现代橡胶配方设计原理及方法.ppt

1、 Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China现代橡胶配方设计原理及方法现代橡胶配方设计原理及方法肖建斌肖建斌 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院,青岛科技大学青岛科技大学第四章橡胶配方优化设计方法第四章橡胶配方优化设计方法 橡胶配方设计主

2、要依赖于人们在生产当中积橡胶配方设计主要依赖于人们在生产当中积累的经验规律，通过大量而繁复的试验来优累的经验规律，通过大量而繁复的试验来优化配方，造成大量人力、物力的浪费。化配方，造成大量人力、物力的浪费。随着科学技术在各个领域的进步和发展，尤随着科学技术在各个领域的进步和发展，尤其是计算机技术的迅速发展，橡胶行业已经其是计算机技术的迅速发展，橡胶行业已经开始采用计算机进行配方设计。开始采用计算机进行配方设计。橡胶配方单因素变量设计，即在所讨论的变橡胶配方单因素变量设计，即在所讨论的变量区间内，确定哪一个变量的性能最优。这量区间内，确定哪一个变量的性能最优。这样的设计方法主要包括：样的设计方法

3、主要包括：黄金分割法黄金分割法（0.6180.618法）、平分法（对分法）、分数法、法）、平分法（对分法）、分数法、分数法、分批试验法、抛物线法、爬山法。分数法、分批试验法、抛物线法、爬山法。多因素变量设计主要有以下一些方法：坐标多因素变量设计主要有以下一些方法：坐标轮换法、平行线法、矩形法、多角形试验设轮换法、平行线法、矩形法、多角形试验设计法、三角形对影法、列线图法、等高线图计法、三角形对影法、列线图法、等高线图形法、拉丁方试验设计法、形法、拉丁方试验设计法、正交试验设计法正交试验设计法和中心复合试验设计法和中心复合试验设计法等。等。第一节第一节 橡胶配方单因素设计橡胶配方单因素设计 橡胶

4、配方单因素变量设计：在所讨论的变量区间内，橡胶配方单因素变量设计：在所讨论的变量区间内，确定哪一个变量的性能最优。确定哪一个变量的性能最优。通常用通常用x x表示因素取值，表示因素取值，f f（x x）表示目标函数，根表示目标函数，根据具体要求，在因素的最优点上，目标函数取最大据具体要求，在因素的最优点上，目标函数取最大值，最小值或满足某种规定的要求。值，最小值或满足某种规定的要求。在寻找最优试验点时，常利用函数在某一局部区域在寻找最优试验点时，常利用函数在某一局部区域的性质和一些已知的数值来确定下一个试验点，这的性质和一些已知的数值来确定下一个试验点，这样一步步搜索、逼近，最后达到最优点。样

5、一步步搜索、逼近，最后达到最优点。1 1、黄金分割法（、黄金分割法（0.6180.618法）法）子午线轮胎子口包胶使用齐聚酯增硬。胶料要子午线轮胎子口包胶使用齐聚酯增硬。胶料要求为：硬度（邵尔求为：硬度（邵尔A A）达到）达到8585度；拉伸强度不小于度；拉伸强度不小于20MPa20MPa；拉断伸长率不小于；拉断伸长率不小于200%200%。齐聚酯用量（质量份）齐聚酯用量（质量份）0 2.2(0.382)3.6(0.618)5.7胶料硬度（邵尔）胶料硬度（邵尔）79 83 85 86拉伸强度拉伸强度/Mpa 21.8 22.3 22.5 22.8扯断伸长率扯断伸长率/%250 225 218

6、200齐聚酯用量（质量份）齐聚酯用量（质量份）0 5.7(0.382)9.3(0.618)15胶料硬度（邵尔）胶料硬度（邵尔）79 86 88 89拉伸强度拉伸强度/Mpa 21.8 22.8 31.2 35.1扯断伸长率扯断伸长率/%250 200 180 150 2 2、平分法、平分法实例：得到胶料与黄铜钢丝帘线粘合实例：得到胶料与黄铜钢丝帘线粘合力最高的力最高的680C680C用量。用量。基本配合：天然胶基本配合：天然胶SMR5 90SMR5 90，BR 10BR 10，ZnOZnO 5,SA 0.5 5,SA 0.5，HAFCB 60HAFCB 60，芳香操作油，芳香操作油 4 4，促

