NBR橡胶的配方设计

zero61603

多谢楼主提供的信息，正在做NBR的导电材料，我选的是N230S

BECKHAM

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海伯龙

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原文来源：橡胶技术网 http://bbs.sto.net.cn/thread-41109-1-1.html

zhangh

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terrybrandon

谢谢橡胶配方基础（配方的换算与成本核算）2010-01-04 12:54:01|  分类： 默认分类 阅读464 评论0   字号：大中小 订阅
% m0 V* x# }" u% q* q/ i6 t5 i一、配方的表示形式

' _4 t9 m! y- }  u橡胶配方简单地说，就是一份表示生胶、聚合物和各种配合剂用量的配比表。但生产配方则包含更详细的内容，其中包括：胶料的名称及代号、胶料的用途、生胶及各种配合剂的用量、含胶率、相对密度、成本、胶料的工艺性能和硫化胶的物理性能等。

同一个橡胶配方，根据不同的需要、单位等可以用4种不同的形式来表示。即基本配方、质量分数（质量百分比）配方、体积分数（体积百分比）配方和生产配方见表1-9。   

表1-9   橡胶配方的表示形式

( }! j: z- M1 T0 p/ Y原材料名称
基本配方／质量份
质量分数配方／％
体积分数配方／％
. }  _/ G, I, ~0 a* e# k7 z! ? 生产配方/kg
( ]: e) e+ g0 Z. \: L) w
NR
100
62.20
% @7 n( u* F4 z4 K3 L6 {, i2 W4 K 76.70
& I. ]* B: }# Y& G7 Q. S( s& A' K" \ 50.0
2 f2 n1 i. t" Z3 I7 p, n  d, i" w
硫黄
5 H. @; n/ }! w8 L$ a 3
. P3 @5 Y# ]; S+ I4 o, Z1 r 1.86
1.03
1.5
$ S0 f/ e' I& C
促进剂M
, H4 n/ ^+ a1 E7 \9 ~ 1
" g' H; t% T) h: G0 F3 J 0.60
, D% H5 R2 r8 q6 |1 {* r 0.50
3 p. s# l  T7 X- J' `( O8 q 0.5

氧化锌
, _+ k+ |7 e  z: D! ]3 x, P 5
23.10
0.63
2.5
0 Y! M3 }$ K) h1 r# Z  }  d
" ?+ M6 y# O  f$ Y. {& R- U$ p硬脂酸
2
! Y# ]& K! f- c( ^ 1.24
! G+ Q/ T6 |5 O 1.54
* |% Y' O" m: }( Z% _5 s) [ 1.0
! K9 l! O# y) E+ V  |% \
炭黑
4 X3 d9 C: D/ b+ c3 e% n0 U+ h: i- v 50
31.00
19.60
25.0

. B: E# m! y; O: Z3 g合    计
0 a5 o4 k$ c+ U, e2 l3 L 161
100.00
100.00
5 k  _! H' {+ _% a  [ 80.50
2 g$ ?6 Y! B1 |7 c

2 b' ~8 |/ Q( z; Q, q1 Z$ k⑴基本配方  

# q1 l" `0 x: K/ z, K5 y以质量份来表示的配方，其中规定生胶的总质量份为100份，其他配合剂用量都以相应的质量份数表示，这种配方称为基本配方。这是最常见的一种配方形式，用于配方设计、配方研究和实验室等。
! q- H: j, Z9 `7 L& I# \
) z! {# N  c0 Q0 F/ Y⑵质量分数配方  

3 ~- C" G; N# y) p6 k以质量分数（质量百分比）来表示的配方，即以胶料总质量为100％，生胶及各种配合剂都以质量分数（质量百分比）来表示。

" K* e; q! }! s, P  [% I  y4 H9 R这种配方可以直接从基本配方导出。
$ C8 H8 Z2 ], E1 ~7 e6 B
' @% n  ^+ Q# `3 L3 d/ H质量百分比配方是以基本配方的总质量为100％，然后求出生胶及各种配合剂所占总质量的百分数。即：


