ciir无硫纯净配方研究论文

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． 橡胶结构与拉伸强度的关系相对分子质量为（）×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，如陶土、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（Tg）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；分子链内彼此缠结而导致的“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（Tg）t和结晶.对于非结晶型橡胶的耐寒性,可用Tg和Tb(脆性温度)表征.对结晶型橡胶则不能用Tg、Tb来表征它的耐寒性，能高于Tg70~80℃。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Tg，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Tg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），该界面层内层处于玻璃态，外层处于来玻璃态，所以被吸附的橡胶Tg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。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，增加了分子之间的内摩擦，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tanδ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tanδ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内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。1． 橡胶的选择橡胶的电绝缘性主要取决于橡胶分子极性的大小。通常非极性橡胶例如NR、BR、SBR、IIR、EPDM、Q的电绝缘性好。是常用的电绝缘胶种。2． 硫化体系的影响不同类型的交联键可使硫化胶产生不同的偶极矩，因此其电绝缘性也不相同。综合考虑以NR为基础的软质绝缘橡胶采用低硫或无硫硫化体系较为适宜。以IIR为基础的电绝缘橡胶最好使用醌肟硫化体系。3． 填充体系的影响一般电绝缘橡胶配方中，填料的用量都比较多，因此对硫化胶的电绝缘性的影响较大。炭黑特别是高结构、比表面积大的炭黑，用量大时容易形成导电通道，使电绝缘性明显降低，因此在电绝缘橡胶中，除用作着色剂外，一般不使用炭黑。4． 软化剂的选择以NR、SBR、BR为基础的低压电绝缘橡胶，通常选用石蜡烃油即可满足使有要求，其用量为5~10份。5． 防护体系的选择电绝缘橡胶制品，特别是耐高压的电绝缘橡胶制品，在使用过程中要承受高温和臭氧的作用，因此在电绝缘橡胶配方设计时，应注意选择防护体系，以延长制品的使用寿命。一般采用胺类、对苯二胺类防老剂，并用适当的抗臭氧剂，可获得较好的防护效果。

橡胶配方表示的是各种胶料，配合剂的含量。比如摩托车胎配方。它一般是这样的：天然胶 X丁苯胶 Y顺丁胶 Z再生胶 a交联剂 b促进剂 c防老剂 d补强材料 e油，蜡 f防焦剂 g英文字母代表含量。

