工藝流程選擇:拉伸強度是表征產品拉伸失效的最終能力。影響橡膠拉伸強度的主要因素是大分子鏈的主價鍵、分子間力和大分子鏈的柔性。拉伸強度與橡膠結構的關系:大的分子間作用力，如極性和剛性基團；分子量增大，範德華力增大，鏈段不易滑動，相當於分子間形成物理交聯點。因此，隨著分子量的增加，拉伸強度增加，並在壹定程度上達到平衡。分子微觀結構的影響，例如順式和反式結構；結晶和取向
流程開始:
1匯總
橡膠制品的主要原料是生膠、各種配合劑、纖維和作為骨架材料的金屬材料。橡膠制品的基本生產過程包括塑煉、混煉、壓延、擠出、成型和硫化六個基本工序。
橡膠的加工工藝主要是解決塑性和彈性矛盾的工藝。通過各種加工手段，將彈性橡膠變成塑性橡膠，加入各種添加劑制成半成品，再將具有可塑性的半成品通過硫化，變成彈性高、物理機械性能好的橡膠制品。
2橡膠加工技術
2.1塑化過程
生膠塑化是通過機械應力、熱、氧或加入壹些化學試劑等手段，使生膠由堅韌的彈性狀態轉變為柔軟易加工的塑性狀態的過程。
生膠塑化的目的是降低其彈性，增加其可塑性，獲得適當的流動性，以滿足混煉、分膨脹、擠出、成型、硫化、橡膠膏制造、海綿橡膠制造等各種加工工藝的要求。
掌握合適的塑化塑性對橡膠制品的加工和成品質量至關重要。在滿足加工工藝要求的前提下，盡可能降低塑性。隨著恒粘橡膠和低粘橡膠的出現，壹些橡膠不經塑化直接混煉。
在橡膠工業中，最常用的塑化方法是機械塑化和化學塑化。機械塑化法使用的主要設備有開煉機、密煉機和螺桿塑化機。化學塑化是在機械塑化過程中加入化學物質以提高塑化效果的壹種方法。
開煉塑煉時的溫度壹般在80℃以下，屬於低溫機械混煉法。密煉機和螺桿混煉機出膠溫度在120℃以上，甚至高達160-180℃，屬於高溫機械混煉。
生膠需要經過烘焙、切割、挑選、破碎後才能塑煉。
幾種粘合劑的塑化特性:
開煉機塑煉天然橡膠時，輥筒溫度為30-40℃，時間約為15-20min。當溫度達到120℃以上時，塑化時間約為3-5分鐘。
丁苯橡膠的門尼粘度大多在35-60之間。所以丁苯橡膠不需要塑化，但塑化後可以提高混煉機的分散性。
順丁橡膠具有冷流動性，缺乏增塑作用。順丁橡膠門尼粘度低，不需要增塑。
氯丁橡膠可塑性強，塑化前可進行3-5次減薄，減薄溫度為30-40℃。
乙丙橡膠的分子主鏈是飽和的，增塑很難引起分子開裂，需要選擇門尼粘度低的品種代替增塑。
丁腈橡膠塑性低，韌性高，塑煉時生熱高。開煉時必須采用40℃以下的低溫、小輥縫、低容量、分級塑化，才能取得較好的效果。
2.2混合過程
混煉是指將各種配合劑在煉膠機上均勻混合成生膠的過程。混合質量對膠料的進壹步加工和成品質量有決定性影響。即使是配方好的混煉膠，混煉膠也會分散不均勻，混煉膠塑性太大或太低，容易燒傷噴霜，使壓延、擠出、上膠、硫化等工序無法正常工作，還會導致產品性能下降。
混煉方法通常分為開煉機混煉和密煉機混煉。這兩種方法都是批量混合，是目前應用最廣泛的方法。
開煉機的混煉過程分為三個階段，即包輥(生膠軟化階段)、吃粉(混粉階段)和滾揉(吃粉後生膠和配合劑均勻分散階段)。
根據橡膠的種類、用途和性能要求，開煉機煉膠的工藝條件是不同的。要註意加膠量、加料順序、輥距、輥溫、混合時間、輥速、速比等各種因素。既不混合不足，也不過度精煉。
