橡膠配方設(shè)計(jì)基本概念

1、,,,,,,,,,橡 膠 配 方 設(shè) 計(jì)Rubber Formula Design 肖建斌 高分子科學(xué)與工程學(xué)院, 青島科技大學(xué),,,橡膠配方設(shè)計(jì)：掌握橡膠原材料的配合原理，根據(jù)橡膠產(chǎn)品的性能要求和工藝條件合理選用原材料，確定各種原材料的用量配比關(guān)系，使得膠料的物性、工藝性和成本三者取得最佳平衡。影響因素 1 原材料應(yīng)用； 2 加工工藝； 3 使用性能； 4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。,

2、物性,工藝,成本,一、 原材料應(yīng)用,生膠（高聚物單用或并用）：母體材料或基體材料 硫化體系：與橡膠大分子起化學(xué)作用，使橡膠由線　型大分子變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高橡膠性能、　穩(wěn)定形態(tài)的體系。 補(bǔ)強(qiáng)填充體系：在橡膠中加入炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑或其它　填充劑，提高其力學(xué)性能，改善工藝性能，或　者降低制品成本。 防護(hù)體系：加入防老劑，延緩橡膠的老化，提高制　品的使用壽命。 增塑體系：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加　工工藝性能。 加工及功能助劑

3、：改善膠料的加工和物理性能。,,橡膠的分類： 天然橡膠（NR）：天然植物采集 異戊橡膠(IR) 丁苯橡膠(SBR) 順丁橡膠(BR) 丁腈橡膠(NBR)　　　　 合成橡膠 氯丁

4、橡膠(CR) 乙丙橡膠(EPM，EPDM) 丁基橡膠(IIR),,通用橡膠,,生膠種類,,氟橡膠【FPM】 硅橡膠【MVQ或Q】 聚氨酯橡膠【PU】

5、 丙烯酸酯橡膠【ACM】　　　　　　　　　 聚硫橡膠【T】特種合成橡膠 　　 　氯化聚乙烯【CPE】 氯磺化聚乙烯【CSM】 氯醚橡膠【CO或ECO】 氯化順丁橡膠【

6、CBR】 氯化丁基橡膠【CIIR】 環(huán)氧化天然橡膠【ＥNR】,,在常用的橡膠如：NR, SBR, BR, NBR, CR, EPDM, IIR, CIIR, BIIR, ENR，CPE, CSM, ECO, MVQ, FPM, HNBR，ACM, PU中 　不飽和非極性橡膠【NR、

7、SBR、BR、IR、TPI】 　不飽和極性橡膠【NBR、CR、CBR】 　飽和非極性橡膠【EPM、EPDM、IIR】 　飽和極性橡膠【FPM、CPE、ACM、CSM】 CIIR 上述橡膠的結(jié)構(gòu)不同帶來的物性存在較大的差別，因此在生膠的選用上需要了解各種橡膠的性能及優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。,Mooney viscosity 門尼粘度Ethylene/propylene ratio 乙烯/丙烯比例Diene content

8、 第三單體含量Oil content and Carbon black content 油或炭黑填充量molicular distrubution分子量分布,門尼粘度增加流動(dòng)性下降，擠出能耗大；配合劑難以分散；半成品形狀穩(wěn)定性好；彈性和力學(xué)性能較好，壓縮變形低,EPDM中乙烯含量之影響,EPDM第三單體含量之影響,硫化體系是與橡膠大分子起化學(xué)作用，使橡膠線性大分子交聯(lián)形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高性能，穩(wěn)定形狀。,,硫化體系,硫化

9、體系包括： 1）硫化劑是橡膠分子間交聯(lián)的助劑，一般采用硫黃及含硫化合物，部分合成橡膠也采用金屬氧化物、過氧化物、合成樹脂、醌肟、三聚硫氰酸、雙酚、胺類及皂鹽類等。2）硫化促進(jìn)劑可加快硫化速度，縮短硫化時(shí)間，提高物理機(jī)械性能，按照硫化速度快慢分為黃原酸鹽、二硫代氨基甲酸鹽類、秋蘭姆類、噻唑類、次磺酰胺類、胍類和硫脲類等。,3）硫化促進(jìn)助劑亦稱為活性劑，常用的活性劑有氧化鋅和脂肪酸等?！　　∠鹉z配方中氧化鋅用量一般為：３～５份　　　