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。二.首先对不同的橡胶搭配配合剂应适当参照基础配方，如下橡胶主胶氧化锌硬脂酯防老剂促进剂硫磺碳黑氧化镁1. NR(天然胶) 100 5 2（PBN 1）(DM 1) SBR（丁苯松香）100 3 1（NS 1）（炉法50）3. CR（氯丁）100 5 （D2）（NA-22 ）（SRF29）44. IIR（丁基）100 5 3 TMTD 1 （HAF50）5. NBR（丁睛）100 5 1 DM 1 (瓦斯40)6. BR（顺丁）100 3 2（103油15） （HAF60）7. IR（异戊）100 5 2 (HAF35)8. EPDM（三元乙丙）100 5 1 (环烷油15) (HAF50)9. CSM（氯磺化聚乙烯）100黑SRK40一氧化铅 2白氧化镁4DPPT2季戊四醇310. CIIR（氯化丁基）100 3 1 DM2TMTD1（HAF50）211. PSR（聚硫）100 10 （SRK60）12. ACM（丙烯酸酯）100 FEF60硬脂酯钾防RD1硬脂酸钠硫磺. PUR（聚氨酯）100古马隆15M1 DM4促进剂Caytur4 硫磺硬脂酸镉. CO（氯醇）100硬脂酸铅2 FEF30铅丹防老剂NBC2促进剂. FKM（氟橡胶）100中裂子热裂炭点（（MT）20氧化镁15硫化剂Diak3* 。16. Q（硅橡胶）100硫化剂BOP，气相法，结构控制剂。三.促进剂的互换关系，DM 1 ==》CZ 1 ==》M 1 ==》NOBS 1 ==》TMTD 1 ==》DM 1 ==》TMTD 1 ==》M 1 ==》NOBS 有效地利用促进剂互换关系，制作出物性最佳的物性及良好的焦烧、优良硫化平坦性，的促进剂并用体系。配方的整体组合有主胶搭配、硫化体系、操作体系、性能体系、成本体系组成的。硫化体系有硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂组成。操作体系主要是增塑剂，分化学增塑剂、物理增塑剂。性能体系分补强剂、防老剂、着色剂、发泡剂、芳香剂、增塑剂、增硬剂。成本体系分填充剂、增容剂。产品的物性虽然经过性能体系可以得到改善，但决定的因素还是主胶因素。主胶搭配相当重要。不同的橡胶有着不同的物性，在正常情况下某种主胶物性是无法满足产品的要求的。不同的橡胶有不同的优点、缺点。只有通过并用才能设计出最佳物性的配方，主胶的搭配不但要考虑产品的物性要求，还要考虑产品的加工性能，成本因素，往往有很多搭配还是无法达到产品的要求，可尽量满足第一、第二物物性指标。其它指标尽量用性能体系来进行改善。硫化体系通常选用硫磺硫化体系，因为它具有最优良的物理机械性能，是其它硫化体系是无法替代的。当制品要求低蠕娈，高弹性、低生热为重要物性指标时，可选用有效、半有效硫化体系。当制品要求压缩变形低、耐热性好、高透明产品为重要物性指标时，可选用过氧化物作硫化体系。促进剂的并用选择非常重要。不同的促进剂并用对硫化胶的焦烧程度、硫化程度扯断强度、定伸长度有着不同的影响，同时不同的外界汽温、模具厚度、硫化形式、硫化机的上升速度、硫化温度、硫化时间、应选用不同的促进剂并用体系。活性剂一般选用氧化锌、硬脂酸、二甘醇等。二甘醇是白炭黑偶联剂兼有活性剂作用。不同的橡胶选用的活性剂用量不同。在通用橡胶中氧化锌的用量在—4份已足够了，但适量增加用量能提高物理机械性能，通常在配方中用到5份。硬脂酸用量除了丁基胶在3份左右。一般在1—份。在硫化过程中硬脂酸与氧化锌反应生成硬脂酸锌，它能活化促进剂加快硫化速度。但硬脂酸及硬脂酸锌在橡胶中溶解度极小。易喷出。所以在通用橡胶中一般只用一份。二甘醇主要是争对白炭黑而用的。有助于白炭黑分散，调节白炭黑酸减度。一般用量为每公斤60—70克。用多了影响焦烧。防焦剂在一般情况下是不用的，但外界常温太高利用防焦剂的酸性可抑制促进剂的活化诱导期，但在橡胶中不能重复使用，用多了易喷出表面。橡胶制品的物性虽然主要决定于配方本身，但加工性能不佳、操作不当，也会出现严重下降。所以在配方中的操作体系也极为重要。适当地使用操作油、软化剂能使胶料分散均匀，提高产品物性。一般说天然橡胶适用植物油系列。而合橡胶适用于石油软化剂系列，极性较强的NBR/CR等适用于脂类增塑剂系列。过多地增加软化剂，成为填充油，物理机械性能下降。一般来讲粘度较低、较溥的油类。对胶料的物理机械性能影响小，但易喷出影响及破坏橡胶的老化性能胶老化体系。且软化作用差。粘度较高、或膏状的软化剂，一般对胶料的机械性能影响很大，但不易喷出，对胶料的老化性影响小。橡胶的性能体系，为了加强橡胶的物理机械性能，在配方中需加入补强剂，在一些结晶形橡胶中如BR/CR/IR胶中不加补强剂也会有良好的机械性能，但加入补强剂后它的性能还会进一步提高。一些非结晶橡胶如不加补强剂它的机械强度会极差，没有利用价值。必须经补强后才能生产出优良的产品。最常用的补强剂为碳黑、白炭黑。碳黑的种类繁多它的粒经范围从1NM-----500NM粒经越少，它的补强性能越好。有超耐磨炉黑、中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑、细粒子、快压出、通用、高定伸、半补强、细粒子热烈法、中粒子热烈法等等，不同的物性要求、不同的产品要求、应选用不同的碳黑及适当的用量。碳黑在橡胶中分散性差，应适当添加酞酯酸等偶联剂，帮助分散。白炭黑是仅次于碳黑的补强剂，是浅色、彩色制品的最佳补强剂。为了加强白炭黑在橡胶中的机械性能极分散性，加入二甘醇、PEG4000等进行帮助分散，调节酸碱度。加入SI-69，A189等桂烷偶联剂，进行机械性能补强。防老剂，橡胶老化不是一个简单的过程，而是橡胶制品使用性能衰退过程的总称，为了制造经久耐用的橡胶制品，在橡胶中配入能抑制橡胶老化的物质就是防老剂。有的橡胶本身的抗老化性能极佳，可以不使用防老剂。但一般的二烯烃类橡胶的老化性能不佳，是必须加防老剂的。加防老剂的制品使用寿命会延长几倍至几十倍。不同的要求，及不同使用环境，应添加不同的防老剂。着色剂，制作色彩鲜艳的橡胶制品需加入着色剂，无机着色剂着色力差，但耐高温性能强。有机着色剂着色力强，色彩鲜艳，相对耐高温性能低，彩色制品的硫化温度不能超过着色剂的最高耐热温度，否则将变色严重，老化性能下降。同时还要充分考滤着色剂是否含硫，对硫化是否影响，相应考滤与橡胶的溶解度，确保无迁移。发泡剂和发泡助剂是用于塑料、橡胶等高分子材料发泡的一类物质。主要用于制备海绵制品、泡沫塑料和空心制品。分有机、无机二种发泡剂。无机发泡剂除了用以生产如胶球类等一类少量空心制品外已不再大量使用。有机发泡剂发泡均匀、发泡温度高，发汽稳定。是橡塑制品中的主要发泡剂。在一些特殊的产品中有时配入芳香剂、增塑剂、增硬剂等。为了降低成本，需在橡胶中加入增容剂等，最常用的如，胶粉、碳酸钙、陶土、油膏等。不同的增溶剂有着不同的特性，对物性有着不同的影响，应对配方适当地调整。现代非高科技配方的设计，很少使用传统配方的设计模式。它省去基础配方的设计，一般都是在同类产品的缺陷配方基础上进行修改的。它省去了前人已经做过的大量试验，及避免了一些硫程上的意想不到的问题。