密煉機混煉分為三個階段，即潤濕、分散和細化，高溫高壓下密煉機中的石料混煉。操作方法壹般分為壹級混合法和二級混合法。
壹段混煉法是指用密煉機壹次混煉，然後壓片得到混煉膠的方法。適用於全天然橡膠或合成橡膠含量低於50%的混煉膠。在第壹階段混合操作中，經常使用分批加料法。為防止混煉膠急劇上升，壹般采用慢速混合機或雙速混合機，加硫時的溫度必須低於100℃。投料順序為生膠、小料、補強劑、填充劑、油軟化劑、出料、冷卻、加硫、超促進劑。
兩段混煉法是指在密煉機中經過兩次混煉和壓片來制造混煉膠的方法。該方法適用於合成橡膠含量超過50%的混煉膠，可避免壹段混煉法過程中混煉膠混煉時間長、溫度高的缺點。除了不添加硫化和活性促進劑之外，第壹階段混合與第壹階段混合方法相同。第壹階段混合後，將下片冷卻並放置壹定時間，然後進行第二階段混合。混合均勻後，送入壓片機，然後加入硫化劑，翻滾後取出藥片。分段混煉法具有混煉時間更短、混煉溫度更低、配合劑分散更均勻、橡膠質量更高的優點。
2.3壓延工藝
壓延是將橡膠混合物在壓延機上制成帶骨架材料的薄膜或半成品橡膠毯的過程，包括壓片、層壓、壓制和織物上膠。
壓光工藝的主要設備是壓光機，它壹般由工作輥、機架、底座、傳動裝置、調速調距裝置、輥加熱冷卻裝置、潤滑系統和急停裝置組成。壓延機的種類很多，有兩個、三個和四個工作輥，兩個輥的排列是垂直和水平的；三個滾筒是垂直的、γ形的、三角形的；四輥有γ型、L型、Z型、S型等多種。按工藝用途分，主要有壓延機(用於壓延薄膜或紡織品上膠，大多有三個或四個輥，每個輥的可塑性不同)和擦膠壓延機(用於紡織品上膠，三個輥，每個輥有壹定的速比，中間輥的速度高。借助速比摩擦成紡織品)、萬能壓延機(又稱萬能壓延機，具有壓片和塗膠功能，三輥或四輥，速比可調)、型材壓延機、粘合壓延機、鋼絲壓延機。
壓延工藝壹般包括以下工序:預熱和供膠；紡織品的開松和幹燥(有時是浸漬)
橡膠混合物在四輥或三輥壓延機上的壓片或橡膠混合物在紡織品上的懸掛根據機器壓延的半成品進行冷卻、卷繞、切斷和放置。
壓延前需要對混煉膠和紡織物進行預處理，混煉膠進入壓延前需要在熱軋機上翻面。這個過程稱為熱煉或預熱，其目的是改善膠料的混合均勻性，進壹步增加塑性，提高溫度，增加塑性。為了提高混煉膠與紡織品的粘合性，保證壓延質量，需要對織物進行烘幹，含水量控制在1-2%，含水量低，織物硬，壓延時易損傷，含水量高，粘合性差。
幾種常見橡膠的壓延性能天然橡膠熱成型大，收縮率小，容易壓延，容易與熱輥粘合，因此應控制輥間溫差，使薄膜順利轉移。丁苯橡膠(SBR)熱塑性低，收縮率高，因此用於壓延的膠料應充分塑化。因為丁苯橡膠對壓延非常敏感，壓延溫度要比天然橡膠低，輥筒溫差由高到低。氯丁橡膠在75-95℃時容易粘輥，因此壓延困難。應采用低溫法或高溫法，壓延時應迅速冷卻。加入石蠟和硬脂酸可以減少粘輥現象。乙丙橡膠壓延性能好，可在較寬的溫度範圍內連續運行。溫度過低時，膠料收縮大，容易產生氣泡。丁腈橡膠熱塑性低，收縮率高。向橡膠混合物中添加填料或軟化劑可以減少收縮。當填料的重量占生膠重量的50%以上時，可以得到表面光滑的薄膜。NBR粘度低，容易粘冷輥。
2.4擠壓工藝
