橡胶材料与配方主讲人：张小萍徐州工业职业技术学院 橡胶材料与配方 配方相关基础础知识识；补补强填充体系；软软化增塑体系；防护护体系；骨架材料。主要知识识内容： 橡胶材料与配方 现代橡胶工艺学（杨清芝）推荐参考资料书 ：橡胶工业手册第一分册橡胶材料与配方（聂恒凯） 橡胶材料与配方 橡胶制品举例 ： 橡胶材料与配方 1、配方相关基础知识配方种类配方种类性能配方性能配方基础配方基础配方实用配方实用配方配方的种类： 橡胶材料与配方 a、基础配方 又称标准配方，以生胶和配合剂的鉴定为目 的，仅包括最基本的组分并缺一不可。当某种橡 胶和配合剂首次面世时，以此检验其基本的加工性能和 物理性能。配方的种类1、配方相关基础知识 橡胶材料与配方 b、性能配方又称技术配方，为达到某种性能要求而进行 的配方设计，其目的是为了满足产品的性能 要求和工艺要求，提高某种特性等。研制产品时所作的试验配方就是性能配方， 是配方设计者用得最多的一种配方。配方的种类1、配方相关基础知识 橡胶材料与配方 c、实用配方试验室条件下研制配方的试验结果并不是最 终的结果，往往在投入生产时会产生一些工 艺上的困难，如如焦烧时间短、压出性能不好 、压延粘辊等，这就需要在不改变基本性能 的条件下，进一步调整配方。配方的种类1、配方相关基础知识 橡胶材料与配方 c、实用配方 1)在某些情况下不得不采取稍稍降低物理性能和使 用性能的方法来调整工艺性能，即在物理性能、 使用性能和工艺性能之间进行折衷； 2)胶料的工艺性能，虽然是个重要的因素，但并不 是绝对的惟一的因素，往往由技术发展条件所决 定； 3)配方设计者不仅要负责成品的质量，同时也要充 分考虑到现有条件下，配方在各个生产工序中的 适用性。配方的种类1、配方相关基础知识 橡胶材料与配方 橡胶配方简单地说，是一份表示生胶、聚合 物和各种配合剂用量的配比表； 同一个橡胶配方，根据不同的需要可以用4种 不同的形式来表示。 1、配方相关基础知识 配方的表示形式基本配方质量分数配方体积分数配方生产配方 橡胶材料与配方 配方的表示形式及换算配方的表示形式体积分数配方 橡胶材料与配方 配方的表示形式及换算配方的表示形式 符合生产使用要求的质量配方，称为生产配方； 生产配方的总质量常等于炼胶机的容量。生产配方的总质量常等于炼胶机的容量。 例如使用开炼机混炼时，炼胶的容量Q，用下列 经验公式计算：生产配方 橡胶材料与配方 配方的表示形式及换算配方的表示形式生产配方密炼机装胶容量胶料相对密度； k系数(0.650.85)。 V密炼机容积Q 炼胶机装胶量，kg；D 辊筒直径，cm； L辊筒长度，cm；胶料相对密度； k系数(0.00650.0085)。 橡胶材料与配方 配方的表示形式及换算型号型号 TypeTypeXK-250XK-250XK-300XK-300XK-360XK-360X X（S S）K-K- 400400A AX X（S S）K-K- 450450A AX X（S S）K-K- 560560辊筒工作直径辊筒工作直径 Working diameter of Working diameter of rollsrolls（mmmm） 250250300300360360400400450450560560辊筒工作长度辊筒工作长度 Working length of Working length of rollsrolls（mmmm） 620620750750900900100010001200120015301530前辊筒线速度前辊筒线速度 Working lingear Working lingear speed of front rollspeed of front roll（m/minm/min） 14.414.415.115.116.2516.2518.6518.6524.524.529.0929.09前后辊筒速比前后辊筒速比 Friction ratio of front Friction ratio of front and rear rolland rear roll（m/minm/min） 1 1：1.171.171 1：1.271.271 1：1.251.251 1：1.271.271 1：1.271.271 1：1.21.2最大辊距最大辊距 Max gap Max gap （mmmm） 8 88 81010101015152020一次加料量一次加料量 Capacity per batchCapacity per batch（ kgkg） 10-1510-1515-2015-2020-2520-2518-3518-3525-5025-5050-6550-65驱动电机功率驱动电机功率 Driving motor powerDriving motor power （kwkw） 18.518.522223030373755557575 橡胶材料与配方 案例分析1、采用X(S)-400开炼机混炼某一胶料，已知该胶料的相对密 度为1.136，系数K为0.0075，胶料的基本配方如下，请将该基 本配方转化成生产配方？原材料基本配方/份NR100 S3 促进剂M1 ZnO5 SA2 防老剂A1 HAF50 合计162D=400mm=40cmL=1000mm=100cmQ=DLrK=40*100*1.136*0.0075=43.08kgK=43.08/162=0.2659 橡胶材料与配方 配方的表示形式及换算核心是基本配方的生胶量为100。算法是将生产配方中的生胶总量放大或缩小为 100，其他配合剂相应地放大或缩小同样的比例。