一、胶配方的组成

橡胶配方中包含多种成分,这些成分也称为配合剂。每种成分在胶料中发挥着不同的作用。正是由于多种配合剂的协同作用才使胶料具有特定的物理机械性能和加工性能,胶料配方由以下几部分组成

(1)生胶为配方的主体材料,可以是单一胶种,也可以是两种或两种以上的胶种并用,或为橡塑共混料。生胶的品种和在配方中的含量决定了胶料最基本的特性,例如配方中生胶为天然橡胶,则此配方胶料具有优良的拉伸强度、伸长率、撕裂强度及优异的弹性;生胶为丁腈橡胶,则该配方胶料具有优良的耐油性能等.

(2)硫化体系包括硫化剂、促进剂和活性剂。硫化剂如硫黄、过氧化物、硫黄给子体等,在配方中的功能是使橡胶大分子之间产生交联,形成网状三维结构,使橡胶具有较高的强度、弹性等物理机械性能;促进剂在配方中的作用是加快硫化速率、缩短硫化时间,其品种有噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类和硫脲类等;活性剂的作用是增加促进剂的活性,也称为助促进剂。主要品种是金属氧化物如氧化锌和有机酸如硬脂酸等。硫化剂、促进剂、活性剂三者协同作用使胶料达到充分硫化面具有一定的物理机械性能.

(3)补强填充体系补强剂包括各种类型的炭黑、白炭黑,在胶料中起补强作用。可使胶料拉伸强度、定伸应力、硬度等力学性能得到明显的提升;填充剂如陶土、碳酸钙、硅粉等在胶料中主要是起填充、降低成本的作用,对物理机械性能贡献较小.