7、进剂，促进剂 0.70.7，防焦剂，防焦剂PVI 0.4PVI 0.4，S 3S 3，ManbondManbond 680C 680C的用量为的用量为0 02 2份。份。试验次数试验次数 第一次试验第一次试验 第二次试验第二次试验 第三次试验第三次试验 Manbond 680C用量用量 0 1 2 1.5 0.5 0.75 1.25 粘合力，粘合力，kg/127cm 30 56 44 51 53 55 54 试验结果：该配方中应用试验结果：该配方中应用ManbondManbond 680C 680C的最的最佳用量范围为佳用量范围为0.750.751.251.25份。份。3 3、爬山法（逐步提高

8、法）爬山法（逐步提高法）乙炔碳黑用量对硅橡胶导电性能的研究乙炔碳黑用量对硅橡胶导电性能的研究 ，试验，试验目的：提高乙炔碳黑用量降低硅橡胶的体积电阻率，目的：提高乙炔碳黑用量降低硅橡胶的体积电阻率，性能指标要求体积电阻率性能指标要求体积电阻率10 10 cm cm。原试验配方：甲基乙烯基硅橡胶原试验配方：甲基乙烯基硅橡胶110-2 100110-2 100，白，白碳黑碳黑 5 5，氧化铁，氧化铁 5 5，DCP 2DCP 2，乙炔碳黑，乙炔碳黑 4040，原胶，原胶料的体积电阻率为料的体积电阻率为1000.10 1000.10 cm cm。乙炔碳黑用量至乙炔碳黑用量至5050份，其体积电阻率为

9、份，其体积电阻率为49.78 49.78 cmcm；乙炔碳黑用量至乙炔碳黑用量至6060份，其体积电阻率为份，其体积电阻率为2121cm cm；乙炔碳黑用量至乙炔碳黑用量至7070份，其体积电阻率为份，其体积电阻率为8.50.cm8.50.cm，满足了性能要求，同时节约了原材料。满足了性能要求，同时节约了原材料。4 4、分批试验法、分批试验法 0.6180.618法、平分法、分数法、爬山法共同的特法、平分法、分数法、爬山法共同的特点是，要根据前面的试验结果安排后面的试验。这点是，要根据前面的试验结果安排后面的试验。这样安排试验的方法叫样安排试验的方法叫贯序法，它的优点是试验数目贯序法，它的优点

10、是试验数目较少，缺点是周期长。较少，缺点是周期长。与贯序法相反，我们也可以把所有可能的试验与贯序法相反，我们也可以把所有可能的试验同时安排下去，根据试验结果，找出最优点。如果同时安排下去，根据试验结果，找出最优点。如果把试验范围等分若干份，就叫均分法。若把试验范把试验范围等分若干份，就叫均分法。若把试验范围按比例分成若干份，就叫比例分割法。围按比例分成若干份，就叫比例分割法。分批试验分批试验法的优点是试验时间短，缺点是总的试验次数多。法的优点是试验时间短，缺点是总的试验次数多。112用量用量 0 1 2 3 4 5门尼粘度门尼粘度 64 61 57 53 52 52300%定伸应力定伸应力/M

11、Pa 15.3 15.2 15.0 14.2 14.1 14.2拉伸强度拉伸强度/MPa 20.8 19.8 19.0 18.5 18.6 18.0扯断伸长率扯断伸长率/%420 430 430 425 428 437磨耗磨耗/mm3/1.61Km 234 168 162 158 152 162均分批试验法实例：均分批试验法实例：内润滑剂是一类小分子量的有机物质，在橡内润滑剂是一类小分子量的有机物质，在橡胶中的应用可使分子间的摩擦力减小，提高加工性胶中的应用可使分子间的摩擦力减小，提高加工性能，同时也可提高制品的表面光洁度。能，同时也可提高制品的表面光洁度。试验配方：试验配方：EPDM 100

12、EPDM 100，ZnOZnO 5 5，SA 2SA 2，促进，促进剂剂M 1M 1，石蜡油，石蜡油 3030，HAF 70HAF 70，S 1S 1，促进剂，促进剂T.T T.T 0.50.5，DCP 1,DCP 1,内润滑剂内润滑剂112112的用量如下表：的用量如下表：助剂助剂112用量用量 0 1 2 3 4 5门尼粘度门尼粘度 64 61 57 53 52 52300%定伸应力定伸应力/MPa 15.3 15.2 15.0 14.2 14.1 14.2拉伸强度拉伸强度/MPa 20.8 19.8 19.0 18.5 18.6 18.0扯断伸长率扯断伸长率/%420 430 430 4

