橡胶配方怎么配

2023-01-07

各种原料用多少怎么配

配方设计,就是根据产品的性能要求和工艺条件合理地选用原材料,确定各种原材料的用量和配比关系。橡胶材料是生胶与多种配合剂构成的多相体系,橡胶材料中各个组分之间存在着复杂的物理和化学作用。目前尚不能用理论计算的方法确定各种原材料的配比,也不能确切地推导出配方和物理性能之间的定量关系。在一定程度上仍依赖于长期积累的经验。

工具/原料

    橡胶、活化剂、促进剂、硫化剂、防老剂、填料、增塑剂、补强剂等。

    密炼机、开炼机、硫化机、橡胶物化性能测试试验机等。

    方法/步骤

    1

    根据样品试用要求、物化指标等现有的条件推断橡胶品种,根据工程师的经验设计出相对应的试验配方。

    列出配方,精确称量各种小料的重量,按工艺条件成放到不同容器里面带混炼试用。

    2

    按工艺条件要求,密炼、开练的投料顺序、温度、试验严格按照工程师设计配方要求操作,待停放硫化使用。

    硫化:时间、温度、压力。三要素要控制好,按设计要求正确硫化,停放待检测物化性能。

    3

    通过测试配方设计出来试片,来检测待给数据是否满足现有成品使用要求和物化性能。

    待全部满足物性才算合格的配方,在此之间工程师可能重新设计几个配方直至满足样品要求。

    END

    注意事项

    充分注意这种交互作用,在试验设计时,尽可能周到的考虑它的作用和影响, 甚至可以把它作为一个因子去处理。 避开交互作用的大因子,把一对交互作用大的因子,分别安排在不同的两组实验中,使同组试验的因子保持相对的独立性,避免了强烈交互作用的干扰,从而使数据分析简单容易。

    1. 设计配方应在多个方面综合考滤,1.确保指定的物性。所谓物性大体是在如下几个方面拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、硬度、磨耗、疲劳与疲劳破坏、回弹力、扯断伸长率等。 2.胶料加工过程中,性能优良,确保产品高产、省料。 3.成本低价格便宜。 4.所用的原材料很易采购到。 5.生产力高,加工方便,制造过程中能耗少。 6.符合环保及卫生安全要求。

参考知识1 橡胶配方, ASTM D3189-99
成分 phr(即对每100 份(以质量计)橡胶(或树脂)添加的份数)
顺丁橡胶 100.00
氧化锌 5.00
氨基 2.00
碳黑 N774 25.00
碳黑 N550 25.00
可塑剂 SC 7.50
橡胶增塑剂 7.50
一巯基安卢咪唑锌 1.00
硬脂酸 2.00
二硫化二苯骈噻唑 2.00
橡胶促进剂 2.50
硫化剂 1.00 (应该是Sulfasan R)
总计 180.50

硫化数据, ASTM D 3182-94
试片
硫化时间 12分钟
硫化温度,华氏 320

压缩形变按钮
硫化时间 20分钟
硫化温度,华氏 320

毫纤磨损, ASTM D 2228-88(01), D 792-98
1Hz时负重4.5 kg, 总计旋转80 at 1 Hz

标准指数 : 0.02138
比重 1.1767
毫纤指数 81

流变仪数据, ASTM D 2084-94
Tech Pro Rheo Tech 原始数据
华氏320度, 3 o arc, 50 英寸磅 (变矩范围) 30 分钟图纸记录速度 , 100调用分
最大转矩, Mh, 66.96英寸磅
最小转矩, Ml, 5.75英寸磅
焦烧时间, ts2,分钟 2.85
硫化时间, t50 分钟 3.84
硫化时间, t90, 分钟 4.31

原始物理属性, ASTM D 412-98a & D 2240-01
被测Die C 标本 @ 20 inch/minute
100%模量, psl 286
200% 模量, psl 739
300% 模量, psl 1261
参考知识B 需要配方设计百度搜索:李秀权工作室
1.1橡胶的硫化(交联)
交联是橡胶高弹性的基础,其特点是在一个橡胶分子链上仅形成少数几处交联点,因此不会影响橡胶分子链段的运动。
橡胶的硫化体系较多,常见的有:硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系、树脂硫化体系、氧化物硫化体系等
1.1.1硫黄硫化体系
主要适应于二烯类橡胶,其硫化活性点是在双键旁边的α氢原子。
组成:
硫黄Ø
活性剂:氧化锌,硬脂酸Ø
Ø促进剂:噻唑类(DM,M),次磺酰胺类(CZ,NOBS),秋兰姆类(TETD,TMTM,TMTD),胍(D)

