混炼橡胶的性能与配合
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混炼橡胶⼜称胶料，其基本性能包括粘弹性能、⾃粘性能、硫化性能等。 ⼀、粘弹性能（329页）
胶料在硫化前的加⼯⾏为，主要取决于其粘弹性能，它直接影响制品质量和⽣产效率。
在加⼯过程中，外⼒作⽤会引起胶料产⽣两种变形，即塑性变形和弹性变形。塑性变形为不可逆变形，去除外⼒后能保持已产⽣的变形。
弹性变形为可逆变形，去除外⼒后，能恢复原来形状。
胶料的粘弹性能为这两种性能的综合，它取决于两种变形特性所占⽐例的⼤⼩，通常⽤粘度、压出或压延收缩率和挺性（冷流性）等指标来表⽰。 胶料的粘弹性能时流变学研究的重要内容，也是胶料配⽅设计的主要技术参数之⼀。
（⼀）粘度、收缩率和挺性
1.粘度
粘度时胶料可塑性的主要指标。⼀般来说，粘度低，可塑性⼤，则胶料容易加⼯。每种⼯艺都有其最佳粘度范围，例如注压胶料的门尼粘度（100℃）宜为30~70。
胶料粘度的测量可⽤⽑细管流变仪、转⼦粘度计、塑性仪、动态⽅法等。
胶料粘度随温度⽽变化，温度升⾼，粘度降低。低剪切速率，填充剂对胶料粘流活化能没有影响；⾼剪切速率下，增加填充剂⽤量会降低胶料粘流活化能。
2.收缩率toplux
压出收缩率（或压出膨胀率）是表⽰胶料⼯艺性能的⼜⼀重要参数，它与胶料弹性有关。⼀般来说，收缩率⼤，表⽰胶料弹性⼤，则胶料⼯艺性能较差。在加⼯过程中，胶料收缩率指标与粘度同等重要。适当降低胶料弹性，不仅能减少压出物膨胀，⽽且能提⾼压出速度和改善压出物的外观质量。
胶料收缩率测量⼀般⽤⽑细管流变仪、转柜式流变仪。
与粘度相似，胶料收缩率（膨胀率）也受剪切速率和温度等条件的影响。降低速率或升⾼温度，都会引起胶料收缩率下降。
3.挺性
胶料的挺性⼜称抗冷流性。它是胶料半成品从成型到硫化期间保持形状稳定性的关键指标。胶料挺性⾼，冷流⼩，则半成品形状稳定。
⼀般来说，胶料门尼粘度达60时，即可保持半成品稳定，但是有时粘度很⾼，仍会产⽣冷流现象。
（⼆）影响胶料粘弹性能的配合因素
胶料的粘弹性能⾸先取决于橡胶的分⼦特性和结构，同时与各种配合因素有关，如填充剂类型和⽤量、炭⿊分散度，以及增塑剂类型与⽤量等。
及增塑剂类型与⽤量等。
1.炭⿊和填充剂
（1）对胶料粘度的影响
炭⿊粒径减⼩，结构度增⼤和⽤量增加，都会导致胶料粘度增⼤（图213）。
⼀般情况下，炭⿊⽤量在50重量份以上时，其结构度对胶料粘度的影响较⼤。提⾼炭⿊结构度和活性，能显著降低胶料粘度并提⾼压出速度。在⾼剪切速率下，炭⿊类型对胶料粘度和流变指数的影响较⼩。提⾼炭⿊的分散度（延长混炼时间），也能降低胶料粘度，改善⼯艺性能。
（2）对收缩率的影响
炭⿊能有效的降低胶料的压出收缩率。炭⿊⽤量增加，胶料收缩率减⼩，压出物尺⼨稳定性增加；补强性⼩的炭⿊则影响较⼩。炭⿊结构度也是影响收缩率降低的重要因素。增加结构度，能加快胶料压出速度，降低压出收缩，并改善压出半成品的质量。
炭⿊对丁⼆烯橡胶胶料的收缩率影响较⼩，加⼊炭⿊基本不改变胶料的收缩率。
提⾼炭⿊在胶料中的分散度，能降低胶料压出收缩率，并改善压出半成品的质量。
2.增塑剂（软化剂）
增塑剂（软化剂）对胶料的粘度影响较⼤。其作⽤与炭⿊相反，它会显著降低胶料粘度，改善⼯艺性能。
为了降低粘度，异戊橡胶、丁⼆烯橡胶、丁苯橡胶、⼆元⼄丙橡胶和三元⼄丙橡胶、以及丁基橡胶，通常选⽤⽯油系增塑剂；橡胶、氯丁橡胶和其他⾮极性橡胶，常采⽤酯类增塑剂，特别是邻苯⼆甲酸酯和癸⼆酸酯等胶料还常采⽤氯化⽯蜡软化剂。
氟橡胶可使⽤⽯油类增塑剂和酯类增塑剂来降低胶料粘度。但是这些增塑剂在⾼温下易挥发。较理想
的办法是使⽤低分⼦量氟橡胶、含氯氟烃液体、以及低聚丙烯酸酯，可使氟橡胶胶料粘度降低1/3~1/2。
低聚丙烯酸酯增塑剂，也可应⽤于异戊橡胶、丁苯橡胶、橡胶、⼆元⼄丙橡胶和三元⼄丙橡胶，同时可在硫化过程中形成交联结构。液态橡胶，如低分⼦量聚丁⼆烯也有类似作⽤。
⼆、⾃粘性能（331页）
同种胶料两表⾯之间的粘合性能即称为⾃粘性能，它对半成品的成型和制品的性能具有重要作⽤。
⾃粘是⼀种扩散过程。两胶⽚粘合时，橡胶⼤分⼦在相互接触的界⾯处发⽣链端、链段、乃⾄整个⼤分⼦的扩散，最后界⾯消失，产⽣⾃粘。