⑶体积分数配方  

以体积分数（体积百分比）来表示的配方，即以胶料的总体积为100％，生胶及各种配合剂都以体积分数（体积百分比）来表示。

这种配方也可从基本配方导出，其算法是将基本配方中生胶及各种配合剂的质量份数分别除以各自的密度，求出它们的体积份数，然后以胶料的总体积为100％，分别求出它们的体积分数（体积百分比）。
: c0 ]' s2 w7 x  k
; B9 u3 R  z: Q6 @2 {. s
' r  \& c5 p8 }5 d: ~
体积分数配方计算示例见表1-10。
. W8 C, T% D) X( g
表1-10  配方计算示例
5 \5 O3 ]* U, p0 c, i, a" q% U
原材料名称
) V0 h" R: x; {3 U9 b 基本配方／质量份
" K5 n+ z2 e" Y, \; [# I 相对密度
体积份
4 G5 L; ^1 m9 s/ ^7 h 体积分数／％
( d, E  r  B3 }& z6 S  ?# A
5 Z. R4 j: m" O' g# L7 y' n/ U4 p& ?NR
% O$ T) t' `; x7 ?0 K, f 100
9 y8 D( O; s- ~, m 0.92
108.70
/ G9 x0 x" f4 ?) l6 _6 s% m5 k 76.70

硫黄
3
2.05
1.46
& b$ a+ a3 C3 o) P# | 1.03
7 L3 c- M- a- ^# y9 y8 @# Y
! M' j/ k' \% |* m" q促进剂M
! U# v. J6 E( v3 b& y# q& J: P 1
1.42
0.70
' t& A6 [+ M* O$ \; i  b/ K 0.50
6 Y( w0 ^" [7 L# e7 @( h2 x* {
: O4 t7 m0 M2 p6 }% {# v氧化锌
9 v  `- a, r0 G$ \, B* J 5
: R: L- [- J+ B$ d( P* R 5.57
" J% g; J2 Z' ]$ R9 _ 0.90
( t3 E1 V8 K* P 0.63

% z3 J+ n/ e8 \) n" C! i硬脂酸
2
0.92
2.18
1.54
0 I- {2 ?& u0 u8 r  L) F) b3 @2 i) {
炭黑
50
- N; W: S* @# X/ _ 1.80
0 |: z% L; A0 t5 a  ^& ] 27.78
- x' ?/ s& w6 b- w  v3 H 19.60

合    计
161
—
141.72
) ?8 G( P, ?+ B 100.00


* A9 N- V* G& _$ A, i注：体积分数配方常用于按体积计算成本。
! }, ^9 j: b& w+ M0 G' c9 U* ]
⑷生产配方  
3 x9 _5 ?' R! A+ X2 @
符合生产使用要求的质量配方，称为生产配方。生产配方的总质量常等于炼胶机的容量，各种炼胶机的容量可依据有关公式进行计算或按实际生产情况进行统计。


: t! \3 |' \, A  V3 {: v
0 d. p) b' K7 |0 Y: v例如使用开炼机混炼时，炼胶的容量Q，用下列经验公式计算：

  （1-1）
" N- g. r( t* d
4 E  g4 K2 P' ?" h: T2 g0 c式中
# G* L' R% O# r/ v1 M% Y( _  W! e8 X- L
Q ——炼胶机装胶量，kg；
1 |- u" b+ @7 H3 ]. ^& Z
D ——辊筒直径，crn；
6 L/ C5 e+ }, b6 B3 t
: q, u! h2 Z' ^, ]——辊筒长度，crn；

5 r6 @: \5 S! _& o——胶料相对密度；

k——系数(0.0065~0.0085)。

常用开炼机规格型号如下表1-11：
8 P2 j  j; X( k) c7 H+ J. V, r
表1-11常用开炼机的基本参数
- U& Y7 h, P; ^* A% ]) {
型号
XK-250
XK-300
XK-360
X（S）K-400A
8 _: D/ O' o% ?; @# h2 D! j& I! U X（S）K-450A
X（S）K-560
% B6 R; Q9 K' f" g% J, u' V
8 }  N7 J( [% D( {( t辊筒工作直径（㎜）
250
300
360
400
, G. C! p1 `* u2 J! o; U3 Q 450
560
3 O0 U% Y/ \6 \8 e! u% G4 X) q. y
' ?* k- M! `8 t1 s辊筒工作长度（㎜）
620
1 O& J8 B  ~) T$ ?2 x4 o! }9 L# L 750
900
1000
1200
1530
. w& o- ^0 q6 U4 X
前辊筒线速度（m/min）
14.4
15.1
16.25
2 ^. T5 h- v, M; N9 v4 c 18.65
$ s4 ?4 A: \4 L& x$ J: Q 24.5
( j8 r/ i+ C* ]# X4 M 29.09
* Y+ k. G' |# w# R+ ^, x8 y
前后辊筒速比（m/min）
1：1.17
" q  T! |5 a% }9 b4 m" a, l 1：1.27
1：1.25
( f0 [( i0 x/ r8 Q 1：1.27
) A1 _9 b9 V2 G& t% Q; P, B 1：1.27
1：1.2

