什么叫做橡膠配方？成功的橡膠配方是什么
核心提示：早期的橡膠是取自橡膠樹、橡膠草等植物的膠乳，加工后制成具有彈性、絕緣性、不透水和空氣的材料。是高彈性的高分子化合物。橡膠
早期的橡膠是取自橡膠樹、橡膠草等植物的膠乳，加工后制成具有彈性、絕緣性、不透水和空氣的材料。是高彈性的高分子化合物。橡膠分為天然橡膠與合成橡膠二種。天然橡膠是從橡膠樹、橡膠草等植物中提取膠質后加工制成；合成橡膠則由各種單體經聚合反應而得。橡膠制品廣泛應用于工業或生活各方面。
在醫療衛生部門有許多橡膠制品在應用，如醫院里的麻醉科、泌尿科、外科、腦外科、骨科、五宮科、放射科等招的診斷、輸血、導尿、洗腸胃的各種膠色手術用的手套、冰囊、海綿座墊等多是橡膠制品。作為醫療設備和儀器的配件也有橡膠制品。
換言之，設計橡膠配方最需考慮之三要素為配料之物性者、加工性和成本，并使三者獲得一個適當之平衡點，此即配方設計都最主要之工作。
橡膠配方面臨的加工問題
橡膠工廠工序越多，可能面臨的加工問題就越復雜。從生膠破膠到混煉、擠出、壓延、成型、硫化等主要的加工過程中，都可能出現各種問題。這些問題如果得不到合理的解決，就很難繼續生產，或者造成大量的不良甚至報廢，導致成本大幅增加或者制品性能大打折扣，最終導致商業化生產的失敗。
使用塑解劑
在使用高分子量的橡膠時，如天然橡膠和某些丁苯橡膠，常常使用塑解劑來提升煉膠效率。塑解劑的添加量很少，如0.5份，一般不超過1份。雖然添加很少，但其幫助提升煉膠效率的效果卻非常明顯。例如，在混煉煙片膠時，僅需添加0.3份化學塑解劑，即可大幅減少天然橡膠的塑煉時間，并且顯著降低天然橡膠的門尼粘度。天然橡膠經過這樣的塑煉，就可以進行進一步的加工。天然橡膠經過充分塑煉，有利于在后續的擠出、壓延和模壓工藝中降低半制品的收縮率，并增加其粘性。
塑解劑的作用原理一般是在塑煉加工過程中，在氧氣存在的條件下使得橡膠分子鏈發生斷鏈，從而降低橡膠的平均分子量。體現在橡膠性能上，就是經塑解劑塑煉后的橡膠門尼粘度顯著降低。常見的塑解劑多為硫酚、磺酸和鋅鹽類物質，例如五氯硫酚。
與塑解劑引發的化學斷鏈不同的是，增塑劑是通過物理作用稀釋高分子從而使得聚合物變得柔軟，易于加工。橡膠加工中用到的增塑劑主要有加工油、填充油、樹脂、硬脂酸、松香、蠟等等。這些物質通過機械混煉逐漸滲入聚合物分子鏈之間，使得聚合物分子鏈之間的距離增加，并且對分子鏈之間的纏結起到潤滑作用。
增塑劑的種類非常多，在以上提到的幾大類中，又可以分出很多小類。每個小類里又包括很多不同品種。如此種類繁多的增塑劑，應該如何選用呢？
選擇合適的增塑劑，主要需考慮三點：1）對橡膠玻璃化轉變溫度的影響；2）對橡膠硬度、模量等機械性能的影響；3）與橡膠的相容性。
例如，在橡膠配方中既可選擇使用填充油來軟化橡膠，又可以選擇使用樹脂來達到同樣的目的。但這兩種增塑劑的顯著區別在于二者的分子量差異和玻璃化轉變溫度的差異。這兩大差異和所需設計的性能目標密切相關。如果需要增加橡膠的玻璃化轉變溫度，如增加輪胎胎面的抓地力，可考慮選擇樹脂作為增塑劑。在具體選型時，可選擇玻璃化轉變溫度較高的樹脂。分子量的差異同樣重要。使用分子量越高的樹脂越容易保持橡膠的抵抗破壞的能力，例如添加古馬隆樹脂或松香有利于提升耐撕裂性能和耐切割性能。
