第二章 配方设计

橡胶加工工艺原理配方设计一、概述1、配方设计：根据制品的性能要求，合理地选用原材料，制订各种原材料用量配比表，这个过程叫配方设计。2、配方设计的意义①是橡胶制品生产过程中的重要技术依据；②对产品质量有决定性的影响；③对产品的经济成本也有决定性的影响。3、配方设计工作者应掌握的知识①橡胶工业所使用的生胶和原材料的特性及物理化学反应的知识。②生产设备、生产方法及原理的知识。③产品结构及使用条件的知识。④国内外技术发展情况的知识。⑤原材料的来源，价格的知识等。4、配方设计的基本工作方法参照科学理论接受前人的技术经验运用现代仪器进行测试二、配方设计的特点

1.橡胶配方的组成是多组分的；

2.橡胶配方设计是各因子水平数不等的试验问题；

3.橡胶配方中各组分之间有复杂的交互作用；

4.工艺因素有时对橡胶配方实施有重要作用；

5.橡胶配方试验中必须尽力排除试验误差；

6.配方经验规律与统计数学相结合。三、配方设计的原则配方设计的目的：优质高产，物美价廉⑴使产品性能满足使用的要求或给定的指标。⑵在保证满足使用性能或给定的指标的情况下，尽量节约原材料和降低成本；或者在不提高产品成本的情况下提高产品的质量。⑶要使胶料适合于混炼、压延、挤出、硫化等工艺操作以及有利于提高设备的利用率。⑷要考虑产品各部位不同胶料的整体配合，使各部件胶料在硫化速度和硫化胶性能上达到协调。例如对于轮胎制品、胶鞋；⑸在保证质量的前提下，应尽可能地简化配方。

1——胎冠：耐磨2——胎侧：耐屈挠，耐热，耐臭氧整个胎面：耐磨，耐老化3——胎体胶：弹性好，有一定的定伸应力，生热小，有很好的流动性及粘着性，能承受变形。4——缓冲层：弹性好，反冲性等5——内胎：耐屈挠，生热小四、橡胶配方设计的形式基础配方设计性能配方设计实用配方设计五、配方设计的基本程序1.确定胶料的技术要求胶料的技术要求包括：产品用途、使用部位及应起的作用；产品具体使用条件，包括工作温度范围、工作压力、工作周期、频率及使用寿命等；胶料的工艺性能等。2．收集技术资料

主要是了解前人或有关单位对同类产品或类似产品所作过的配方试验情况，技术经验。收集有关同类产品或类似产品研试技术，为进行配方设计时作参考。3．制订基本配方和性能试验项目基本试验配方的制订：①确定生胶的品种和用量；②确定硫化体系；③确定补强填充剂；④确定软化增塑剂；⑤确定防老剂；⑥确定其他专用配合剂；确定性能试验项目:加工性能；物机性能；使用性能；其他性能：4．进行试验并选取最佳配方（试验室进行）

塑炼→混炼→制成硫化胶试样→性能测试→数据整理→对比，取舍→初选最佳配方5．复试并扩大中试（车间中进行）试验配方复试3-5次→车间规模试验→检验胶料的工艺性能、硫化胶的物机性能和成品的机床性能→初步确定最佳工艺条件6．确定完整的生产配方生产配方内容包括：配方组分、用量，胶料性能指标（指胶料的名称，代号，用途），工艺条件（主要指塑混炼条件，硫化条件）及检验方法等整套资料。以上配方设计程序可示意于下图调查研究收集技术资料原材料性能分析制品的使用分析加工工艺分析制订基本配方和性能试验项目试验室研究分析选取最佳配方复试并扩大中试确定完整的生产配方六、橡胶配方的组成及表示方法1.橡胶配方的组成橡胶配方简单地说就是一份生胶和各种配合剂用量的配比表。生产上的橡胶配方包含：胶料的名称代号及用途，生胶及各种配合剂的用量、含胶率，比重、成本及胶料的物机性能等。2.配方的表示方法（1）以质量份数来表示的配方（基本配方）以生胶的质量为100份，其它配合剂用量相应地以质量份数来表示。（2）以质量百分数来表示的配方以胶料总质量为100，生胶及各种配合剂用量均以质量百分数来表示。国外载重汽车轮胎胎面胶配方(单位：质量份)原材料大型载重胎胎面胶中型载重胎胎面胶胎侧胶胎冠胶胎面基部胶胎冠胶胎面基部胶NRBRSBR硬脂酸氧化锌微晶蜡防老剂操作油硬质炭黑防焦剂促进剂硫磺503020252311550.71.31.620453525—2.511600.71.21.6—3070232311600.71.31.8—455523—311650.71.31.8—3070232312550.61.11.2合计181.6184.0184.8187.8179.9含胶率%55.0754.3554.1153.2555.59（3）以体积百分数来表示的配方以胶料的总体积为100，生胶及各种配合剂的含量均以体积百分数来表示。（4）质量配方（生产配方、实用配方）取胶料的总质量等于炼胶机的容量，生胶及配合剂的含量分别以Kg来表示。几种食品用橡胶制品胶料配方原材料橡胶滤酒板高压锅胶圈食品胶管食品输送带覆盖胶食品包装转运袋NR(1#标准胶)BRNBR-26氧化锌硬脂酸防老剂264石蜡白炭黑轻质碳酸钙硫酸钡陶土钛白粉立德粉凡士林DBP松香促进剂TMTD硫磺100

532

224350

168

20.3

1005

1.520

5040

20.58020

51.52.51.520155

5

20

2.20.2100

52.52120

36.2

30.3100

3.2211

60

5

3.52.5

合

计251.3219.0312.9170.0178.23.换算关系

①质量百分数配方组分质量百分数=×100%②体积百分数配方组分体积=基本配方中组分的质量份数/该组分的密度

配方组分体积百分数=×100%

③生产配方换算系数=炼胶机的容量（Kg）/基本配方总质量份数配方组分生产配方=基本配方中组分的质量份数×换算系数基本配方中组分的质量份数基本配方总质量份数配方组分体积配方胶料总体积七、橡胶配方试验设计方法优选法：适用于单因子或双因子试验拉丁方法：适用于多因子试验等高线法：适用于三因子以下试验，正交试验法：适用于多因子试验回归分析法：能研究变量与性能之间特殊关系并计算八橡胶配方设计原理1、取得工艺性能的配方设计原理可塑度（粘度）混炼性焦烧性喷霜压延、挤出粘着性2、取得硫化胶性能的配方设计原理硬度和定伸应力

弹性

拉伸强度和扯断伸长率撕裂强度

耐磨性耐疲劳性

拉伸强度达15MPa的配方：①NR100②SBR100③BR100S3S1.8S1.5ZnO5ZnO3ZnO3硬脂酸0.5硬脂酸1硬脂酸1.5促M0.7