1、第 1 页 共 24 页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 130140 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 5
2、0-85%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 1725MPA，补强硫化胶达 2535MPA，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 47 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。 第 2 页 共 24 页天然胶的配合，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
3、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 0.60.7 份，氧化锌为 3.5-5 份，载硫体一般采用 TMTD
4、 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
5、硫黄。50/50 时相当于 0.5 份硫黄。DTDM 的用量不宜超过 1 份。 第 3 页 共 24 页天然橡胶可以用有机过氧化物硫化。最常 用的是过氧化二异丙苯，DCP 具有良好的热 稳定性，耐高温老化性、蠕变小、压缩永久变形小、动态性能好，抗返原性好。缺点是硫速慢、易焦烧、撕裂强度低与抗臭氧剂不相容硫化模具易积垢。天然胶的最佳硫化温度是143 度，高于 150 度出现反原现象。 B. 丁苯橡胶分乳聚丁苯、溶聚丁苯、羧基丁苯。苯乙烯与丁二烯的含 量决定了聚合物的性能。含 量在 23.5%的共聚物综合性能最佳平衡，含量 5080%共聚物称高苯乙烯丁苯胶。 乳聚丁苯主要有以下物点，1.硫化曲线平
6、坦，胶料不易焦烧、2.耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性比天然胶好、高温耐磨性好。3.加工分子量降到一定程度后不再降低，因而不易过练。硫化硬度变化小。4.提高分子量可达到高填充，充油丁苯加工性好。5 很容易与其它不饱和通用橡胶并用。与天然、丁苯并用可以克服丁苯的缺点。硫黄是丁苯胶的主要硫化剂，用量比天然胶少一般是 1.02.5 份，硫化速度比丁苯胶慢，可以增加促进剂或提高温度来加快硫速。硫黄的用量直接影响硫化胶的物理机械性能。随着硫黄用量的增加，硫化时间缩短，交联密度增高。硬度、定伸应力、拉伸强度回弹率者都会增大，但伸长率、永久变形、热老化、屈绕性下降。丁苯胶的最佳 硫化温度是 150 度它不象
7、天然胶不会出现反原现象。在 150度下硫化可获得优质的产品。160-175 度硫化可获得佷好的弹性各和抗变形性能。溶聚丁苯具有浅色、较好的压出物尺寸稳定性、较快的硫化速度、较好的硫化平坦性，以用耐曲绕、耐低温和较高的回第 4 页 共 24 页弹率。但拉伸强度稍低。 高苯乙烯丁苯橡胶 对橡胶 具有一定的补强作用。可与天然、丁苯、顺丁、异戊丁睛及氯丁橡胶等二烯烃类橡胶共混。可用硫黄进行共硫化。具有以下优点 1.提高橡胶硬度 2.耐老化性能 3.聚磨性好 4.电绝缘性能好 5.易着色 6.易混练加工 7.具有热塑性，流动性强适于制造复杂的橡胶制品。8.高温下具有撕裂性好，易脱模，表面光滑。缺点低温性