2 ^0 D: j7 ]' Y最大辊距    （㎜）
  P9 f% |5 ^% E2 R 8
( D" J6 T4 i0 P# A  n 8
4 c  Y; ]. [$ b* R7 e" c 10
10
8 k# A6 ~- L4 _" q5 Q# ^* m' u 15
8 I, M! W% C) S: \) Z3 ?# a: V 20
) g  q# F* B, s: m$ K( G9 P
4 J) I  q# u4 }; A. T一次加料量  （kg）
( k( t& J+ s8 j  e  u* g 10-15
; P7 Y: ~3 f5 S6 Z7 ]+ [% w5 ~ 15-20
20-25
1 \: [5 R' b2 Y, v( o( j 18-35
( M5 ~( A6 g: o: U5 V; F 25-50
( `8 X8 B& E) Z" H/ C, R; o1 _ 50-65

* y9 r* O4 A9 t: [3 [% r驱动电机功率（kw）
18.5
  u, c8 T7 l# W& H0 A* T 22
1 \. F; F% {- n4 c& e* M" i 30
37
55
4 b/ D8 n. w+ ^# K- `+ w& |0 ]* F 75
8 S9 Y0 x  a0 W' h/ u3 y

5 C+ e+ n& g; T1 s/ x

练习（一）
4 H/ D! k( u. Y9 @/ |6 X
根据实训中心现有开炼机分别为XK-160（6寸）、XK-250（10寸）、XK-360（14寸）、XK-400（16寸）炼胶容量各有多少？分组分别计算。
5 v9 I/ T* X+ J
. E7 _/ `# F' s密炼机装胶容量Q，可用下列经验公式计算。

. L( @4 J9 n2 P9 o2 Q) q2 q2 \0 L+ j/ S  （1-2）

  p8 `- ]1 m) }( ^( n$ `——胶料相对密度；

9 t# C" h; k  u! [* lk——系数(0.65～0.85)。

/ P# s* V0 ]3 `2 i- `V——密炼机容积
( f3 F- _& i% @, W# r* i" n" P# m
从基本配方转换成生产配方可用下列公式计算：

+ J- [" c4 E; W
用换算系数 乘以基本配方中各组分的质量份，即可得到生产配方中各组分的实际用量。
4 r2 C0 S' w) R
# n, ~& Y6 _7 U6 C' K7 }除以基本配方总质量即得换算系数α：


例如表中生产配方的总质量为(即装胶量 )为80.5kg，基本配方总质量为161g，则

换算系数

天然橡胶的实际用量=0.1×500=50(kg)，其他组分的实际用量也依此类推。

二、配方的有关计算
/ P, D  s1 m* O7 _' `
, H  Q0 ?- @& u# T: P1．母炼胶形式的配方换算

生产中有些配合剂为了便于称量、加入、减少损耗减少飞扬、配方保密等常以母炼胶形式存在，对此相应配方中以母炼胶出现，因而则配方计算存在相应转换。其相应转算方式有二种。
1 g  `* c: p: y- k9 G
7 H! m8 K2 x( |& U8 P方法1：将基本配方转化成母炼胶形式的基本配方再转化为生产配方。注意在转化为母炼胶基本配方时要扣除母胶中其余配合剂的用量不能重复计算
5 [* e  K+ @+ S5 v. z4 `: k
  U4 c( e; `0 a6 {0 M方法2：将基本配方转化生产配方（暂不考虑母胶），再转化母炼胶的生产配方。同样注意扣除母炼胶配方中各组分的质量

