第二节橡胶配方设计与性能的关系
一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系
（一）拉伸强度
拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。
研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的在因素。
下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。
1．橡胶结构与拉伸强度的关系
相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。
主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。
随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。
2．硫化体系与拉伸强度的关系
欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。
交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。
3．补强填充体系与拉伸强度的关系
补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。
4．增塑体系与拉伸强度的关系
总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于两者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），最好采用酯类和芳烃油软化剂。
为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。
5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法
（1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。
（2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶与填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。
（3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料与橡胶大分子间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而且可以改善硫化胶的力学性能。
（二）定伸应力和硬度
定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，两者均表征硫化胶产生一定形变所需要的力。定伸应力与较大的拉伸形变有关，而硬度与较小的压缩形变有关。
1．橡胶分子结构与定伸应力的关系
橡胶分子量越大，游离末端越少，有效链数越多，定伸应力也越大。
凡是能增加橡胶大分子间作用力的结构因素，都可以提高硫化胶网络抵抗变形的能力，使定伸应力提高。例如橡胶大分子主链上带有极性原子或极性基团、结晶型橡胶等结构因素使分子间作用力增加，因此其定伸应力较高。
2．硫化体系与定伸应力的关系
交联密度对定伸应力的影响较为显著。随交联密度增大，定伸应力和硬度几乎呈线性增加。
3．填充体系与定伸应力的关系
填充的品种和用量是影响硫化胶定伸应力和硬度的主要因素。
定伸应力和硬度均随填料粒径减小而增大，随结构度和表面活性增大而增大，随填料用量增加而增大。
4．提高硫化胶定伸应力和硬度的其他方法
（1）使用酚醛树脂/硬化剂，可与橡胶生成三维空间网络结构，使硫化胶的邵尔A硬度达到95。例如用烷基间苯二酚环氧树脂15份/促进剂H1.5份，可制作高硬度的胎圈胶条．（2）在EPDM中添加液态二烯类橡胶和多量硫黄，可制出硫化特性和加工性能优良的高硬度硫化胶。
（3）在NBR中添加齐聚酯，NBR/PVC共混、NBR/三元尼龙共混等方法均可使硫化胶的邵尔A硬度达到90。
（三）撕裂强度
撕裂是由于硫化胶中的裂纹或裂口受力时迅速扩展、开裂而导致的破坏现象。撕裂强度是试样被撕裂时单位厚度所承受的负荷。
撕裂强度与拉伸强度之间没有直接的关系，也就是说拉伸强度高的硫化胶其撕裂强度不一定也高。
1．橡胶分子结构与撕裂强度的关系
随分子量增加，分子间的作用力增大，撕裂强度增大；但是当分子量增大到一定程度时，其撕裂强度逐渐趋势于平衡。结晶型橡胶在常温下的撕裂强度比非结晶型橡胶高。
常温下NR和CR的撕裂强度较高，这是因为结晶型橡胶撕裂时产生的诱导结晶，使应变能力大为提高。但是高温下除NR外，撕裂强度均明显降低。而填充炭黑后的硫化胶撕裂强度均明显提高。
2．硫化体系与撕裂强度的关系
撕裂强度随交联密度增大而增大，但达到最大值后，交联密度再增加，撕裂强度则急剧下降。
3．填充体系与撕裂强度的关系
随炭黑粒径减小，撕裂强度增加。在粒径相同的情况下，结构度低的炭黑对撕裂强度有利。
使用各向同性的填料，如炭黑、白炭黑、白艳华、立德粉和氧化锌等，可获得较高的撕裂强度；而使用各向异性的填料，如土、碳酸镁等则不能得到高撕裂强度。
某些改性的无机填料，如用羧化聚丁二烯（CPB）改性的碳酸钙、氢氧化铝，可提高SBR 硫化胶的撕裂强度。
4．增塑体系对撕裂强度的影响
5．一般添加软化剂会使硫化胶的撕裂强度降低。尤其是石蜡油对SBR硫化胶的撕裂强度极为不利，而芳烃油则可使SBR硫化胶具有较高的撕裂强度，随芳烃油用量增加。
（四）耐磨耗性
耐磨耗性表征硫化胶抵抗摩擦力作用下因表面磨损而使材料损耗的能力。它是个与橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能，它不仅与使用条件、摩擦副的表面状态以及制品的结构有关，而且与硫化胶的其他力学性能和黏弹性能等物理-化学性质等有关，其影响因素很多。
1．胶种的影响
在通用的二烯类橡胶中，耐磨耗性按下列顺序递减：BR＞溶聚SBR＞乳聚SBR＞NR＞IR。BR耐磨耗性好的主要原因是它的玻璃化温度（T g）较低（－95~105℃），分子链柔顺性好，弹性高。SBR的耐磨耗性随分子量增加而提高。
NBR硫化胶的耐磨耗性随丙烯腈含量增加而提高，XNBR的耐磨耗性比NBR好。
聚氨酯（PU）是所有橡胶中耐磨耗性最好的一种橡胶，在常温下具有优异的耐磨性，但在高温下它的耐磨性会急剧下降。
2．硫化体系的影响
硫化胶的耐磨耗性随交联密度增加有一个最佳值，该最佳值不仅取决于硫化体系而且和炭黑的用量及结构有关。在提高炭黑的用量和结构度时，由炭黑所提供的刚度就会增加，若要保持硫化胶刚度的最佳值，就必须降低由硫化体系所提供的刚性部分，即适当地降低交联密度，反之则应提高硫化胶的交联密度。
3．填充体系的影响
通常硫化胶的耐磨耗性随炭黑粒径减小，随表面活性和分散性的增加而提高。
填充新工艺炭黑和用硅烷偶联剂处理的白炭黑均可提高硫化胶的耐磨耗性。
4．增塑体系的影响
一般说来，胶料中加入软化剂都会使耐磨耗性降低。是NR和SBR中采用芳烃油时，耐磨耗性损失较其他油类小一些。
5．防护体系的影响
在疲劳磨耗的条件下，添加适当的防老剂可有效地提高硫化胶的耐磨耗性。如4010NA 效果突出，除4010NA外，6PPD、DTPD、DPPD/H等均有一定的防止疲劳老化的效果。
6．提高硫化胶耐磨耗性的其他方法
（1）炭黑改性剂添加少量含硝基化合物的炭黑改性剂或其他分散剂，可改善炭黑的分散度，提高硫化胶的耐磨耗性。
（2）硫化胶表面处理使用含卤素化合物的溶液或气体，例如液态五氟化锑、气态五氟化锑，对NBR等硫化胶表面进行处理，可降低硫化胶表面的摩擦系数，提高耐磨耗性。
（3）应用硅烷偶联剂改性填料例如使用硅烷偶联剂A-189处理的白炭黑，填充于NBR胶料中，其硫化胶的耐磨耗性明显提高，用硅烷偶联剂Si-69处理的白炭黑填充的EPDM 硫化胶，其耐磨耗性也能明显提高。
