橡胶配方设计1.doc

橡胶配方设计
综合实验

专 业： 高分子材料与工程
班 级： 07030341
学 号：
组 别： 第六组
姓 名：

橡胶配方设计综合实验

一、实验目的
1、加深对丁腈橡胶的配方、各组分的作用原理及加工方法的认识。
2、进一步领会橡胶的塑炼、混炼的意义和原理。
3、进一步了解橡胶的硫化模压成型的基本方法，掌握塑炼混炼、压制硫化设备的操作方法及安全措施。
4、掌握炭黑的含量对橡胶力学性能的影响规律。
5、掌握数据的处理和分析的方法。

二、实验原理
丁腈橡胶制品的生产，首先有一个配料问题，即在丁腈橡胶（生胶）中加入一定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其它助剂，使之形成多组分体系。本实验固定其它组分的含量，改变炭黑的用量，研究炭黑的含量对橡胶的力学性能的影响。在一定的温度下，首先塑炼丁腈橡胶，再将配好的实验原理进行混炼使各种助剂实现良好的分散，通过辊压成片，剪成一定形状的胶料，放入试样模具中，经过硫化成型成为所需的试样。通过不同规格的裁刀，冲裁成性能测试的样品，然后测试橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度，找出炭黑含量对橡胶力学性能的影响规律。

三、实验所用原料及仪器、设备
1、实验用的原材料及参考配方
原料名称
简称
型号规格
质量份数
天然橡胶
NR
2#~4#
100
邻苯二甲酸二辛酯
DOP
工业品
4-6
硫磺
S
工业品
1-3
四甲基秋兰姆二硫化物
TMTD
工业品
0.3-0.7
氧化锌
ZnO
工业品
3-7
硬脂酸
SA
工业品
0.8-1.2
高耐磨炭黑
HAF
工业品
5-30
N-芳基-N-烷基对苯二胺
4010NA
工业品
1-3
2、实验用仪器及设备
（1）、开放式炼塑机（SK-160B）
料筒工作直径=160mm，辊筒工作长度=320mm，前辊转速=24.0r.p.m，后辊转速=17.8r.p.m，最大辊间距=4.5mm，最小压片厚度=0.2mm。一次加料量=100~200g，辊筒最高加热温度≦20℃。
（2）、平板硫化机（XQLB-25D）
额定表压=145kg/c㎡，油缸活塞的直径D=160，电热板面积=360×360mm，模板最大加热温度≦20℃。
（3）、密炼机混炼设备（HL-200）。
（4）、橡胶硬度计。
（5）、电子拉伸试验机。

四、实验工艺条件的预定
1、材料配方的确定
NR/g
DOP/g
ZnO/g
SA/g
HAF/g
4010NA/g
S/g
TMTD/g
100
5
5
1
5
2
2
0.5
100
5
5
1
10
2
2
0.5
100
5
5
1
15
2
2
0.5
100
5
5
1
20
2
2
0.5
100
5
5
1
25
2
2
0.5
2.加工工艺条件的确定