13、25 428 437磨耗磨耗/mm3/1.61Km 234 168 162 158 152 162 5 5、抛物线法、抛物线法 如果希望得到更精确的结果，可应用抛物线法。如果希望得到更精确的结果，可应用抛物线法。这种方法是利用做过试验后的这种方法是利用做过试验后的3 3个数据，作此个数据，作此3 3点点的抛物线方程：的抛物线方程：y=y1(x-x2)(x-x3)/(x1-x2)(x1-x3)+y2(x-x1)(x-x3)/(x2-x1)(x2-x3)+y3(x-x1)(x-x2)/(x3-x1)(x3-x2)很容易求出抛物线的极值点。很容易求出抛物线的极值点。x0=1/2y1(x22-x32)

14、+y2(x32-x12)+y3(x12-x22)/y1(x2-x3)+y2(x3-x1)+y3(x1-x2)防老剂防老剂40204020对对NRNR胶料热氧老化（胶料热氧老化（10010072h72h），确），确定防老剂定防老剂40204020的最佳用量。的最佳用量。试验配方：试验配方：NR 100NR 100，S 2.5S 2.5，ZnOZnO 5 5，SA 2SA 2，促，促进剂进剂DM 0.8DM 0.8，HAF C.B 40HAF C.B 40，防老剂，防老剂40204020为变量。为变量。x0=1/2 94.2(1.52-2.02)+97.5(2.02-0.52)+95.1(0.52

15、-1.52)/94.2(1.5-2.0)+97.5(2.0-1.5)+95.1(0.5-1.5)=1.23 防老剂用量（质量份）防老剂用量（质量份）0.50.51.51.52.02.0拉伸强度保持率拉伸强度保持率/%/%94.2 94.2 97.5 97.5 95.195.1扯断伸长保持率扯断伸长保持率/%/%78.278.2 80.8 80.8 79.179.1试验结果：防老剂试验结果：防老剂4020的用量为的用量为1.23份时防护最佳。份时防护最佳。第二节、橡胶配方多因素变量设计第二节、橡胶配方多因素变量设计 在解决多因素问题时，需要考虑的问题很多：在解决多因素问题时，需要考虑的问题很多：

16、如每个因素对指标的影响，如每个因素对指标的影响，那个因素重要那个因素重要，那个，那个因素不重要；因素不重要；每个因素都有几个水平，每个因素都有几个水平，那个水平最好那个水平最好；各因素；各因素按哪个水平搭配对指标较好；按哪个水平搭配对指标较好；橡胶配方多因素变量设计方法是和统计数学相结橡胶配方多因素变量设计方法是和统计数学相结合的，可以大大减少试验次数，采用先进计算工具也合的，可以大大减少试验次数，采用先进计算工具也可以使数据分析变得简单。可以使数据分析变得简单。重点讨论重点讨论正交试验设计法和回归试验设计法。正交试验设计法和回归试验设计法。一、正交试验设计法一、正交试验设计法 正交试验设计法

17、是进行橡胶配方设计的一重要而正交试验设计法是进行橡胶配方设计的一重要而有效的手段。运用正交试验设计法可以较好的解决在有效的手段。运用正交试验设计法可以较好的解决在多因素试验中的几个比较典型的问题：多因素试验中的几个比较典型的问题：对指标的影响，哪个因素重要，哪个因素不重要。对指标的影响，哪个因素重要，哪个因素不重要。每个因素中以哪个水平为好？每个因素中以哪个水平为好？各因素以哪种水平搭配起来对指标较好？各因素以哪种水平搭配起来对指标较好？1 1 正交表的特性正交表的特性 均衡分散性，均衡分散性，即试验条件均匀分散即试验条件均匀分散 整齐可比性，整齐可比性，即每列因子中各个水平与其它因即每列因子