10、硬酯酸用量一般為：１～３份　4）硫化遲延劑又稱為防焦劑，是防止膠料在加工和儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生焦燒的助劑?！　〕Ｓ玫姆澜箘┯蟹枷阕逵袡C(jī)酸如水楊酸、鄰苯二甲酸酐（PA）；　　亞硝基化合物如NDPA；　　N-環(huán)己基硫代鄰苯二甲酰亞胺（CTP）等?！。担┛沽蚧翟瓌?，在高溫和長(zhǎng)時(shí)間硫化條件下，防止橡膠大分子發(fā)生裂解和交聯(lián)結(jié)構(gòu)破壞，延長(zhǎng)硫化平坦期。,１、橡膠的硫化反應(yīng)過程：　橡膠的硫化包括橡膠分子與硫化劑及其它配合劑之間的反應(yīng)，以硫黃的硫

11、化反應(yīng)為主。　第一階段：誘導(dǎo)期 ：活性劑、促進(jìn)劑、硫黃之間相互作用生成一種活性更大的多硫化物中間產(chǎn)物，與橡膠分子鏈反應(yīng)，產(chǎn)生可以交聯(lián)的橡膠大分子自由基。 第二階段：硫化期：活性的橡膠大分子自由基與橡膠大分子之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成交聯(lián)鍵。 第三階段：平坦期：交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解、主鏈的改性，交聯(lián)鍵趨于穩(wěn)定。,圖　硫黃交聯(lián)的一般化學(xué)結(jié)構(gòu),２、促進(jìn)劑的選擇,以促進(jìn)劑M對(duì)NR的使用效果作為標(biāo)準(zhǔn)來比較促進(jìn)劑的硫化速度。 1

12、 慢速級(jí)促進(jìn)劑：D 、 NA—22 （胍類、硫脲類) 2 中速級(jí)促進(jìn)劑： CZ、DZ、NOBS（次磺酰胺類） 3 準(zhǔn)速級(jí)促進(jìn)劑： M、DM、（噻唑類） 4 超速級(jí)促進(jìn)劑： TMTD、TMTM（秋蘭姆類） 5 超超速級(jí)促進(jìn)劑：ZDMC、ZDC（二硫代氨基甲 酸鹽類）；ZIP（黃原酸鹽類） 　促進(jìn)劑選擇應(yīng)注意：①焦燒時(shí)間長(zhǎng)；②硫化速度快；③硫化平坦期長(zhǎng)；④硫化膠具有良好的力學(xué)性能，耐老化性好

13、；⑤無毒、無臭、無污染。,,硫載體硫化:,硫載體：又稱硫黃給予體，指含硫的化合物，在硫化過程中釋放出活性硫，使橡膠交聯(lián)的物質(zhì)。這種硫化常稱為無硫硫化，實(shí)際為硫載體硫化。 　常用硫載體：秋蘭姆類、含硫的嗎啡啉類、多硫聚合物。如秋蘭姆類的TMTD、TETD、TRA等；嗎啡啉類DTDM、MDB等；多硫硅烷偶聯(lián)劑Si69等。 結(jié)構(gòu)不同，所含硫量也不同，會(huì)影響硫化特性，含硫量越高，焦燒時(shí)間越短，硫化速度越快，并且顯著提高膠

14、料的交聯(lián)密度。,圖 不同種類促進(jìn)劑的硫化曲線(等量配合)１一秋蘭姆類；2一二硫代氨基甲酸鹽類；3一次磺酰胺類４－噻唑類：５－硫脲類，6一胍類；7—黃原酸鹽類,１,6,2,3,４,５,7,CV、SEV和EV體系的配方與硫化膠性能,３、交聯(lián)結(jié)構(gòu)和交聯(lián)密度對(duì)膠料性能的影響,CV得到硫化膠網(wǎng)絡(luò)中70%以上是多硫交聯(lián)鍵（C-Sx – C)； EV硫化膠網(wǎng)絡(luò)中單鍵（C-S-C）和雙鍵（C-S2 -C）的含量占90%以上；SE