在实际生产中，有些配合剂往往以母炼胶或膏剂的形式进行混炼，因此使用母炼胶或膏剂的配方应进行换算。例如现有如下，基本配方：
$ h, B  |) P7 {" Y' L$ y/ e
1 [% l* E! [9 G5 ^原材料名称
% P0 l; {% d7 u$ z" P 基本配方／质量份
原材料名称
基本配方／质量份
8 ]3 M. S6 C) d/ W
NR
100.00
硬脂酸
9 a* x+ G4 p+ m! T9 X 3.00
' x. h8 D- h7 F/ R8 y! l
6 [6 t- c$ ]6 l硫磺
2.75
防老剂A
1.00
5 H0 [1 W8 p0 t4 M4 e
! D$ C) D% }! |1 _- k促M
" ~% n$ I" f( c4 N& t 0.75
* F4 C' F0 p0 a- z3 h# p6 n2 Q/ X) X HAF
& A& Y5 r9 U- w8 a 45.00

氧化锌
5.00
合计
" [  F" O" c. k& U! C* C+ n$ u 157.50

' s( N9 @. m% B" H# N7 D0 u
! l1 K( o) O: r* s# U' o

其中促进剂M以母炼胶的形式加入。M母炼胶的质量分数配方为：
7 `& C1 N2 [, N% R; o
NR             90.00         合计           100.00
+ Z4 X$ d' p# o
促M           10.00
; d) j# ~% ]3 c8 ?! l9 Q* `3 ~' t
7 N* H  V7 g& {* Y8 z上述M母炼胶配方中M的含量为母炼胶总量的1/10，而原基本配方中M用量为0.75质量份，所需M母炼胶为：

8 b( G) B, G( F  A+ ]7 J8 A* `2 ?
=7.5，即7.5质量份M母炼胶中含有促进剂M0.75质量份其余6.75质量份为天然胶,因此，原基本配方应作如下修改：计算后配方
& Z0 d! B" A! K2 j5 A) T% d! W
原材料名称
; Z' @/ V& X: f% d, d( W1 J  P 基本配方
) p+ E, D& [! g* N
／质量份
原材料名称
; V# \/ O7 q, K4 o+ q- Z 基本配方
* p) e, a( v* p
' x/ j6 h+ a' v／质量份

$ w# f# Y& Z7 wNR
93.25
; _. m( [" [0 W6 Q 硬脂酸
  j$ x( `( U, e8 A; X 3.00

硫磺
2.75
  ]# ^3 A% t6 e. G! {2 ~7 [" M 防老剂A
6 i# F( g( N! X1 N( Y 1.00

促M母胶
7.5
$ w6 @+ [7 r( K) f9 v HAF
/ a! f+ U9 H& s; {( ?: X 45.00
- W( t. V/ C; D) e$ U
氧化锌
5.00
) b+ p# W# L  s& p0 b& P 合计
157.50


4 Y% \& y5 ]0 ~  
  
  
: l" C) }& l! I% m+ j/ I' l

) e) I% }- c1 c2．含胶率的计算
  X* L. C" J2 r( @2 t. K5 `
含胶率是指生胶所含质量的百分率；含胶率的计算可采用下列公式。
9 k- s; F' w) L% Y9 H  p' d1 v+ ?7 p/ b4 `. P
$ m" q6 M$ J+ m. c; t( z
0 Z; o$ ^; g3 \- z3．胶料密度的计算
: ?) t- N- u4 ~5 h" |
3 O0 V# o0 d  e1 `+ W6 U6 C* ?9 V% G8 q胶料密度是单位体积的胶料质量。在由基本配方换算成体积百分比配方的过程中，可以求得胶料的总体积份数。以胶料基本配方中的总质量份数除以胶料的总体积份数，其结果即为该配方的理论密度，计算举例如表1-12所示。


表1-12 密度计算举例

原材料名称
+ K" [% s' R9 M0 e 基本配方，份
& c3 G  V9 c6 q* y5 i 密度，kg/cm3
体积，份
理论密度，kg/m3

天然橡胶
$ I- V1 G$ y- [. U 100.00
920
0.10870
# T, {" W2 B5 X" Z3 O, P/ i4 F5 z
$ P1 Z6 G+ `4 t# S% m2 l: S+ o! W
* u2 \! u0 s! i7 l+ ~! f硫黄
* G4 o* V! L( }1 J* e% A5 B- M* J0 E 3.00
  Y& t8 x' T$ ? 2050
0.00146