擠出工藝是通過擠出機的筒壁和螺桿部件的作用，達到擠出膠料並初步成型的目的，擠出工藝也成為壹種擠出工藝。
擠壓加工的主要設備是擠壓機。
幾種橡膠的擠出特點:天然橡膠擠出速度快，半成品收縮率小。機身溫度50-60℃，機頭70-80℃，機頭80-90℃；丁苯橡膠擠出速度慢，壓縮變形大，表面粗糙。機身溫度50-70℃，機頭溫度70-80℃，機頭溫度100-105℃。氯丁橡膠擠出前無需充分熱煉，本體溫度50℃，機頭溫度70℃，模頭形狀70℃；乙丙橡膠擠出速度快，收縮率小。坯體溫度60-70℃，頭部溫度80-130℃，模具形狀90-140℃。丁腈橡膠的擠出性能較差，應充分熱煉。機身溫度50-60℃，機頭溫度70-80℃。
2.5註射過程
橡膠註射成型技術是將膠料直接從機筒註入模具硫化的壹種生產方法。包括加料、塑化、註射、保壓、硫化和脫模。註射硫化最大的特點是內層和外層溫度比較均勻，硫化速度快，可以加工大部分成型制品。
橡膠註射成型設備是橡膠註射成型硫化機。
2.6壓鑄工藝
壓鑄法也叫傳遞模法或傳遞模法。在這種方法中，將膠料放入壓鑄機的塞筒中，並在壓力下將膠料澆註到模具型腔中進行硫化。類似於註塑成型。如骨架油封等。用該方法生產的產品溢料少，產品質量好。
2.7硫化過程
更早的時候，天然橡膠的主要用途只是做橡皮擦；後來，它被用來制造小橡膠管。直到1823年，英國化學家麥金托什發明了將橡膠溶解在煤焦油中，然後塗在布上制成防水布，可以用來制作雨衣和雨靴。但是這種雨衣雨靴夏天融化，冬天又硬又脆。為了克服這個缺點，許多人都在努力尋找壹種方法。美國發明家查理？固特異也在試驗橡膠改性。他將天然橡膠和硫磺壹起加熱，希望獲得壹種全年在任何溫度下都幹燥有彈性的物質。直到2月1839才成功。有壹天，他將橡膠、硫磺和松節油混合後倒入鍋中(硫磺只用於染色)，不小心將鍋中的混合物灑在了燃燒的爐子上。令他驚訝的是，混合物落入火中後並沒有熔化，而是保持燃燒的狀態，留在爐中的不完全燃燒的混合物是有彈性的。他把灑出來的東西從爐子上剝下來，卻發現自己已經準備好了想要的彈性橡膠。經過不斷改進，他終於在1844發明了橡膠硫化技術。
硫化是橡膠制品生產的最後壹道工序。硫化是橡膠大分子在壹定條件下由線性結構變為網絡結構的交聯過程。有三種硫化方法:冷硫化、室溫硫化和熱硫化。大多數橡膠制品是通過加熱硫化的。熱硫化設備包括硫化罐和平板硫化機。
2.8其他生產流程
橡膠制品的生產工藝有浸膠、刮膠、噴塗、香蕉膠等。
3橡膠配方設計
3.1橡膠硫化(交聯)
交聯是橡膠高彈性的基礎，其特點是在壹個橡膠分子鏈上只形成很少的交聯點，所以不會影響橡膠分子鏈段的運動。
橡膠硫化體系有很多種，如硫磺硫化體系、過氧化物硫化體系、樹脂硫化體系和氧化物硫化體系。
3.1.1硫磺成型系統
主要適用於二烯橡膠，其硫化活性點是雙鍵旁邊的α氫原子。
構成:
硫磺
活性劑:氧化鋅、硬脂酸
促進劑:噻唑類(DM，M)，次磺酰胺類(CZ，NOBS)，秋蘭(TETD，TMTM，TMTD)，胍類(D)。
圖1硫磺成型系統的結構特征
表1硫磺成型系統分類
硫化體系中硫/促進劑(S/A)比交聯鍵組合物的性能特征
普通硫黃硫化體系>:1以多硫鍵為主要成分，具有良好的動態疲勞性能；老化性能差