15、V硫化膠網(wǎng)絡(luò)介于CV和EV之間，所得到的硫化膠既具有適量的多硫鍵，又有適量的單、雙硫交聯(lián)鍵。,圖　交聯(lián)密度對(duì)橡膠彈性體物理性能的影響1一疲勞壽命、耐屈撓性；2一動(dòng)態(tài)模量；3一靜態(tài)模量；４一硬度；5一拉伸強(qiáng)度；6一滯后、永久變形、生熱,1、炭黑是典型的橡膠用補(bǔ)強(qiáng)劑，其主要成分為碳的微小顆粒。按制造方法不同分為槽黑、爐黑、熱裂法炭黑。 (1) 槽黑粒子細(xì)小，補(bǔ)強(qiáng)效果較大。但因有酸性，　　　 所以有延遲硫化作用和

16、明顯的滯后現(xiàn)象。 (2) 熱裂法炭黑粒徑大，可兼作補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑 使用。由于粒徑較大，比表面積較小，補(bǔ)強(qiáng)效 果較差，多用于特種橡膠，改善膠料的彈性。 細(xì)粒子FT(Ｎ880)，中粒子MT(Ｎ990),補(bǔ)強(qiáng)填充體系,,

17、(３)爐黑粒徑分布范圍較廣，呈堿性，是現(xiàn)在廣為使用的炭黑，按照粒徑大小排列：,由透射電子顯微鏡求出的橡膠用炭黑的粒經(jīng)分布,炭黑粒子表面的新模型,球形/低結(jié)構(gòu)N326,不規(guī)則橢圓形N339,纖維狀/高結(jié)構(gòu)N375,環(huán)狀過氧化物,色烯結(jié)構(gòu),吡喃酮狀結(jié)構(gòu),羰基,醌型羰基,圖　炭黑表面含氧官能團(tuán)的示例,2 白炭黑 　白炭黑為超微細(xì)粒子的二氧化硅，外觀呈白色。一般以含水硅酸鈣、含水硅酸鋁、高價(jià)無水硅酸鹽等作原料進(jìn)行制備。　　　白炭

18、黑即二氧化硅，大致可分為合成無水二氧化硅和合成含水二氧化硅。前者主要用于硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)，而后者用作通用橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填充劑?！　　〕恋矸ò滋亢谧鳛榘咨a(bǔ)強(qiáng)劑在橡膠工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛，用于改善膠料抗崩花掉塊性能和提高橡膠材料與織物和鋼絲簾布的粘合性能。,含水二氧化硅的表面由聚硅氧烷結(jié)構(gòu)和硅烷醇基組成，存在著吸附水?！　　≡谄浔砻鏄O性高，在橡膠中分散性差而不易混煉?！　　〈送?，白炭黑表面的酸性硅烷醇基在硫黃／促進(jìn)劑體系中有延遲硫化的作用。

19、　　　為防止硅烷醇基和水分的影響，可將乙二醇等極性物質(zhì)與白炭黑一起混煉，或者添加偶聯(lián)劑解決上述問題（白炭黑分散劑）。,3 有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑 常用有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑為氧（雜）茚樹脂、酚醛樹脂、高苯乙烯樹脂。　4 無機(jī)填充劑 對(duì)橡膠增容，從而降低膠料成本，但其與橡膠的結(jié)合力較差，會(huì)降低膠料的物理機(jī)械性能，一般使用碳酸鎂、碳酸鈣、硫酸鋇、陶土、硅藻土、滑石粉、立得粉、氫氧化鋁和氫氧化鎂等?！　　〗?jīng)表面處理的無機(jī)填料，由表面親水性

20、變?yōu)槭杷裕纳屏伺c橡膠的親和性，提高了補(bǔ)強(qiáng)效果，如超細(xì)化的碳酸鈣和高嶺土。,球形填料,片狀填料,二、功能型補(bǔ)強(qiáng)填料,,,阻隔性包括電性能、氣密性、耐油性和阻燃性橡膠/插層復(fù)合材料具有較高的模量、硬度、力學(xué)性能。,層狀硅酸鹽,5 使用偶聯(lián)劑可作為進(jìn)一步增強(qiáng)聚合物與白炭黑及無機(jī)填料之間結(jié)合的手段，提高了膠料的撕裂強(qiáng)度和降低了膠料的壓縮生熱，對(duì)低滾動(dòng)阻力輪胎膠料的研究具有重要的意義，同時(shí)改善白炭黑及無機(jī)填料補(bǔ)強(qiáng)膠料的加工性能。,圖 TE

