橡膠配方的設(shè)計(jì)與運(yùn)用

1、橡膠配方的設(shè)計(jì)與運(yùn)用1. 設(shè)計(jì)配方應(yīng)在多個(gè)方面綜合考濾， 1.確保指定的物性。所謂物性大體是在如下幾個(gè)方面拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、硬度、磨耗、疲勞與疲勞破壞、回彈力、扯斷伸長率等。2.膠料加工過程中，性能優(yōu)良，確保產(chǎn)品高產(chǎn)、省料。3成本低價(jià)格便宜。4.所用的原材料很易采購到。5.生產(chǎn)力高，加工方便，制造過程中能耗少。6.符合環(huán)保及衛(wèi)生安全要求。一， .對各種橡膠物性要有充分地了解。天然膠物性：A. 天然橡膠加熱后慢慢軟化， 到 130 140 度則完全軟化至熔融狀態(tài)，溫度降低至零度時(shí)漸變硬，到-70 度變成脆性物質(zhì)。天然膠的回彈率在0-100 度內(nèi)可達(dá) 50-85% 升至 130度時(shí)仍保

2、持正常的使用性能。伸長率最高可達(dá)1000% 。天然橡膠是一種結(jié)晶性橡膠，自補(bǔ)強(qiáng)性大，具有非常好的機(jī)械性能。純膠的拉伸強(qiáng)度達(dá)17 25MPA ，補(bǔ)強(qiáng)硫化膠達(dá)25 35MPA ，曲繞達(dá)到20 萬次以上，這是因?yàn)樘烊荒z，滯后損失小，生熱低的結(jié)果。天橡膠具有較好的汽密性。天然橡膠的老化性能差，不加老防劑的橡膠，在強(qiáng)烈的陽光下曝曬 4 7 天后即出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。與一定濃度的臭氧在幾秒鐘內(nèi)即發(fā)生裂口。天然膠耐堿性好，但不耐強(qiáng)酸。耐極性溶劑，故不耐非極性熔劑，耐油性差。天然膠的配合，普通硫化體系硫黃用量2.0-2.4 促進(jìn)劑用量 1.2-0.5 。半有效硫化體系硫黃 1.0-1.7促進(jìn)劑 2.5-1.2 ，有

3、效硫化體系硫黃 0.4-0.8 ，促進(jìn)劑 5.0-2.0 。普通硫黃體系多硫交聯(lián)健多， 而單硫健少。 多硫健能低， 穩(wěn)定性差， 耐熱、耐老化性差。但綜合物理機(jī)械性能好。普通硫黃硫化體系，硫黃加多時(shí)易噴硫，可用不溶性硫黃替代，不容性硫黃可改善硫化膠料半成品的物理機(jī)械性能，解決高溫下出現(xiàn)的橡膠返原因題。可以改善拉伸、定伸應(yīng)力、及彈性，胎面膠使用還可以改善磨耗。但有一個(gè)缺點(diǎn)，硫速快易焦燒。有效硫化體系不發(fā)生硫化返原現(xiàn)象，一般用于制造要求低蠕變率、高彈性、生熱低的優(yōu)良制品。硫黃加量一般為0.6 0.7 份，氧化鋅為3.5-5 份，載硫體一般采用TMTD 及N ，N- 二硫化二二嗎啡啉硫黃給于體。有效硫

4、化體系的老化性能也大大地得到了改善。半有效硫化體系，有著硫黃硫化體系的機(jī)械物理性能，有效硫化體系的低蠕變、彈性、生熱低等物性。硫化返原現(xiàn)象在兩者之間。 可使用秋蘭姆類， 但有易噴霜、 焦燒等缺點(diǎn)。常用硫黃給予體DTDM 二硫代二嗎啡啉，在硫化中DTDM可完全替代硫黃時(shí)，形成有效硫化體系。它的優(yōu)點(diǎn)是焦燒時(shí)間長、不噴霜不污染，硫化膠的物理機(jī)械性能良好。在全天然膠配方中，膠料的耐磨性、動態(tài)性能、耐老化性、抗返原性。和曲繞性能都明顯提高。 DTDM 在天然膠中的用量是 0.5 份相當(dāng)于 1 份硫黃。在 70/30 天然 /順丁中相當(dāng)于 0.6-0.8 份硫黃。 50/50 時(shí)相當(dāng)于 0.5 份硫黃。