半有效硫硫化體系(Semi-EV) ≈1以單硫鍵和二硫鍵為主，具有良好的耐老化性能；壓縮永久變形小；無硫化返原
有效硫固化系統(EV)
3.1.2過氧化物硫化體系-自由基機理
1常見的過氧化物有DCP(過氧化二異丙苯)、BPO、DCBP和雙-2，5。
共交聯劑:抑制聚合難自由基的無用副反應。如TAIC、TAC、HVA-2。
過氧化物硫化橡膠的性能特點:老化性能好，壓縮永久變形小，產品透明性好。
表2過氧化物的交聯效率
橡膠品種交聯效率的原因
NR 1自由基的活性主要與甲基的超* *軛效應有關，同時空間位阻大，無法出籠。
BR，SBR 10-50的脫氫速率是NR的1/3，但活性高，空間位阻小，能迅速與雙鍵加成，形成交聯鍵和新的自由基。
NBR & gt1腈基影響交聯。
聚乙烯，三元乙丙橡膠1
EPR 0.4
IIR 0
3.1.3氧化物硫化系統
這是含鹵橡膠的主要硫化劑。通常有氧化鋅/氧化鎂(5/4)、氧化鉛或四氧化鉛(10-20，耐水產品)。
3.2橡膠填料
沒有填料的橡膠機械和工藝性能差，不能使用。
3.2.1效果
增強:拉伸強度，撕裂強度，耐磨性。
加工性能
削減成本
填料的結構
顆粒尺寸+0
壹般來說，粒徑越小，強度越高。
表3常用增強劑和填料的粒徑範圍(mμ)
包裝名稱縮寫材料直徑範圍
槽黑23-30
高耐磨炭黑HAF 26-35
半增強炭黑SRF 60-130
煆制二氧化矽水合二氧化矽10-25
沈澱二氧化矽10-40
氧化鋅ZnO 100-500
輕質碳酸鈣CaCO3 1000-3000
超細碳酸鈣白艷華25-100
硬粘土90%
普通滑石粉滑石粉5000-20000
3.2.2.2結構
顆粒形狀和內部結構(吸油值法，DBP)。壹般吸油值越大，結構越堅固，改善性能越明顯。
3.2.2.3比表面積
顆粒形狀(BET法、CATB法)。比表面積越大，強度越高。
3.2.2.4的化學結構
反應性(用PH值表示)。比如炭黑表面的羧基，白炭黑，普通淺色填料表面的羥基等。，酸性填料往往會影響橡膠的硫化，所以需要加入活性劑來消除酸性。
3.2.2.5填料的處理方法
壹般來說，填料表面是親水的，而聚合物是疏水的，所以它們的相容性很差，所以需要進行表面處理。
3.2.2.6表面活性劑
結構(1):有機化合物，具有不對稱的分子結構，由親水基團和疏水基團組成。
(2)親水部分:-OH，-COOH，-NH2，-NO2，-SH。
(3)疏水部分:長鏈、苯環或碳氫化合物。
3.2.2.7偶聯劑
(1)分類:矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽、高分子偶聯劑等。
(2)結構特征:親水部分類似於表面活性劑，但疏水部分能與聚合物形成化學鍵或物理纏結。
(3)對性能的影響:低分子量偶聯劑通常在降低粘度的同時提高力學性能；高分子偶聯劑能大大提高體系的力學性能，增加體系的粘度，這是由於增強了分子間作用力。
3.3軟化劑和增塑劑
3.3.1軟化器的功能
(1)降低體系粘度，增加流動性，降低硫化橡膠硬度；
(2)提高附著力；
(3)有助於分散填料；
(4)擠出成型方便。
3.3.2常見品種
(1)操作油(軟化劑，用量大):分子量300-600的烴類或芳烴類(如機油、石蠟油、芳烴油、石蠟油等。).
