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第一章橡胶配方基础 主讲 陈晓松 第一节橡胶配方知识 一 概述 1 橡胶配方概念 橡胶材料是生胶与多种配合剂构成的多相体系 橡胶制品的性能取决于橡胶分子本身 以及各种配合剂性质及它们之间的相互作用关系 橡胶配方 根据产品的性能要求及工艺条件 合理选用原材料 种类及规格 并制订各种原材料的用量配比关系的方案或表格 配方设计决定着产品质量 成本和加工性能 2 橡胶配方设计的意义 1 是橡胶制品生产过程中的重要技术依据 2 对产品质量有决定性的影响 3 对产品的经济成本也有决定性的影响 3 橡胶配方设计的基本要求 1 原材料使用合理 2 制品质量高 3 工艺性能好 4 橡胶配方设计的原则 1 宗旨使橡胶制品的性能 成本和工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡 以最低的原材料消耗 最短的时间 最少工作量设计出性能优良并满足现有生产设备要求的配方 2 基本原则 在不降低产品质量的情况下降低成本 在保持成本不变的情况下提高产品的性能 3 一般原则 满足制品的性能要求 设计的配方易于加工 原材料价廉易得 重点设计主要性能 充分考虑交互作用 配方成本低 能耗低 配方尽可能简化 符合环保与卫生要求 5 橡胶配方包含的五大体系 1 生胶体系 高聚物单用或并用 母体材料或基体材料 2 硫化体系 与橡胶大分子起化学作用 使橡胶由线型大分子变为三维网状结构 提高橡胶性能 稳定形态的体系 3 补强填充体系 在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它填充剂 提高其力学性能 改善工艺性能 或者降低制品成本 4 防护体系 加入防老剂 延缓橡胶的老化 提高制品的使用寿命 5 增塑体系 降低制品硬度和混炼胶的粘度 改善加工工艺性能 二 橡胶配方的类型橡胶配方按照用途可分为基础配方 性能配方及实用配方 1 基础配方 标准配方 仅包括最基本的组分 采用传统的配合量 以生胶和配合剂鉴定为目的 反映胶料基本工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配方 基础配方的获得 1 ASTM标准 2 根据实验的基本情况进行拟定 3 借鉴同类或类似产品的生产配方 2 性能配方 技术配方 全面考虑各种性能的搭配 增加或调整基础配方的内容 以满足制品使用条件的配方 3 实用配方 生产配方 在满足要求的性能配方基础上 结合实际生产条件所得的实用投产配方 实用配方是在基本配方 性能配方试验的基础上 结合实际生产条件所作的实用投产配方 三 橡胶配方设计程序 1 确定产品的技术要求 根据要求制订产品的性能指标 配方设计的依据 2 详细收集技术资料 了解同类或类似产品所做过的配方试验情况 技术经验 配方设计的参考 3 制订基本试验配方和变量试验范围 4 进行试验室的小配合试验与数据整理 选出综合平衡性能的最佳配方 5 将选取的配方进行复试和扩大中试 确定生产配方 第二节配方换算与成本核算 一 配方的表示形式同一个橡胶配方 根据不同的需要 单位等可以用4种不同的形式来表示 即基本配方 质量分数 质量百分比 配方 体积分数 体积百分比 配方和生产配方 1 橡胶配方的组成橡胶配方简单地说就是一份生胶和各种配合剂用量的配比表 生产上的橡胶配方包含 胶料的名称代号及用途 生胶及各种配合剂的用量 含胶率 比重 成本及胶料的物理机性能等 表1 1橡胶配方的表示形式 2 配方的表示形式 1 基本配方 以生胶的质量为100份 其它配合剂用量相应地以质量份数来表示 2 质量分数配方 以胶料总质量为100 生胶及各种配合剂用量均以质量百分数来表示 这是最常见的一种配方形式 用于配方设计 配方研究和实验室研究等 3 体积分数配方 以胶料的总体积为100 生胶及各种配合剂的含量均以体积百分数来表示 表1 2橡胶体积分数配方计算示例 体积分数配方常用于按体积计算成本 4 生产配方 取胶料的总质量等于炼胶机的容量 生胶及配合剂的含量分别以Kg来表示 开炼机装胶量 Q DL Q 开炼机装胶量 Kg D 辊筒直径 cm L 辊筒长度 cm 胶料相对密度 系数 0 0065 0 0085 密炼机装胶量 Q V Q 密炼机装胶量 Kg V 密炼机容积 胶料相对密度 系数 0 65 0 85 表1 3常用开炼机的基本参数 3 基本配方和生产配方的转换 生产配方 基本配方 换算系数 二 配方的有关计算 1 母炼胶形式的配方换算 母炼胶形式的配方换算方法有两种 方法1 将基本配方转化成母炼胶形式的基本配方再转化为生产配方 注意在转化为母炼胶基本配方时要扣除母胶中其余配合剂的用量不能重复计算 方法2 将基本配方转化生产配方 暂不考虑母胶 再转化母炼胶的生产配方 同样注意扣除母炼胶配方中各组分的质量 在实际生产中 有些配合剂往往以母炼胶或膏剂的形式进行混炼 因此使用母炼胶或膏剂的配方应进行换算 例如现有如下 基本配方 其中促进剂M以母炼胶的形式加入 M母炼胶的质量分数配方为 NR90 00 促M10 00 合计100 00 上述M母炼胶配方中M的含量为母炼胶总量的1 10 而原基本配方中M用量为0 75质量份 所需M母炼胶为 0 75 x 1 10 x 7 5 即7 5质量份M母炼胶中含有促进剂M0 75质量份其余6 75质量份为天然胶 因此 原基本配方应作如下修改 计算后配方如下 2 含胶率的计算 含胶率是指生胶所含质量的百分率 含胶率的计算可采用下列公式 3 胶料密度的计算 胶料密度是单位体积的胶料质量 在由基本配方换算成体积百分比配方的过程中 可以求得胶料的总体积份数 以胶料基本配方中的总质量份数除以胶料的总体积份数 其结果即为该配方的理论密度 计算举例如表1 4所示 表1 4密度计算示例 kg m3 L 1136 4 胶料成本的计算 1 单位质量胶料成本的计算公式 Pm 单位质量胶料成本 元 公斤mi 原材料单价 元 公斤 2 单位体积胶料成本的计算公式 Pv 单位体积胶料成本 元 公斤 原材料密度 单位体积成本与单位质量成本的关系 Pv Pm 或Pm Pv 3 胶料成本计算示例 表1 5胶料成本计算示例 1136 1136 5 橡胶制品的成本计算 产品胶料成本的计算公式为 P V PV m Pm V Pm P 产品胶料成本 1136 例 计算用下表