21、SPT與白炭黑和橡膠的反應(yīng),６短纖維補(bǔ)強(qiáng) 　將短纖維分散在橡膠基材中成為補(bǔ)強(qiáng)性復(fù)合材料，既保持橡膠的高彈性，又具有高模量、耐切割、耐撕裂、耐刺穿、低生熱、低壓縮永久變形和抗蠕變等優(yōu)良性能。 表面處理； 分散性； 取向； 加工性能。,碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)（徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)）的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距

22、離，約0.34nm，直徑一般為2~20 nm。,7、碳納米管,碳納米管重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。碳納米管及納米材料具有廣闊的應(yīng)用前景。理想的聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料；碳納米管有著較高的熱導(dǎo)率；良好的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率通?？蛇_(dá)銅的1萬倍；碳納米管的硬度與金剛石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。研究人員發(fā)現(xiàn)碳納米管的強(qiáng)度比同體積鋼的強(qiáng)度高100倍，重量卻只有后者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱“

23、超級(jí)纖維”。,碳納米管應(yīng)用,8 甲基丙烯酸鹽增強(qiáng)橡膠,◎ 對(duì)ZDMA增強(qiáng)HNBR的研究中發(fā)現(xiàn)，過氧化物用量對(duì)ZDMA聚合轉(zhuǎn)化率有很大影響，而材料的拉伸強(qiáng)度隨著ZDMA聚合轉(zhuǎn)化率的提高而增大?！?硫黃硫化：高溫和機(jī)械剪切力的作用，可使不飽和羧酸金屬鹽部分雙鍵打開，與橡膠發(fā)生反應(yīng)。日本專利：采用ZDMA補(bǔ)強(qiáng)HNBR，拉伸強(qiáng)度達(dá)到60MPa。,甲基丙烯酸鋅的作用,1、橡膠的增塑劑通常是一類分子量較低的化合物。① 加入膠料中能降低橡膠

24、分子鏈間的作用力，使 粉末狀配合劑與生膠很好地浸潤(rùn)，從而改善了混 煉工藝，使配合劑分散均勻。② 混煉時(shí)間縮短，節(jié)約能耗。③ 能降低混煉過程中的生熱現(xiàn)象。④ 同時(shí)它能增加膠料的可塑性、流動(dòng)性、粘著性。⑤ 便于壓延、壓出和成型等操作。,,增塑軟化體系,2 軟化劑種類:礦物油系列：①石油系增塑劑，常用的增塑劑有石蠟烴、環(huán)烷烴、及芳香烴類；②煤焦油系增塑劑，常用的增塑劑有古馬隆及煤焦油；植物油系列：③松油系增

25、塑劑，常用的有松焦油、松香和妥爾油；④脂肪油系增塑劑，常用有硬脂酸、油膏和棉仔油合成增塑劑系列：⑤常用的有鄰苯二甲酸脂類、脂肪酸脂類、脂肪二元酸脂類、聚酯類、環(huán)氧類、含氯類和磷酸酯類。,礦物油系軟化劑又分為鏈烷烴系(石蠟系)軟化劑、芳香族系軟化劑、與環(huán)烷烴系軟化劑。使用鏈烷烴系軟化劑時(shí)雖然硫化膠的拉伸強(qiáng)度較低, 但對(duì)橡膠的污染和著色程度小, 配入EPDM 和IIR 等非極性橡膠中還可改善膠料的加工性能。芳香族系軟化劑使橡膠變色

26、、有污染性。環(huán)烷烴系軟化劑表現(xiàn)出介于鏈烷烴系軟化劑和芳香族系軟化劑的之間的性能。,植物油系列：(1) 以脂肪酸為主的脂肪酸及其鹽, 具有提高炭黑分散性或者提高硫化膠耐磨耗性的功能, 可用于多種橡膠;(2) 可用于CR 的菜籽油、棕櫚油、椰子油等脂肪油;(3) 可提高硫化膠耐屈撓性的松油、松香;(4) 對(duì)硫化膠應(yīng)力影響小而多用作增容油的油膏(菜籽油或蓖麻油與硫黃或氯化硫的加熱反應(yīng)產(chǎn)物)。,兼具軟化效果和特殊功能的軟化劑: ①