（4）橡塑共混橡塑共混是提高硫化胶耐磨耗性的有效途径之一。例如NBR/PVC、NBR/三元尼龙等均可提高硫化胶的耐磨耗性。
（5）添加固体润滑剂和减磨性材料例如在NBR胶料中添加石墨、二硫化钼、氮化硅、碳纤维等，可使硫化胶的磨擦系数降低，耐磨耗性提高。
（五）弹性
橡胶的高弹性是由卷曲大分子的构象熵变化而造成的。
1．橡胶分子结构与弹性的关系
分子量越大，对弹性没有贡献的游离末端数量越少；分子链彼此缠结而导致的“准交联”效应增加，因此分子量大有利于弹性的提高。
在常温下不易结晶的由柔性分子链组成的高聚物，分子链的柔性越大，弹性越好。
2．硫化体系与弹性的关系
随交联密度增加，硫化胶的弹性增大并出现最大值，随后交联密度继续增大，弹性则呈
下降趋势。因为适度的交联可减少分子链滑移而形成的不可逆形变，有利于弹性提高。交联过度会造成分子链的活动受阻，而使弹性下降。
3．填充体系与弹性的关系
硫化胶的弹性完全是由橡胶大分子的构象变化所造成的，所以提高含胶率是提高弹性最直接、最有效的方法，因此为了获得高弹性，应尽量减少填充剂用量，增加生胶含量。但为了降低成本，应选用适当的填料。
4．增塑体系与硫化胶弹性的关系
软化剂对弹性的影响与其和橡胶的相容性有关。软化剂与橡胶的相容性越差，硫化胶的弹性越差。
（六）疲劳与疲劳破坏
1．耐被劳破坏性与胶种的关系
从NR、SBR硫化胶的疲劳破坏试验中发现，在应变量为120%时，NR和SBR耐疲劳破坏的相对优势发生转化：SBR在应变量小于120%时，其疲劳寿命次数高于NR；而在低于120%时则低于NR。NR的耐疲劳破坏性恰好与SBR相反。
一、橡胶配方设计与使用性能的关系
（一）耐热性
所谓耐热性是指硫化胶在高温长时间热老化作用下，保持原有物理性能的能力。
1．橡胶的选择
大量研究表明，耐热聚合物的结构特点是：分子链高度有序；刚性大；有高度僵硬的结构；分子间作用力大；具有较高的熔点或软化点。例如聚四氟乙烯（PTFE），使用温度为315℃，完全符合上述结构特点。
目前作为耐热橡胶经常使用的有EPDM、IIR、CSM、ACM、HNBR、FKM和Q。
2．硫化体系的选择
不同的硫化体系形成不同的交联键，各种交联键的键能和吸氧速度不同，键能越大，硫化胶的热稳定性越好；吸氧速度越慢，硫化胶的耐热氧老化性越好。
在常用的硫化体系中，过氧化物硫化体系的耐热性最好。
目前EPDM的耐热配合几乎都采用过氧化物硫化体系。单独使用过氧化物作硫化剂时，存在交联密度低、热撕裂强度低等问题。最好是和某些共交联剂交用。
3．防护体系的选择
橡胶制品在高温使用条件下，防老剂可能因挥发、迁移等原因迅速损耗，从而引起制品性能劣化。因此在耐热橡胶配方中，应使用挥发性小的防老剂或分子量大的抗氧剂，最好是使用聚合型或反应型防老剂。
4．填充体系的影响
无机填料的耐热性比炭黑好，无机填料中耐热性比较好的有白炭黑、氧化锌、氧化美、三氧化二铝和硅酸盐。
5．软化剂的影响
一般软化剂分子量低，高温下易挥发或迁移，导致硫化胶硬度增加、伸长率降低。所以耐热橡胶配方中应选用高温下热稳定性好、不易挥发的品种。
（二）耐寒性
橡胶的耐寒性可定义为在规定的低温下，保持其弹性和正常工作的能力。
硫化胶的耐寒性主要取决于高聚物的两个基本物性，即玻璃化转变温度（T g）t和结晶.
对于非结晶型橡胶的耐寒性,可用T g和T b(脆性温度)表征.
对结晶型橡胶则不能用T g、T b来表征它的耐寒性，能高于T g70~80℃。
1．橡胶分子结构对耐寒性的影响
①主链中含有双键和醚键的橡胶，例如BR、NR、CO、Q，具有良好的耐寒性；
②主链不含双键，侧链含有极性基团的橡胶，例如ACM、CSM、FKM，耐寒性最差；
③主链含有双键，而侧链含有极性基团的橡胶，例如NBR、CR，其耐寒性居中；
④不饱和度很小的非极性橡胶EPDM、IIR，其耐寒性优于SBR、NBR、CR。
2．增塑剂的影响
增塑剂是除生胶之外对耐寒性影响最大的配合剂。加入增塑可降低橡胶的T g，提高其耐寒性，降低聚合物的松弛温度，减少形变时所产生的应力，从而达到防止脆性破坏的目的。
3．硫化体系的影响
交联生成的化学键使T g上升，对耐寒性不利，因为交联后分子链段的活动性受到限制，降低了分子链的柔性。还有一种解释是随交联密度增加，网络结构中自由链段体积减少，从而降低了分子链段的运动性。
4．填充体系的影响
填充剂对耐寒性的影响取决于填充剂和橡胶相互作用后所形成的结构。活性炭黑粒子和橡胶分子之间会形成不同的物理吸附键和牢固的化学吸附键，在炭黑粒子表面形成生胶吸附层（界面层），该界面层层处于玻璃态，外层处于来玻璃态，所以被吸附的橡胶T g上升，不能指望加入填充剂来改善硫化胶的耐寒性。
（三）耐油性
耐油性是指硫化胶抗油类作用的能力，当橡胶制品与油液长时间接触时，会发生如下两种现象：①油液渗透到橡胶中，使之溶胀或体积增大；②胶料中的某些可溶性配合剂被油抽出，导致硫化胶收缩或体积减小。
1．橡胶的选择
（1）耐燃油性各种橡胶在23℃下浸泡在异辛烷和芳香族化物（汽油和苯）的混合液（体积比为60：40）中，46h后，其体积变化和拉伸强度保持率如表9-37所示。
在极性橡胶中耐燃油性的排列顺序为：FKM＞CO＞NBR＞ACN＞CPE＞CR。
FMVQ、FKM耐混合型燃油最好；NBR次之，随丙烯腈含量增加，耐混合燃油性提高；ACM 耐混合燃油性最差。
（2）耐矿物油性矿物油属于非极性油类，只有极性橡胶耐矿物油，而非极性橡胶则不耐矿物油。
NBR是常用的耐矿物油橡胶，其耐油性随丙烯腈含量增加而提高。
（3）耐合成润滑油性合成润滑油由基本液体和添加剂两部分组成。基本液体主要是合成的碳氢化合物、二元酸的酯类、磷酸酯、硅和氟的化合物等。
常用的添加剂有抗氧剂、腐蚀抑制剂、去污剂、分散剂、泡沫抑制剂、抗挤压剂、黏度指数改进剂等。通常大多数添加剂的化学性质都比较活泼，对橡胶的化学腐蚀性较大。如抗氧剂、抗挤压剂中的硫、磷化合物可使NBR严重硬化，胺类对FKM侵蚀严重等。
2．硫化体系的影响
随交联密度增加，分子间作用力增大，硫化胶网络结构致密，自由空间减小，油难以扩散。所以应适当增加交联剂用量，提交联密度。
3．填充剂和增塑剂的影响
当填充剂和增塑剂用量增加时，硫化胶的溶胀率降低。因为溶胀主要是硫化橡胶网络中渗入油而引起的体积增加，增加填料和增塑剂的用量，即降低了胶料中橡胶的体积分数，有助于提高耐溶胀性。通常填料的活性越高，与橡胶的结合力越强，硫化胶的体积溶胀越小。
4．防护体系的选择
耐油橡胶制品经常在温度较高的热油中使用，因此防老剂在油中的稳定性十分重要，假如硫化胶中的防老剂在油中被抽出，则制品的耐热老化性能会大大降低。
（四）耐化学腐蚀性
当橡胶制品和化学药品接触时，由于氧化作用常常引起橡胶和配合剂的分解，造成硫化胶的腐蚀或溶胀。这些化学药品主要是各种酸、碱、盐溶液，它们主要是以水溶液状态出现的。
2．耐化学腐蚀性的配合体系
（1）橡胶的选择耐腐蚀橡胶应具有较高的饱和度，而且要尽量消除或减少活泼的取代基团，或者是引进某些取代基把橡胶分子结构中的活泼部分稳定起来。
（2）硫化体系增加交联密度、提高硫化胶的弹性模量是提高耐化学腐蚀性的重要措施之一。
（3）填充体系耐化学腐蚀的胶料配方所选用的填充剂应具有化学惰性，不易与化学腐蚀介质反应，不被侵蚀，不含水溶性的电解质杂质。
（4）增塑体系应选用不被化学药品抽出、不易与化学药品起化学作用的增塑剂。例如酯类和植物油类增塑剂，在碱液中易产生皂化作用，在热碱液中往往会被抽出，致使制品体积收缩，甚至丧失工作能力。
（五）减振阻尼性
减振橡胶的主要性能指标是：①硫化胶的静刚度，即硫化胶的弹性模量；②硫化胶的阻尼性能，即阻尼系数tanδ；③硫化胶的动态模量。除上述关键性能指标外，还应考虑疲劳、蠕变、耐热以及金属黏合强度等性能。
1．橡胶的选择