(4)防护体系在配方中的主要功能是防止橡胶制品在储在储存、使用过程中受光、热、空气中氧气作用产生降解,或进一步交联、硬化等老化现象。其主要品种有各种胺类和取代酚。

(5)加工助剂包括各种操作油、塑解剂、均匀剂、分散剂,等。在配方中的功能主要是增加胶料易加工性、降低能耗,促进润滑剂、增黏剂性、调节硫化胶硬度等作用。例如各种石油系软化剂、合成酯类增加胶料流动基酚醛树脂类、芳香二硫化物、五氯硫酚等皂素、石油树脂烷基酚醛树脂类、芳香二硫化物、五氯硫酚等。

6)黏合体系其功能是增加橡胶与骨架材料如钢丝帘线、纤维、织物之间的黏合,如间苯二酚甲醛白炭黑体系、钴盐体系、间苯二酚乙醛树脂(RE)体系或间苯二酚甲醛树脂与钴盐并用体系等。

7)其他组分如着色剂、偶联剂、防静电剂、发泡剂、溶剂等。

二、橡胶配方设计原则：

一般而言,配方设计可遵循下面原则进行。

（1）根据产品的使用条件,如温度、介质、受力情况及其他特殊要求，首先选择合适的胶种及配合剂以求得到最什物理机械性能；

(2)配方设计时要考虑到加工工艺的可行性,如胶料混炼的易操作性、物料易分散性料流动性、挤出产品表面光洁等度；

(3)在保证胶料性能及工艺可行的前下,尽可能降低材料成本,加快硫化速率,提高产效率；

(4)应尽量避免使用有及污染环境的原材料,以减少环境污染和保护操作人员健康；

(5)必须考虑到各种配合剂之间的相互作用,某些配合剂之间可产生协同效应,如促进剂D可增强防老剂MB的防护功能,而过氧化物在硫化温度下极易与含活泼氢物质反应被消耗,因而在使用过氧化物硫化时,应尽可能避免使用含活泼氢配合剂,如胺类防老剂硬脂酸等。

总之,在配方设计时应统筹考虑到胶料物理机械性能、加工性能及材料成本的最佳平衡,同时要考虑到环保、安全等因素。

三、橡胶配方表示方法

橡胶配方有以下四种表示方法

(1)以生胶或生胶代用品100份为基准,其他配合剂都以相应的质量份表示。称为基本方,是最常用的表达方式；

(2)根据实际生产用量和炼胶机容量计算出的质量配方,称为实际生产配方,此种配方是根据基本配方经换算而得出,是在实际生产中常用的表达方式；

(3)配方中生胶及其他配合剂都以质量分数表示；

(4)配方中生胶及其他配合剂都以体积分数表示。

以上四种配方表示方法常用的是前两种,配方设计者一般先提出基本配方,再按基本配根据炼胶机容量计算出实际生产配方,实际操作是按实际生产配方进行。从基本配方也可算出质量分数配方或体积分数配。

随着时代发展,研究人员采用数理统计、计算机优选配方,为配方设计提供了便利条比传统的配方试验更快捷、方便、科学。

四、几种主要橡胶代号

几种主要橡胶代号及含义如下。

NR一天然橡胶

SBR一丁苯橡胶

BR一顺丁橡胶

IIR一丁基橡胶

IR一异戊橡胶

EPDM一三乙丙橡胶

CR一氯丁橡胶

NBR一丁腈橡胶

HNBR一氢化丁腈橡胶

MVQ-甲基乙烯基硅橡胶

FKM一氟橡胶

ACM-聚丙烯酸酯橡胶

CSM-氯磺化聚乙烯橡胶

CPE—氯化聚乙烯

AU一聚氨酯橡胶

HIPS-高苯乙烯树脂

PVC一聚氯乙烯

PTFE—聚四氟乙烯

一、天然橡胶的基础配方

天然橡胶的基础配方见表。

注[a] 详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇，等，化学工业出版社，1989年10月第1版，1993年6月第2次印刷，第303～304页表1-325～329，引用ISO 1858-1973与ASTM D 3184-75。

[b] 开炼机辊温50～60℃，详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇，等，化学工业出版社，1989年10月第1版，1993年6月第2次印刷，第302页表1-325。