温度/ºC
时间/min
转速(r/min)
压力
塑炼
90
5
60
5kg
混炼
90
5
60
5kg
开炼（辊距2mm）
90
10
50

硫化
170
8

145MPa
3.加料顺序：SA-Zn0-4010NA-HAF-DOP
4.硫化工艺条件的确定：
硫化压力：P===26.89kg/cm
五、实验内容和操作步骤
1.丁腈橡胶的硫化成型
1.按实验配方称取各组份物料，分别放在盛料容器中。
2.塑炼
①据丁腈橡胶的性能确定塑炼温度一般为90 ℃，打开加热开关，使设备的密炼温度达到预定值，恒温20 min。
②开动主机，调整转速达到40-80转∕分之间，加入丁腈橡胶，上顶栓上加5 Kg砝码。密炼时间5分钟，戴上手套，转速调零，关闭主机。
3.混炼
①打开密炼机，按顺序加料，注意不加硫黄，逐步加料的顺序为：固体软化剂（石腊、硬脂酸等）、小药（促进剂、活化剂、防老剂）、补强填充剂（炭黑、碳酸钙等） 液体软化剂。
②开动主机，调整转速达到40-80转∕分之间，上顶栓上加5 Kg砝码。混炼时间5分钟，戴上手套，转速调零，关闭主机。 然后再打开密炼室，加入硫磺，开动主机，调整转速达到40-80转∕分之间，上顶栓上加5 Kg砝码混炼时间1分钟，戴上手套，转速调零，关闭主机，打开密炼室，取出混炼好的胶料，清洗密炼室。
③启动开炼机，开炼辊温度控制在100℃以下，加入硫磺，打三角包，使混炼均匀，调整辊距为2-2.5mm。开炼结束后关闭主机。
4.硫化
检查平板硫化机的液压传动系统和电热板加热是否正常，确认正常后，将试样模具放到压机中，保证加热模板与成型模板刚好接触，对模具预热。
① 待模板温度达到预定温度时，取出模具，清理模具内部表面，有必要时，可以使用少量与硫化胶不产生化学反应的隔离剂，一般采用硅油或中性皂液等。
② 将混炼后压成的胶片切成与模腔尺寸相对应的胶坯，并标出胶料的名称，编号和硫化条件及胶料压延方向。
③ 将胶坯放入模腔，合好模具，放到压机中，加压至达到实验拟定压力时，硫化时间8分钟。
④ 达到硫化时间时，下降压机，取出模具，立即打开，取出硫化胶片。
⑤ 将硫化好的硫化胶片放在冲片机上，按有关测试标准，用裁刀冲裁试样。
2.橡胶拉伸强度测定
1、根据试样的性质，选择适宜的负载，加上所需的砣。
2、调整拉力机的零点是指针与读数盘零点重合。
3、根据试样型号选择下降速度，1、2型调至50050mm/min；3、4型调至20020mm/min。
4、将哑铃状试样均匀的置于上、下夹持器上，并用螺钉固定。
5、开动实验机，清零，按下手柄，按实验要求记录下列各项。
①试样拉伸到300%时的力值。
②试样拉伸至扯断过程中出现的最大值。
③试样扯断时的伸长率。
6、将扯断厚的试样放置3min，将两部分吻合在一起测量吻合后试样的标距并计算永久变形值。
3.橡胶撕裂强度的测定：
1. 检查设备运转情况及速度转换是否正常可靠，装好拉伸实验模具；
2. 测量试样厚度；
3. 调试试验机的速度为所要求的速度，500mm/min;
4. 将试样夹在试验机的夹具上，使试样的受力方向与撕裂方向垂直；
5. 开动试验机，并记录试样破坏时的负荷。
5.橡胶硬度的测定:
1. 实验前检查试样，如表面有杂质须用纱布沾酒精擦净；
2. 校正：自由状态下应为零度，当与测量平台完全接触时，此时表的刻度超过90度。
3. 将试样放在表头与平台之间，压下手柄，试样缓慢地受到1Kg力的负荷时立即读数；
六、实验数据的记录和计算
1.橡胶拉伸强度的测定
定伸强度
扯断永久变形
的选择1型250.5mm,2型200.5mm,3型100.5mm，4型100.5mm.
配方一：

编号
厚度b
/mm
平均厚度
/mm
宽度W
/mm
平均宽度
/mm
拉断时的标距
/mm
拉伸300%时的力值F’/N
拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N
拉断后放置3min对起来的标距
/mm
1

2

3

编号
拉伸强度/MPa
定伸强度/MPa
扯断伸长率（%）
扯断永久变形（%）
1

2

3

平均

配方二：
编号
厚度b
/mm
平均厚度
/mm
宽度W
/mm
平均宽度
/mm
拉断时的标距
/mm
拉伸300%时的力值F’/N
拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N
拉断后放置3min对起来的标距
/mm
1

2

3

编号
拉伸强度/MPa
定伸强度/MPa
扯断伸长率（%）
扯断永久变形（%）
1

2

3

平均

配方三：

编号
厚度b
/mm
平均厚度
/mm
宽度W
/mm
平均宽度
/mm
拉断时的标距
/mm
拉伸300%时的力值F’/N
拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N
拉断后放置3min对起来的标距
/mm
1

2

3

编号
拉伸强度/MPa
定伸强度/MPa
扯断伸长率（%）
扯断永久变形（%）
1

2

3

平均

配方四：

编号
厚度b
/mm
平均厚度
/mm
宽度W
/mm
平均宽度
/mm
拉断时的标距
/mm
拉伸300%时的力值F’/N
拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N
拉断后放置3min对起来的标距
/mm
1

2

3

编号
拉伸强度/MPa
定伸强度/MPa
扯断伸长率（%）
扯断永久变形（%）
1

2

3

平均

配方五：

编号
厚度b
/mm
平均厚度
/mm
宽度W
/mm
平均宽度
/mm
拉断时的标距
/mm
拉伸300%时的力值F’/N
拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N
拉断后放置3min对起来的标距
/mm
1

2

3

编号
拉伸强度/MPa
定伸强度/MPa
扯断伸长率（%）
扯断永久变形（%）
1

2

3

平均

2.橡胶撕裂强度的测定：

配方一：

编号
1
2
3
试样厚度d/mm

平均厚度d/mm

破坏时负荷F/N

撕裂强度KN/m

配方二：

编号
1
2
3
试样厚度d/mm

平均厚度d/mm

破坏时负荷F/N

撕裂强度KN/m

配方三：
编号
1
2
3
试样厚度d/mm

平均厚度d/mm

破坏时负荷F/N

撕裂强度KN/m

配方四：

编号
1
2
3
试样厚度d/mm

平均厚度d/mm

破坏时负荷F/N

撕裂强度KN/m

配方五：

编号
1
2
3
试样厚度d/mm

平均厚度d/mm

破坏时负荷F/N

撕裂强度KN/m

3.橡胶硬度的测定
五组试样分别只测三次
配方编号
1处硬度
2处硬度
3处硬度
平均硬度
1

2

3

4

5