减振橡胶的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构，例如分子链上引入的侧基体积较大时，阻碍链段运动，增加了分子之间的摩擦，使阻尼系数tanδ增大。结晶的存在也会降低体系的阻尼特性，例如在减振效果较好的CIIR中混入结晶的IR时，并用胶的阻尼系数tan δ将随IR含量增加而降低。
tanδ由大到小的排列顺序是：IIR＞NBR＞CR、SBR＞Q、EPDM、PU＞NR＞BR。NR的tan δ虽然比较小，但其耐疲劳性、生热、蠕变与金属黏合等综合性能最好，所以NR还广泛地用于减振橡胶。
2．硫化体系的影响
硫化体系与硫化胶的刚度、tanδ、耐热性、耐疲劳性均有关系。一般硫化胶网络中硫原子越少，交联键越牢固，硫化胶的弹性模量越大，tanδ越小。
在SBR中随硫黄用量增加，静刚度上升，阻尼系数下降，动刚度基本不变。
3．填充体系的影响
填充体系与硫化胶的动模量、静模量、tanδ有密切关系，当硫化胶受力产生形变时，橡胶分子链段与填料之间或填料与填料之间产生摩擦使硫化胶的阻尼增大。填料的粒径越小，比表面积越大，与橡胶分子的接触面越大，其物理结点越多，触变性越大，在动态应变中产生的滞后损耗越大。因此填料的粒径越小，活性越大，硫化胶的阻尼性、动模量和静模量也较大。
为了尽可能提高减振橡胶的阻尼特性，降低蠕变及性能对温度的依赖性，往往在高阻尼的隔振橡胶中配合一些特殊的填充剂，例如蛭石、石墨等。
4．增塑体系的影响
用作减振橡胶的增塑剂，如要求阻尼峰加宽，应使用与橡胶不相容或只有一定限度溶解度的增塑剂。
（六）电绝缘性
电绝缘性一般通过绝缘电阻（体积电阻率和表面电阻率）、介电常数、介电损耗、击穿电压来表征。
橡胶配方大全 橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下： 1、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； 3、成本低、价格便宜； 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 5、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； 6、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ①在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。 橡胶配方的表示形式 天然橡胶(NR)基础配方
注：硫化时间为140℃×10min，20min，40min，80min。NBS为美国国家标准局编写 丁苯橡胶(SBR)基础配方 Phr指每百质量份橡胶的分量数 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 注：硫化时间为150℃×15min，30min，60min 丁基橡胶(IIR)基础配方
注：硫化时间为150℃×20min ， 40min ，80min ；150℃×25min ，50min ，100min 丁腈橡胶（NBR ）基础配方 注：硫化时间为150℃×10min ， 20min ，80min 顺丁橡胶(BR)基础配方 注：硫化时间为145℃×25min ，35min ，50min 异戊橡胶（IR ）基础配方
（塑料橡胶材料）橡胶配方设计与性能的关系
橡胶配方设计和性能的关系 一、橡胶配方设计和硫化橡胶物理性能的关系 （一）拉伸强度 拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命和拉伸强度有较好的相关性。 研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。 下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1．橡胶结构和拉伸强度的关系 相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。 主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。 随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，和分子链平行方向的拉伸强度增加。 2．硫化体系和拉伸强度的关系 欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。 交联键类型和硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3．补强填充体系和拉伸强度的关系 补强剂的最佳用量和补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径
越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。 4．增塑体系和拉伸强度的关系 总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于俩者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），最好采用酯类和芳烃油软化剂。 为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利壹些。 5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法 （1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。 （2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶和填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。 （3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料和橡胶大分子间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而且能够改善硫化胶的力学性能。 （二）定伸应力和硬度 定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，俩者均表征硫化胶产生壹定形变所需要的力。定伸应力和较大的拉伸形变有关，而硬度和较小的压缩形变有关。 1．橡胶分子结构和定伸应力的关系 橡胶分子量越大，游离末端越少，有效链数越多，定伸应力也越大。
热熔胶配方共混的配方设计 热熔胶是由主体聚合物、增粘树脂、黏度调节剂、填料及抗氧剂等几部分构成的。作为热熔胶主成分的化合物应满足以下要求：加热时能很快熔融;长时间或局部加热不会发生氧化、分解或变质;其熔融黏度的变化应有规律可循;冷却后粘接处应保持足够的柔软性和粘接强度。其中以EV A(乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物)为主成分的热熔胶目前市场占有率最大(约50%)，其次是以热塑性弹性体中的SBS(苯乙烯- 丁二烯- 苯乙烯嵌段共聚物)、SIS( 苯乙烯- 异戊二烯- 苯乙烯嵌段共聚物)、SEBS(苯乙烯- 乙烯- 丁烯- 苯乙烯嵌段共聚物)、SEPS(苯乙烯- 乙烯- 丙烯- 苯乙嵌段共聚物)等为主成分的热熔胶，约占市场份额的30%。另外还有以热塑性聚酯、聚酰胺、聚氨酯为主成分的热熔胶，它们所占市场比例较小。 近年来热熔胶的发展动向主要是拓宽其应用范围，提高附加值。如开发反应型热熔胶、水溶性热熔胶、溶剂型热熔胶、水敏性热熔胶、可生物降解热熔胶及热熔压敏胶等以满足不同的市场需求。传统的聚合物主体树脂已无法满足这些要求，虽然加入各种助剂可以改善某方面的性能，但同时也会削弱其他性能，所以对基体树脂进行改性就显得尤为必要。由于热熔胶的生产就是一个高分子聚合物调配共混的过程，仅以大量实验为基础获得的配方不一定就是最佳配方，还会耗费大量材料和时间，影响开发进度。因此将聚合物的共混理论应用于热熔胶目前大多数热熔胶的制备是应用物理方法进行熔体共混，即将聚合物加热到其黏流温度以上分解温度以下，使其呈良好的熔融流动状态，通过外力场(主要是剪切力)作用实现共混。但受共混组分各自加工特性限制，如果各组分间黏度、加工温度等相差过大，则难以达到预期效果。现在许多新型热熔胶中普遍采用的是化学共混方法，即在共混过程中使组分间发生化学反应，或者利用组分间化学反应来控制聚合物分散程度，如反应性共混、互穿聚合物网络(IPN)等。 反应性共混是指在共混过程中加入活性单体、催化剂(引发剂)进行原位复合，在共混物组分中形成接枝或嵌段，从而改善其与某些材料之间的亲和性。例如在聚乙烯中引入极性的马来酸酐单进行接枝共聚，可明显改善其粘接性能。 文献报道未接枝聚乙烯热熔胶胶接碳钢的剪切强度为0. 2 MPa，接枝率0. 06%的南京塑泰聚乙烯热熔胶胶接碳钢时，其剪切强度为1. 24 MPa，当接枝
