空間結(jié)構(gòu)排列的規(guī)整性有關(guān)。在橡膠分子中引入238氰基、酯基、羥基或氯原子、氟原子等都會(huì)提高耐熱性。橡膠熱分解溫度取決于橡膠分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵性質(zhì)，化學(xué)鍵能愈高，耐熱性越好。硼硅橡膠、硅橡膠、聚苯硅氧烷等大分子鏈都有較高的鍵能，故具有優(yōu)越的耐熱性。

 

　　一般而言，碳鏈橡膠除含氟的FPM外，耐熱性皆不高，能在150～200℃溫度下長(zhǎng)期使用；主鏈完全不含碳原子的元素有機(jī)高聚物，如Q類，其耐熱性很好，硅膠可在250℃甚至300℃下長(zhǎng)期使用。

 

　　橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性是耐熱的一個(gè)重要因素，因?yàn)樵诟邷貤l件下，一些化學(xué)物質(zhì)如果與氧、臭氧、酸、堿以及有機(jī)溶劑等接觸，都會(huì)促進(jìn)橡膠的腐蝕，降低耐熱性?；瘜W(xué)穩(wěn)定性與橡膠分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，具有低不飽和度的丁基橡膠、乙丙橡膠和氯磺化聚乙烯等就表現(xiàn)出優(yōu)良的耐熱性能。此外，主鏈上若有單鍵連接的芳香族結(jié)構(gòu)，分子鏈借助于共軛效應(yīng)，也會(huì)促使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

 

　　橡膠的耐熱性與橡膠分子鏈的飽和度、分子鏈剛性以及分子的極性、化學(xué)鍵性質(zhì)有關(guān)。具有如下分子結(jié)構(gòu)的橡膠，耐熱性較好。分子鏈飽和度高，如丁基橡膠、乙丙橡膠等；橡膠主鏈鏈段上，有較多的無(wú)機(jī)鏈，如硅橡膠的主鏈為硅氧結(jié)構(gòu)；橡膠分子鏈上帶有鹵素元素、氰基、酯基等，如氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠。

 

　　三、導(dǎo)電橡膠配方設(shè)計(jì)

 

　　電阻率在10^4Ω以下的橡膠稱為導(dǎo)電橡膠。導(dǎo)電橡膠不僅具有橡膠的高彈性、易加工成型、重量輕、體積小等特點(diǎn)，還有與金屬相似的導(dǎo)電性能。隨著電子工業(yè)材料的迅猛發(fā)展，導(dǎo)電高分子材料應(yīng)用日益廣泛。

 

　　制作導(dǎo)電橡膠制品時(shí)，一般選擇介電常數(shù)大的生膠，如硅橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等。硅橡膠是制作導(dǎo)電橡膠制品的較好材料。它不但具有導(dǎo)電、耐高低溫、耐老化的特性，而且工藝性能好，適宜制造形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)細(xì)小的導(dǎo)電橡膠制品；用于電器連接器材時(shí)，能與接觸面緊密貼合，準(zhǔn)確可靠，富有彈性并可起到減震和密封的作用。也要根據(jù)產(chǎn)品的使用條件進(jìn)行材料選擇，例如在與油相接觸的環(huán)境中使用的導(dǎo)電橡膠最好選用耐油橡膠，如丁腈橡膠、氯醇橡膠、氯丁橡膠等。

 

　　橡膠并用或橡膠/塑料也可用于制造導(dǎo)電橡膠。EPDM、IIR并用PE可改進(jìn)絕緣性（如介電強(qiáng)度）、PS/EPDM、PS/PBD、NBR/EPDM、NBR/IR、NR/CR等并用，借助于適量的硬質(zhì)膠相使導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，或是通過(guò)炭黑等導(dǎo)電性配合劑在不相容橡膠對(duì)的相界面區(qū)富集，從而改進(jìn)導(dǎo)電性能。因此橡膠并用和橡塑并用可以采用較少的填料達(dá)到所需的導(dǎo)電效果，有利于膠料加工時(shí)的流動(dòng)，也降低硫化膠的硬度。

 

　　導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性能很大程度上取決于導(dǎo)電性填料的品種和用量，填料類型、用量對(duì)橡膠制品的導(dǎo)電性至關(guān)重要。常用的導(dǎo)電橡膠填充劑有粒子狀的炭黑、碳纖維類填充劑以及金屬類導(dǎo)電填充劑如金、白金、銀、銅、鎳等細(xì)粉末和片狀、箔狀或加工成金屬纖維狀物等。這些導(dǎo)電填充劑可提供導(dǎo)電性，提高硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度、抗疲勞性個(gè)耐久老化性能等。當(dāng)導(dǎo)電填料粒子達(dá)到某一數(shù)值后，導(dǎo)電率就會(huì)發(fā)生一個(gè)跳躍，劇增幾個(gè)或十幾個(gè)數(shù)量級(jí)。導(dǎo)電填料達(dá)到或超過(guò)某一臨界值后，導(dǎo)電填料填充的橡膠即成為導(dǎo)電橡膠。該臨界值相當(dāng)于復(fù)合材料中導(dǎo)電填料粒子開(kāi)始形成導(dǎo)電通路的臨界值。

 

　　四、橡膠空氣彈簧配方設(shè)計(jì)原則

 

　　空氣彈簧的應(yīng)變主要取決于內(nèi)外結(jié)構(gòu)形狀和材料的設(shè)置。因此，膠料性能如何適應(yīng)這一變化，就是膠料整體配方設(shè)計(jì)的總的原則。設(shè)計(jì)膠料配方時(shí)需要考慮的一是要控制關(guān)鍵材料的性能；二是要由整體變形結(jié)構(gòu)出發(fā)，從各種零部件的應(yīng)變及壓縮變形變化中提出膠料承受剪切應(yīng)變的力學(xué)性能要求。

 

　　膠料的定伸應(yīng)力代表了空氣彈簧的應(yīng)力應(yīng)變特性。因此，通常以定伸應(yīng)力作為膠料力學(xué)性能指標(biāo)?？諝鈴椈赡z料中均以炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)材料，這樣可以提高其定伸應(yīng)力，減小膠料在定負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)變形和壓縮變形，降低發(fā)熱。雖然所采用生膠的種類不同，各部件膠層中的定伸應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)合理分布。

 

　　空氣彈簧膠囊的硫化是十分重要的工藝過(guò)程。因此，考慮整體配方時(shí)，應(yīng)根據(jù)各層膠料的受熱狀態(tài)來(lái)確定其正硫化時(shí)間，并盡可能使硫化曲線保持較長(zhǎng)的平坦性。膠料的硫化程度是否相匹配也是配方?jīng)]計(jì)中必須考慮的問(wèn)題之一。通常對(duì)空氣彈簧各膠層的溫度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，將各層膠料的熱歷程轉(zhuǎn)換成半成品等溫條件下的硫化時(shí)間（或稱作等效硫化時(shí)間）。這樣，把由半成品確定的正硫化條件與實(shí)際情況進(jìn)行比較，判定各層膠料硫化程度是否匹配，如果膠科局部欠硫，會(huì)導(dǎo)致生熱大，膠層間黏附力差。若過(guò)硫，膠料性能會(huì)下降，影響空氣彈簧的產(chǎn)品質(zhì)量。另外由于空氣彈簧的形狀規(guī)格和用途不同，各膠層的膠料配方也存在一定的差異。