橡胶制品的配方设计原理说明

1、橡胶制品的配方设计原理一、橡胶的并用。不管是什么橡胶不可能具有十全十美的性能，使用部门往往对产品提出多方面的性能要求， 为了满足此目的，而采纳橡胶并用 的方法。如，为提高二烯烃类橡胶耐热、耐光老化性能，可加入 氯磺化聚乙烯。丁睛橡胶的耐粙性专门好，但耐寒性不行，若并 用 10%10%的天然胶，便可改善它的耐寒性。在橡胶中并用高苯乙烯、改性酚醛树脂、三聚氰胺树脂等都可改善橡胶的补强性能。合成橡胶的工艺性能一般都不够好， 特不是饱和较高的合成橡胶， 不 管是炼胶、压延、贴合、硫化等性能都比较差，因此常加入天然 橡胶或树脂。以改善其未硫化胶的加工性能。口，丁苯橡胶加入 5-205-20 份低压聚乙烯

2、，可减少丁苯橡胶的收缩率。乙丙橡胶中加 入酚醛树脂可提高粘性。加入天然胶对一般合成橡胶的工艺性能 都会有所改善。为了改进工艺加工性能， 并用天然胶或树脂的比2 2 / / 18181 1 / / 1818例一般都在 20%20%下。有些合成橡胶性能优良，但价格昂贵，在 不损害原物性的前提下，并用其它橡胶或树脂是完全可行的，女口， 丁睛胶中并用聚氯乙烯或丁苯胶中掺入天然橡胶， 都能起到这一 作用。1.1.橡胶并用必须具有一定的相溶性，对橡胶来讲天然、顺丁、异戊橡胶等能以任何比例均一地混合，最终达到相溶状态。而天然胶与丁基橡胶就不能均一地混合。若硬性机械地混合，所得硫 化胶的实际使用性能会显着地下

3、降，这是因为它们的相溶性专门差。并用体系最重要的因素是相溶性，从应用的观点来看，假如 混合不均，非但达不到并用的目的，反而阻碍工艺加工，特不是 硫化。因此，并用问题的焦点是两种橡胶能否相互混合，以及混 合后达到什么样的相容程度。 固体橡胶并用时，因橡胶本身粘度 专门大，高分子的布朗运动不像液体那么容易，扩散速度较慢， 对大分子的位移造成专门大的阻力，严峻阻碍橡胶间的互容作 用。为此在工业生产中都采纳机械力强化分子运动，用提高温度和加入软化剂的方法来降低粘度， 以促进两种橡胶的混合，因此 产物从宏观上来看虽没有相分离， 但真正达到溶解状态也不是专 门多的，其缘故包括下来有以下几点， 橡胶的极性、

4、内聚能密度、4 4 / / 1818橡胶的结晶、橡胶的分子量等。橡胶网为宽敞从事橡胶行业的朋 友提供交流学习交易的平台。2.2.分散性，高分子固相体橡胶的粘度高，纵然选择相容性较好的的两种橡胶，用开练机、密练机在高剪切作用下混合，要像低 分子液体那样，呈分子状态的均一分散状态，也是专门因难的。 橡胶分子的布朗运动不象液体那样自由，扩散速度较慢，从外表上看是均一地混合了，由于两种或多种橡胶的分散状态在广泛的 范围内变化，并用胶的物理性能将产生专门大的差异。两种橡胶在空气中混合时，由于相容性的不一致可产生两种不同的分散状 态。，即均相分散状态和非均相分散状态，实际上并用达到均相 分散状态的可能性专

5、门小，在部分是非均相分散状态组分之间仍 然保持一定的界面。以不连续相（岛相）分散于连续相（海相） 中的分散状态。非均相分散状态分为以下三级A,A,宏观非均相级，区域尺寸为 10-10010-100 微，B,B,微观非均相为 0.1-20.1-2 微 C,C,半均相级成 接枝或嵌段两种共聚体。一种并用体的分散状态不可能单一纯地 存在着一个状态，而是以几种状态并存的局面， 只只是某一级为 主而已。3.3. 共硫化，除了相容性和分散性外，橡胶并用的另一个重要 因素是共硫化性。它是指并用橡胶的硫化体系选择和硫化速度的3 3 / / 18186 6 / / 1818调整问题。对相同硫化速度而言，通用橡胶

6、以天然胶为最快，其 次是异戊橡胶，顺丁橡胶、乳聚顺丁、丁苯胶。硫化速度较慢的 橡胶可采纳减少硫黄，增加促进剂的方法，以与天然橡胶的硫化 速度互相配合。一般对同一硫化速度的橡胶，天然橡胶为高硫黄 低促进剂、丁苯橡胶为低硫黄高促进剂，顺丁胶处于两者之间。 橡胶硫化速度的差异与其分子结构的关系专门大。不同硫化体系橡胶，如天然胶与氯丁胶或丁基橡胶并用。虽能够提高并用体系的加工性能，但因缺泛共硫化性能所得的硫化胶性能比平均值还 低，不能获得中意的性能。把丁基橡胶卤化后或提高不饱和度， 可改善与天然胶的共硫化。 选用适宜的共硫化剂，如天然胶与氯 丁胶的共硫化剂可为醛类物质，并用性能差不多呈直线变化。从 实