（塑料橡胶材料）橡胶配方设计综合实验
高分子材料和工程专业实验 橡胶配方设计综合实验 实验报告 班级：08030342班 组别：第六组 橡胶配方设计综合实验 一、实验目的 1、加深对丁腈橡胶的配方、各组分的作用原理及加工方法的认识。 2、进壹步领会橡胶的塑炼、混炼的意义和原理。 3、进壹步了解橡胶的硫化模压成型的基本方法，掌握塑炼混炼、压制硫化设备的操作方法及安全措施。 4、掌握炭黑的含量对橡胶力学性能的影响规律。 5、掌握数据处理和分析的方法。 二、实验原理 丁腈橡胶制品的生产，首先有壹个配料的问题，即在丁腈橡胶（生胶）中加入壹定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其他助剂，使之形成多组分体系。本实验固定其他组分的含量，改变炭黑的用量，研究炭黑的含量对橡胶力学性能的影响。在壹定的温度下，首先塑炼
丁腈橡胶，再将配好的实验原理进行混炼使各种助剂实现良好的分散，通过辊压成片，剪成壹定形状的胶料，放入试样模具中，经过硫化成型成为所需的试样。通过不同规格的裁刀，冲裁成性能测试的样品。然后测试橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度。找出炭黑含量对橡胶力学性能的影响规律。 三、实验所用原料及仪器、设备 1、实验用的原材料及参考配方 2、实验用仪器及设备 （1）开放式炼塑机（SK-160B） 辊筒工作直径=160mm，辊筒工作长度=320mm，前辊转速=24.0r.p.m,后辊转速 =17.8r.p.m,最大辊间距=4.5mm，最小压片厚度=0.2mm。壹次加料量=100～200g，辊筒最高加热温度≤200℃ （2）平板硫化机（XKLB-25D） 额定表压=145kg/cm2，油缸活塞直径D=160mm，电热板面积=360*360mm，模板最大
胶配方的设计与运用 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。 一，.对各种橡胶物性要有充分地了解。 天然胶物性； A. 天然橡胶加热后慢慢软化，到130—140度则完全软化至熔融状态，温度降低至零度时渐变硬，到-70度变成脆性物质。天然胶的回弹率在0-100度内可达50-85%升至130度时仍保持正常的使用性能。伸长率最高可达1000%。天然橡胶是一种结晶性橡胶，自补强性大，具有非常好的机械性能。纯胶的拉伸强度达17—25MPA，补强硫化胶达25—35MPA，曲绕达到20万次以上，这是因为天然胶，滞后损失小，生热低的结果。天橡胶具有较好的汽密性。天然橡胶的老化性能差，不加老防剂的橡胶，在强烈的阳光下曝晒4—7天后即出现龟裂现象。与一定浓度的臭氧在几秒钟内即发生裂口。 天然胶耐碱性好，但不耐强酸。耐极性溶剂，故不耐非极性熔剂，耐油性差。
天然胶的配合，普通硫化体系硫黄用量2.0-2.4 促进剂用量1.2-0.5。半有效硫化体系硫黄1.0-1.7 促进剂2.5-1.2，有效硫化体系硫黄0.4-0.8，促进剂5.0-2.0。普通硫黄体系多硫交联健多，而单硫健少。多硫健能低，稳定性差，耐热、耐老化性差。但综合物理机械性能好。普通硫黄硫化体系，硫黄加多时易喷硫，可用不溶性硫黄替代，不容性硫黄可改善硫化胶料半成品的物理机械性能，解决高温下出现的橡胶返原因题。可以改善拉伸、定伸应力、及弹性，胎面胶使用还可以改善磨耗。但有一个缺点，硫速快易焦烧。 有效硫化体系不发生硫化返原现象，一般用于制造要求低蠕变率、高弹性、生热低的优良制品。硫黄加量一般为0.6—0.7份，氧化锌为3.5-5份，载硫体一般采用TMTD及N，N-二硫化二二吗啡啉硫黄给于体。有效硫化体系的老化性能也大大地得到了改善。 半有效硫化体系，有着硫黄硫化体系的机械物理性能，有效硫化体系的低蠕变、弹性、生热低等物性。硫化返原现象在两者之间。可使用秋兰姆类，但有易喷霜、焦烧等缺点。常用硫黄给予体DTDM二硫代二吗啡啉，在硫化中DTDM可完全替代硫黄时，形成有效硫化体系。它的优点是焦烧时间长、不喷霜不污染，硫化胶的物理机械性能良好。在全天然胶配方中，胶料的耐磨性、动态性能、耐老化性、抗返原性。和曲绕性能都明显提高。DTDM在天然胶中的用量是0.5份相当于1份硫黄。在70/30天然/顺丁中相当于0.6-0.8份硫黄。50/50时相当于0.5份硫黄。DTDM的用量不宜超过1份。
聚氨酯胶的配方设计 胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的,对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,要考虑到所制成的胶粘剂的施工性(可操作性)，固化条件及粘接强度，耐热性，耐化学品性，耐久性等性能要求。 1.聚氨酯分子设计——结构与性能聚氨酯由于其原料品种及组成的多样性,因而可合成各种各样性能的高分子材料，例如从其本体材料(即不含溶剂)的外观性严主讲,可得到由柔软至坚硬的弹性体，泡沫材料，聚氨酯从其本体性质(或者说其固化物)而言,基本上届弹性体性质,它的一些物理化学性质如粘接强度，机械性能，耐久性，耐低温性，耐药品性,主要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构，所以,要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,首先要进行分子设计,即从化学结构及组成对性能的影响来认识，有关聚氨酯原料品种及化学结构与性能的关系。 2. 从原料角度对PU胶粘剂制备进行设计聚氨酯胶粘剂配方中一般用到三类原料:一类为NCO类原料(即二异氰酸酯或其改性物、多异氰酸酯),一类为oH类原料(即含羟基的低聚物多元醇、扩链剂等,广义地说,是含活性氢的化合物,故也包括多元胺、水等),另有一类为溶剂和催化剂等添加剂，从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,其方法有下述两种。 (1).由上述原料直接配制最简单的聚氨酯胶粘剂配制法是0H类原料和NCO类原料(或及添加剂)简单地混合，直接使用，这种方法在聚氨酯胶粘剂配方设计中不常采用,原因是大多数低聚物多元醇分子量较低(通常聚醚Mr<6000,聚酯Mr<3000),因而所配制的胶粘剂组合物粘度小，初粘力小，有时即使添加催化剂,固化速度仍较慢,并且固化物强度低, 实用价值不大，并且未改性的TDI蒸气压较高,气味大，挥发毒性大,而MDI常温下为固态,使用不方便,只有少数几种商品化多异氰酸酯如PAPlDesmodur RDesmodur RFCoronate L等可用作异氰酸酯原料。不过,有几种情况可用上述方法配成聚氨酯胶粘剂例如 1)由高分子量聚酯(Mr5000-50000)的有机溶液与多异氰酸酯溶液(如Coronate L)组成的双组分聚氨酯胶粘剂,可用于复合层压薄膜等用途,性能较好，这是因为其主成分高分子量聚酯本身就有较高的初始粘接力,组成的胶粘剂内聚强度大; (2)由聚醚(或聚酯)或及水，多异氰酸酯，催化剂等配成的组合物,作为发泡型聚氨酯胶粘剂，粘合剂,用于保温材料等的粘接制造等,有一定的实用价值。 (2).NCO类及OH类原料预先氨酯化改性如上所述,由于大多数低聚物多元醇的分子量较低,并且TDI挥发毒性大,MDI常温下为固态,直接配成胶一般性能较差,故为了提高胶粘剂的初始粘度，缩短产生一定粘接强度所需的时间,通常把聚醚或聚酯多元醇