图 1 硫黄硫化体系的结构特点
表1硫黄硫化体系分类
硫化体系硫黄/促进剂(S/A)比交联键组成性能特点
普通硫黄硫化体系 >1 以多硫键为主动态疲劳性能好;老化性能差
半有效硫黄硫化体系(Semi-EV) ≈1 以单硫键和双硫键为主老化性能好;压缩永久变形小;无硫化返原
有效硫黄硫化体系(EV) <<1
1.1.2过氧化物硫化体系-自由基机理
1 常见的过氧化物有:DCP(二枯基过氧化物)、BPO、DCBP、双2,5
2 助交联剂:抑制聚合难自由基无用的副反应。如TAIC,TAC,HVA-2
3 过氧化物硫化橡胶性能特点:老化性能好,压缩永久变形小,制品透明性好。
表 2 过氧化物的交联效率
橡胶品种交联效率原因
NR 1 自由基的活性主要与甲基的超共轭作用有关,同时位阻较大,无法出笼格
BR,SBR 10-50 脱氢的速度为NR的1/3,但活性高,位阻小,能较快地与双键加成,形成交联键和新自由基
NBR >1 腈基影响交联作用
PE,EPDM 1
EPR 0.4
IIR 0
1.1.3氧化物硫化体系
这是含卤素橡胶的主要硫化剂。通常有氧化锌/氧化镁(5/4)、氧化铅或四氧化三铅(10-20,耐水制品)
1.2橡胶的填料
未加填料的橡胶,力学性能和工艺性能均较差,无法使用。
1.2.1作用
补强性:拉伸强度,撕裂强度,耐磨性Ø
加工性能Ø
降低成本Ø
1.2.2填料的结构
1.2.2.1粒径
一般来说,粒径越小,强度越高。
表 3 常用补强剂及填充剂的粒径范围(mμ)
填料名称缩写料径范围
槽黑 23-30
高耐磨炭黑 HAF 26-35
半补强炭黑 SRF 60-130
气相法白炭黑水合二氧化硅 10-25
沉淀法白炭黑 10-40
氧化锌 ZnO 100-500
轻质碳酸钙 CaCO3 1000-3000
超细碳酸钙白艳华 25-100
硬质陶土 90% < 1000
普通滑石粉 TALC 5000-20000

1.2.2.2结构
粒子形状及内部结构(吸油值法,DBP)。一般吸油值越大,结构性越强,改善性能越明显。
1.2.2.3比表面积
粒子形状(BET法,CATB法)。比表面积越大,强度越高。
1.2.2.4化学结构
反应性(PH值表示)。如炭黑表面的羧基、白炭黑和普通浅色填料表面的羟基等,酸性填料常影响橡胶的硫化,因此需加入活性剂,消除酸性。
1.2.2.5填料的处理方法
填料表面一般为亲水性的,而聚合物是憎水的,两者相容性较差,必须进行表面处理。
1.2.2.6表面活性剂
(1) 结构:有机化合物,具有不对称的分子结构,由亲水和疏水两部分基团组成。
(2) 亲水部分:-OH,-COOH,-NH2,-NO2,-SH
(3) 疏水部分:长链式、苯环式或烃类
1.2.2.7偶联剂
(1) 分类:硅烷,钛酸酯、铝酸酯、高分子偶联剂等
(2) 结构特点:亲水部分与表面活性剂相似,但疏水部分能与聚合物形成化学结合或物理缠结。
(3) 对性能的影响:低分子偶联剂通常在降低粘度的同时,提高力学性能;高分子偶联剂则在大幅度提高力学性能的同时,增加体系的粘度,这是由于分子之间作用力增强的缘故。
1.3软化剂和增塑剂
1.3.1软化剂的作用
(1) 降低体系的粘度,增加流动性,降低硫化橡胶的硬度;
(2) 改善粘着性能;
(3) 有助于填料的分散;
(4) 便于压出和成型。
1.3.2常见品种
(1) 操作油(软化剂,用量较大):分子量300-600的烃类或芳香烃类(如机油,链烷烃油,芳香烃油,石蜡油等)
(2) 极性的酯类(在非极性橡胶中使用,称为增塑剂,其特点为脆性温度、且用量较少):低分子酯类(DOP,DBP,DOS)和高分子酯类(己二酸乙二醇酯)
1.3.3选择原则
(1) 热力学(主要因素):自由能ΔF=ΔH(热焓) - TΔS(熵变)。一般混合过程中,自由度增加,ΔS>0;ΔH > 0(吸热),尽可能小。
(2) 溶度参数:用Hildebrand方程进行判断。

δ1与δ2越接近,ΔH越小。
极性橡胶——极性软化剂;非极性橡胶——非极性软化剂
(3) 溶剂化作用(次要因素):一般认为,橡胶的双键有一定的亲核性,增塑剂酯类有亲电性,通过亲电-亲核作用增加了两者的界面强度,相容性增加,不过这种亲电-亲核作用较弱,因此一般用量不宜过大(5-10phr)。如NR与DBP,NBR与芳烃油的相容性,SBR、BR与NR的差异,
(4) CR的溶剂选择原则
1.4橡胶的防护体系
老化是指一切使橡胶性能劣化的过程。如O2,O3,热,光,疲劳,力,催化剂,化学介质
等,为了考察这些影响因素,设计了许多试验方法。
氧弹试验 O2
热氧老化试验 O2,热
光老化试验 光(户外,室内,人造光)
臭氧老化试验 O3
疲劳试验 力,疲劳
DSC、TG 热氧化,O2,空气;热降解,N2
百度:李秀权工作室 摘录
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