27、通過加熱產(chǎn)生硬化反應(yīng), 也起補(bǔ)強(qiáng)劑作用的酚醛樹脂和低熔點(diǎn)苯乙烯樹脂; ②交聯(lián)反應(yīng)中可使橡膠固化, 被各種溶劑抽出的物質(zhì)量少、且具有反應(yīng)性增塑劑功能的各種液體橡膠; 如低分子PB，液體乙丙橡膠，齊聚酯。 ③對(duì)NBR、ACM (丙烯酸酯橡膠) 和聚硫橡膠等特種橡膠表現(xiàn)優(yōu)異增塑效果的癸二酸二辛酯(DOS) 和聚酯類軟化劑(TP-759)。,橡膠在加工、儲(chǔ)存和使用過程中，由于受到熱、光、氧、金屬元素等外界因素的影響使其發(fā)生物理或化

28、學(xué)變化，導(dǎo)致性能逐漸下降。防護(hù)劑能起到抑制或遲延老化的作用，按老化形式可分為：氧老化、熱氧老化、臭氧老化、日光龜裂、屈撓龜裂及金屬催化老化等。 　　 作為防止橡膠制品老化的有效方法是．通過添加光穩(wěn)定劑、有害金屬抑制劑、自由基抑制劑、抗臭氧劑等防老劑，以阻止自由基產(chǎn)生、停止自由基連鎖反應(yīng)等。,,防護(hù)體系,防老劑的種類與特征: (1)胺類防老劑 胺類防老劑大致可分為DPA(二苯胺)類、TMDQ(氫化喹啉聚合物)類和PPD(苯基對(duì)苯二

29、胺)類。 a．DPA類：耐熱性特別優(yōu)異，耐屈撓性也很好。就高溫下的耐熱性而言，分子量高的效果優(yōu)異；對(duì)于耐屈撓性來說，一般表面遷移性優(yōu)異的低分子量的效果好。 b．TMDQ類：耐熱、耐屈撓、耐臭氧性優(yōu)異。其中防老劑TMDQ的耐熱性特別優(yōu)異，防老劑AW耐熱性也很優(yōu)異，但多用作抗臭氧劑。 c．PPD類：耐臭氧、耐屈撓性特別優(yōu)異，耐熱性也相當(dāng)好。該類防老劑還具有防金屬老化的作用，其中防老劑4010ＮＡ和4020的效果特別優(yōu)

30、異。,(2) 酚類 耐熱性特別優(yōu)異，耐屈撓性也很好。雙酚類化合物具有抗金屬老化的效果，其中防老劑MBMTB(防老刑2246)和防老劑MBETB (防老劑425 )的效果特別優(yōu)異。(MB, SP,264)　(3) 二硫代氨基甲酸鎳類 耐熱、耐臭氧性優(yōu)異，特別是用作日光照射的消光劑具有優(yōu)異效果, 如防老劑NBC 。　(4)硫脲類 　　　非污染型防老劑，防老效果優(yōu)異，但存在焦燒速度

31、快的缺點(diǎn), 如防老劑TBTU 。,(5)其它防老劑 　　 有機(jī)磷、有機(jī)硫化合物是作為過氧化物分解劑、胺類和酚類防老劑的再生劑而發(fā)揮作用的，單獨(dú)使用幾乎無防老作用，需要與胺類、酚類防老劑并用，如防老劑TNP　(6)防護(hù)蠟 　　　其作用是滲出在橡膠制品的表面并形成一層物理防護(hù)膜，石蠟和微晶蠟作為物理防護(hù)劑，能夠防止臭氧老化及膠料產(chǎn)生龜裂和裂紋的增長(zhǎng)。 　　　微晶蠟的熔點(diǎn)高，粘度大，韌性好，結(jié)晶細(xì)小致密，形成蠟?zāi)r(shí)間長(zhǎng)且不易脫落，遷

32、移速度慢，因而防護(hù)效果好。可與普通蠟并用或按比例混合。,橡膠加工助劑,1 均勻劑2 分散劑3 模量增強(qiáng)劑4 防焦劑（硫化延緩劑） 5 內(nèi)、外潤(rùn)滑劑6 粘合（增進(jìn)）劑 6.1 偶聯(lián)劑 6.2 增粘劑 6.3 表面處理劑,其它助劑,1 發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑1.1 無機(jī)發(fā)泡劑1.2 有機(jī)發(fā)泡劑1.3 發(fā)泡助劑2 著色劑2.1 無機(jī)著色劑2.2 有機(jī)著色劑3 阻燃劑4 抗靜電劑5