第二节橡胶配方设计与性能的关系 一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系 （一）拉伸强度 拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。 研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的在因素。 下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。 1．橡胶结构与拉伸强度的关系 相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。 主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，拉伸强度随之增大。 随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。 2．硫化体系与拉伸强度的关系 欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。 交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。 3．补强填充体系与拉伸强度的关系 补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。 4．增塑体系与拉伸强度的关系 总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于两者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），最好采用酯类和芳烃油软化剂。 为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。 5．提高硫化胶拉伸强度的其他方法 （1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。 （2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶与填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。 （3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料与橡胶大分子间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而且可以改善硫化胶的力学性能。 （二）定伸应力和硬度 定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，两者均表征硫化胶产生一定形变所需要的力。定伸应力与较大的拉伸形变有关，而硬度与较小的压缩形变有关。
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 湿固化型聚氨酯胶 1.湿固化机理：湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。 2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)： (1)聚氨酯浇注型橡胶的基料； (2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料； (3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料； (4)聚氨酯密封胶粘剂的粘料。 该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。 3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份 MDI 26份 TDI(80/20) 8.7份 1，4-丁二醇 4.1份 将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。 配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份 聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 单组分胶粘剂配方和合成机理 湿固化型胶 1.湿固化机理：湿固化型胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型胶粘剂固化后的胶层组成是胶粘剂—聚脲结构。 2.软木用胶:将以NCO为端基的胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。该胶粘剂是湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)： (1)浇注型橡胶的基料； (2)建筑用防水材料的粘料； (3)田径运动场地用橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料； (4)密封胶粘剂的粘料。 该胶粘剂还可用于泡沫、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。 3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份 MDI 26份 TDI(80/20) 8.7份 1，4-丁二醇 4.1份
将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。 配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份 聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份 MDI315份 氢化萜烯酚醛树脂180份 按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。 按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。 单组分胶粘剂按预聚体：硅烷化合物：萜烯增粘剂=271：6：70(质量份数)混合配制。用于玻璃-帆布、铝-铝、冷轧钢-冷轧钢的粘接。 配方3：高活性聚醚多元醇(M=5500) 2556份 PAPI(平均官能团度2．1) 5108份 苯乙烯568份 丙烯腈568份 高活性聚醚多元醇与PAPI于100℃反应，制得预聚体，于此预聚体中，要3h内慢慢加人苯乙烯和丙烯腈的混合液，并每隔1h 添加28份偶氮二异丁腈(ABIN)，最后再反应2h，并于120℃减压抽除未反应单体，制得产品粘度为6000Pa·s，外观为浅褐色不透明的粘稠液，NCO含量为12.9％。 称取上述预聚体100份，加入20份炭黑、2.5份惰性填料，制成湿固化接枝型单组分胶粘剂，其剪切强度达8MPa，而且有触变性。而未接枝的胶粘剂，其剪切强度为5MPa，外观为自由流动的粘稠液。 配方4 ：聚醚多元醇(M=2800) 200份
单组分聚氨酯胶粘剂配方 和合成机理 Modified by JEEP on December 26th, 2020.