所有增塑劑都可以降低橡膠硬度和模量，只是降低的程度不同。總的來說，分子量越低的增塑劑對橡膠硬度和模量的降低幅度越大。
增塑劑和橡膠的相容性在設計配方時尤其重要，主要體現在硫化膠性能上，尤其是老化后的性能。相容性的匹配遵循相似相容原則：化學結構相似的兩種物質最相容。化學結構差異很大的兩種物質，即使增加做功讓二者相互混合，在后期使用過程中分子量相對較低的物質也會逐漸分離析出。例如，C5/C9石油樹脂和丁苯橡膠的相容性較好，但和天然橡膠的相容性較差，和丁基橡膠的相容性很差。
要更為精確地匹配橡膠和增塑劑，可參考這些物質的溶解度參數，并選擇溶解度參數最為接近的聚合物和增塑劑進行匹配。
使用均相劑
均相劑通常是不同樹脂類增塑劑的混合物，例如芳香族樹脂和脂肪族樹脂的混合物。均相劑能夠降低聚合物的粘度或者軟化點，還可以浸潤性質不同的聚合物并形成均勻的混煉膠。應用最為普遍的均相劑是Struktol 公司的40MS和60NS。使用均相劑最多的場合是不同種類的橡膠共混，例如天然橡膠和順丁橡膠的共混體系NR/BR，天然橡膠和鹵化丁基橡膠的共混體系NR/HIIR等。均相劑還具有改善填料分散，增加生膠粘性的作用。
均相劑的選擇同樣遵從相似相容原則，或者參考橡膠和所用均相劑主要成分的溶解度參數。
在醫療衛生部門有許多橡膠制品在應用，如醫院里的麻醉科、泌尿科、外科、腦外科、骨科、五宮科、放射科等招的診斷、輸血、導尿、洗腸胃的各種膠色手術用的手套、冰囊、海綿座墊等多是橡膠制品。作為醫療設備和儀器的配件也有橡膠制品。
醫用橡膠制品往往對它還有個特殊要求，如無毒、殺菌、生理惰性、耐放射等。橡膠巾的丁基橡膠就具有較高的生物惰性、化學穩定性和較微的透水透氣性，用來加工橡膠瓶塞，能保證高吸濕抗生意和抗癌制劑的保存。硅橡膠在制造醫用制品方面愈來愈廣泛，如采用硅橡膠制造人造器官及人體組織代用品有了很大進展，還用它制作藥物膠囊，放入體內適當位置，使囊內藥物緩慢連續地釋放出來，既能提高療效又比較安全。
換言之，設計橡膠配方最需考慮之三要素為配料之物性者、加工性和成本，并使三者獲得一個適當之平衡點，此即配方設計都最主要之工作。
橡膠配方面臨的加工問題
橡膠工廠工序越多，可能面臨的加工問題就越復雜。從生膠破膠到混煉、擠出、壓延、成型、硫化等主要的加工過程中，都可能出現各種問題。這些問題如果得不到合理的解決，就很難繼續生產，或者造成大量的不良甚至報廢，導致成本大幅增加或者制品性能大打折扣，最終導致商業化生產的失敗。
使用塑解劑
在使用高分子量的橡膠時，如天然橡膠和某些丁苯橡膠，常常使用塑解劑來提升煉膠效率。塑解劑的添加量很少，如0.5份，一般不超過1份。雖然添加很少，但其幫助提升煉膠效率的效果卻非常明顯。例如，在混煉煙片膠時，僅需添加0.3份化學塑解劑，即可大幅減少天然橡膠的塑煉時間，并且顯著降低天然橡膠的門尼粘度。天然橡膠經過這樣的塑煉，就可以進行進一步的加工。天然橡膠經過充分塑煉，有利于在后續的擠出、壓延和模壓工藝中降低半制品的收縮率，并增加其粘性。