18、中各个水平与其它因子各个水平之间交叉出现次数都是相同的。子各个水平之间交叉出现次数都是相同的。做多因素和多水平的试验时，选用正交试验法做多因素和多水平的试验时，选用正交试验法的原因在于正交表具有正交性的原因在于正交表具有正交性 2 2、确定因子、水平、交互作用、确定因子、水平、交互作用在确定因子、水平和交互作用时，应注意以下几在确定因子、水平和交互作用时，应注意以下几个问题：个问题：针对试验的目的选取配方因子。针对试验的目的选取配方因子。恰当选取水平，两水平间的距离适当拉开。恰当选取水平，两水平间的距离适当拉开。橡胶配方中配合剂之间的交互作用较多，那橡胶配方中配合剂之间的交互作用较多，那些对胶

19、料的性能有影响。些对胶料的性能有影响。、选择合适的正交表、选择合适的正交表根据配方因子的个数和水平选择合适的正交表。根据配方因子的个数和水平选择合适的正交表。对对n n个因子的二水平试验设计，即个因子的二水平试验设计，即2 2n n因子的试验设计一般选因子的试验设计一般选用用L L4 4（2 23 3）、）、L L8 8（2 27 7）、）、L L1616（2 21515）实验号ABCDEFG1111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112 对对n个因子的三水平试验设计，即个因子的三水平试验设计，即3n因子的试验因

20、子的试验 设计一般选用设计一般选用L9（34）、）、L27（313）正交表。）正交表。实验号ABCD试验结果111112122231333421235223162312731328321393321 对对4n因子的试验设计一般采用因子的试验设计一般采用L16（45）正交表。）正交表。实验号ABCDE1111112122223133334144445212346221437234128243219313421032431113312412342131341423144231415432411644132、正交试验设计的配方结果分析、正交试验设计的配方结果分析正交试验设计的配方结果分析一般采用直观

21、分析正交试验设计的配方结果分析一般采用直观分析法和方差分析法。法和方差分析法。直观分析法直观分析法是按所用正交表计算出各因子不同是按所用正交表计算出各因子不同水平时数据的平均值，比较不同因子、水平数据平均水平时数据的平均值，比较不同因子、水平数据平均值的大小，选取影响较大的因子和对性能指标最有利值的大小，选取影响较大的因子和对性能指标最有利的水平。的水平。方差分析方差分析是计算出误差偏差平方和大小和因子是计算出误差偏差平方和大小和因子偏差平方和大小，计算出各因子的作用和试验精度。偏差平方和大小，计算出各因子的作用和试验精度。因子因子水平水平1 12 23 3A(A(白炭黑白炭黑)/)/份份20

22、2030304040B(B(吸水树脂吸水树脂)/)/份份60608080120120C(C(硫黄硫黄)/)/份份2 23 34 4 基本配方：基本配方：NR/SBR 50/50；ZnO 5；SA 2；促；促CZ 1；防老剂；防老剂D 1；石蜡石蜡 0.5；促促M 1；机油机油 8举例：吸水膨胀橡胶的研究。举例：吸水膨胀橡胶的研究。试验目的：研究白炭黑、吸水树脂、交联剂硫黄试验目的：研究白炭黑、吸水树脂、交联剂硫黄的用量对吸水橡胶吸水性能和胶料性能的影响。的用量对吸水橡胶吸水性能和胶料性能的影响。试验号ABC拉伸强度（Mpa）硬度（邵A）伸长率（%）体积膨胀率 （%）12345678911122

23、233312312312312213131210.16.97.410.39.97.510.48.57.9707478808180878989571380428491490374360321290320 310360 360470 460350 330450 430560 570300 280310 290560 550 jjj228026902790189027003170286025102390j/6j/6j/6380448465315450528447418398(1)因子B（吸水树脂）三个试验点高低相差最大，所以对橡胶的吸水膨胀率影响最大；而因子A（白炭黑）和因子C（交联硫）二个试验点的

24、高低相差不大，所以对橡胶的吸水膨胀率影响不大。可以看出采用正交试验法研究可以看出采用正交试验法研究NR/SBRNR/SBR吸水膨胀吸水膨胀橡胶的性能，能够定性和定量研究各因子对于吸水橡胶的性能，能够定性和定量研究各因子对于吸水膨胀橡胶性能的影响。膨胀橡胶性能的影响。提高胶料的吸水膨胀率需增提高胶料的吸水膨胀率需增加吸水树脂及白炭黑的用量，降低交联剂的用量。加吸水树脂及白炭黑的用量，降低交联剂的用量。因子A取3水平（白炭黑40份）好，因子B取3水平（吸水树脂120份）好，因子C取1水平（硫黄2份）好。因此，最佳的组合是A3、B3、C1，这一组合使橡胶的吸水膨胀率最大，即吸水性能最好。方差分析：确