(2)極性酯類(用於非極性橡膠，稱為增塑劑，特點是脆性溫度高，用量少):低分子酯類(DOP、DBP、DOS)和高分子酯類(己二酸乙二醇酯)。
3.3.3選擇原則
(1)熱力學(主要因素):自由能δ f = δ h(焓)-t δ s(熵變)。在壹般混合過程中，自由度增加，δs >；0;δH & gt；0(吸熱)，越小越好。
(2)溶解度參數:由希爾德布蘭德方程判斷。
δ1越接近δ2，δ H越小。
極性橡膠-極性軟化劑；非極性橡膠-非極性軟化劑
(3)溶劑化(次要因素):壹般認為橡膠的雙鍵具有壹定的親核性，增塑劑酯具有親電性。親電-親核相互作用增加了兩者的界面強度，改善了相容性。但這種親電-親核相互作用較弱，所以壹般用量不宜過大(5-10phr)。例如NR和DBP之間的相容性、NBR和芳烴油之間的相容性、SBR、BR和NR之間的差異，
(4)鉻的溶劑選擇原則
3.4橡膠保護系統
老化是指使橡膠性能惡化的所有過程。如O2、O3、熱、光、疲勞、力、催化劑、化學介質等。為了研究這些影響因素，設計了許多測試方法。
氧彈測試O2
熱氧化老化試驗O2，熱
光老化測試燈(室外、室內、人造光)
臭氧老化試驗O3
疲勞試驗力
DSC、TG熱氧化、O2、空氣；熱降解，N2
3.4.1分類
物理學:氧的遷移和隔離的作用
抗老化劑
化學:無汙染(酚類，1010，1076；硫化二丙酸酯(DSTP DLTP)；亞磷酸酯，168)；汙染類型(胺、RD、d、a)
保護體系為對苯二胺(4010，4010NA)
抗臭氧劑
線性碳氫化合物(粗蠟、微晶蠟)
紫外線劑(橡膠不常用，炭黑的作用)
金屬離子鈍化劑
3.4.2反應機理
(1)鏈啟動
E = 0
(2)鏈式增長
e = 4-9千卡/摩爾
E =千卡/摩爾
E =千卡/摩爾
金屬顆粒催化氫氧化鋁的分解。
(3)鏈終止
3.5配方設計與硫化橡膠物理性能的關系
3.5.1拉伸強度
抗拉強度是產品抵抗拉伸破壞的極限能力。影響橡膠拉伸強度的主要因素是大分子鏈的主價鍵、分子間力和大分子鏈的柔性。
拉伸強度與橡膠結構的關系
(1)分子間作用力大，如極性和剛性基團；
(2)分子量增大，範德華力增大，鏈段不易滑動，相當於分子間形成物理交聯點。因此，隨著分子量的增加，拉伸強度增加，並在壹定程度上達到平衡；
(3)分子微觀結構的影響，如順式和反式結構；
(4)結晶和取向
拉伸強度與固化體系的關系
(1)交聯密度:存在壹個最大值。
(2)交聯鍵型:隨著交聯鍵能的增加，抗拉強度降低；聚硫鍵具有較高的拉伸強度，因為弱鍵可以釋放應力狀態下的應力，降低應力集中程度，使交聯網絡均勻承受較大的應力。對於能產生結晶的NR，交聯弱鍵的早期斷裂也有利於主鏈的定向結晶。
拉伸強度與填料的關系
大量實驗表明，粒徑越小，比表面積越大，表面活性越大，結構越高，增強效果越好。同時，隨著填料含量的增加，存在壹個最大值，其大小受橡膠品種和填料種類的影響。
抗張強度與柔軟劑的關系
軟化劑的加入會失去拉伸強度，這與軟化劑與橡膠的相容性有關。
撕裂強度
橡膠的撕裂是材料中的裂紋或裂隙在受力時迅速擴大的現象，壹般沿著分子鏈數最少即阻力最小的路徑發展。主要與橡膠應力應變曲線的形狀和粘彈性有關。與橡膠品種、硫化體系、軟化劑有關。