8、差、永久变形大、对温度依赖性大。丁苯胶随着苯乙烯含量的增加，硫化胶的定伸应力、拉伸强度撕裂强度、耐磨性有所提高，而永久变形和抗曲绕龟裂性能降低。 C. 顺丁橡胶，分为溶聚丁二烯橡胶 、乳聚丁二烯橡胶 、丁纳橡胶。最常用的还是溶聚丁二烯橡胶 ，可分为高顺式、低顺式、反顺式-1.4 聚丁二烯橡胶。顺丁橡胶的主要物性是 1.高弹性是当前所有橡胶中弹性最高的一种橡胶。并在很宽的范围内显示出高弹性，在-40 度时还能保持 一点的弹性。与天然、丁苯并用时可改善它们的低温性能。2.分子会迅速回复原状。因此滞后损失小，生热小。3.低温性能好，主要表在玻璃化温度低为105 度左右，而天然胶为-73 丁苯为-60
9、 所以掺用顺丁胶的胎面在高寒地区仍可保持使用性能。4.耐磨性能优异仅次于丁睛胶。5.耐曲绕性能优异，动态裂口性能良好，6.填充性好，与丁苯。天然胶相比顺丁胶可填充更多的操作油及补强填料。有较强的碳黑润湿能力。可使碳黑较好地分散有利于降低成本。7.与天然、丁苯、氯丁都能互溶。与丁睛并用不超过 25%仍有较高的耐油性能。8.胶料的 门尼度低对胶料的口型膨胀及压出速度无影第 5 页 共 24 页响。9.模内的流动性好。10.吸水性低，可用于电线等耐水制品。但顺丁胶也有众多缺点 1.拉伸、撕裂强度低。2.抗湿滑性差。3.用于胎面时中后期出现花纹崩掉现象、4.粘着性能差 5.加工性能差温度高时易脱辊。6
10、.较易冷硫。7.在无补强剂的情况下拉伸强度很低基本无实用价实。 D.异戊橡胶（IR）称人造天然胶，它具有天然胶相似的的化学组成，整体结构和物理机械性能。但和天然胶存在着一定的差异。与天然胶相比有以下优点 1.质量匀一，纯度高 2.塑练时间短，混练加工简便。3.颜色浅 4.膨胀收缩小，这与异戊橡胶的分子量及凝胶的含量有一定的关系。5.胶料流动性好，在注压或传递模压成型过徎中异戊橡胶的流动性匀好于天然橡胶。但也有缺点 1.纯胶胶料的拉伸强度低。这主要是异戊橡胶的分子量小，生胶的强度低有关。2.与等量碳黑的天然胶相比，拉伸强度、定伸应力、撕裂强度都较低，硬度也低于天然胶。异戊橡胶的硫黄用量通常比天然
11、胶少 10-15%一般不超过 2.5 份。用量过多，拉伸强度迅速下降。天然胶含有脂肪酸、蛋白质等物质，硫化中起活化作用，所以促进剂用量相应要增加 10-20%这样可以获得优良性能的硫化胶。促进剂选用一般用次磺酰胺类为主促进剂，秋兰姆类为副促进剂。与天然胶相比，混练胶拉伸强度低、弹性小，自粘性大、粘着性差，挺性小，流动性也差。为了改进异戊橡胶的加工性能、提高其硫化胶的物理 机械性能。对其进行一定的改性，一.是混练阶段添加改性剂，二.是在聚合阶段引入改性官能团。 第 6 页 共 24 页E. 乙丙橡胶 ，分为二元一丙、三元一丙、改性乙丙、热塑性乙丙橡胶 乙丙橡胶 是一种无定形非结晶橡胶其分子主链上
12、乙烯与丙烯单体单元呈无规排列，失去了聚乙烯或聚乙烯的规整性。是具有一定弹性的橡胶 。.乙丙橡胶具有优良的耐老化性能，1.它 的耐臭氧不但大大优于通用橡胶 ，而且也优于一般认为耐老化性能很好的丁基橡胶。其中 DCPDEPDM 的耐臭氧性能最好。2.耐 候性能好，可在阳光下晒三年不发生龟裂其中 EPM 的耐候性最佳。3.耐热性能好，可在 120 度环境中长期使用。最高使用温度可达 150 度。二.具有耐化学药品性。如醇、酸、强碱、氧化剂、洗涤剂、动植物油、酮和酯类等均有较大的耐候性。但对脂肪族、芳香族溶济，如汽油甲苯等稳定性较差。三，电绝缘性好，电性能接近于丁基、氯磺化聚乙烯、聚乙烯。特别适用于电