25、定实验结果的变化和波动是由每个因子的水平改变造成还是实验误差造成的。CT=G2/n=所有的实验数据之和的平方/总的实验次数 77602/(92)=3345400 SA=(A12+A22+A32)/(32)-CT =(22802+26902+27902)/6-3345400=24400 同时可算出:SB=139800;SC=19900.因子的偏差平方和:S因SA+SB+SC=24400+139800+19900=184100总的偏差平方和:S总=(全体试验数据的平方和)-CT =(3202+3602+5602+5502)-3345400 =191800试验误差的偏差平方和:S误差=S总-S因子=

26、191800-184100=7700自由度计算:f总=总的实验次数-1=18-1=17 fAfBfC=因子的水平数12 f误差=f总-(fA+fB+fC)=18-(2+2+2)=11 F比计算:FA=(SA/fA)/(Se/fe)=(24400/2)/(7700/11)=17.5 FB=99.9 FC=14.2 根据因子的自由度为2,误差自由度为11,可在F比表中查得 F比:F0.01(2,11)=9.7 ；F0.05(2,11)=4.8 因子在试验指标中的贡献率记为%,其计算方法如下:因子A的纯效果=SA-(A的自由度)Se/fe =24400-2 7700/11=23000 同样可算出:因

27、子B的纯效果=138400，因子C的纯效果=18500 误差的纯效果S总-(A,B,C的纯效果)=191800-（23000+138400+18500）=11900 贡献率A=A的纯效果/全变动 100=23000/191800=12 B=72.2，C=9.6 e=6.4 方差分析表因子自由度偏差平方和F比显著性%ABCe总222111724400(SA)139800(SB)19900(SC)7700(Se)191800(S总)17.599.914.2*12.072.29.66.2 方差分析表可得：吸水树脂对吸水性的作用最大，试验误差较小，试验精度较大，试验结果可信。研究中要考察的指标是硅橡胶

28、的导电性，测定几种因子的不同水平时的导电性以及它的综合性能。直观分析法数据直观分析法数据方差分析法数据方差分析法数据例题：用多因素设计法来改善胶料的曲挠性能。硫黄用量范围（1.52.5）,炭黑用量范围（3060）,防老剂AW用量范围（13）,软化剂用量范围（28），采用L9(34)进行试验并直观分析优化结果。因子硫黄A补强剂B防老剂C软化剂D1水平1.53012 2水平245253水平2.56038实验号硫黄A补强剂B防老剂C软化剂D实验结果，万次1111120 21222243133321421232552231236231219731322483213299332118 由结果可知：B、C

29、、D因子对试验结果影响较大，为重要因子，A因子对结果影响较小。各因子水平最佳组合为A3B2C3D3。因子硫黄A补强剂B防老剂C 软化剂D1水平结果平均值21.672320.3320.33 2水平结果平均值22.3325.3322.3322.333水平结果平均值23.6719.332525二、回归分析试验设计法二、回归分析试验设计法通过胶料性能的回归方程式建立起自变量（即配方组通过胶料性能的回归方程式建立起自变量（即配方组份）和因变量（即胶料的物理性能）之间的联系。份）和因变量（即胶料的物理性能）之间的联系。确定几个特定的配方因子变量之间是否存在相关确定几个特定的配方因子变量之间是否存在相关性，

30、如果存在则找出合适的数学表达式。性，如果存在则找出合适的数学表达式。根据一个或几个配方因子变量的值预测某种胶料根据一个或几个配方因子变量的值预测某种胶料物理性能指标的值。反之根据物理性能指标的范围，物理性能指标的值。反之根据物理性能指标的范围，预测或控制配方因子变量的值。预测或控制配方因子变量的值。进行配方因子的分析，弄清楚这些因子之间的相进行配方因子的分析，弄清楚这些因子之间的相互关系。通过方程式求出所需性能配方因子最佳组合互关系。通过方程式求出所需性能配方因子最佳组合；画出某种胶料的等高线。；画出某种胶料的等高线。1.1.制定水平及基本配合量制定水平及基本配合量 在简化的两变量三水平配方试

