橡胶制品配方设计与胶料工艺性能的关系

摘  要：橡胶制品配方的设计是非常复杂的一个实验过程，需要不断的寻求各个配方之间最合适的比例，获得完美的平衡性能。优良的橡胶制品配方设计能够极大的改进胶料工艺的性能，增加胶料的可塑性、混炼特性和包辊性，也能够提升胶料焦烧、喷霜的性能。此外，橡胶制品配方能够对胶料工艺性能中的压延压出性造成很大的影响。本文就浅谈橡胶制品配方设计与胶料工艺性能的关系。

关键词：橡胶制品配方设计;胶料工艺;性能

橡胶是现有唯一一种常温下具有高弹性的材料，是人类社会日常生产生活中使用的重要材料。橡胶按来源及制取方式可分为天然橡胶和合成橡胶，工业生产及日常生活常用的种类有天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶等，各种胶料性能优缺点各不相同。而胶料的工艺性能和橡胶制品配方设计有着很大的联系，甚至橡胶制品配方设计在很大程度上能够觉醒胶料的质量。所以研究橡胶制品配方设计与胶料工艺性能的关系，进而改进配方和工艺，是提升胶料的性能和质量的有效措施。

一、橡胶制品配方设计的要求与分类

橡胶制品配方设计的本质就是通过在橡胶中加入不同种类和数量的配合剂，从而使得橡胶制得到想要的优良性能。在橡胶制品配方设计的过程中，需要达到的要求或者是目的有三个，一个是针对橡胶材料的自身特性进行取长补短，达到设计性能要求，第二是改善制作（混炼）工艺，第三是降低成本。其中改善性能主要是针对各种生胶的性能不足的方面，通过配方方面的调整弥补，从而使橡胶的运用得到人们想要的效果。改善配方混炼工艺主要是为了后期胶料量产过程中提高生产效率和控制混炼胶质量。降低成本主要是在不影响成品的质量和性能的条件下，通过搭配合适的填充材料，达到降低成本的目的。橡胶制片配方设计按照作用，可以分为三种，分别是实验配方和性能配方，以及最后的制品配方。这三种配方设计是橡胶制品配方设计的组成部分。

二、胶料工艺性能的基础上橡胶制品配方设计的考虑因素

（1）胶料的选择

在胶料的制作过程中，对于材料的选择是非常重要的，由于生胶的结构分子和特征都不尽相同，所以它的蠕变特性也都存在着差异。这其中，胶料分子结构中，丁苯胶分子结构就有着很大的特点，侧基笨重、分子僵硬，而且柔顺的性能极差，所以在变形上就表现的非常慢，即使在压延辊筒上停留上有着充足的时间，也不能满足平衡的条件，反而在离开压延辊筒整个束缚物后能够很快的改变自己的形状。所以，基于这一点，丁苯胶分子构成的橡胶种类上和其他的天然橡胶相比，有着很强的收缩性。天橡胶中的分子相对来说分子柔顺性强，有着很强的塑变能力，能够在压延辊筒的条件作用下，改变形状，并且保持很长时间。所以在胶料工艺制作中，要合理的选择胶料，生产出性能较好的橡胶制品。

（2）胶料的含胶率

在橡胶制品配方设计中，胶料的含胶率是需要重点关注的一个问题，因为含胶率的不同，对于胶料的压延性也会有所不同。一般来说，胶料的含胶率越高，胶料的弹性也就越大，它的收缩率也就越大。所以在橡胶制品配方设计中，一般会添加填充剂，尤其是炭黑这类的填充剂，不仅能够使胶料变得比较硬，还可以使其在压延后保持状态，不再变形，是控制收缩率的有效手段。除此之外还可以添加软化剂，以此来保证胶料的可塑性，胶料在压延后由于软化剂的存在，半制品的表面得以光滑细腻，也能够提升胶料壓延的性能。