33、橡膠再生活化劑,二、橡膠加工工序1）塑煉：降低生膠的分子量，增加塑性，提高流 動(dòng)性和可加工性。2）混煉：采用開煉機(jī)或密煉機(jī)使生膠與配方中各 個(gè)組分混合均勻，制成混煉膠。,,3）壓延：利用壓延機(jī)將混煉膠或與紡織物、鋼絲等骨架材料通過壓片、壓型、貼合、擦膠、貼膠等操作制成一定規(guī)格的半成品的過程。4）壓出：利用擠出機(jī)將混煉膠通過口型壓出

34、各種斷面半成品的過程，如內(nèi)胎、胎面、膠管、密封條等。5）硫化：橡膠加工的最后一道工序，通過一定的溫度、壓力和時(shí)間后，使橡膠大分子由塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀彈性狀態(tài)的過程。,未硫化橡膠加工性能的測(cè)定,1、 混煉膠的流動(dòng)性 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0< P<1 h0：原始高度， h1：負(fù)荷作用3min后的高度， h2:恢復(fù)3min后的高度,可塑度的檢測(cè)儀器

35、,,2）門尼粘度：ML 1+4100,門尼粘度的測(cè)試原理,２、門尼焦燒（最低扭矩上升5個(gè)門尼值）,３、混煉膠的均勻程度 切片觀察法、炭黑分散儀、 電子顯微鏡,４、擠出特性：材料的擠出膨脹比、擠出外觀５、應(yīng)力松弛：以時(shí)間長(zhǎng)短來衡量６、 膠料加工綜合性能：混煉、壓出特性等。 Brabender, Hakke轉(zhuǎn)矩流變儀,混煉工藝,溫度的影響

36、 轉(zhuǎn)速的影響,混煉膠的質(zhì)量和配方總量之差與配方總量之比： ISO2393規(guī)定無填料的混煉膠為0.3％； 有填料的混煉膠為0.6％常規(guī)的混煉順序：生膠或塑煉膠共混 小藥（活性劑、促進(jìn)劑、防老劑、固體軟化劑） 補(bǔ)強(qiáng)劑和填料

37、 軟化劑 硫化劑,,,,,７、硫化特性: 焦燒時(shí)間（Ts1，Tc10），工藝正硫化時(shí)間（Tc90），最小轉(zhuǎn)矩（ML），最大轉(zhuǎn)矩（MH），硫化指數(shù)100/(Tc90-Tc10),最小轉(zhuǎn)矩ML:與膠料的流動(dòng)性有關(guān)；最大轉(zhuǎn)矩MH：與膠料交聯(lián)密度有關(guān)；焦燒時(shí)間（T10）：又稱誘導(dǎo)期，指膠料從加入到　　模具中受熱開始到轉(zhuǎn)矩為M10所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；M10=ML+（MH

38、—ML）×10％ 或 最小轉(zhuǎn)矩上升１或２個(gè)單位的時(shí)間（Ts1，Ts2） 理論正硫化時(shí)間（TH）：膠料從加入到模具中受熱　　開始到轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值所需要的時(shí)間； 工藝正硫化時(shí)間(T90)：膠料從加入到模具中受熱　　　開始到轉(zhuǎn)矩達(dá)到M90所需要的時(shí)間。M90=ML+（MH—ML）×90％,三、硫化橡膠的使用性能測(cè)試,1．拉伸強(qiáng)度 σ＝P/bh，MPa2．定

39、伸應(yīng)力，MPa 100%，300%3．拉斷伸長(zhǎng)率 ，％ ?＝[（L1-L0）/L0]*100%4．扯斷永久變形： S=(L2- L0)/ L0　，％,,6．有效彈性和滯后損失,,C,D,B,A,5．撕裂強(qiáng)度 Φ＝P/h，KN/m,7．硬度測(cè)定：邵爾A型 0－100度8．磨耗測(cè)定： 磨耗體積=(m前-m后)/ρ，cm3/1.61Km,阿克隆磨耗,滾筒磨耗,9．疲勞的測(cè)試：

40、 （1）壓縮疲勞：1)溫升 2)變形 （2）屈撓龜裂：裂口大小及 出現(xiàn)裂口的時(shí)間 （3）拉伸疲勞：疲勞壽命計(jì)算10．壓縮永久變形 K=[(h0-h2)/(h0-h1)]*100%,11．粘彈性　?。?）擺錘式回彈儀 （2）蠕變 （3）應(yīng)力松弛 （4）動(dòng)態(tài)粘彈性能(DMA)、動(dòng)態(tài)模量及tgδ,12．老化性能：　