配方换算生产配方转化为基本配方 橡胶材料与配方 3、母胶形式的配方换算原材料名 称基本配方质量 份原材料名 称基本配方质量 份 NR100.00硬脂酸3.00硫磺2.75防老剂A1.00促M0.75HAF45.00氧化锌5.00合计157.50在实际生产中，有些配合剂往往以母炼胶或膏剂的形式 进行混炼，因此使用母炼胶或膏剂的配方应进行换算。例 如现有如下，基本配方：将生产用配方中的一部分配合剂混炼成胶料，作为下一 步再按配方混炼的基础胶料叫做母炼胶。例如为了避免炭黑混炼时易产生的污染，可把炭黑、软 化剂、增塑剂与生胶混炼成炭黑母炼胶；使用各种组合配合剂的母炼胶可提高配合剂的分散效果， 提高配方的计量准确度，并避免混炼胶贮存中的焦烧现象。 配方的表示形式及换算 橡胶材料与配方 其中促进剂M以母炼胶的形式加入。M母炼 胶的质量分数配方为： NR 90.00 合计 100.00促M 10.00上述M母炼胶配方中M的含量为母炼胶总量的1/10，而原基本 配方中M用量为0.75质量份，所需M母炼胶为：x=7.5，即7.5质量份M母炼胶中含有促进剂M0.75质量份其 余6.75质量份为天然胶配方的表示形式及换算 橡胶材料与配方 因此，原基本配方应作如下修改：配方计算 注意：配方中有两个或两个以上配合剂以母胶的形式 也 可按上述类推； 母胶配方中的材料必须是基本配方中所有的； 母胶配方中材料用量有一定限度，折算后的用量不能 超过基本配方中的用量。配方的表示形式及换算 橡胶材料与配方 轮胎为什么是黑的？橡胶制品如何降低成本？思考：2、填充补强体系 橡胶材料与配方 典型轮轮胎配方举举例: 橡胶材料与配方 补强和填充的区别与联系:v填充：在橡胶中加入一种物质后，能够增大橡胶 的体积，降低橡胶制品的成本，改善加工工艺性 能，而又不明显影响橡胶制品性能的行为。 v填充剂：凡具有填充作用的物质称之为填充剂。补强：在橡胶中加入一种物质后，使硫化胶的 性能，如：拉伸强度、耐磨性、撕裂强度等获 得较大提高的行为。补强剂：凡具有补强作用的物质称为补强剂。 橡胶材料与配方 炭黑的图片示例： 橡胶材料与配方 AST M 系列粒径范 围围 nm典型炭黑品种ASTM名称英文缩缩写中文名称N1001119N110SAF超耐磨炉黑N2002025N220ISAF中超耐磨炉黑N3002630N330HAF高耐磨炉黑N4003139N472特导电导电 炉黑N5004048N550FEF快压压出炉黑N6004960N660GPF通用炉黑N70061100N770SRF半补补强炉黑N800101200N880FT细细粒子热热裂法炭黑N900201500N990MT中粒子热热裂法炭黑ASTM命名SAF: Super abrasion furnace 橡胶材料与配方 ASTM命名法该命名法由四个符号组成，第一个符号代表炭黑对 硫化速率的影响，包括N和S两个符号： “ “N”N”代表正常硫化速度的炉法炭黑；代表正常硫化速度的炉法炭黑； “ “S”S”代表慢硫化速度的槽法炭黑或改性炉法炭黑代表慢硫化速度的槽法炭黑或改性炉法炭黑 。第二个符号是阿拉伯数字，代表炭黑平均粒径范围 ，其粒径以电镜法电镜法测定，按大小分为10组第三四个符号仍为阿拉伯数字，但无实际意义。 橡胶材料与配方 X-X-X-X 两位数字 不同规格09 平均粒径范围N或S 硫化速度说明：1.N表示正常硫化速度，S表示硫化速度慢；2.平均粒径范围3.后两位数字无明确意义，如：N330，N347，N326，N339。 N: normal S: slow 橡胶材料与配方 橡胶材料与配方 1、粒径炭黑的粒子大小一般以平均粒径或比表面积表 示； 粒径指单颗炭黑单颗炭黑或聚集体中原生粒子原生粒子的大小， 单位为nm；橡胶用炭黑的平均粒径一般在一般在11500nm11500nm，粒粒 径越小，分散度越高，则补强性能越好。径越小，分散度越高，则补强性能越好。炭黑的三大特性：粒径、结构性、表面化学性 橡胶材料与配方 2、结构性一次结构指炭黑在生成过程中处于高温火焰区，粒子连接成长链并熔结熔结在一起而成为三度空间的结合体 ，此聚集体即一次结构，也称主结构。一次结构是化学结合，化学结合，在橡胶加工过程不易发生显著的变化，是炭黑在橡胶制品中的最小最小 分散单元。分散单元。炭黑的三大特性：粒径、结构性、表面化学性 橡胶材料与配方 橡胶材料与配方 2、结构性二次结构一次结构之间还可以范德华力范德华力形成疏松的缔合物，为炭黑的凝聚体或二次结构，易被破易被破 坏，坏，也称暂时结构，一次结构与之对应称为永 久结构。通常以单位质量炭黑中聚集体之间的空隙体空隙体 积积来描述炭黑的结构； 橡胶材料与配方 炭黑的三大特性：粒径、结构性、表面化学性3、表面化学性炭黑中含90- 99%的碳元素 ，另外在炭黑 生产中会在表 面结合少量的 氢、氧、氢、氧、 硫的化合硫的化合 物物 橡胶材料与配方 结合橡胶 橡胶材料与配方 结合橡胶： 橡胶材料与配方 炭黑对加工性能的影响（1）混炼粒径小，越难难分散, 混炼炼越困难难；粒子越细细、结结构度越高、填充量越大、表面活性越 高，则则混炼炼胶粘度越高，流动动性越差。 橡胶材料与配方 炭黑对加工性能的影响 压出：结构性高，压出工艺性能较好；用量多膨胀率小 硫化 ： 表面性质质 pH低，迟迟延硫化，防焦烧烧； 结结构性高， 粒径小，易焦烧烧。 橡胶材料与配方 橡胶材料与配方 三、白炭黑的结结构 1、白炭黑的化学结结构 2、白炭黑的结结构 橡胶材料与配方 白炭黑的表面模型 橡胶材料与配