13、气绝缘制品、制水中作业的电线。四。冲击弹性和低温性能。弹性仅次于天然、顺丁胶。最低极限低温使用温度达-50 度。五， 具有低密度及高填充性能。它的比重在0.87 左右。可以加入大量的填充油和填 充剂。最多高达 200 份，降低了成本。六，乙丙橡胶具有较好的耐蒸汽性能，甚至优于其耐热性能。用过氧化物硫化的乙丙橡胶耐过热水性能优于硫黄硫化的硫化胶。但是乙丙橡胶也有众多的缺点，1.硫化速度最慢，不能和二烯烃类橡胶共硫化。因而限制了它的用途。2.自粘性互粘性很差，因而对加工工艺带来了很大的困难。处理不当会造 成脱 层及海绵状。3.耐然性、汽密性差 。4.耐油性及耐多数烃类溶剂性差。在乙丙橡胶中，三元乙
14、丙橡胶的用量最为广泛。因为三元乙丙橡胶 有第第 7 页 共 24 页三单体，第三单体含量越高越易与二烯烃类橡胶共硫化。1，在硫黄硫化体系中，由于硫黄在乙丙橡胶中的溶解度极低最易喷霜，一般用量控制在 12 份随着硫黄的增加硫化焦烧缩短，硫化速度加快。拉伸、定伸、硬度增高，扯断伸长率下降。耐热性能下降。为了防止喷霜促进应选 用三种、及三种以上并用。各促进剂用量严格控制在溶解度以下。增加氧化锌、硬脂酸的用量来提高活化程度，增加交联密度及抗反原性.。2，用硫黄给予体、半有效硫化体系，可以改善耐热性及高温下的压缩变形。延长焦烧但还是易喷霜，应选用多种促进剂并用，减少秋兰姆类的用量，如典形的配合 M1.5
15、 TMTD 0.8 TeDDC0.8 DTDM0.8 硫黄。这就是常说的防止 EPDM 喷霜的三八促进剂搭配。但是没有绝对的，这是一个优良的典例。 F.氯丁橡胶，是一种通用特种橡胶，除了有一般的橡胶良好的物性外还具有耐候、耐然、耐油、耐化学腐蚀性，在各种橡胶中占有特殊的地位。有如下特性，1.氯丁橡胶的强伸性能与天然橡胶相 似。其生胶有很高的拉伸强度及扯断长率，是自补强性橡胶。纯胶配合的硫化胶可达 27.5MPA，扯断伸长率可达 800%以上。2.优良的耐老化性能。即，耐候、耐臭氧、及耐热性能。其性能在通用橡胶中仅次于三元乙丙橡胶和丁基橡胶。优于天然、丁苯、顺丁、丁睛。能在 90110 度下使用
16、 45 个月。3.优异的耐然性是通用橡胶中最好的橡胶。在高温下分解出氯化氢汽体。4.且具有一定的耐化学腐蚀性。及耐油、耐溶剂性。在通用橡胶中仅次于丁睛胶。5.电性能，它的绝缘性能一般、只适用于 600 伏以下使用。由于它具有耐候、第 8 页 共 24 页老化、难燃的特点常被用于低压电缆。6.耐水、透气性比其它合成橡胶好。气密性仅次于丁基，比天然胶大 56 倍。7.具有良好的粘合性能而被广泛用作胶粘剂。胶粘剂的特点是粘合强度高、适用范围广，但是它有很多缺点，1.耐寒性差，温度下降橡胶 失去弹性，产生结晶，橡胶发脆。2.结晶性，长期停放会产生结晶丧失粘性。氯丁橡胶的配合方法和二烯类橡胶比较是有不同
17、的。1.不采用硫黄硫化体系。即使采用硫黄也是起辅助硫化作用。2.必须使用金属氧化物。虽然氧化锌在其它橡胶中也使用，但作用机理不同的。3.，硬度、拉伸强度、伸长率等一般物理机械性能，可通过填充剂、软化剂及其它配合助剂的组合而获得的。4.通过防老剂及其它配合剂可获得耐老化等特殊性能。它的基本配方为，氧丁胶、金属氧化物、填充剂、防老剂、软化剂及其它加工助剂。氯丁胶因具有优良的耐候性，常与天然、丁晴、顺丁、乙丙橡胶并用。氯丁胶广泛用于制造胶管、胶带、 电线包皮、印刷胶辊、胶板、各种垫片、胶粘剂等。G.丁睛橡胶，具有优异的耐油性能耐著称，其耐油性能仅次于，特种橡胶，聚硫橡胶、聚丙烯酸酯、氟橡胶。丁睛橡胶