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理 单组分胶粘剂配方和合成机理 湿固化型胶 1.湿固化机理：湿固化型胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型胶粘剂固化后的胶层组成是胶粘剂—聚脲结构。 2.软木用胶:将以NCO为端基的胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。该胶粘剂是湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)： (1)浇注型橡胶的基料； (2)建筑用防水材料的粘料； (3)田径运动场地用橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料； (4)密封胶粘剂的粘料。 该胶粘剂还可用于泡沫、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。 3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份 MDI 26份 TDI(80/20) 份 1，4-丁二醇份
将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约％的预聚体。该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。胶膜的拉伸强度可达，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。 配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份 聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份 MDI315份 氢化萜烯酚醛树脂 180份 按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。 按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪份制成硅烷化合物。 单组分胶粘剂按预聚体：硅烷化合物：萜烯增粘剂=271：6：70(质量份数)混合配制。用于玻璃-帆布、铝-铝、冷轧钢-冷轧钢的粘接。 配方3：高活性聚醚多元醇(M=5500) 2556份 PAPI(平均官能团度2．1) 5108份 苯乙烯568份 丙烯腈568份 高活性聚醚多元醇与PAPI于100℃反应，制得预聚体，于此预聚体中，要3h内慢慢加人苯乙烯和丙烯腈的混合液，并每隔1h添加28份偶氮二异丁腈(ABIN)，最后再反应2h，并于120℃减压抽除未反应单体，制得产品粘度为6000Pa·s，外观为浅褐色不透明的粘稠液，NCO含量为％。 称取上述预聚体100份，加入20份炭黑、份惰性填料，制成湿固化接枝型单组分胶粘剂，其剪切强度达 8MPa，而且有触变性。而未接枝的胶粘剂，其剪切强度为5MPa，外观为自由流动的粘稠液。
天然橡胶与丁苯橡胶并用绝缘料配方设计 橡胶配方设计原则 橡胶 来源：橡胶人才网橡胶配方设计原则，橡胶配方设计原则，常用橡胶介绍添加时间：2010-08-03 浏览次数：59 次进入论坛交流橡胶配合剂以恰当的品种与比例组合，通过一定的加工工艺，按橡胶制品的结构而制成橡胶制品。其结构设计、配方设计、加工工艺作为橡胶制品生产过程三个重要组成成分。它们相互独立，同时又想和联系、协同、制约，它们本身之间的橡胶配合剂以恰当的品种与比例组合，通过一定的加工工艺，按橡胶制品的结构而制成橡胶制品。其结构设计、配方设计、加工工艺作为橡胶制品生产过程三个重要组成成分。它们相互独立，同时又想和联系、协同、制约，它们本身之间的作用都有可能对橡胶制品的物化性能、使用性能、寿命、外观质量、生产成本起决定性作用，配方设计者首先应该确立“整体协调统一”的观念，其次应该在整体统一的基础上最求和体现配方设计者或企业的风格、特长以及实力，使在竞争中出于某种优势地位。此外作为配方设计者栽培放研究中还应该追求高技术含量；追求新知识、新技术的综合灵活运用；追求技术创新和技术突破；追求资源的综合而充分的利用和环境效益。这就要求皮放设计人员应该具有丰厚而且全面的基础知识和丰富的配方设计经验，以及对产品的深入认识、研究和超前的市场竞争意识。有机的结合设备能力和工艺条件，已做到配方设计和其他要素的有机统一。最终的期望值应该是：将材料性能利用到极限，尽可能的充分利用结构因素、设备能力和工艺条件，工艺成熟、可靠油尽可能简化，人工、设备、能源、原材料成本尽可能低或消耗尽可能韶，质量可靠而效率尽可能高。在某些方面有独特性能。橡胶配方设计原则：1、保证硫化酸具有指定的技术性能。2、所用的生胶、聚合物和各种原料容易得到。 3、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品能顺利生产。 4、成本、价格便宜。橡胶配方设计指导思想及设计原则橡胶品种（简写符号）化学组成性能特点主要用途1．天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易橡胶品
胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的，对聚氨酯胶粘剂进行配方设计，要考虑到所制成的胶粘剂的施工性(可操作性)、固化条件及粘接强度、耐热性、耐化学品性、耐久性等性能要求。 1. 聚氨酯分子设计——结构与性能 聚氨酯由于其原料品种及组成的多样性，因而可合成各种各样性能的高分子材料。例如从其本体材料(即不含溶剂)的外观性严主讲，可得到由柔软至坚硬的弹性体、泡沫材料。聚氨酯从其本体性质(或者说其固化物)而言，基本上届弹性体性质，它的一些物理化学性质如粘接强度、机械性能、耐久性、耐低温性、耐药品性，主要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构。所以，要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计，首先要进行分子设计，即从化学结构及组成对性能的影响来认识。有关聚氨酯原料品种及化学结构与性能的关系。 2. 从原料角度对PU胶粘剂制备进行设计 聚氨酯胶粘剂配方中一般用到三类原料：一类为NCO类原料(即二异氰酸酯或其改性物、多异氰酸酯)，一类为oH类原料(即含羟基的低聚物多元醇、扩链剂等，广义地说，是含活性氢的化合物，故也包括多元胺、水等)，另有一类为溶剂和催化剂等添加剂。从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计，其方法有下述两种。 (1).由上述原料直接配制 最简单的聚氨酯胶粘剂配制法是0H类原料和NCO类原料(或及添加剂)简单地混合、直接使用。这种方法在聚氨酯胶粘剂配方设计中不常采用，原因是大多数低聚物多元醇分子量较低(通常聚醚 Mr<6000，聚酯Mr<3000)，因而所配制的胶粘剂组合物粘度小、初粘力小。有时即使添加催化剂，固化速度仍较慢，并且固化
物强度低，实用价值不大。并且未改性的TDI蒸气压较高，气味大、挥发毒性大，而MDI常温下为固态，使用不方便，只有少数几种商品化多异氰酸酯如PAPl、Desmodur R、Desmodur RF、Coronate L等可用作异氰酸酯原料。 不过，有几种情况可用上述方法配成聚氨酯胶粘剂。例如：(1)由高分子量聚酯(Mr5000-50000)的有机溶液与多异氰酸酯溶液(如 Coronate L)组成的双组分聚氨酯胶粘剂，可用于复合层压薄膜等用途，性能较好。这是因为其主成分高分子量聚酯本身就有较高的初始粘接力，组成的胶粘剂内聚强度大； (2)由聚醚(或聚酯)或及水、多异氰酸酯、催化剂等配成的组合物，作为发泡型聚氨酯胶粘剂、粘合剂，用于保温材料等的粘接、制造等，有一定的实用价值。 (2)．NCO类及OH类原料预先氨酯化改性 如上所述，由于大多数低聚物多元醇的分子量较低，并且TDI挥发毒性大，MDI 常温下为固态，直接配成胶一般性能较差，故为了提高胶粘剂的初始粘度、缩短产生一定粘接强度所需的时间，通常把聚醚或聚酯多元醇与TDI或MDI单体反应，制成端NCO基或OH基的氨基甲酸酯预聚物，作为NCO成分或OH成分使用。 3. 从使用形态的要求设计PU胶 从聚氨酯胶粘剂的使用形态来分，主要有单组分和双组分。 A.单组分聚氨酯胶粘剂 单组分聚氨酯胶粘剂的优点是可直接使用，无双组分胶粘剂使用前需调胶之麻烦。单组分聚氨酯胶粘剂主要有下述两种类型。 (1)以一NCO为端基的聚氨酯预聚物为主体的湿固化聚氨酯胶粘剂，合成反应利用空气中微量水分及基材表面微量吸附水而固化，还可与基材表面活性氢基团反
