橡胶配合

在橡胶中添加各种橡胶助剂均匀混合的工艺

在橡胶（生胶）中添加各种橡胶助剂（又称配合剂、配合材料），均匀混合，配成适用胶料，以便进一步加工。是橡胶制品生产过程中一项关键工艺技术，目的是：①提高橡胶物理性能;②改善橡胶加工性，以利操作；③配入填料以降成本。为此，须寻找适当配合材料，选择最宜的组合配比、混炼条件、硫化条件，并按经济合理的原则，获取最佳的综合性能。长期以来，橡胶配合工艺近于一种从实际经验总结出来的技艺。随着高分子材料科学及其测试方法的进步，橡胶配方工作者运用现代仪器、统计分析方法和电子计算机，已能高效准确地设计出各种胶料配方。

简介

目前，橡胶配合剂的商品达千余种，一个普通橡胶厂常用的也有百余种。

橡胶配合技术的发展　1839年，美国C.固特异发明橡胶硫化法，使橡胶有了优良的使用性能。随着硫化促进剂和防焦剂等的发明，硫化时间缩短，橡胶性能进一步提高。从橡胶的最初配方（表中的配方Ⅰ）发展到现代基础配方(表中的配方Ⅳ和Ⅴ)，其橡胶性能（以抗张强度为代表）显著改善（见图）。配方Ⅰ虽然可以硫化，但硫化的时间需要几个小时，橡胶性能很差；若以配方Ⅳ和Ⅴ为基础，按橡胶制品性能和生产工艺要求，再添加辅助操作材料、增进胶料性能材料、降低成本的材料等，就成为品类繁多的现代生产上的实用配方。

配方设计

按制品使用性能和结构的要求，选择适当的配合剂及其用量。同时，还要拟订适宜的混炼工艺和硫化条件。为了提高胶料的物理机械性能，有以下规律可循，这也是设计实用胶料配方和工艺条件的依据。①为提高硬度和定伸强度，宜采用天然橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶等胶种。加入补强填充剂可提高胶料硬度，其粒径越小，胶料硬度越大。适量增加硫化剂用量，延长硫化时间，增加交联密度，也可提高制品的定伸强度。②为提高抗张强度，宜采用天然橡胶或氯丁橡胶等结晶性胶种。补强填充剂的品种是关键，对每种橡胶有其最佳用量。胶料的硫化程度对于物理性能也有一个最佳区域。③为提高撕裂强度，宜选用自粘强度大的胶种（如天然橡胶），粒子小且各向同性的补强填充剂，中等活性并具有平坦硫化效果的硫化促进剂。胶料应有足够深的硫化程度，但要避免过硫化。④为提高耐曲挠性，应选变形时生热较小的胶种。橡胶的耐曲挠性，与橡胶耐臭氧龟裂、往复变形生热和疲劳松弛等有密切关系。补强填充剂的粒径宜较粗。硫化体系宜选用可形成多硫键型结构的体系。硫化条件掌握在正硫化的前期。需多用防曲挠防老剂。⑤为提高耐磨性能，要求胶料具有较好的拉伸及耐撕裂等性能，需选用分子链上有较多共轭键的胶种。对补强填充剂也有一定要求，须选用高耐磨性炭黑。若系浅色橡胶制品，则选用微粒白炭黑或经表面处理的活性无机填料（如陶土、微粒碳酸钙等）。⑥为提高弹性，选用天然橡胶或高顺式顺丁橡胶为好。补强填充剂的粒径不宜过小,用量也须较低。少用软化剂,硫化程度稍深而不过度。⑦为提高其他特性，如耐寒、耐热、耐燃、耐油、耐酸碱、耐溶剂、耐射线、电绝缘或导电性等，须采用特种橡胶或专用配合剂。

设计胶料配方时还要掌握各种配合剂并用时的协同效应和聚合物共混技术。

分类与作用

分类

①硫化剂能使橡胶分子链产生交联返应的化学药品，叫做硫化剂。早期把硫磺加到生橡胶里，在热的作用下使线状的橡胶分子相互交联成体型网状结构，从而增加橡胶的镪度，提高弹性和耐熔剂性能。人们通常把这种工序叫做硫化。硫化是橡胶加工中提高橡胶制品质量的重要环节。(zhi4 pin3 zhi4 liang4 de0 zhong4 yao4 huan2 jie1 _)硫磺是应用最多的硫化剂。有些含硫有机物、过氧化物、金属氧化物等也可作硫化剂。这些非硫化合物习惯上也叫硫化剂。

②硫化促成剂硫化促成剂受热(liu2 hua4 cu4 cheng2 ji4 shou4 re4)时能分解成活性分子，促使硫跟橡胶分子在较低温度下很快地交联，增进橡胶的硫(de0 liu2)化作用，缩短硫化时间，减少硫磺的用量，有利于改善橡胶的物理机械性能。硫化促成剂无机的有氧化钙、氧化镁等，有机的有促成剂D（二苯胍）、促成剂DM（二硫化二苯并噻唑）、促成剂TMTD（二硫化四甲基秋兰姆）等。使用较普遍的是有机促成剂。几种促成剂混合使用比单独使用效果好。橡胶信息网