31、验设计中，三水在简化的两变量三水平配方试验设计中，三水平即平即11、0 0、+1+1。配合剂的实际用量与水平的关系是：。配合剂的实际用量与水平的关系是：配合剂实际用量配合剂实际用量 =0=0水平用量水平用量 +水平水平 *间距间距 间距的选择要适当，太小达不到试验的目的，间距的选择要适当，太小达不到试验的目的，太大了方程的可靠性降低。太大了方程的可靠性降低。2.2.配方设计配方设计3.3.性能测试性能测试 为尽量减少试验误差，要求：为尽量减少试验误差，要求：试验的胶料尽可能制成母炼胶，以减少工艺试验的胶料尽可能制成母炼胶，以减少工艺 条件的影响。条件的影响。试验应同批测试。试验应同批测试。4

32、4 计算回归系数与性能值计算回归系数与性能值配方编号配方编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9性能性能y y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 b0=-1/9(y1+y3+y7+y9)+2/9(y2+y4+y4+y8)+5/9y5b1=-1/6(y1+y2+y3-y7-y8-y9)b2=-1/6(y1+y4+y7-y3-y6-y9)b11=1/6(y1+y2+y3+y7+y8+y9)-1/3(y4+y5+y6)b22=1/6(y1+y3+y4+y6+y7+y9)-1/3(y2+y5+y8)b12=1/4(y1+y9-y3-y7)y=b2+b1x1+b2x2+b11x12+b2

33、2x22+b12x1x2 试验目的：研究硫黄和中超耐磨炭黑用量对胎试验目的：研究硫黄和中超耐磨炭黑用量对胎面胶性能的影响。面胶性能的影响。试验配方：试验配方：NR 40，SBR 30，BR 30，ZnO 5，SA 2，促进剂，促进剂CZ 0.7，防老剂，防老剂4010 1，防老剂，防老剂 4010NA 1，石蜡，石蜡 1，机油，机油 5，固马隆，固马隆 4，S和和ISAF的用量为变量。的用量为变量。水平水平 -1 0 +1 间距间距X1（S）1.5 2.5 3.5 1X2(ISAF)40 55 70 15配方配方1 23456789 拉伸强度拉伸强度/MPa18.319.417.718.720

34、.120.118.120.420.6扯断伸长率扯断伸长率/%688646487544477436415391327永久变形率永久变形率/%30 30 20 22 2120202018硬度硬度/邵尔邵尔A 60 65 74 64 6770677078撕裂强度撕裂强度/MPa41.580.262.550.754.354.545.455.645.2300%定伸定伸/MPa3.886.419.86.6810.6312.9311.3314.4519.52阿 克 隆 磨 耗阿 克 隆 磨 耗/mm34072551461381421981594941 配方编号配方编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X

35、1水平水平 -1 -1 -1 0 0 0 +1 +1 +1 S 基本配合基本配合 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 3.5 3.5 3.5 X2水平水平 -1 0 +1 -1 0 +1 -1 0 +1 HAF基本配合基本配合 40 55 75 40 55 70 40 55 70回归系数回归系数b0b1b2b11b22b12拉伸强度拉伸强度20.320.60.53-0.53-1.030.8扯断伸长率扯断伸长率494.67-114.67-66.1710-1.8528.25永久变形率永久变形率21.33-3.67-23-22硬度硬度/邵邵A662.675.1721.5-0.75撕裂强度

36、撕裂强度62.1-6.334.101.9-13.4-5.3300%定伸定伸9.924.183.380.820.220.57阿克隆磨耗阿克隆磨耗141-90-50213229四、炭黑四、炭黑/白碳黑白碳黑/偶联剂并用补强胶料的主偶联剂并用补强胶料的主要性能要性能采用白炭黑与高耐磨炭黑并用比例和偶联剂采用白炭黑与高耐磨炭黑并用比例和偶联剂Si-Si-6969作为两个配方因子，分别考察它们与胶料各项性能作为两个配方因子，分别考察它们与胶料各项性能指标之间的关系。指标之间的关系。第一变量因子分别用第一变量因子分别用-1-1，0 0，+1+1水平代表水平代表HAF/HAF/白白炭黑配合量为炭黑配合量为5