橡胶配方设计基本原理(2006/10/10 13:53) 从事橡胶技术工作时，首先会面对下述各问题： ─—什么叫做橡胶配方？ ─—如何设计橡胶配方？ ─—成功的橡胶配方是什么？ 事实上，橡胶配方技术乃是一种选择和运用材料之科学和艺术。一般之橡胶配方目的有三：首先是使橡胶制品具有实用之物性；其次是能配合现有加工设备进行良好之加工作业；最后是以可能之最低成本之配料达到符合客户所要求之物性水平。 换言之，设计橡胶配方最需考虑之三要素为配料之物性者、加工性和成本，并使三者获得一个适当之平衡点，此即配方设计都最主要之工作。 配方中常用之添加剂可摘要分类成十个主要成份： ?橡胶或弹性体（elastomers ）: 橡胶配方设计第一个步骤也是最重要的步骤即为选择橡胶基材或原料胶。橡胶为工程材料之一种，不论其组成为何，都 带有一些共通之基本特性。所有橡胶都带有弹性，可弯曲性、韧性、不易透水和透空气等性质。除了这些共通特性外，每种橡胶因组成之不同，各自具有其本身之性质。 ?加硫剂（Vulcanizing agents ）: 添加加硫剂之目的是使配料产生化学反应而在橡胶分子之间产生架桥（cross linking ）之现象而改变橡胶之物性。化学架桥作用使橡胶配料由柔软、带粘性之热可塑体变成强韧之热固物，此时受温度之影响较少。到目前为止，硫磺仍是最广泛使用之加硫剂。其它载硫剂（ sulfur donor ）如二硫化秋兰姆类之TMTD(TUEX) 有时亦用作全部或局部取代元素硫磺于低硫或无硫加硫系统之配方，使制品得以改善其耐热性。配方设计者其第二个最重要之工作为对于配料加硫系统，加硫剂和促进剂之选择。 ?加硫促进剂（Accelerators ）: 加硫促进剂可使配料硫化速率加快而缩短加硫时间。 ?活化剂（Activators ）和迟延剂(Retarders): 活化剂是用来帮助促进剂增强其活性和效能，最常用之活化剂有锌氧粉、硬脂酸、氧化铅、氧化镁和胺类（H ）。 ?防老剂（Antidegradants ）: 防老剂可延缓橡胶制品因受氧气、臭氧、热、金属催化作用和屈曲运动之影响而劣化。因此添加防老剂于配料后可以增强制品之耐老化性并延长其使用寿命。 ?加工助剂（Processing aids ）： 加工助剂顾名思义即是帮助配料便于加工作业，如混炼压延、押出和成型等。 ?填充剂（Fillers ）: 填充剂可以增强配料之物性，帮助加工性或降低其成本。补强性填充剂可以增加制品之硬度、抗张强度、定伸强度（modulus ）、抗撕裂强度和耐磨性。一般常用碳烟或细颗粒之矿质材料。 ?可塑性（Plasticizer ），软化剂和增粘剂(Tackfier): 可塑性、软化剂和增粘剂是用于帮助胶料混练，改变其粘度，增强配料粘性，改善制品在低温之柔曲性，或代替部份胶料而不致对物性有太多之影响。大体而言，这些类之添加剂可当作加工助剂或扩展剂。
抗撕裂性能聚氨酯橡胶配方设计 摘要：设计聚氨酯配方。通过加入各种助剂改善聚氨酯橡胶的性能，并加入炭黑显著提高其抗撕性能。 关键字：橡胶配方抗撕裂性 一、聚氨酯及其性能与用途 聚氨酯（PU）树脂是异氰酸酯和含活泼氢的聚醚或聚酯多元醇发生亲核加成反应制备的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。杨氏模量介于橡胶与塑料之间，具有耐磨性，耐油，耐撕裂，耐化学腐蚀，耐射线辐射与其材质粘结性好，高弹性和吸振能力强等优异性能。聚氨酯有很多种用途如，服装运动用品聚氨酯改变了服装的风格，在我们的生活里发挥着作用。其代表产品有舒适、柔软、具伸缩性及弹性设计自由的氨纶弹性纤维。在居室用品方面，聚氨酯应用制品展示着其舒适性。具有优良耐磨耗性及附着性的聚氨酯胶粘剂在录音/录像带、电脑用磁盘及IC卡和电子乘车票等制造过程中，被作为各种记录媒体磁性材料的粘接剂，使记录密度得到提高。具有隔热及隔音功能的车顶材，具有舒适性要求的汽车座垫，阻隔噪音及振动保持安静空间的车底材料和密封材料。由于聚氨酯的优良性能和广泛用途，应充分研究和设计聚氨酯。现就课程要求做如下设计。 二、配方设计基本原则 1、总的设计基本原则 a、制品的性能要求 b、成型加工性能的要求 c、选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理 d、配方成本应在满足上述三条的前提下，尽量选用质量稳定可靠、价格低的原材料；必要时采用不同品种和价格的原材料复配;适当加入填充剂，降低成本 2、橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下： a、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； b、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； c、成本低、价格便宜； d、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； e、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； f、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ①在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。 三、配方设计 1、聚氨酯合成配方 a、合成原料：甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚四氢呋喃（PDMF）
橡胶制品的配方设计原理 一、橡胶的并用。 无论是什么橡胶不可能具有十全十美的性能，使用部门往往对产品提出多方面的性能要求，为了满足此目的，而采用橡胶并用的方法。如，为提高二烯烃类橡胶耐热、耐光老化性能，可加入氯磺化聚乙烯。丁睛橡胶的耐粙性很好，但耐寒性不好，若并用10%的天然胶，便可改善它的耐寒性。在橡胶中并用高苯乙烯、改性酚醛树脂、三聚氰胺树脂等都可改善橡胶的补强性能。合成橡胶的工艺性能一般都不够好，特别是饱和较高的合成橡胶，无论是炼胶、压延、贴合、硫化等性能都比较差，所以常加入天然橡胶或树脂。以改善其未硫化胶的加工性能。如，丁苯橡胶加入5-20份低压聚乙烯，可减少丁苯橡胶的收缩率。乙丙橡胶中加入酚醛树脂可提高粘性。加入天然胶对一般合成橡胶的工艺性能都会有所改善。为了改进工艺加工性能，并用天然胶或树脂的比例一般都在20%以下。有些合成橡胶性能优良，但价格昂贵，在不损害原物性的前提下，并用其它橡胶或树脂是完全可行的，如，丁睛胶中并用聚氯乙烯或丁苯胶中掺入天然橡胶，都能起到这一作用。 1. 橡胶并用必须具有一定的相溶性，对橡胶来说天然、顺丁、异戊橡胶等能以任何比例均一地混合，最终达到相溶状态。而天然胶与丁基橡胶就不能均一地混合。若硬性机械地混合，所得硫化胶的实际使用性能会显着地下降，这是因为它们的相溶性很差。并用体系最重要的因素是相溶性，从应用的观点来看，如果混合不均，非但达不到并用的目的，反而影响工艺加工，特别是硫化。因此，并用