5、DTDM 的用量不宜超過1 份。天然橡膠可以用有機(jī)過氧化物硫化。最常 用的是過氧化二異丙苯， DCP 具有良好的熱穩(wěn)定性， 耐高溫老化性、 蠕變小、壓縮永久變形小、動態(tài)性能好，抗返原性好。缺點(diǎn)是硫速慢、易焦燒、撕裂強(qiáng)度低與抗臭氧劑不相容硫化模具易積垢。天然膠的最佳硫化溫度是143 度，高于 150 度出現(xiàn)反原現(xiàn)象。B. 丁苯橡膠分乳聚丁苯、 溶聚丁苯、 羧基丁苯。 苯乙烯與丁二烯的含 量決定了聚合物的性能。 含 量在 23.5% 的共聚物綜合性能最佳平衡， 含量 50 80% 共聚物稱高苯乙烯丁苯膠。乳聚丁苯主要有以下物點(diǎn)：1.硫化曲線平坦，膠料不易焦燒2.耐磨性、耐熱性、耐油性和耐老化性比天

6、然膠好、高溫耐磨性好。3.加工分子量降到一定程度后不再降低，因而不易過練。硫化硬度變化小。4.提高分子量可達(dá)到高填充，充油丁苯加工性好。5.很容易與其它不飽和通用橡膠并用。與天然、丁苯并用可以克服丁苯的缺點(diǎn)。硫黃是丁苯膠的主要硫化劑， 用量比天然膠少一般是1.0 2.5 份，硫化速度比丁苯膠慢，可以增加促進(jìn)劑或提高溫度來加快硫速。硫黃的用量直接影響硫化膠的物理機(jī)械性能。隨著硫黃用量的增加，硫化時(shí)間縮短，交聯(lián)密度增高。硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度回彈率者都會增大，但伸長率、永久變形、熱老化、屈繞性下降。 丁苯膠的最佳硫化溫度是150 度它不象天然膠不會出現(xiàn)反原現(xiàn)象。在150 度下硫化可獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品

7、。160-175 度硫化可獲得佷好的彈性各和抗變形性能。溶聚丁苯具有淺色、較好的壓出物尺寸穩(wěn)定性、較快的硫化速度、較好的硫化平坦性，以用耐曲繞、耐低溫和較高的回彈率。但拉伸強(qiáng)度稍低。高苯乙烯丁苯橡膠對橡膠具有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用。可與天然、丁苯、順丁、異戊丁睛及氯丁橡膠等二烯烴類橡膠共混?？捎昧螯S進(jìn)行共硫化。具有以下優(yōu)點(diǎn)1.提高橡膠硬度2.耐老化性能3.聚磨性好4.電絕緣性能好5.易著色6.易混練加工7.具有熱塑性，流動性強(qiáng)適于制造復(fù)雜的橡膠制品。8.高溫下具有撕裂性好，易脫模，表面光滑。缺點(diǎn)低溫性差、永久變形大、對溫度依賴性大。丁苯膠隨著苯乙烯含量的增加，硫化膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度、耐磨性

8、有所提高， 而永久變形和抗曲繞龜裂性能降低。C. 順丁橡膠， 分為溶聚丁二烯橡膠、乳聚丁二烯橡膠、丁納橡膠。 最常用的還是溶聚丁二烯橡膠，可分為高順式、低順式、反順式-1.4 聚丁二烯橡膠。順丁橡膠的主要物性是1.高彈性是當(dāng)前所有橡膠中彈性最高的一種橡膠。并在很寬的范圍內(nèi)顯示出高彈性，在-40 度時(shí)還能保持一點(diǎn)的彈性。與天然、丁苯并用時(shí)可改善它們的低溫性能。2.分子會迅速回復(fù)原狀。因此滯后損失小，生熱小。3.低溫性能好， 主要表在玻璃化溫度低為105 度左右，而天然膠為 -73 丁苯為 -60 所以摻用順丁膠的胎面在高寒地區(qū)仍可保持使用性能。4.耐磨性能優(yōu)異僅次于丁睛膠。5.耐曲繞性能優(yōu)異，動