7、际生产看，并用橡胶的共硫化性与分散性是不可分割的。橡胶之间分散越均匀，硫化的物理性能越好，但并用橡胶多为非均相 分散状态， 由于两相间硫化程度的差异以及界面之间的不同橡胶 能否交联、接枝等因素，对硫化胶的物性有决定性的阻碍，造成 并用橡胶两相间硫化程度不均的缘故是1.1.硫化胶的溶解度，在温室条件下，按通常配方所加入的硫化剂数量为过保和或近似于 保和状态，在硫化温度范围内就变成不保和状态，并用两相间的溶解度之差，造成两相间硫化剂分配不均一，也存在浓度差，从7 7 / / 1818而导致并用橡胶两相间的硫化程度非均性2.2.硫化剂的扩散性，由于橡胶的溶解度不同，在并用体系的两相间，硫化剂会引起扩

8、 散引起迁移，在一定温度下，通常向硫化剂溶解度高的橡胶相迁 移，当达到分配系数后，为平衡状态。硫化剂等配合剂的扩散速 度特不迅速，同一种橡胶中的浓度差异在短时刻内就可消除。总之并用橡胶物性的好坏与其硫化系统有紧密的关系，选择两种橡胶并用时，要考滤到两者所采纳的硫化体系是否一致，有没共硫化作用，对同一硫化体系而言，还存在着硫化剂的溶解度和扩 散的差异，硫化时由于硫化剂偏向于扩散浓度大的橡胶，导致硫化速度快，结果造成过硫或欠硫的两种橡胶并存，从而异相间形成不均一硫化，并用橡胶物性下降，如三元乙丙与丁苯胶并用效 果就不够好。为了提高二烯烃类橡胶的抗臭氧性能，并用相容性差的 EPDMEPDM 寸，将

9、EPDMEPDM 勺各种硫化促进剂做接枝处理，可大大改善对 NRNR 的混合性，用加成硫黄法亦可改进 EPDM/NIEPDM/NI 并用体系的 耐疲劳、耐曲绕性。此外，并用体系中加入第三组份，或提高不 保和度，如 IIRIIR 的异戊二烯烃从 1.8%1.8%提高到 18%,18%,可提高二烯烃 类橡胶的并用性能。还有使丙烯酸酯橡胶主链引入不保和基团， 使之能用硫黄共硫化。羟甲基化树脂和丁睛橡胶并用可制得高抗 张强度、高硬度产物。4.4.并用橡胶中的化学反应。天8 8 / / 1818然橡胶与顺丁橡胶并用有交联 反应， 而天然胶与丁睛胶则无交联反应。聚胺脂橡胶与丁睛胶并 用体系也有交联反应。总

10、之并用橡胶必须充分考滤以上四点 二、配方设计与胶料工艺性能的关系。所谓加工性能好的配方是配方与制造方法和加工设备相适应的配方。1.1.可塑性， 可塑性除了塑练工艺外， 还能够通过调整软化剂 的用量来得到。软化剂对可塑性阻碍顺序为； 油酸松焦油 硬脂 酸松香沥青植物油 矿物油。填充剂降低可塑性，阻碍大小按下列顺序；槽法碳黑 乙炔炭黑陶土氧化镁 碳酸镁 炉法炭黑 硫酸钡 立德粉氧化锌 碳酸钙 热裂法碳黑。同一种胶种因使用设备、工艺方法、工艺 条件不同具有的可塑性也有差异， 不能一概而论。 在密练机中高速混练时，丁苯橡胶与氯丁橡胶在高温中最易生成凝胶，粘度反而上升，使填充剂分散不良导致硫化胶物性不理

11、想，这也是造成复合制品粘着不行的缘故。配方中加入防老剂、及亚硝基-2-2- -萘酚有防止丁苯胶凝胶作用，加入五氯硫酚或DMDM 可防止硫黄调节型氯丁胶凝胶。使用两种橡胶并用时粘度高的必须先塑练，因为两种橡胶粘度两差太远，易引起聚合物分散不良。聚氯乙烯或聚乙烯与热塑性塑料并用时，在加入填充前必须比塑料熔点稍高点 温度下使两者混合均匀。2.2.混练特性，填充剂混入速度快而分散不良的情况专门多，一般来讲，粒子近于球形、假比重的填充剂混入速度快，炭黑的结构低的有利于混入。压出收缩与结构有关，结构愈高收缩愈小。 比表面积大不利于混入。加入填充之前加入油类软化剂可使胶料 粘度下降，加快填充剂的混入速度，但