塑解劑的作用原理一般是在塑煉加工過程中，在氧氣存在的條件下使得橡膠分子鏈發生斷鏈，從而降低橡膠的平均分子量。體現在橡膠性能上，就是經塑解劑塑煉后的橡膠門尼粘度顯著降低。常見的塑解劑多為硫酚、磺酸和鋅鹽類物質，例如五氯硫酚。
與塑解劑引發的化學斷鏈不同的是，增塑劑是通過物理作用稀釋高分子從而使得聚合物變得柔軟，易于加工。橡膠加工中用到的增塑劑主要有加工油、填充油、樹脂、硬脂酸、松香、蠟等等。這些物質通過機械混煉逐漸滲入聚合物分子鏈之間，使得聚合物分子鏈之間的距離增加，并且對分子鏈之間的纏結起到潤滑作用。
增塑劑的種類非常多，在以上提到的幾大類中，又可以分出很多小類。每個小類里又包括很多不同品種。如此種類繁多的增塑劑，應該如何選用呢？
選擇合適的增塑劑，主要需考慮三點：1）對橡膠玻璃化轉變溫度的影響；2）對橡膠硬度、模量等機械性能的影響；3）與橡膠的相容性。
例如，在橡膠配方中既可選擇使用填充油來軟化橡膠，又可以選擇使用樹脂來達到同樣的目的。但這兩種增塑劑的顯著區別在于二者的分子量差異和玻璃化轉變溫度的差異。這兩大差異和所需設計的性能目標密切相關。如果需要增加橡膠的玻璃化轉變溫度，如增加輪胎胎面的抓地力，可考慮選擇樹脂作為增塑劑。在具體選型時，可選擇玻璃化轉變溫度較高的樹脂。分子量的差異同樣重要。使用分子量越高的樹脂越容易保持橡膠的抵抗破壞的能力，例如添加古馬隆樹脂或松香有利于提升耐撕裂性能和耐切割性能。
所有增塑劑都可以降低橡膠硬度和模量，只是降低的程度不同。總的來說，分子量越低的增塑劑對橡膠硬度和模量的降低幅度越大。
增塑劑和橡膠的相容性在設計配方時尤其重要，主要體現在硫化膠性能上，尤其是老化后的性能。相容性的匹配遵循相似相容原則：化學結構相似的兩種物質最相容。化學結構差異很大的兩種物質，即使增加做功讓二者相互混合，在后期使用過程中分子量相對較低的物質也會逐漸分離析出。例如，C5/C9石油樹脂和丁苯橡膠的相容性較好，但和天然橡膠的相容性較差，和丁基橡膠的相容性很差。
要更為精確地匹配橡膠和增塑劑，可參考這些物質的溶解度參數，并選擇溶解度參數最為接近的聚合物和增塑劑進行匹配。
使用均相劑
均相劑通常是不同樹脂類增塑劑的混合物，例如芳香族樹脂和脂肪族樹脂的混合物。均相劑能夠降低聚合物的粘度或者軟化點，還可以浸潤性質不同的聚合物并形成均勻的混煉膠。應用最為普遍的均相劑是Struktol 公司的40MS和60NS。使用均相劑最多的場合是不同種類的橡膠共混，例如天然橡膠和順丁橡膠的共混體系NR/BR，天然橡膠和鹵化丁基橡膠的共混體系NR/HIIR等。均相劑還具有改善填料分散，增加生膠粘性的作用。
均相劑的選擇同樣遵從相似相容原則，或者參考橡膠和所用均相劑主要成分的溶解度參數。
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