41、　(1)熱空氣老化：拉伸強(qiáng)度、硬度、扯斷伸長(zhǎng)率的變化率或保持率。 (2)臭氧老化：表面狀態(tài)13．低溫性能：1)脆性溫度：斷裂時(shí)的最低溫度 2)玻璃化溫度的測(cè)定：差熱分析儀14．熱性能：1)導(dǎo)熱系數(shù)、熱傳導(dǎo) 2)分解溫度或氧化起始溫度15．阻燃性:(1)氧指數(shù)：氧指數(shù)越大，阻燃性越好 裝飾及汽車配

42、件 (2)錐形量熱儀：熱釋放速率、煙量、 點(diǎn)燃時(shí)間、有害氣體成份等。,16．絕緣性： 1) 表面電阻和體積電阻率大小 1015Ω?cm以上 2) 介電損耗 介電損耗越大，絕緣性越差 3) 擊穿電壓強(qiáng)度 擊穿電壓/厚度17．導(dǎo)電性：體積電阻率 10Ω?cm以下 抗靜電 106～1

43、0Ω?cm 高分子導(dǎo)電、導(dǎo)電填料18．?dāng)U散與滲透性能 1)透氣性：內(nèi)胎、瓶塞 2)透濕性和透水性：防水卷材、水壩、房屋 3)油擴(kuò)散:密封件,19．耐液體：耐油、耐化學(xué)溶劑、耐酸堿 　體積、重量變化率及物理性質(zhì)的變化率20．粘合強(qiáng)度：　　　膠料與膠料之間：剝離強(qiáng)度 　　　膠料與簾線及鋼絲之間：H抽出法,加工性能和物理機(jī)械性能測(cè)試要求：1)變異性：a.材料本

44、身不完全均勻 b.試驗(yàn)步驟的變異性2)準(zhǔn)確度表示測(cè)定值與真實(shí)值相符的程度3)精密度表示各次測(cè)定值彼此間相符的程度4)重復(fù)性是指同一實(shí)驗(yàn)室中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度5)再現(xiàn)性是指不同實(shí)驗(yàn)室間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,四、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輪胎配方設(shè)計(jì)原則（整體設(shè)計(jì)、各部位設(shè)計(jì)）,,硫化膠囊,一、普通膠管 普通膠管主要是指在常溫下輸送空氣或其它氣體以及輸送水或其它液體的夾布膠管。膠管各部件的膠料包括內(nèi)層膠、擦布膠、填充膠(中膠)和外

45、層膠等。 二、特種膠管 特種膠管品種繁多，根據(jù)其使用條件和輸送的介質(zhì)不同，主要有耐油膠管，耐酸、堿膠管，耐熱膠管，液壓膠管，耐磨膠管，泥漿噴射膠管，剎車、制動(dòng)膠管，潛水膠管，食品專用膠管等。,膠管膠料配方設(shè)計(jì)原則,,一、輸送帶 輸送帶的覆蓋膠主要有耐磨、難燃、耐熱、耐酸堿、導(dǎo)靜電、食品輸送等類型。 二、傳動(dòng)帶 (一)普通V帶 普通V帶根據(jù)強(qiáng)力層骨架材料不同分為簾布和線繩兩種。其膠料配方較

46、多，有包布層膠、伸張層膠、簾布層膠、壓縮層膠、線繩浸膠等。 (二)汽車V帶 汽車V帶是在較高的環(huán)境溫度下使用。普通V難以滿足使用要求。 (三)同步帶 同步帶是一種工作面帶有齒狀結(jié)構(gòu)，集齒輪、鏈輪和帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)于一體的新型傳動(dòng)帶。由帶背、強(qiáng)力層、帶齒和帶齒包布層組成。,膠帶膠料配方設(shè)計(jì)原則,,一、橡膠減震器（一）主要性能要求①具有一定的動(dòng)態(tài)阻尼性能，以提供良好的減震效果。②與各種金屬有良好的粘合性