12、会带来分散不良。因此原 则上是后加油。高填充配方在混练时，可分批加入填充及油料。 从配方设计角度方面考滤， 可选用分散良好的填充剂。 分散良好 的填充剂应具备以下条件，A,A,补强性较小 B B 相同配方中粒经较大 C,C,含水份较少 D,D,假比重较大 E,E,具有异向性能 F,F,碳黑结构度较高 等。操作油中芳烃含量高亦能促进分散。促进剂一般易分散，但 必须注意硫黄的分散。3.3.包辊性。强度高、粘性好、具有收缩性的生胶包辊性好，天然胶的粘性，强度高因此包辊性好，合成橡胶中除了氯丁橡胶 外一般强度都专门低，因此在配合上要多想方法， 选择增加混练 胶强度的填充剂，补强性高的炭黑、白炭黑、硬质

13、陶土、碳酸镁、白艳华等。而氧化锌、硫酸镁、钛白等填充剂的混练强度降低。 此外，易脱辊的还有陶土类、滑石粉、白艳化等。相反硬质陶土、7 7 / / 1818碳酸钙、白艳华等易粘辊，含芳烃高和操作油粘度高的，如，松 焦油、树脂、古马隆树脂、烷基酚醛树脂等能够提高粘性着性。4.4.焦烧，当前生产中应用的槽法炭黑粒径小，生热大，但 PHPH 值低，一般不易焦烧，反之炉法炭黑则有促进硫化作用，容 易焦烧，因此在碳黑用量多的配方中软化剂用量要增加，这除了关心分散作用外，还能够减少胶料的生热对防止早期硫化是有效 的。在配方中采纳迟效性促进剂或临界活化温度高的促进剂，如DMDM 或 DMDM 与 D D 并用

14、等。也可适量地配入防焦剂。5.5.喷霜，若喷出的是硫黄再次硫化能够消除，不是硫黄能够用稀盐酸临时擦去。为了防止喷霜，应选用颗粒小的硫黄，且用量要 适当，应严格操纵正硫化，并加强对游离硫的操纵。其它配合剂 如石腊、防老剂等在橡胶中都有一定的溶解度，当外界条件变化 形成过保和，就可能喷出表面，防老剂选用分子量低的物质，则 易喷出，易挥发，反之选用分子量高的则不易从胶料中迁到表面， 因而起不到防止制品易老化的作用。 防老剂用量在 1.51.5 份，多了 也有喷出的可能。橡胶网为宽敞从事橡胶行业的朋友提供交流学 习交易的平台。6.6.压延压出性，压延是由压延机辊筒施力作用于热练胶而使之压成一定形状，压

15、延效果的好坏决定于胶料的压延能力或压延后8 8 / / 1818的收缩率。胶料的压延能力是指压延时胶料的塑性变型能力。它受到胶料的可塑性和应力松驰能力的阻碍。经压延后，胶料在压延方向上长度缩短，宽度变窄及厚度增加的现象叫收缩，其长度变化的比率叫收缩率。我们希望胶料在压延后保持压延形状的能 力，即希望胶料的塑性大，应力松驰能力大。阻碍压延过程的要 紧因素有两个方面，一是胶料方面，这是决定胶料流变形为的内 在因素，二是工艺条件，如辊温、辊速等。这是决定胶料流变形 为的外在因素。胶料配方设计时要紧考滤以下几点。A.A.生胶的选型，各种生胶分子结构特征不同， 蠕变特性亦不 一样，丁苯胶分子结构的特征是

16、侧基比较笨重，分子比较僵硬，柔顺性差，因而变形总是比较慢，在压延辊筒上停留的时刻内不 能专门好地达到平衡，而保持较大的弹性复原性，当离开辊筒后 就改变了自已的形状，因此丁苯橡胶较之天然橡胶具有较大的收 缩率。天然橡胶的分子柔顺性大应力松驰得快，在压延机辊筒上能产生较大的塑性变形，保持压延形状能力最大。一般来讲，所 有合成橡胶的压延能力比天然胶小， 天然橡胶压延后的收缩率最 小。B,B, 胶料的含胶率，胶料配方中同类生胶含胶率不同时对压延 的阻碍亦不同，含胶率高，胶料的弹性大，收缩率就较大。胶料9 9 / / 18181313 / / 1818中的填充剂，特不是炭黑，能够使胶料变得较硬，压延后不易变 形。软化剂能够增加胶料的塑性，使橡胶分子容易滑动，也能使 胶料在压延后获得光滑表面的半制品。关于含胶率高、收缩大的胶料可适当地增加软化剂的用量，有助于压延性能的提高。C,C,硫化体系，胶料中硫黄用量、促进剂的品种和用量，与胶料焦 烧性能有直接的关系，而胶料的焦烧性能又是压延能力的一项重 要指标。用来压延的胶料必须使用具有较长的门尼焦烧时刻的拖 延性硫化体系，以确保压延工艺的操作安全性。良好的压延工艺首先是包辊性，良好的包辊性又在于必要的收缩性，胶料的收缩性太大则压延胶片表面粗糙，反之，收缩性太小有损于包辊性， 如用粘着性补救则包辊的生