橡膠配方設計原則

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揮著不同的作用。正是由于多種配合劑的協同作用才使膠料具有特定的物理機械性能和加工性能。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，或為橡塑共混料。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良的拉伸強度、伸長率、撕裂強度及優異的彈性；生膠為丁腈橡膠，則該配方膠料具有優良的耐油性能等。

（2）硫化體系　包括硫化劑、促進劑和活性劑。硫化劑如硫黃、過氧化物、硫黃給予體等，在配方中的功能是使橡膠大分子之間產生交聯，形成網狀三維結構，使橡膠具有較高的強度、彈性等物理機械性能；促進劑在配方中的作用是加快硫化速率、縮短硫化時間，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劑的活性，也稱為助促進劑。主要品種是金屬氧化物如氧化鋅和有機酸如硬脂酸等。硫化劑、促進劑、活性劑三者協同作用使膠料達到充分硫化而具有一定的物理機械性能。

（3）補強填充體系　補強劑包括各種類型的炭黑、白炭黑，在膠料中起補強作用?？墒鼓z料拉伸強度、定伸應力、硬度等力學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，對物理機械性能貢獻較小。

（4）防護體系　在配方中的主要功能是防止橡膠制品在儲存、使用過程中受光、熱、空氣中氧化作用產生降解，或進一步交聯、硬化等老化現象。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、增塑劑、潤滑劑、增黏劑等。在配方中的功能主要是增加膠料易加工性、降低能耗、促進物料分散、增加膠料流動性、調節硫化膠硬度等作用。例如各種石油系軟化劑、合成酯類、脂肪酸皂素、石油樹脂烷基酚醛樹脂類、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、間苯二酚乙醛樹脂（RE）體系或間苯二酚甲醛樹脂與鈷鹽并用體系等。

（7）其他組分　如著色劑、偶聯劑、防靜電劑、發泡劑、溶劑等。

二、橡膠配方設計原則

一般而言，配方設計可遵循下面原則進行。

（1）根據產品的使用條件，如環境溫度、介質、受力情況及其他特殊需求，首先選擇合適的膠種及配合劑以求得到最佳物理機械性能。

（2）配方設計時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、膠料流動性、擠出產品表面光潔度等。

（3）在保證膠料性能及工藝可行的前提下，盡可能降低材料成本，加快硫化速率，提高生產效率。

（4）應盡量避免使用有毒及污染環境的原材料，以減少環境污染和保護操作人員健康。

（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生協同效應，如促進劑D可增強防老劑MB的防護功能，而過氧化物在硫化溫度下極易與含活潑氫物質反應而被消耗，因而在使用過氧化物硫化時，應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，在配方設計時應統籌考慮到膠料物理機械性能、加工性能及材料成本的最佳平衡，同時要考慮到環保、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，其他配合劑都以相應的質量份表示。稱為基本配方，是最常用的表達方式。

（2）根據實際生產用量和煉膠機容量計算出的質量配方，稱為實際生產配方。此種配方是根據基本配方經換算而得出，是在實際生產中常用的表達方式。

（3）配方中生膠及其他配合劑都以質量分數表示。

（4）配方中生膠及其他配合劑都以體積分數表示。

以上四種配方表示方法常用的是前兩種。配方設計者一般先提出基本配方，再按基本配方根據煉膠機容量計算出實際生產配方，實際操作是按實際生產配方進行。從基本配方也可推算出質量分數配方或體積分數配方。本書所收集的配方均以基本配方形式列出。

隨著時代發展，研究人員采用數理統計、計算機優選配方，為配方設計提供了便利條件，比傳統的配方試驗更快捷、方便、科學。

四、幾種主要橡膠代號

書中幾種主要橡膠代號及含義如下。

NR——天然橡膠

SBR——丁苯橡膠

BR——順丁橡膠

IIR——丁基橡膠

IR——異戊橡膠

EPDM——三元乙丙橡膠

CR——氯丁橡膠

NBR——丁腈橡膠

HNBR——氫化丁腈橡膠

MVQ——甲基乙烯基硅橡膠

FKM——氟橡膠

ACM——聚丙烯酸酯橡膠

CSM——氯磺化聚乙烯橡膠

AU——聚氨酯橡膠

HIPS——高苯乙烯樹脂

PVC——聚氯乙烯

PTFE——聚四氟乙烯