工業(yè)橡膠配方設計的鑒定方法

　　配方設計，就是根據產(chǎn)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(guān)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(gè)組分之間存在著(zhù)復雜的物理和化學(xué)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(guān)系。在一定程度上仍依賴(lài)于長(cháng)期積累的經(jīng)驗。

　　近年來(lái)，由于計算機技術(shù)和測試手段的迅速發(fā)展，不僅為橡膠配方設計提供了有效的數學(xué)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(guān)系。有力地促進(jìn)了橡膠配方設計理論的發(fā)展，使橡膠配方逐步地從經(jīng)驗型向科學(xué)化的方向轉化�？梢灶A見(jiàn)，隨著(zhù)理論和實(shí)驗手段的進(jìn)一步完善，人們必將在前人豐富經(jīng)驗的基礎上，使配方設計方法逐步科學(xué)化，從而更準確地預測產(chǎn)品的性能，簡(jiǎn)化實(shí)驗程序，加快研究進(jìn)程。

　　單純的天然橡膠或合成橡膠，不論是未硫化膠還是硫化膠，其性能都很差難以滿(mǎn)足使用要求。因此長(cháng)期以來(lái)人們對提高橡膠性能，改善加工方法，延長(cháng)使用壽命等進(jìn)行了大量的實(shí)踐。結果表明，必須在橡膠中加入各種助劑才能實(shí)現上述目的，即必須通過(guò)合理的配方設計才能實(shí)現。

　　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(diǎn)。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(zhuān)業(yè)性很強的技術(shù)工作，對產(chǎn)品質(zhì)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(guān)鍵。因此配方設計在橡膠工藝中是個(gè)重要的環(huán)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(zhì)，各種配合體系對橡膠性能的影響，以及與工藝性能的關(guān)系，進(jìn)而了解各種結構與性能之間的關(guān)系。在謀求經(jīng)濟合理的同時(shí)，獲得最好的綜合性能，制成物美價(jià)廉的產(chǎn)品。

　　以在配方工作中應該注意積累一些基礎數據，大量的經(jīng)驗規律可反映某些內在規律性，并注意擬合一切可能的經(jīng)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(gè)稱(chēng)職的配方設計人員，應該自覺(jué)的研究各種配方與性能的基本關(guān)系。

　　總之，配方設計工作是很有實(shí)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(lián)系，從而滿(mǎn)足各種實(shí)際要求。橡膠配方設計需要做的工作很多，要在短時(shí)間內完成較大的工作量，必須運用各相關(guān)學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)和理論，使配方設計工作徹底從憑經(jīng)驗工作的落后狀態(tài)中擺脫出來(lái)。

　　第二節:橡膠配方設計的特點(diǎn)

　　從開(kāi)始發(fā)現硫黃硫化橡膠開(kāi)始，橡膠配方設計已有多年的歷史，在一個(gè)半世紀中，膠料的配方設計經(jīng)歷了一個(gè)由低級到高級逐漸發(fā)展的過(guò)程。與其他材料配方不同，橡膠配方設計有其固有的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)概括起來(lái)有如下幾方面：

　　一、橡膠配方的組成是多組分的一個(gè)橡膠配方起碼包括生膠聚合物、硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、防老劑、補強填充劑、軟化劑等基本成分。一個(gè)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(wèn)題。

　　二、橡膠配方設計是個(gè)因子水平數不等的試驗問(wèn)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(shí)，通常每個(gè)因子的水平數是相等的，這樣在安排試驗時(shí)將出現麻煩。例如進(jìn)行這樣一個(gè)配方設計：炭黑的品種作為一個(gè)因子，需試驗兩種炭黑，即炭黑這個(gè)因子有二個(gè)水平，而其他的因子(如軟化劑用量)各有三個(gè)水平，那么我們在運用正交表.設計配方時(shí)，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(gè)因素多試驗第三個(gè)炭黑品種，造成不必要的人力、物力和時(shí)間浪費。這樣就出現了活用正交表的問(wèn)題，使許多水平數不等的試驗問(wèn)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(guò)以紙面上的配方設計和試驗結果計算的麻煩來(lái)?yè)Q取人力、物力和時(shí)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(chǎn)生的協(xié)同效應、加和效應或對抗作用。例如，各種促進(jìn)劑之間，防老劑之間的交互作用都很顯著(zhù)。一般配方設計時(shí)，對于這種交互作用有兩種辦法： ··

　　充分注意這種交互作用，在試驗設計時(shí)，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(gè)因子去處理。

　　避開(kāi)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(shí)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(jiǎn)單容易。

　　四、工藝因素有時(shí)對橡膠配方實(shí)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(gè)獨立的因子參與試驗設計，那么配方工作者平日積累的實(shí)踐經(jīng)驗就十分重要了，否則實(shí)驗結果將是一堆雜亂無(wú)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(chǎn)品結構設計之間存在著(zhù)強烈的依存和制約關(guān)系。它們之間的關(guān)系可概括為圖。