（3）硫化体系

硫化体系主要是指胶料工艺直走中，硫磺的用量或者是一些促进剂的用量，和胶料的焦烧性能密切相关。值得注意的是，胶料的焦烧性能是胶料工艺性能中非常重要的，关系到胶料混炼过程及后期硫化生产过程的安全性，胶料时间太短会导致混炼过程产生熟胶现象，硫化过程产生发生制品表面不良等缺陷，所以硫化体系的改良就有着重要的作用。可以通过调整硫化体系，添加防焦剂控制硫化速度，保证安全的焦烧时间的，从而保证混炼及硫化过程的安全性。

三、橡胶制品配方设计对胶料工艺性能影响

性能良好的橡胶制品配方设计，不仅仅是配方设计的完美性，更重要的是配方设计与制作工艺、制作工艺与制作设备、配方设计与制作设备的完美结合。才是最优良的橡胶制品配方设计。

（1）压延压出性

压延压出性是影响胶料工艺性能重要的因素，压延主要是压延辊筒将胶料压成想要的形状，压出性是指在胶料出压延滚筒后能够维持形状的时间。一般来说压延的效果要取决于胶料的性能，包括可塑性和收缩性。胶料的压延压出性能决定胶料的成品质量。所以，延长胶料在压延后可塑性和保持性，使我们所希望并且是所需要解决的。因此，就需要研究影响胶料在压延过程中的影响因素，一般来说有两种，一种是胶料本身，一种是制作工艺，所以在橡胶制品配方的设计中是必须要考虑的两种因素。

（2）包辊性

保证胶料良好的压延工艺性能的第一点就是包辊性，所以在橡胶制品配方设计中，包辊性是无法绕过的一个环节。胶料的包辊性又和其伸缩性紧密相关，相互影响。胶料的收缩性太大，就会造成胶料的表面非常的粗糙，反之则会影响胶料的包辊性，但是包辊性的下降就会导致胶料强度的下降。所以，在这个的基础上，如何能够保障其中的平衡性，是急需解决的问题。橡胶制品配方设计中，需要进行良好的平衡设计。胶料压出的性能也比较中必要，一般来说是从加料口中的吃胶量以及半成品的外观还有压出后胶料收缩的情况，还有最后压出的速度等都是胶料压出性能的指标判断。

（3）混炼特性与可塑性

混炼特性是指填充剂混入胶料分子中的速度，混炼程度越高，胶料的性能会越强。一般来说炭黑结构的是比较容易混入的。在加入填充剂之前，加入软化剂，能够使胶料的年度下降，混炼特性如果过高，就会带来分散不良的影响。所以在配方设计的过程中，要根据实际情况选择性能良好的填充剂，来保证胶料的工艺制作需求。胶料的可塑性除了胶料本身的特性外，还可以通过软化剂来得到。可塑性是胶料成型的保证，但是在橡胶制品配方设计中，一定要注意软化剂、防老剂等方面的配合比。

（4）焦烧和喷霜

胶料混炼生产中，槽法炭黑因其酸性不易发生焦烧，炉法炭黑的弱碱性会促进硫化，易焦烧的情况，因此在配方法设计过程中，需要采用后效性促进剂，也可以根据情况添加适量的防焦剂。喷霜主要是由于配方中硫化剂、促进剂及其他物料的添加量超过橡胶本身溶解度而迁移至产品或胶料表面，喷霜现象会导致硫化制品表面呈现脏污形态，影响产品销售，为避免喷霜现象，需要对配方中各种物料用量进行试验验证，严格控制混炼工艺及硫化工艺，保证混炼分散的均匀性及硫化过程一致性，防止欠硫。

结束语：

橡胶制品配方设计很大程度上取决于胶料工艺的性能，通过对胶料的分析和研究，了解影响胶料工艺性能的因素，为橡胶制品配方是设计中提供数据支撑，从而保证出产的胶料的性能和质量。

参考文献

[1]  张子宏;郑宏祥;邵巍;回颖;魏冬青;李海明;;再生活化剂结构对再生橡胶物理性能的影响[J];橡塑资源利用;2008年02期

作者简介：胡胜超（1985-），男：汉，河南长垣，助理工程师，大专，研究方向：橡胶配方设计及橡塑制品成型工艺、