配方設(shè)計，就是根據(jù)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(gòu)成的多相體系，橡膠材料中各個組分之間存在著復(fù)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(dǎo)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于長期積累的經(jīng)驗。

 

　　近年來，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(shè)計提供了有效的數(shù)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。有力地促進了橡膠配方設(shè)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(zhuǎn)化�？梢灶A(yù)見，隨著理論和實驗手段的進一步完善，人們必將在前人豐富經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，使配方設(shè)計方法逐步科學(xué)化，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品的性能，簡化實驗程序，加快研究進程。

 

　　本章將首先闡明橡膠配方設(shè)計的意義、橡膠配方設(shè)計的特點。對橡膠配方設(shè)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(jié)橡膠配方設(shè)計的重要性

 

　　配方設(shè)計是一項專業(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(shè)計在橡膠工藝中是個重要的環(huán)節(jié)。

 

　　配方設(shè)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，進而了解各種結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。在謀求經(jīng)濟合理的同時，獲得最好的綜合性能，制成物美價廉的產(chǎn)品。

 

　　盡管各種配方性能要求千變?nèi)f化，但是在各種性能與結(jié)構(gòu)之間卻存在著某種規(guī)律性的東西。這種規(guī)律可以是反映配方設(shè)計中的某種趨勢，也可以確定一定的定量范圍。所··

 

　�。� 第一編橡膠配方設(shè)計

 

　　以在配方工作中應(yīng)該注意積累一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大量的經(jīng)驗規(guī)律可反映某些內(nèi)在規(guī)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(shè)計工作和理論研究工作都有借鑒和指導(dǎo)意義。一個稱職的配方設(shè)計人員，應(yīng)該自覺的研究各種配方與性能的基本關(guān)系。

 

　　總之，配方設(shè)計工作是很有實際意義的工作，其目的是要建立聚合物結(jié)構(gòu)理論與橡膠配方性能之間的有機聯(lián)系，從而滿足各種實際要求。橡膠配方設(shè)計需要做的工作很多，要在短時間內(nèi)完成較大的工作量，必須運用各相關(guān)學(xué)科的先進技術(shù)和理論，使配方設(shè)計工作徹底從憑經(jīng)驗工作的落后狀態(tài)中擺脫出來。

 

　　第二節(jié)橡膠配方設(shè)計的特點

 

　　從開始發(fā)現(xiàn)硫黃硫化橡膠開始，橡膠配方設(shè)計已有多年的歷史，在一個半世紀(jì)中，膠料的配方設(shè)計經(jīng)歷了一個由低級到高級逐漸發(fā)展的過程。與其他材料配方不同，橡膠配方設(shè)計有其固有的特點，這些特點概括起來有如下幾方面：

 

　　一、橡膠配方的組成是多組分的一個橡膠配方起碼包括生膠聚合物、硫化劑、促進劑、活性劑、防老劑、補強填充劑、軟化劑等基本成分。一個合理的橡膠配合體系應(yīng)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(shè)計除單因素和雙因素變量設(shè)計外，更多的情況下是解決多因素變量問題。

 

　　二、橡膠配方設(shè)計是個因子水平數(shù)不等的試驗問題橡膠配方試驗中，因子的水平數(shù)往往不等。運用拉丁方或正交表設(shè)計試驗時，通常每個因子的水平數(shù)是相等的，這樣在安排試驗時將出現(xiàn)麻煩。例如進行這樣一個配方設(shè)計：炭黑的品種作為一個因子，需試驗兩種炭黑，即炭黑這個因子有二個水平，而其他的因子（如軟化劑用量）各有三個水平，那么我們在運用正交表。設(shè)計配方時，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因素多試驗第三個炭黑品種，造成不必要的人力、物力和時間浪費。這樣就出現(xiàn)了活用正交表的問題，使許多水平數(shù)不等的試驗問題得以解決。雖然這樣做配方設(shè)計的試驗安排和數(shù)據(jù)的計算分析顯得復(fù)雜一些，不過以紙面上的配方設(shè)計和試驗結(jié)果計算的麻煩來換取人力、物力和時間的浪費，還是合算的。

 

　　三、橡膠配方中各組分之間有復(fù)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(yīng)、加和效應(yīng)或?qū)�抗作用。例如，各種促進劑之間，防老劑之間的交互作用都很顯著。一般配方設(shè)計時，對于這種交互作用有兩種辦法： ··

 

　�。� 第一編橡膠配方設(shè)計

 

　　充分注意這種交互作用，在試驗設(shè)計時，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因子去處理。

 

　　避開交互作用的大因子，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(shù)據(jù)分析簡單容易。

 

　　四、工藝因素有時對橡膠配方實施有重要作用

 

　　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(tǒng)計分析，使數(shù)據(jù)的分析陷入混亂。如果把起決定作用的工藝條件作為一個獨立的因子參與試驗設(shè)計，那么配方工作者平日積累的實踐經(jīng)驗就十分重要了，否則實驗結(jié)果將是一堆雜亂無章的數(shù)據(jù)，找不出內(nèi)在的規(guī)律性。

 

　　配方、工藝條件、原材料、設(shè)備、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計之間存在著強烈的依存和制約關(guān)系。它們之間的關(guān)系可概括為圖。