9、態(tài)裂口性能良好，6.填充性好，與丁苯。天然膠相比順丁膠可填充更多的操作油及補(bǔ)強(qiáng)填料。有較強(qiáng)的碳黑潤濕能力。可使碳黑較好地分散有利于降低成本。7.與天然、丁苯、氯丁都能互溶。 與丁睛并用不超過25%仍有較高的耐油性能。8.膠料的門尼度低對膠料的口型膨脹及壓出速度無影響。9.模內(nèi)的流動性好。10. 吸水性低， 可用于電線等耐水制品。但順丁膠也有眾多缺點(diǎn)1.拉伸、撕裂強(qiáng)度低。2.抗?jié)窕圆睢?.用于胎面時(shí)中后期出現(xiàn)花紋崩掉現(xiàn)象、4.粘著性能差5. 加工性能差溫度高時(shí)易脫輥。5.較易冷硫。6.在無補(bǔ)強(qiáng)劑的情況下拉伸強(qiáng)度很低基本無實(shí)用價(jià)實(shí)。 D. 異戊橡膠（ IR ）稱人造天然膠，它具有天然膠相似的的化

10、學(xué)組成，整體結(jié)構(gòu)和物理機(jī)械性能。但和天然膠存在著一定的差異。與天然膠相比有以下優(yōu)點(diǎn)1.質(zhì)量勻一，純度高2.塑練時(shí)間短，混練加工簡便。3.顏色淺4.膨脹收縮小，這與異戊橡膠的分子量及凝膠的含量有一定的關(guān)系。5.膠料流動性好，在注壓或傳遞模壓成型過徎中異戊橡膠的流動性勻好于天然橡膠。但也有缺點(diǎn)1.純膠膠料的拉伸強(qiáng)度低。這主要是異戊橡膠的分子量小，生膠的強(qiáng)度低有關(guān)。2.與等量碳黑的天然膠相比，拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、撕裂強(qiáng)度都較低，硬度也低于天然膠。異戊橡膠的硫黃用量通常比天然膠少10-15% 一般不超過2.5 份。用量過多，拉伸強(qiáng)度迅速下降。天然膠含有脂肪酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，硫化中起活化作用，所以促進(jìn)劑

11、用量相應(yīng)要增加10-20% 這樣可以獲得優(yōu)良性能的硫化膠。促進(jìn)劑選用一般用次磺酰胺類為主促進(jìn)劑，秋蘭姆類為副促進(jìn)劑。與天然膠相比，混練膠拉伸強(qiáng)度低、彈性小，自粘性大、粘著性差，挺性小，流動性也差。為了改進(jìn)異戊橡膠的加工性能、提高其硫化膠的物理機(jī)械性能。對其進(jìn)行一定的改性一 .是混練階段添加改性劑，二 .是在聚合階段引入改性官能團(tuán)。E. 乙丙橡膠，分為二元一丙、三元一丙、改性乙丙、熱塑性乙丙橡膠乙丙橡膠是一種無定形非結(jié)晶橡膠其分子主鏈上乙烯與丙烯單體單元呈無規(guī)排列，失去了聚乙烯或聚乙烯的規(guī)整性。是具有一定彈性的橡膠。.乙丙橡膠具有優(yōu)良的耐老化性能，1.它 的耐臭氧不但大大優(yōu)于通用橡膠，而且也優(yōu)于

12、一般認(rèn)為耐老化性能很好的丁基橡膠。其中 DCPD EPDM 的耐臭氧性能最好。2.耐候性能好， 可在陽光下曬三年不發(fā)生龜裂其中EPM的耐候性最佳。3.耐熱性能好，可在120 度環(huán)境中長期使用。最高使用溫度可達(dá) 150 度。二 .具有耐化學(xué)藥品性。如醇、酸、強(qiáng)堿、氧化劑、洗滌劑、動植物油、酮和酯類等均有較大的耐候性。 但對脂肪族、芳香族溶濟(jì)，如汽油甲苯等穩(wěn)定性較差。三，電絕緣性好，電性能接近于丁基、氯磺化聚乙烯、聚乙烯。特別適用于電氣絕緣制品、制水中作業(yè)的電線。四。沖擊彈性和低溫性能。彈性僅次于天然、順丁膠。最低極限低溫使用溫度達(dá) -50 度。五，具有低密度及高填充性能。 它的比重在 0.87

13、左右。可以加入大量的填充油和填充劑。最多高達(dá)200 份，降低了成本。六，乙丙橡膠具有較好的耐蒸汽性能，甚至優(yōu)于其耐熱性能。用過氧化物硫化的乙丙橡膠耐過熱水性能優(yōu)于硫黃硫化的硫化膠。但是乙丙橡膠也有眾多的缺點(diǎn)1.硫化速度最慢，不能和二烯烴類橡膠共硫化。因而限制了它的用途。2.自粘性互粘性很差，因而對加工工藝帶來了很大的困難。處理不當(dāng)會造成脫 層及海綿狀。3.耐然性、汽密性差。4.耐油性及耐多數(shù)烴類溶劑性差。在乙丙橡膠中，三元乙丙橡膠的用量最為廣泛。因?yàn)槿冶鹉z有第三單體，第三單體含量越高越易與二烯烴類橡膠共硫化。1，在硫黃硫化體系中，由于硫黃在乙丙橡膠中的溶解度極低最易噴霜，一般用量控制在1

