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一、橡膠配方的組成

 

橡膠配方中包含多種成分，這些成分也稱為配合劑。每種成分在膠料中發(fā)揮著不同的作用。正是由于多種配合劑的協(xié)同作用才使膠料具有特定的物理機(jī)械性能和加工性能，膠料配方由以下幾部分組成：

 

 

（1）生膠

 

為配方的主體材料，可以是單一膠種，也可以是兩種或兩種以上的膠種并用，或?yàn)橄鹚芄不炝?。生膠的品種和在配方中的含量決定了膠料最基本的特性，例如配方中生膠為天然橡膠，則此配方膠料具有優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度及優(yōu)異的彈性;生膠為丁腈橡膠，則該配方膠料具有優(yōu)良的耐油性能等。

 

（2）硫化體系

 

包括硫化劑、促進(jìn)劑和活性劑。硫化劑如硫黃、過(guò)氧化物、硫黃給子體等，在配方中的功能是使橡膠大分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)，使橡膠具有較高的強(qiáng)度、彈性等物理機(jī)械性能;促進(jìn)劑在配方中的作用是加快硫化速率、縮短硫化時(shí)間，其品種有噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、胍類和硫脲類等;活性劑的作用是增加促進(jìn)劑的活性，也稱為助促進(jìn)劑。主要品種是金屬氧化物如氧化鋅和有機(jī)酸如硬脂酸等。硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑三者協(xié)同作用使膠料達(dá)到充分硫化面具有一定的物理機(jī)械性能。

 

（3）補(bǔ)強(qiáng)填充體系

 

補(bǔ)強(qiáng)劑包括各種類型的炭黑、白炭黑，在膠料中起補(bǔ)強(qiáng)作用。可使膠料拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、硬度等力學(xué)性能得到明顯的提升；填充劑如陶土、碳酸鈣、硅粉等在膠料中主要是起填充、降低成本的作用，對(duì)物理機(jī)械性能貢獻(xiàn)較小。

 

（4）防護(hù)體系

 

在配方中的主要功能是防止橡膠制品在儲(chǔ)在儲(chǔ)存、使用過(guò)程中受光、熱、空氣中氧氣作用產(chǎn)生降解，或進(jìn)一步交聯(lián)、硬化等老化現(xiàn)象。其主要品種有各種胺類和取代酚。

 

（5）加工助劑

 

包括各種操作油、塑解劑、均勻劑、分散劑，等。在配方中的功能主要是增加膠料易加工性、降低能耗，促進(jìn)潤(rùn)滑劑、增黏劑性、調(diào)節(jié)硫化膠硬度等作用。例如各種石油系軟化劑、合成酯類增加膠料流動(dòng)基酚醛樹(shù)脂類、芳香二硫化物、五氯硫酚等皂素、石油樹(shù)脂烷基酚醛樹(shù)脂類、芳香二硫化物、五氯硫酚等。

 

（6）黏合體系

 

其功能是增加橡膠與骨架材料如鋼絲簾線、纖維、織物之間的黏合，如間苯二酚甲醛白炭黑體系、鈷鹽體系、間苯二酚乙醛樹(shù)脂(RE)體系或間苯二酚甲醛樹(shù)脂與鈷鹽并用體系等。

 

（7）其他組分

 

如著色劑、偶聯(lián)劑、防靜電劑、發(fā)泡劑、溶劑等。

 

二、橡膠配方設(shè)計(jì)原則

 

一般而言，配方設(shè)計(jì)可遵循下面原則進(jìn)行。

 

（1）根據(jù)產(chǎn)品的使用條件，如溫度、介質(zhì)、受力情況及其他特殊要求，首先選擇合適的膠種及配合劑以求得到最什物理機(jī)械性能；

 

（2）配方設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到加工工藝的可行性，如膠料混煉的易操作性、物料易分散性料流動(dòng)性、擠出產(chǎn)品表面光潔等度；

 

（3）在保證膠料性能及工藝可行的前下，盡可能降低材料成本，加快硫化速率，提高產(chǎn)效率；

 

（4）應(yīng)盡量避免使用有及污染環(huán)境的原材料，以減少環(huán)境污染和保護(hù)操作人員健康；

 

（5）必須考慮到各種配合劑之間的相互作用，某些配合劑之間可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，如促進(jìn)劑D可增強(qiáng)防老劑MB的防護(hù)功能，而過(guò)氧化物在硫化溫度下極易與含活潑氫物質(zhì)反應(yīng)被消耗，因而在使用過(guò)氧化物硫化時(shí)，應(yīng)盡可能避免使用含活潑氫配合劑，如胺類防老劑硬脂酸等。

 

總之，在配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮到膠料物理機(jī)械性能、加工性能及材料成本的最佳平衡，同時(shí)要考慮到環(huán)保、安全等因素。

 

三、橡膠配方表示方法

 

橡膠配方有以下四種表示方法

 

（1）以生膠或生膠代用品100份為基準(zhǔn)，其他配合劑都以相應(yīng)的質(zhì)量份表示。稱為基本配方，是最常用的表達(dá)方式；

 

（2）根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)用量和煉膠機(jī)容量計(jì)算出的質(zhì)量配方，稱為實(shí)際生產(chǎn)配方，此種配方是根據(jù)基本配方經(jīng)換算而得出，是在實(shí)際生產(chǎn)中常用的表達(dá)方式；

 

（3）配方中生膠及其他配合劑都以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示；

 

（4）配方中生膠及其他配合劑都以體積分?jǐn)?shù)表示。

 

以上四種配方表示方法常用的是前兩種，配方設(shè)計(jì)者一般先提出基本配方，再按基本配根據(jù)煉膠機(jī)容量計(jì)算出實(shí)際生產(chǎn)配方，實(shí)際操作是按實(shí)際生產(chǎn)配方進(jìn)行。從基本配方也可算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)配方或體積分?jǐn)?shù)配。

 

隨著時(shí)代發(fā)展，研究人員采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)優(yōu)選配方，為配方設(shè)計(jì)提供了便利條比傳統(tǒng)的配方試驗(yàn)更快捷、方便、科學(xué)。