⼀般来说，决定扩散过程的先决条件之⼀时两接触胶料之间应具有良好的热⼒学相容性，这对⾃粘胶料来说已经具备。因此影响扩散的动⼒学先决条件应为主要因素，它要求胶料分⼦具有⾜够的活动性。胶料分⼦活动性越⼤，越有利于扩散，也越能提⾼胶料的⾃粘性能。
橡胶分⼦内的相互作⽤⼒，也是决定⾃粘性能的重要因素之⼀。
因此，影响胶料⾃粘性能的主要因素应包括接触压⼒和时间、橡胶结构、增粘剂性能等。
（⼀）接触压⼒和时间
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橡胶分⼦的扩散需在⼀定压⼒作⽤下进⾏。
索爱m600胶料的⾃粘强度随接触压⼒增⼤⽽增加（图214）。
橡胶分⼦的扩散过程需要经过⼀段时间才能完成。因此，胶料⾃粘强度随接触时间增加⽽增⼤（图215）。
（⼆）橡胶
橡胶分⼦的扩散剂相互作⽤⼒与其分⼦结构和特性有关，其中主要影响因素包括分⼦链的柔性、极性和结晶等。
1.分⼦柔性
橡胶分⼦链的柔性有利于⾃粘性的提⾼，柔性越⼤，⾃粘性越⾼。顺丁橡胶的⾃粘性随1,2-结构含量
的增加⽽增⼤。
2.分⼦极性
橡胶分⼦的极性也有利于提⾼⾃粘性能。橡胶随着丙烯腈含量增加，接触⾯上的极性腈基数增多，界⾯处分⼦间总作⽤⼒增强。因此，橡胶⾃粘强度随丙烯腈含量增加⽽增加。
3.结晶
橡胶分⼦结晶不利于分⼦链的扩散。为了提⾼结晶型橡胶的⾃粘性能，可采⽤提⾼分⼦的活动性、提⾼接触区温度（超过其熔融温度）、⽤适当溶剂使其接触⾯溶剂化。只有接触⾯表解除结晶或溶剂化后，扩散才能进⾏。
（三）增粘剂
增粘剂可提⾼胶料的⾃粘性能，因为它能提供胶料的扩散能⼒和接触⾯间相互作⽤，常⽤增粘剂（图219）。
增粘效果：烷基树脂＞合成树脂＞天然树脂。
1.天然树脂增粘剂
天然树脂增粘剂（如松焦油、松⾹、萜烯树脂和妥尔油等）往往兼有软化剂作⽤。
2.合成增粘剂
（1）古马隆树脂
也可作软化剂⽤。在天然橡胶、丁苯橡胶、橡胶和氯丁橡胶中⼴泛应⽤。
软化点为5~35℃者，为粘稠液体，⽤作天然橡胶和合成橡胶（IIR除外）的增粘剂，也可作再⽣胶的
再⽣剂使⽤。
软化点在35~75℃者，为带粘性固体，可作增粘剂使⽤，也可作增塑剂和软化剂。
软化点在75℃以上者，多作增塑剂和有机补强剂
（2）⽯油树脂uuv
⽯油树脂增粘剂有脂肪类、芳⾹类和酯环类等三⼤类型，它们均可提⾼胶料的⾃粘性能，⼀般以脂肪类为佳。
（3）烷基酚醛树脂
该类树脂对橡胶的增粘效果最佳。
烷基酚醛树脂与橡胶相容性良好，有利于胶料接触层中的扩散，增加增粘效果。
烷基酚醛树脂与橡胶相容性良好，有利于胶料接触层中的扩散，增加增粘效果。
yangzhenning树脂⽤量为2份时，⾃粘性能最佳，且趋平坦。
综上所述，烷基酚醛树脂对胶料的⾃粘性能影响最⼤，即效果最佳。⽯油树脂、古马隆树脂和松⾹树脂等增粘效果较低，但价格便宜。
三、硫化性能（337页）
胶料的硫化性能系指：硫化速度、焦烧时间、硫化程度、抗返原性等。胶料的典型硫化曲线（图227）。
胶料门尼焦烧时间与剪切速率有关。在120~140℃条件下，剪切速率从0.36s-1提⾼到87.5s-1时，天然橡胶、异戊橡胶和丁苯橡胶胶料的焦烧时间分别缩短28%、21%和12%。因此预测胶料的加⼯适⽤性，必须在⽣产条件下进⾏。
胶料硫化速度和硫化时间与温度的关系可⽤阿累尼乌斯⽅程描述。各种胶料硫化活化能范围在59~147kJ/mol之间，与此相应，含次磺酰胺类、噻唑类和胺类促进剂的胶料硫化的温度系数范围依次为1.4~2.2。
【注：阿累尼乌斯⽅程是瑞典化学家阿累尼乌斯提出的关于化学反应的速率常数与温度之间的关系式。阿累尼乌斯⽅程可以表⽰为以下形式：lnk=lnk0-Ea/RT
Ea 表⽰活化能。K0表⽰玻尔兹曼常数(8.62E-5 eV/K)。
阿累尼乌斯⽅程为：
关系式中：k — 反应速率常数，min
k0 — 频率因⼦常数，min
Ea — 反应活化能，J/mol
R — ⽓体常数，8.314J/(mol×K)
T — 绝对温度，K】
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