14、 2 份隨著硫黃的增加硫化焦燒縮短，硫化速度加快。拉伸、定伸、硬度增高，扯斷伸長率下降。耐熱性能下降。為了防止噴霜促進(jìn)應(yīng)選用三種、及三種以上并用。 各促進(jìn)劑用量嚴(yán)格控制在溶解度以下。增加氧化鋅、硬脂酸的用量來提高活化程度，增加交聯(lián)密度及抗反原性 .。2，用硫黃給予體、半有效硫化體系，可以改善耐熱性及高溫下的壓縮變形。延長焦燒但還是易噴霜，應(yīng)選用多種促進(jìn)劑并用，減少秋蘭姆類的用量，如典形的配合M1.5TMTD 0.8 TeDDC0.8 DTDM0.8硫黃。這就是常說的防止EPDM 噴霜的三八促進(jìn)劑搭配。但是沒有絕對的，這是一個(gè)優(yōu)良的典例。F.氯丁橡膠，是一種通用特種橡膠，除了有一般的橡膠良好的物

15、性外還具有耐候、耐然、耐油、耐化學(xué)腐蝕性，在各種橡膠中占有特殊的地位。有如下特性1.氯丁橡膠的強(qiáng)伸性能與天然橡膠相似。其生膠有很高的拉伸強(qiáng)度及扯斷長率，是自補(bǔ)強(qiáng)性橡膠。純膠配合的硫化膠可達(dá) 27.5MPA ，扯斷伸長率可達(dá)800% 以上。2.優(yōu)良的耐老化性能。即，耐候、耐臭氧、及耐熱性能。其性能在通用橡膠中僅次于三元乙丙橡膠和丁基橡膠。優(yōu)于天然、丁苯、順丁、丁睛。能在90 110 度下使用45 個(gè)月。3.優(yōu)異的耐然性是通用橡膠中最好的橡膠。在高溫下分解出氯化氫汽體。4.且具有一定的耐化學(xué)腐蝕性。及耐油、耐溶劑性。在通用橡膠中僅次于丁睛膠。5.電性能，它的絕緣性能一般、只適用于600 伏以下使用

16、。由于它具有耐候、 老化、難燃的特點(diǎn)常被用于低壓電纜。6.耐水、透氣性比其它合成橡膠好。氣密性僅次于丁基，比天然膠大5 6 倍。7.具有良好的粘合性能而被廣泛用作膠粘劑。膠粘劑的特點(diǎn)是粘合強(qiáng)度高、適用范圍廣但是它有很多缺點(diǎn)，1.耐寒性差， 溫度下降橡膠失去彈性， 產(chǎn)生結(jié)晶， 橡膠發(fā)脆。2.結(jié)晶性，長期停放會產(chǎn)生結(jié)晶喪失粘性。氯丁橡膠的配合方法和二烯類橡膠比較是有不同的。1.不采用硫黃硫化體系。即使采用硫黃也是起輔助硫化作用。2.必須使用金屬氧化物。雖然氧化鋅在其它橡膠中也使用，但作用機(jī)理不同的。3.硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長率等一般物理機(jī)械性能，可通過填充劑、軟化劑及其它配合助劑的組合而獲得的。4.

17、通過防老劑及其它配合劑可獲得耐老化等特殊性能。它的基本配方為，氧丁膠、金屬氧化物、填充劑、防老劑、軟化劑及其它加工助劑。氯丁膠因具有優(yōu)良的耐候性，常與天然、丁晴、順丁、乙丙橡膠并用。氯丁膠廣泛用于制造膠管、膠帶、電線包皮、印刷膠輥、膠板、各種墊片、膠粘劑等。G. 丁睛橡膠，具有優(yōu)異的耐油性能耐著稱，其耐油性能僅次于，特種橡膠，聚硫橡膠、聚丙烯酸酯、氟橡膠。丁睛橡膠分為通用型丁睛橡膠，和特殊型丁睛橡膠。通用型丁晴膠主要是丁二烯與丙烯睛的共聚物，用途很廣。特殊型的是引進(jìn)第三單體的共聚物。丁睛膠字母為丁晴膠，前二位數(shù)表示，丙希睛含量，第三位 O 是硬丁睛膠（污） 1- 硬丁晴非污 2- 軟丁晴 3-