问题的焦点是两种橡胶能否相互混合，以及混合后达到什么样的相容程度。固体橡胶并用时，因橡胶本身粘度很大，高分子的布朗运动不像液体那么容易，扩散速度较慢，对大分子的位移造成很大的阻力，严重影响橡胶间的互容作用。为此在工业生产中都采用机械力强化分子运动，用提高温度和加入软化剂的方法来降低粘度，以促进两种橡胶的混合，所以产物从宏观上来看虽没有相分离，但真正达到溶解状态也不是很多的，其原因包括下来有以下几点，橡胶的极性、内聚能密度、橡胶的结晶、橡胶的分子量等。橡胶网为广大从事橡胶行业的朋友提供交流学习交易的平台。 2.分散性，高分子固相体橡胶的粘度高，纵然选择相容性较好的的两种橡胶，用开练机、密练机在高剪切作用下混合，要像低分子液体那样，呈分子状态的均一分散状态，也是很因难的。橡胶分子的布朗运动不象液体那样自由，扩散速度较慢，从外表上看是均一地混合了，由于两种或多种橡胶的分散状态在广泛的范围内变化，并用胶的物理性能将产生很大的差异。两种橡胶在空气中混合时，由于相容性的不一致可产生两种不同的分散状态。，即均相分散状态和非均相分散状态，实际上并用达到均相分散状态的可能性很小，在部分是非均相分散状态组分之间仍然保持一定的界面。以不连续相（岛相）分散于连续相（海相）中的分散状态。非均相分散状态分为以下三级A,宏观非均相级，区域尺寸为10-100微，B,微观非均相为0.1-2微C,半均相级成接枝或嵌段两种共聚体。一种并用体的分散状态不可能单一纯地存在着一个状态，而是以几种状态并存的局面，只不过某一级为主而已。 3.共硫化，除了相容性和分散性外，橡胶并用的另一个重要因素是共硫化性。它是指并用橡胶的硫化体系选择和硫化速度的调整问题。对相同硫化速度而言，通用橡胶以天然胶为最快，其次是异戊橡胶，顺丁橡胶、乳聚顺丁、丁苯胶。硫化速度较慢的橡胶可采用减少硫黄，增加促进剂的方法，以与天然橡胶的硫化速度互相配合。一般对同一硫化速度的橡胶，天然橡胶为高硫黄低促进剂、丁苯橡
橡胶配方的设计与运用 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。 一，.对各种橡胶物性要有充分地了解。 天然胶物性： A. 天然橡胶加热后慢慢软化，到130—140度则完全软化至熔融状态，温度降低至零度时渐变硬，到-70度变成脆 性物质。天然胶的回弹率在0-100度内可达50-85%升至130度时仍保持正常的使用性能。伸长率最高可达1000%。天然橡胶是一种结晶性橡胶，自补强性大，具有非常好的机械性能。纯胶的拉伸强度达17—25MPA，补强硫化胶达 25—35MPA，曲绕达到20万次以上，这是因为天然胶，滞后损失小，生热低的结果。天橡胶具有较好的汽密性。天然橡胶的老化性能差，不加老防剂的橡胶，在强烈的阳光下曝
晒4—7天后即出现龟裂现象。与一定浓度的臭氧在几秒钟内即发生裂口。 天然胶耐碱性好，但不耐强酸。耐极性溶剂，故不耐非极性熔剂，耐油性差。 天然胶的配合，普通硫化体系硫黄用量2.0-2.4 促进剂用量1.2-0.5。半有效硫化体系硫黄1.0-1.7促进剂2.5-1.2，有效硫化体系硫黄0.4-0.8，促进剂5.0-2.0。普通硫黄体系多硫交联健多，而单硫健少。多硫健能低，稳定性差，耐热、耐老化性差。但综合物理机械性能好。普通硫黄硫化体系，硫黄加多时易喷硫，可用不溶性硫黄替代，不容性硫黄可改善硫化胶料半成品的物理机械性能，解决高温下出现的橡胶返原因题。可以改善拉伸、定伸应力、及弹性，胎面胶使用还可以改善磨耗。但有一个缺点，硫速快易焦烧。 有效硫化体系不发生硫化返原现象，一般用于制造要求低蠕变率、高弹性、生热低的优良制品。硫黄加量一般为0.6—0.7份，氧化锌为3.5-5份，载硫体一般采用TMTD及N，N-二硫化二二吗啡啉硫黄给于体。有效硫化体系的老化性能也大大地得到了改善。 半有效硫化体系，有着硫黄硫化体系的机械物理性能，有效硫化体系的低蠕变、弹性、生热低等物性。硫化返原现象在两者之间。可使用秋兰姆类，但有易喷霜、焦烧等缺点。常用硫黄给予体DTDM二硫代二吗啡啉，在硫化中DTDM
聚氨酯粘接机理
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聚氨酯粘接原理 一、金属、玻璃、陶瓷等的粘接 金属、玻璃等物质表面张力很高,属于高能表面,在异氰酸酯胶ＰU胶水固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键,在一定条件下能在粘接面上聚集,形成高表面张力胶粘层。一般来说,胶水中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高,胶粘层的表面张力越大,胶越坚韧，能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较高。 含一NCＯ基团的异氰酸酯胶胶水对金属的粘接机理如下: 金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物),一ＮCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物,一NCO基团还能与金属水合物形成共价键等。 在无一NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键,并且以TDI、MDＩ为基础的聚氨酯胶水含苯环,具有冗电子体系,能与金属形成配价键。金属表面成分较为复杂,与PU胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂。 玻璃、石板、陶瓷等无机材料一般由Aｈ０９、Ｓ0２、CaO和Ｎa20 等成分构成,表面也含吸附水、羟基,粘接机理大致与金属相同。 二、塑料、橡胶的粘接 橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶水或橡胶类胶水改性的多异氰酸酯胶水,胶水中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀,多异氰异氰酸酯胶酸酯胶水分子量较小,可渗入橡胶表层内部,与橡胶中存在的活性氢反应,形成共价键。多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲,并且在加热固化时异氰酸酯会发生自聚,形成交联结构，与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络（IPI），因而胶粘层具有良好的物理性能。用普通的异氰酸酯胶聚氨酯胶水粘接橡胶时，由于各材料基团之间的化学及物理作用,也能产生良好的粘接。 ＰVC、PET、FＲP等塑料表面的极性基团能与胶水中的氨酯键、酯键、醚键等基团形成氢键,形成有一定粘接强度的接头。有人认为玻纤增强塑料(ＦRＰ）中含一OH基团,其中表面的一OH与PＵ胶水中的一ＮCO 反应形成化学粘接力。 非极性塑料如PE、PP,其表面很低，用极性的异氰酸酯胶聚氨酯胶水粘接时可能遇到困难,这可用多种方法对聚烯烃塑料进行表面处理加以解决。一种办法是用电晕处理,使其表面氧化,增加极性:另一种办法是在被粘的塑料表面上采用多异氰酸酯胶异氰酸酯胶水等作增粘涂层剂（底涂剂、底胶)。如熔融凹挤出薄膜在ＰET等塑料薄膜上进行挤出复合时,由于邢表面存在低聚合度的弱界面层,粘接强度不理想,使用底胶时,多异氰酸酯胶异氰酸酯在热的聚乙烯表面上扩散,使弱界面层强化,复合薄膜则具有非常好的剥离强度。 三、织物、木材等的粘接 织物、木材等基材由纤维组成,而纤维具有一定的吸湿率,并且常含有醚键、酯键、酰胺键等极性键,以及羧基、羟基等。水和羟基容易与ＰU胶水中一NＣＯ基团反应，形成牢固的氨酯键和脲键等化学键,而纤维中的极性基团与胶中的极性基团之间形成氢键，并且异氰酸酯胶胶水分子还容易渗入纤维之间。ＰＵ对于这类材料一般能形成牢固的粘接。 异氰酸酯胶聚氨酯的粘接工艺 1．表面处理 形成良好粘接的条件之一是对基材表面进行必要的处理。 被粘物表面常常存在着油脂、灰尘等弱界面层,受其影响,建立在弱界面层上的粘接所得粘接强度不易提高。对那些与异氰酸酯胶胶水表面张力不匹配的基材表面，还必须进行化学处理。表面处理是提高粘接强度的首要步骤之一。 2．清洗脱脂 一些金属、塑料基材的表面常常易被汗、油、灰尘等污染,另外,塑料表面还有脱模剂,所以这样的塑料与胶粘层仅形成弱的粘接界面。对异氰酸酯胶聚氨酯胶水来讲,金属或塑料表面的油脂与异氰酸酯胶聚氨酯相