促进剂M
1.00
/ a* \5 i9 s( b 1420
0.00070

4 m( |8 y7 \7 X! J氧化锌
! K6 g( q0 B& k- M) v- Q 5.00
' {$ b" v& y, W/ p* f9 g( ^ 5570
0.00090
) \- v" E/ N2 \) U/ n
硬脂酸
2.00
920
0.00218

$ y" ^: @: X8 v8 j6 L" T5 B5 O炭黑
50.00
1800
. f, b. C. F( R 0.02778

" |' \- Y6 B5 W( q: x# E- d+ R" ?合计
! |/ W9 }; [0 t& y7 }' T 161
  
* |; ]/ Z: d3 X 0.14172

) d* w4 s9 ^& n, N) {1 B! j
理论密度也称为计算密度，实际上为未硫化胶的密度。一般，硫化胶的密度比理论密度要稍大些。因为硫化后硫黄的体积大约能缩小到原来的1/4（橡胶体积不变）。而且随着硫黄用量增大，交联密度增大，密度也随之增加。

4．胶料的成本计算

  i1 ^% g! [1 e8 E9 E. r单位质量胶料成本可按公式计算

' h  ?1 |$ h6 O) o+ y7 |9 J  （1-3）

式中
0 u. H' D3 j0 p8 D6 f
——单位质量胶料成本，元/公斤

——原材料单价，元/公斤
$ d- t+ G8 b7 L# q
单位体积胶料成本可按公式计算

  （1-3a）

式中：
) m* Q5 D7 r6 ?
4 V; Q$ P& E) ]$ U" f――单位体积胶料成本，元/公斤。

单位体积成本与单位质量成本的关系如下：
8 v5 @6 j1 A0 E) |+ C" R( w, p- B

; h* e; q0 b# D7 K7 E7 T) w1 |: N或者

  W4 r3 `0 V+ c$ [2 p
6 u( Z# q; V9 K' w" @

7 r* h9 t( H- |3 Q  C  T' t举例说明如下

4 [/ |: U8 l* O$ y. ~$ i原材料名称
基本配方，份
体积，份
$ p9 @0 `7 T) A* F  z! H& S 单价，元/kg
/ X3 b7 H0 J/ q9 p+ ` 配方单价
& M* v) q4 M9 K" O5 A# \+ o 理论密度，kg/m3

6 K4 \# }4 [* h7 g- k天然橡胶
! D6 d( A1 O6 e 100
0 t+ R) \% ?% g 0.1087
25
2.5


硫黄
3
0.00146
4.8
) G* H$ O$ \0 } 0.0144

; f6 ]" R' D: d促进剂M
1
* a5 Q$ ~0 h% e& [4 [/ r 0.0007
36
0.036
5 w5 Y6 y7 R4 Z' `  B
) O$ O; {+ p8 E8 l  `氧化锌
5
, @/ M3 B( Y6 X) r% I' D/ T2 ]4 u 0.0009
& b" I+ Q3 ]+ j( x2 ` 12
0.06

# n; C4 c0 Y# p- I/ B硬脂酸
* P) Q% F* N2 U 2
4 a. o. x) z3 g  u3 ?: H1 R 0.00218
7.8
0.0156

炭黑
50
0.02778
7.5
0.375
) i% B% V: c# g; c, q
1 F/ o5 `* r( V. I$ o合计
161
! K. o2 g: F5 O+ k 0.14172
' H' t. P- c( I 　
3.001

5 w, Q, g; k% D


3 L  Y4 v7 y) x
' G# [7 b$ [0 D4 n/ R
4 X5 H) n+ U$ N( `$ o; A

5．橡胶制品的成本计算
0 R1 G8 v5 o1 J6 h, V/ O2 O7 o
; Q1 ~! i  a5 v2 o9 Q产品胶料成本可按下列公式计算


5 X" S8 i; k  q+ ^7 x& T其中P为产品胶料成本。

, W1 N* I2 u- g如果用上述配方制作的某一橡胶制品的质量为1200g，则制品的体积为：

V＝m/ρ=1200/1.136=1056.34（cm3）=1.05634（L）

制品胶料成本=1.2（㎏）×18.64 （元/㎏）

                =22.368（元）
' ~* p8 |* q0 V& ^! M, A
也可以用体积计算

制品胶料成本=1.05634（L）×21.175 （元/L）
* G* F4 ~6 R0 G/ \- o5 ?
                =22.368（元）