18、 硬丁睛微污 4聚穩(wěn)丁睛 5羥基丁晴6液體丁晴7無規(guī)則液體丁睛。第四位表示門尼粘度。丁睛有以下性能1.物理機(jī)械性能，它是一種非結(jié)晶性無定形聚合物。必須補(bǔ)強(qiáng)才具有使用價(jià)值。彈性低于天然膠但優(yōu)于丁基膠彈性隨著丙烯睛含量的增加而下降，耐磨性而提高，耐油性能也隨著提高。與天然膠的相溶性越差。2.具有優(yōu)異的耐油性能。3.耐寒性比其它通用橡膠差，丙烯睛含量越高耐寒性越差。4.耐熱性能較通用橡膠好，丙烯睛含量越高，耐熱性能越好。5.耐汽密性好，它和丁基橡膠同屬汽密性良好的橡膠。丙希睛含越高汽密越好。6.耐化學(xué)腐蝕對堿及弱酸有良好的抗耐性。7.耐水性較好，丙烯睛越高，耐水性變差。8.電絕緣性能不佳，是半導(dǎo)體橡

19、膠。丁睛橡膠的極性非常強(qiáng)，相容性一般不太好。 但與極性強(qiáng)的化合物并用相當(dāng)好。也常與天然、丁苯、順丁橡膠并用。1.與酚醛樹脂并用可提高硫化膠的拉伸、撕裂、耐磨性、硬度，改進(jìn)耐熱、耐曲繞、電絕緣、耐化學(xué)腐蝕。2.與聚酰胺樹脂并用可明顯改進(jìn)硫化膠的拉伸、耐磨性、耐寒性、耐油性和耐溶劑性。3.與 20 30 份 ABS 并用可改進(jìn)丁睛膠的耐磨、強(qiáng)度、壓出性。3.與天然膠并用，可改善加工性和低溫性，但天然膠用量越多，耐油性下降越大。少量的天然膠起到增塑、增粘劑作用。4.與丁苯并用， 為了提高耐寒性能常與丁苯膠并用。 在耐油底配方中，用NBR/SBR為 60/40 它的耐油性相當(dāng)于氯丁膠。5.與順丁膠并用

20、為了改進(jìn)丁睛的耐磨性、耐寒性和耐曲繞性，可適當(dāng)并用順丁膠，當(dāng)耐油要求不高時(shí)加以增加順丁膠的用量。6.為了保持其耐候性有時(shí)與氯丁膠并用，因?yàn)閮煞N膠硫化體系不同， 很難達(dá)到最佳狀態(tài)。硫黃調(diào)節(jié)型氯丁膠超過20份時(shí)需配 4 份氧化鎂、 5 份氧化鋅。7.為了改進(jìn)丁睛膠的耐候性、耐熱性可適當(dāng)摻用少量的三元乙丙橡膠并用10% 有明顯的效果。當(dāng)增至20 份時(shí)耐候性顯著改善。8.與氯化丁基膠并用的產(chǎn)品具有耐油、耐熱、耐老化、耐腐蝕等特性。9.與氯黃化聚乙烯橡膠并用做艷色制品，可改進(jìn)耐臭氧性、耐候性和老化變色性。10. 與氯醚橡膠并用可改善可大大提高其抗靜態(tài)、動態(tài)臭氧性能。H. 丁基橡膠縮寫IIR 丁基是一種線型無凝膠的共聚物。是以異丁烯與少量異戊二烯聚合耐成的。丁基膠的特點(diǎn)是1.氣透性極好，在烴類橡膠中它是最低的。這是最重要的特性之一。2.耐熱性，丁基膠耐熱老化性能優(yōu)異，熱氧老化是降價(jià)型的，老化趨向軟化。3.耐候性， 碳黑補(bǔ)強(qiáng)的丁基橡膠耐候性很突出， 長時(shí)間爆曬的于陽光下不損壞。4.抗臭氧性特別好。比天然、丁苯好10 倍以上。5.耐動植物油6.電性能比一般合成合橡膠好。7.吸水性，丁基膠水透性低，在一般溫度下耐水性能優(yōu)異在常溫下吸水速率比其它橡膠低1015 倍。丁基橡膠也有缺點(diǎn)。1.丁基膠比與天然等高不飽和橡膠相比硫化速度慢3 倍，需高溫或長時(shí)間硫化。2