二、聚异戊二烯橡胶的标准试验配方

评价聚异戊二烯橡胶的标准试验配方见表，详见ISO 2303:2011。

三、丁苯橡胶的标准试验配方

丁苯橡胶生胶的类型见表，详见GB/T 8656-1998 idt ISO 2322：1996的规定。

丁苯橡胶标准试验配方见表，详见GB/T 8656-1998 idt ISO 2322：1996、ASTM D3185的规定。

四、聚丁二烯橡胶的标准试验配方

聚丁二烯橡胶的标准试验配方见表，详见GBT 8660-2008《溶液聚合型丁二烯橡胶（BR）评价方法》idt ISO 2476:1996。

五、乙丙橡胶的基础配方

乙丙橡胶的基础配方见表，详见SH/T 1743、ISO 4097:2007。

六、丁基橡胶与卤化丁基橡胶的基础配方

丁基橡胶与卤化丁基橡胶的基础配方见表、。

注a：因丁基橡胶生产中使用硬脂酸锌，故纯胶配合中可不使用硬脂酸。

b：详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇等，化学工业出版社，1989年10月（第一版，1993年6月第2次印刷），P317表1-363～366，配方等同于 ISO 2302：2005、ASTM 3188、JIS 2-2-1；配方应使用粉末材料；使用ASTM IRB 炭黑；

c：原文如此，习惯用量为3～5份。

七、丁腈橡胶的试验配方

（一）普通丁腈橡胶的试验配方

丁腈橡胶的试验配方见表。

注【a】：详见SH/T 1611-2004（新国标GB/T XXXX-XXXX修改采用ISO 4658-1999/）、ISO 4658-1999、ASTM D 3187-2006；

【b】：详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇等，化学工业出版社，1989年10月（第一版，1993年6月第2次印刷），P311表1-348；

【c】：GB/T 3185-1992中BA01-05（Ⅰ型）优级品；

【d】：GB 9103-2013中1840型硬脂酸一等品；

【e】：现行GB/T 工业硫黄的水分含量≤2%、砷含量≤1×10-4%，ISO 8332:1997要求的水分含量≤、砷含量≤1×10-6%，国产工业硫黄达不到ISO 8332:1997要求；HG/T 2525-2011不可溶性硫黄的筛余物（150μm）≤，ISO 8332:1997不可溶性硫黄的筛余物（180μm）≤，国产不可溶性硫黄达不到ISO 8332:1997要求；故建议采用使用2%MgCO3涂覆硫黄，批号M-266573-P，可从美国公司获得（地址：4460 Hudson Drive， 44224）；

【f】：炭黑应在125±3℃下干燥1h，并于密闭容器中贮存；

【g】：N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，粉末态；GB/T 21480-2008 TBBS的甲醇不溶物的质量分数为，而ISO 4658:1999规定其最初不溶物含量应小于，因此该材料需按GB/T 21184测定其最初不溶物含量应小于，并应在室温下贮存于密闭容器中，每6个月检查一次不溶物含量，若超过，则废弃或重结晶。

（二）氢化丁腈橡胶的试验配方

氢化丁腈橡胶的试验配方见表。

八、氯丁橡胶的基础配方

GB/T 21462-2008《氯丁二烯橡胶（CR）评价方法》mod ASTM D3190-2000中规定的标准试验配方见表。

氯丁橡胶的其他试验配方见表。

注【a】：详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇等，化学工业出版社，1989年10月（第一版，1993年6月第2次印刷），P314表1-354，引用ASTM D 3190-73、JIS K 6388 77。

【b】：详见GB/T 14647-93附录A；

【c】：详见GB/T 15257-94附录A。

九、氯化聚乙烯橡胶的基础配方

氯化聚乙烯橡胶的基础配方见表。

十、氯磺化聚乙烯橡胶的基础配方

氯磺化聚乙烯橡胶的基础配方见表。

十一、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的典型配方

（一）单层绝缘护套电缆胶料

EVM橡胶具有非常优异的耐燃，耐天候老化性能，可用于耐温125℃级的中低压绝缘电缆。

耐125℃级绝缘电缆配方：

EVM 400 100，抗水解剂P-50 8，防老剂DDA-70 ，氢氧化铝 40，沉淀法白炭黑 20，硬脂酸锌 2，滑石粉 60，石蜡 5，TAC 4，过氧化物硫化剂DCP（40%） 6。合计。