18、分为通用型丁睛橡胶，和特殊型丁睛橡胶。通用型丁晴胶主要是丁二烯与丙烯睛的共聚物，用途很广。特殊型的是引进第三单体的共聚物。丁睛胶字母为丁晴胶，前二位数表示，丙希睛含量，第三位 O 是硬丁睛胶（污）1-硬丁晴非污 2-软丁晴 3-硬丁睛微污 4聚稳丁睛 5羟基丁晴 6液体丁晴 7无规则液体丁睛。第四位表示门尼粘度。第 9 页 共 24 页丁睛有以下性能，1.物理机械性能，它是一种非结晶性无定形聚合物。必须补强才具有使用价值。弹性低于天然胶但优于丁基胶弹性随着丙烯睛含量的增加而下降，耐磨性而提高，耐油性能也随着提高。与天然胶的相溶性越差。2.具有优异的耐油性能。3.耐寒性比其它通用橡胶差，丙烯睛含
19、量越高耐寒性越差。4.耐热性能较通用橡胶好，丙烯睛含量越高，耐热性能越好。5.耐汽密性好，它和丁基橡胶同属汽密性良好的橡胶。丙希睛含越高汽密越好。6.耐化学腐蚀对碱及弱酸有良好的抗耐性。7.耐水性较好，丙烯睛越高，耐水性变差。8.电绝缘性能不佳，是半导体橡胶。丁睛橡胶的极性非常强，相容性一般不太好。但与极性强的化合物并用相当好。也常与天然、丁苯、顺丁橡胶并用。1.与酚醛树脂并用可提高硫化胶的拉伸、撕裂、耐磨性、硬度，改进耐热、耐曲绕、电绝缘、耐化学腐蚀。2.与聚酰胺树脂并用可明显改进硫化胶的拉伸、耐磨性、耐寒性、耐油性和耐溶剂性。3.与 2030 份 ABS 并用可改进丁睛胶的耐磨、强度、压出
20、性。4.与天然胶并用，可改善加工性和低温性，但天然胶用量越多，耐油性下降越大。少量的天然胶起到增塑、增粘剂作用。5.与丁苯并用，为了提高耐寒性能常 与丁苯胶并用。在耐油底配方中，用 NBR/SBR 为 60/40 它的耐油性相当于氯丁胶。6.与顺丁胶并用为了改进丁睛的耐磨性、耐寒性和耐曲绕性，可适当并用顺丁胶，当耐油要求不高时加以增加顺丁胶的用量。7.为了保持其耐候性有时与氯丁胶并用，因为两种胶硫化体系不同，很难达到最佳状态。硫黄调节型氯丁胶超过 20 份时需配 4 份氧化镁、5 份第 10 页 共 24 页氧化锌。8.为了改进丁睛胶的耐候性、耐热性可适当掺用少量的三元乙丙橡胶并用 10%有明
21、显的效果。当增至 20 份时耐候性显著改善。9.与氯化丁基胶并用的产品具有耐油、耐热、耐老化、耐腐蚀等特性。10.与氯黄化聚乙烯橡胶并用做艳色制品，可改进耐臭氧性、耐候性和老化变色性。11.与氯醚橡胶并用可改善可大大提高其抗静态、动态臭氧性能。 H.丁基橡胶缩写 IIR 丁基是一种线型无凝胶的共聚物。是以异丁烯与少量异戊二烯聚合耐成的。丁基胶的特点是 1.气透性极好，在烃类橡胶中它是最低的。这是最重要的特性之一。2.耐热性，丁基胶耐热老化性能优异，热氧老化是降价型的，老化趋向软化。3.耐候性，碳黑补强的丁基橡胶 耐候性很突出，长时间爆晒的于阳光下不损坏。4.抗臭氧性特别好。比天然、丁苯好 10
22、 倍以上。5.耐动植物油 6.电性能比一般合成合橡胶好。7.吸水性，丁基胶水透性低，在一般温度下耐水性能优异在常温下吸水速率比其它橡胶低 1015 倍。丁基橡胶也有缺点。1.丁基胶比与天然等高不饱和橡胶相比硫化速度慢 3 倍，需高温或长时间硫化。2.自粘性和互粘性差。3.相容性差，与通用橡胶的相容性差，不宜并用，但能与乙丙橡胶、聚乙烯等并用。4.补强母胶需进行热处理才能提高它的性能。 I胶粉，将废旧橡胶制品加工成胶粉，和其转化为再生胶，两项工艺相比。省去了脱硫、水洗、干燥、精炼和压片等工艺。胶粉的添加可以降低成本，还可以提高橡胶的疲劳性能，改善胶料的收缩及流动性。但拉伸强度略有下降。制作的方法有常温粉碎、低温粉碎、