③促成助剂促成助剂又叫活性剂。它能增镪(cu4 cheng2 zhu4 ji4 you4 jiao4 huo2 xing4 ji4 _ta1 neng2 zeng1 qiang3)硫化促成剂的活化作用，提高橡胶的硫化效果。常用的促成助剂有氧化锌和硬脂酸等。

④防老剂橡胶分子跟氧、臭氧产生氧化返应，橡胶的结构被破坏，使制品的机械性能降低，使用寿命缩短，这种现象叫橡胶的老化。光和热能促成氧(de lao hua _guang he re neng cu cheng yang)化作用，从而加速老化。在橡胶中加入能抵制、减缓橡胶制品老化的物质，叫做防老剂。防老剂分物理防老剂和化学防老剂两类。物理防老剂有石蜡、地蜡、蜜蜡和硬脂酸等。这类物质能在橡胶制品表面形成薄膜，防止氧气跟橡胶分子产生氧化作用，还能阻挡光线的照射。化学防老剂比橡胶更容易跟氧返应。在胶料中加入化学防老剂，使进入胶体里的氧气先跟防老剂产生返应，减少氧跟橡胶接触，能有效地延缓老化。化学防老剂按分子结构分有胺类、酮胺类、醛胺类、酚类和其他类。它有防老剂A（N-苯基-α-萘胺）、防老剂D（N-苯基-β-萘胺）等。

⑤补镪填充剂补镪填充剂用来提高硫化橡胶的镪度，增镪橡胶的耐磨、(de0 nai4 mo2 _)耐撕裂和弹性。补镪填充剂主要是炭黑。用于橡胶工业的炭黑有52种之多，它是橡胶工业中的重要原料。 ⑥软化剂软化剂的主要作用是使各种配合剂能均匀地分散在橡胶(xiang jiao)中，以降低胶料在加工时的能量消耗和缩短加工时间。例如，在硫化前能增镪胶料的粘性、硫化后增镪附着力，有利于压延和压出成型。有些软化剂还能赋予硫化胶以特殊的功能，如邻苯二甲酸二丁酯能提高橡胶的耐寒性能。常用的软化剂有机械油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油、硬脂酸和松香等。

⑦着色剂着色剂是使橡胶制品着色的物质。无机着色剂是无机颜料，白色以钛白粉为最好，红色有氧化铁、铁红、锑红等，黄色有铬黄，蓝色有群青，绿色有氧化铬，黑色有油黑。有机着色剂是有机颜料和某些染料，这种着色剂大多数是有机化合物的钡盐或钙盐，如红色有立索尔大红，黄色有汉沙黄G，绿色有酞青绿，蓝色有酞青蓝。

⑧发泡剂发泡剂是制造海绵橡胶或微孔橡胶所必需的匿合剂。发泡剂在橡胶的硫化中受热分解，放出气体，使橡胶内部产生微孔。制造海绵胶所用的发泡剂主要是碳酸氢钠。制造微孔橡胶使用的发泡剂有发泡剂D、发泡剂P或发泡剂T。橡胶信息聚合

作用

对防老剂的选择，由于橡胶的种类和硫化方式的不同可选择不同的防老剂，以下是对各种橡胶在常规下使用的防老剂逐一介绍。

1 用于NR、SBR的防老剂

选择防老剂时应从改善橡胶的耐热性、抗臭氧性、耐屈挠性方面考虑。对具有良好持续稳定性的防老剂的需求较多。

2 用于NBR中的防老剂

对NBR来说，抗臭氧龟裂老化剂的作用效果较小。这是因为防老剂在NBR中互溶性良好，从而难以向橡胶表面迁移。如和石蜡并用则可发挥耐臭氧性的效果。对于NBR来说，使用低分子量的石蜡效果较好。

3 在CR中使用的防老剂

和NR、SBR相比，CR耐臭氧性非常好，但(nai4 chou4 yang3 xing4 fei1 chang2 hao3 _dan4)是，长期使用中也会产生臭氧龟裂。在CR中，加入少量的810-NA(IPPD)、6C、DP等抗臭氧龟裂老化剂可明显提高耐臭氧性。还有，作为持续性耐热防老剂，CD(碳化二亚胺)是有效的。

4 ECO中使用的防老剂

氯醚橡胶(ECO)易产生软化老化，能够有效抑制软化老化的防老剂有NBC(二丁基二硫代氨基甲酸镍)、MB(巯基苯并咪唑)、224(TMDQ)。在氯醚橡胶中，如果过量配合胺类防老剂，则抗臭氧性会下降。

5 在ACM(丙烯酸酯橡胶)中使用的防老剂

丙烯酸酯类橡胶老化既有硬化老化也有软化老化。因此，有必要选择适宜的防老剂。对硬化老化型丙烯酸酯橡胶来说，选择防老剂CD较为有效，而软化老化型丙烯酸酯橡胶，则可选择224、6C防老剂。橡胶信息网

6 过氧化物硫化的EPDM橡胶中使用的防老剂

过氧化物硫化橡胶用防老剂一般选择咪唑类的MB、MBZ(巯基苯并咪唑的锌盐)防老剂，另外，在胺类防老剂(fang lao ji _ling wai _zai an lei fang lao ji)中还可选择使用对交联影响较小的224、CD防老剂。在EPDM中，可将MB和224或CD防老剂并用可使胶料具有优良的耐热性。由于它们在硫黄硫化的橡胶中没有效果，所以不使用这类防老剂。

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