47、，粘合強(qiáng)度高。③適宜的彈性模量，盡可能地減小硫化膠的蠕變。④良好的耐疲勞、耐動(dòng)態(tài)老化性能。,減震橡膠制品膠料配方設(shè)計(jì)原則,二、橡膠空氣彈簧 橡膠空氣彈簧的基本結(jié)構(gòu)與無內(nèi)胎輪胎相似，由外層膠、簾布層、內(nèi)層膠和鋼絲圈組成。 膠料的主要性能要求為：①外層膠要求耐屈撓、耐天候老化和臭氧老化，與簾線的粘著強(qiáng)度高。一般采用天然橡膠和氯丁橡膠并用。②簾布層膠要求耐屈撓，與簾布粘著力高。通常采用天然橡膠。③內(nèi)層膠要求透氣性小

48、，與簾布的附著強(qiáng)度高，耐老化性能好。,一、O形密封圈膠料配方設(shè)計(jì) 根據(jù)O形圈的工作條件如介質(zhì)、溫度、壓力、受力狀態(tài)等進(jìn)行膠料配方設(shè)計(jì)。用作動(dòng)態(tài)密封的O形圈，除了耐介質(zhì)、壓縮永久變形小之外，還要求膠料具有良好的抗撕裂性、耐磨性、耐熱性和抗擠壓性。,密封制品膠料配方設(shè)計(jì)原則,二、油封 主要性能要求：①與密封介質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好，膠料在密封介質(zhì)中（主要是各種油類）不發(fā)生溶脹、硬化等現(xiàn)象，否則會(huì)使徑向力降低，改變過盈量尺寸，導(dǎo)

49、致密封失效。②具有良好的耐熱性、耐磨性，摩擦系數(shù)要小，這對(duì)線速度較高的油封尤為重要。③具有適度的彈性，能適應(yīng)軸的粗糙度和偏心度的變化，對(duì)動(dòng)態(tài)偏心有較好的跟隨能力（隨動(dòng)性）。,三、密封條 主要性能要求：橡膠密封條主要用于密封車輛及建筑物門窗，所用的膠料必須具有：①優(yōu)異的耐天候老化、耐臭氧老化性能，以保證密封條有較長(zhǎng)的使用壽命。②壓縮永久變形小、耐寒性好，以保證密封條在-50-70℃下，具有良好的密封性能。③膠料的壓出工藝性能要

50、好。,四、制動(dòng)皮碗和密封接頭主要性能要求 ①應(yīng)具有良好的耐制動(dòng)液（醇型制動(dòng)液、礦物油、合成油）的性能，使用中不發(fā)生溶脹，不產(chǎn)生沉淀和有害金屬，對(duì)金屬配件無腐蝕性。②具有較好的耐熱性和耐寒性，在-50℃-120℃能正常工作。③彈性好，壓縮永久變形小，耐磨性好，以保證制動(dòng)皮碗能迅速的傳遞壓力并具有良好的密封性能。,一、造紙膠輥 造紙膠輥是一種直徑大、膠層厚的大型厚壁制品。不同用途的造紙膠輥對(duì)膠層硬度都有一定的要求。二、印

51、染膠輥 在印染機(jī)械中作印花、軋染、軋液、導(dǎo)布之用。一般主動(dòng)輥要求高硬度(邵爾A 98-100 度) ，不需要彈性；被動(dòng)輥的硬度一般在70-85 度(邵爾A) ，要求具有彈性。三、印刷膠輥 主要性能要求是:硬度低(邵爾A 20-40 度)、耐油性好、生熱小、易清洗、表面性能好，具有一定的吸附和傳遞油墨的性能。四、礱谷膠輥，又稱磨米膠輥。 要求輥面膠具有良好的耐磨性、耐熱性、抗撕裂性和適宜的硬度。硬度

52、(邵爾A) 在80度以下時(shí)，膠質(zhì)軟，稻谷的脫殼效率低。硬度過高在90 度以上時(shí)，易將米磨碎。,膠輥膠料配方設(shè)計(jì)原則,耐酸堿耐高溫膠輥,主要性能要求：①具有優(yōu)異的耐天候老化、臭氧老化和熱老化性能，并對(duì)酸、堿和微生物的腐蝕有一定的抗耐性②能抗水的浸潤(rùn)與滲透，吸濕性小，不透水。③對(duì)溫度適應(yīng)性強(qiáng)，在 -50-+60℃內(nèi)，具有對(duì)溫度變化的穩(wěn)定性。④有一定的強(qiáng)度、延伸性、抗撕裂性及柔順性。⑤能與水泥等建筑材料粘結(jié)，并能冷施工，無污染。,防