现代橡胶配方设计原理及方法

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1、KeyLabofRubber-Plastics(QingdaoUniversityofScienceandTechnology)MinistryofEducation,ChinaKeyLabofRubber-Plastics(QingdaoUniversityofScienceandTechnology)MinistryofEducation,China现代橡胶配方设计原理及方法肖建斌高分子科学与工程学院,青岛科技大学第四章橡胶配方优化设计方法橡胶配方设计主要依赖于人们在生产当中积累的经验规律，通过大量而繁复的试验来优化配方，造成大量人力、物力的浪费。随着科学技术在各个领域的进

2、步和发展，尤其是计算机技术的迅速发展，橡胶行业已经开始采用计算机进行配方设计。橡胶配方单因素变量设计，即在所讨论的变量区间内，确定哪一个变量的性能最优。这样的设计方法主要包括：黄金分割法（0.618法）、平分法（对分法）、分数法、分数法、分批试验法、抛物线法、爬山法。多因素变量设计主要有以下一些方法：坐标轮换法、平行线法、矩形法、多角形试验设计法、三角形对影法、列线图法、等高线图形法、拉丁方试验设计法、正交试验设计法和中心复合试验设计法等。第一节橡胶配方单因素设计橡胶配方单因素变量设计：在所讨论的变量区间内，确定哪一个变量的性能最优。通常用x表示因素取值，f（x）表示目标函数，

3、根据具体要求，在因素的最优点上，目标函数取最大值，最小值或满足某种规定的要求。在寻找最优试验点时，常利用函数在某一局部区域的性质和一些已知的数值来确定下一个试验点，这样一步步搜索、逼近，最后达到最优点。1、黄金分割法（0.618法）子午线轮胎子口包胶使用齐聚酯增硬。胶料要求为：硬度（邵尔A）达到85度；拉伸强度不小于20MPa；拉断伸长率不小于200%。齐聚酯用量（质量份）02.2(0.382)3.6(0.618)5.7胶料硬度（邵尔）79838586拉伸强度/Mpa21.822.322.522.8扯断伸长率/%250225218200齐聚酯用量（质量份）05.7(0.382)

4、9.3(0.618)15胶料硬度（邵尔）79868889拉伸强度/Mpa21.822.831.235.1扯断伸长率/%2502001801502、平分法实例：得到胶料与黄铜钢丝帘线粘合力最高的680C用量。基本配合：天然胶SMR590，BR10，ZnO5,SA0.5，HAFCB60，芳香操作油4，促进剂0.7，防焦剂PVI0.4，S3，Manbond680C的用量为0～2份。试验次数第一次试验第二次试验第三次试验Manbond680C用量0121.50.50.751.25粘合力，kg/127cm30564451535554试验结果：该配方中应用Manbond680C的最佳用量范

5、围为0.75—1.25份。3、爬山法（逐步提高法）乙炔碳黑用量对硅橡胶导电性能的研究，试验目的：提高乙炔碳黑用量降低硅橡胶的体积电阻率，性能指标要求体积电阻率≤10Ω·cm。原试验配方：甲基乙烯基硅橡胶110-2100，白碳黑5，氧化铁5，DCP2，乙炔碳黑40，原胶料的体积电阻率为1000.10Ω·cm。乙炔碳黑用量至50份，其体积电阻率为49.78Ω·cm；乙炔碳黑用量至60份，其体积电阻率为21Ω·cm；乙炔碳黑用量至70份，其体积电阻率为8.50Ω.cm，满足了性能要求，同时节约了原材料。4、分批试验法0.618法、平分法、分数法、爬山法共同的特点是，要根据前面的试验结

6、果安排后面的试验。这样安排试验的方法叫贯序法，它的优点是试验数目较少，缺点是周期长。与贯序法相反，我们也可以把所有可能的试验同时安排下去，根据试验结果，找出最优点。如果把试验范围等分若干份，就叫均分法。若把试验范围按比例分成若干份，就叫比例分割法。分批试验法的优点是试验时间短，缺点是总的试验次数多。112用量012345门尼粘度646157535252300%定伸应力/MPa15.315.215.014.214.114.2拉伸强度/MPa20.819.819.018.518.618.0扯断伸长率/%420430430425428437磨耗/mm3/1.61Km234168162

7、158152162均分批试验法实例：内润滑剂是一类小分子量的有机物质，在橡胶中的应用可使分子间的摩擦力减小，提高加工性能，同时也可提高制品的表面光洁度。试验配方：EPDM100，ZnO5，SA2，促进剂M1，石蜡油30，HAF70，S1，促进剂T.T0.5，DCP1,内润滑剂112的用量如下表：助剂112用量012345门尼粘度646157535252300%定伸应力/MPa15.315.215.014.214.114.2拉伸强度/MPa20.819.819.018.518.618.0扯断伸