橡膠配方設計的特點和重要性

 

　　配方設計，就是根據產品的性能要求和工藝條件合理地選用原材料，確定各種原材料的用量和配比關系。橡膠材料是生膠與多種配合劑構成的多相體系，橡膠材料中各個組分之間存在著復雜的物理和化學作用。目前尚不能用理論計算的方法確定各種原材料的配比，也不能確切地推導出配方和物理性能之間的定量關系。在一定程度上仍依賴于長期積累的經驗。

 

　　近年來，由于計算機技術和測試手段的迅速發展，不僅為橡膠配方設計提供了有效的數學工具和分析計算手段，而且還可揭示配方組分與膠料性能之間的關系。有力地促進了橡膠配方設計理論的發展，使橡膠配方逐步地從經驗型向科學化的方向轉化。可以預見，隨著理論和實驗手段的進一步完善，人們必將在前人豐富經驗的基礎上，使配方設計方法逐步科學化，從而更準確地預測產品的性能，簡化實驗程序，加快研究進程。

 

　　本章將首先闡明橡膠配方設計的意義、橡膠配方設計的特點。對橡膠配方設計的原則以及橡膠配方性能的鑒定及測試作概括的介紹。

 

　　第一節橡膠配方設計的重要性

 

　　配方設計是一項專業性很強的技術工作，對產品質量和成本有決定性的影響，此外合理的配方又是保證加工性能的關鍵。因此配方設計在橡膠工藝中是個重要的環節。

 

　　配方設計的目的不單純是為了研究原材料的配比組合，更重要的是了解原材料的基本性質，各種配合體系對橡膠性能的影響，以及與工藝性能的關系，進而了解各種結構與性能之間的關系。在謀求經濟合理的同時，獲得最好的綜合性能，制成物美價廉的產品。

 

　　盡管各種配方性能要求千變萬化，但是在各種性能與結構之間卻存在著某種規律性的東西。這種規律可以是反映配方設計中的某種趨勢，也可以確定一定的定量范圍。所··

 

　　５ 第一編橡膠配方設計

 

　　以在配方工作中應該注意積累一些基礎數據，大量的經驗規律可反映某些內在規律性，并注意擬合一切可能的經驗方程，這對今后的配方設計工作和理論研究工作都有借鑒和指導意義。一個稱職的配方設計人員，應該自覺的研究各種配方與性能的基本關系。

 

　　總之，配方設計工作是很有實際意義的工作，其目的是要建立聚合物結構理論與橡膠配方性能之間的有機聯系，從而滿足各種實際要求。橡膠配方設計需要做的工作很多，要在短時間內完成較大的工作量，必須運用各相關學科的先進技術和理論，使配方設計工作徹底從憑經驗工作的落后狀態中擺脫出來。

 

　　第二節橡膠配方設計的特點

 

　　從開始發現硫黃硫化橡膠開始，橡膠配方設計已有多年的歷史，在一個半世紀中，膠料的配方設計經歷了一個由低級到高級逐漸發展的過程。與其他材料配方不同，橡膠配方設計有其固有的特點，這些特點概括起來有如下幾方面：

 

　　一、橡膠配方的組成是多組分的一個橡膠配方起碼包括生膠聚合物、硫化劑、促進劑、活性劑、防老劑、補強填充劑、軟化劑等基本成分。一個合理的橡膠配合體系應該包括聚合物、硫化體系、填充體系、防護體系、軟化體系五大部分。所以橡膠配方設計除單因素和雙因素變量設計外，更多的情況下是解決多因素變量問題。

 

　　二、橡膠配方設計是個因子水平數不等的試驗問題橡膠配方試驗中，因子的水平數往往不等。運用拉丁方或正交表設計試驗時，通常每個因子的水平數是相等的，這樣在安排試驗時將出現麻煩。例如進行這樣一個配方設計：炭黑的品種作為一個因子，需試驗兩種炭黑，即炭黑這個因子有二個水平，而其他的因子（如軟化劑用量）各有三個水平，那么我們在運用正交表。設計配方時，必須湊足炭黑因子也是三水平才能套用。然而這種硬湊的做法是不合理的，因為我們不需要為炭黑這個因素多試驗第三個炭黑品種，造成不必要的人力、物力和時間浪費。這樣就出現了活用正交表的問題，使許多水平數不等的試驗問題得以解決。雖然這樣做配方設計的試驗安排和數據的計算分析顯得復雜一些，不過以紙面上的配方設計和試驗結果計算的麻煩來換取人力、物力和時間的浪費，還是合算的。

 

　　三、橡膠配方中各組分之間有復雜的交互作用

 

　　所謂交互作用，是指配方中原材料之間產生的協同效應、加和效應或對抗作用。例如，各種促進劑之間，防老劑之間的交互作用都很顯著。一般配方設計時，對于這種交互作用有兩種辦法： ··

 

　　６ 第一編橡膠配方設計

 

　　充分注意這種交互作用，在試驗設計時，盡可能周到的考慮它的作用和影響， 甚至可以把它作為一個因子去處理。

 

　　避開交互作用的大因子，把一對交互作用大的因子，分別安排在不同的兩組實驗中，使同組試驗的因子保持相對的獨立性，避免了強烈交互作用的干擾，從而使數據分析簡單容易。

 

　　四、工藝因素有時對橡膠配方實施有重要作用

 

　　為了避免工藝因素的影響，同一批配方試驗要固定在同一工藝條件下試驗，否則將干擾統計分析，使數據的分析陷入混亂。如果把起決定作用的工藝條件作為一個獨立的因子參與試驗設計，那么配方工作者平日積累的實踐經驗就十分重要了，否則實驗結果將是一堆雜亂無章的數據，找不出內在的規律性。

 

　　配方、工藝條件、原材料、設備、產品結構設計之間存在著強烈的依存和制約關系。它們之間的關系可概括為圖。