硫化条件：180℃×10min

（二）易剥离半导电屏蔽层胶料

易剥离半导电屏蔽层胶料配方比较见表。

（三）低烟无卤阻燃电缆护套配方

EVM500HV 100，抗水解剂P-50 3，防老剂DDA-70 1，硬脂酸锌 2，MgCO3 30，Al(OH)3 150，石蜡油 6，硅烷偶联剂 5，炭黑N550 15，硼酸锌 10，TAC/S-70 ，DCP-40 5。合计。

（四）其他应用

符合戴姆勒-克莱斯勒MS-AJ70和福特ESE-M1L116-A规定的点火线胶料配方见表。

十二、聚丙烯酸酯橡胶的基础配方

聚丙烯酸酯橡胶的基础配方见表。

十三、AEM的典型配方

（1）耐高温配方

AEM耐高温配方例见表。

（2）低压变、低溶胀配方

AEM低压变、低溶胀配方例见表。

十四、氟橡胶的基础配方

氟橡胶的基础配方见表

注【a】：要求耐水时用11质量份氧化钙代替氧化镁，要求耐酸时用PbO作吸酸剂；

【b】：N,N’-二亚肉桂基-1,6-己二胺，3号硫化剂；

【c】：含铅化合物不符合环保要求，读者应谨慎使用。

十五、硅橡胶的基础配方

硅橡胶的基础配方见表。

注a：详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇等，化学工业出版社，1989年10月（第一版，1993年6月第2次印刷），P319～320表1-370～372。

十六、聚醚橡胶的基础配方

氯醚橡胶、氯醇橡胶的基础配方见表。

注【a】：含铅配方不符合环保要求，读者应谨慎使用，一般可改用TCY 份作为硫化体系；防老剂NBC也不符合环保要求，一般可改用IPPD（4010NA）或TMQ（RD）。

十七、混炼型聚氨酯橡胶的基础配方

混炼型聚氨酯橡胶的基础配方见表。

注【a】：选择Adiprene CM（美国Dupont公司产品牌号）；

【b】：促进剂Caytur4（杜邦产品）、活性剂、活化剂（IC-456、RCD-2098、Thancure）等，均为促进剂MBTS（DM）与氯化锌的络合物；

【c】：含镉化合物不符合环保要求，读者应谨慎使用。

注：a 德国拜耳公司Urepan 600混炼型聚氨酯橡胶；

b 美国Thiokpl公司Elastothane 455混炼型聚氨酯橡胶；

c 美国杜邦公司Adiprene C聚氨酯橡胶；

d 2,4-甲苯二异氰酸酯二聚物；

e 过氧化二异丙苯40%分散于碳酸钙中；

f 二硫代氨基甲酸铝；

g 二硫化二苯并噻唑-氧化锌-氯化镉络合物，Thiokpl公司产品；

h 缩水甘油醚类水解稳定剂，拜耳公司产品；

详见《橡胶原材料手册》，于清溪、吕百龄等编写，化学工业出版社，2007年1月第2版，P181～184。

十八、聚硫橡胶基础配方

聚硫橡胶（T）基础配方见表。

注【a】：该胶主要单体为二氯乙基缩甲醛，系美国固态聚硫橡胶牌号，不塑化也能包辊。

【b】：该胶主要单体为二氯乙烷、二氯乙基缩甲醛，系美国固态聚硫橡胶牌号，必须通过添加促进剂，在混炼前用开炼机薄通，进行化学塑解而塑化。

【c】：硫化膏的组成为：活性二氧化锰 100、邻苯二甲酸二丁酯 76、硬脂酸 ，重量份。

【d】：详见《橡胶工业手册.第三分册.配方与基本工艺》，梁星宇等，化学工业出版社，1989年10月（第一版，1993年6月第2次印刷），P318～319表1-367～369。

《橡胶材料学》ASTM摘抄基础配方汇总