37、0/050/0，25/2525/25，0/500/50，第二变量因子分别用第二变量因子分别用-1-1，0 0，+1+1水平代表水平代表 SiSi-69-69用量为用量为0 0，2.52.5，5.05.0，实验安排及配方设计如表。实验安排及配方设计如表。Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China表表 实验安排及配方设计实验安排及配方设计编号编号1 12 23 34 45 56 67 78 89 9X1X1水平水平-1-1-1-1-1-10 0

38、0 00 01 11 11 1HAFHAF/白白炭黑量炭黑量50/50/0 050/50/0 050/50/0 025/25/252525/25/252525/25/25250/0/50500/0/50500/0/5050X2X2水平水平-1-10 01 1-1-10 01 1-1-10 01 1 Si69 Si69配合量配合量0 02.52.55.05.00 02.52.55.05.00 02.52.55.05.0 其余配合体系：其余配合体系：NR 100NR 100，ZnOZnO 5 5，SA 2SA 2，石蜡，石蜡 0.50.5，防，防4010 1.5,4010 1.5,促促CZ 0.8

39、CZ 0.8，S 2.25S 2.25表表炭黑炭黑/白炭黑并用补强胶料的加工及物理机械性能白炭黑并用补强胶料的加工及物理机械性能 1 12 23 34 45 56 67 78 89 92121202018.218.232.532.527.227.222.422.411011078.478.451.851.83.603.604.334.334.724.725.855.857.657.657.257.2510.210.29.929.928.728.7213.313.317.417.420.720.728.828.828.628.628.528.550.550.546.646.640.840.872

40、727373737367677070717171717474767624.324.324.424.424.724.716.316.324.324.326.526.512.412.419.319.327.127.15075075095095295296466466316316236236646646376376216213.413.413.673.673.353.351.261.262.232.232.272.271.501.501.801.802.602.6014.614.614.814.814.914.94.904.909.029.0210.410.43.073.075.845.849.11

41、9.1180809393959568689292105105353565651071074747454545454141424245454141424243431631631661661841842472471861861591593783782242241691698 87 76.56.510107 76 612127 75 5配方编号配方编号MLML1+41+4100100t t1010/min(145)/min(145)t t9090/min(145)/min(145)硬度硬度/邵邵A A拉伸强度拉伸强度/MpaMpa扯断伸长率扯断伸长率/%/%100%100%定伸定伸应力应力/Mpa/

42、Mpa300%300%定伸定伸应力应力/Mpa/Mpa撕裂强度撕裂强度/KN/KN/m m弹性弹性/%/%磨耗磨耗体积体积/mm/mm3 3压缩生热压缩生热/炭黑炭黑/白碳黑和偶联剂用量与性能的回归方程式白碳黑和偶联剂用量与性能的回归方程式 大量的配方实践表明，胶料的各项性能和配方因大量的配方实践表明，胶料的各项性能和配方因子之间呈高度相关性，通常采用多项式回归模型：子之间呈高度相关性，通常采用多项式回归模型：y=b0+bixi+bijxixj，i,j=1k焦烧时间的回归方程式焦烧时间的回归方程式如下：如下：y=7.30+2.71x1+0.17x2+0.01x12-0.57x22-0.66x1

43、x2正硫化正硫化时间的回归方程式时间的回归方程式如下：如下：y=28.91+14.42x1-0.41x2+2.91x12-0.42x22-4.28x1x2ML1+4100的回归方程式的回归方程式如下：如下：y=26.88+30.3x1-11.6x2+22.35x12+0.61x22-14.1x1x2 Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China撕裂强度的等高线撕裂强度的等高线y=89.44-10.17x1+20.67x2-9.17x12-1.

44、67x22+14.25x1x2 Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China300%定伸应力的等高线定伸应力的等高线y=8.46-4.22x1+1.80 x2+2.13x12-0.54x22+1.68x1x2 Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China拉伸强度的等高线拉伸强度的等高线y=2

45、2.09-2.43x1+4.22x2-0.33x12-0.80 x22+3.57x1x2 Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China扯断伸长率的等高线扯断伸长率的等高线 y=629.33+62.83x1-7.33x2-55.5x12+6.00 x22-16.25x1x2 Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China Key Lab of Rubber-Plastics(Qingdao University of Science and Technology)Ministry of Education,China 磨耗体积的等高线磨耗体积的等高线 y=0.2+0.055x1-0.069x2-0.0145x12+0.058x22-0.075x1x2