橡胶制品的配方设计原理

【橡胶技术网 - 配方设计】

　　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.可塑性，可塑性除了塑练工艺外，还可以通过调整软化剂的用量来得到。软化剂对可塑性影响顺序为；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，影响大小按下列顺序；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想，这也是造成复合制品粘着不好的原因。配方中加入防老剂、及亚硝基-2-萘酚有防止丁苯胶凝胶作用，加入五氯硫酚或DM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.混练特性，填充剂混入速度快而分散不良的情况很多，一般来说，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,补强性较小B相同配方中粒经较大C,含水份较少D,假比重较大E,具有异向性能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.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，强度高所以包辊性好，合成橡胶中除了氯丁橡胶外一般强度都很低，所以在配合上要多想办法，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、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、烷基酚醛树脂等可以提高粘性着性。

　　4.焦烧，当前生产中应用的槽法炭黑粒径小，生热大，但PH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，所以在碳黑用量多的配方中软化剂用量要增加，这除了帮助分散作用外，还可以减少胶料的生热对防止早期硫化是有效的。在配方中采用迟效性促进剂或临界活化温度高的促进剂，如DM或DM与D并用等。也可适量地配入防焦剂。

　　5.喷霜，若喷出的是硫黄再次硫化可以消除，不是硫黄可以用稀盐酸暂时擦去。为了防止喷霜，应选用颗粒小的硫黄，且用量要适当，应严格控制正硫化，并加强对游离硫的控制。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1.5份，多了也有喷出的可能。

　　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，压延效果的好坏决定于胶料的压延能力或压延后的收缩率。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影响。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。影响压延过程的主要因素有两个方面，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。胶料配方设计时主要考滤以下几点。

　　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间内不能很好地达到平衡，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，所以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。一般来说，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,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影响亦不同，含胶率高，胶料的弹性大，收缩率就较大。胶料中的填充剂，特别是炭黑，能够使胶料变得较硬，压延后不易变形。软化剂可以增加胶料的塑性，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。对于含胶率高、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,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间的迟延性硫化体系，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胶强度降低，容易产生汽泡，为了解决这一矛盾，需要很好地平衡。

　　胶料的压出特性，压出性能的好坏由以下几项指标判断；a,加料口的吃胶量b,压出半成品的外观质量。c,压出收缩的大小d,压出速度。从配方角度来说，吃胶情况和混练生胶的强度有很大的关系，压出速度很大程度上取决于压出机的类型。

转自：橡胶技术网，橡胶行业门户网站！