乳膠制品的配方設(shè)計

膠乳制品品種繁多，性能要求及使用條件也不一樣。因此，在配方設(shè)計時應(yīng)考慮這些因素，在配合組分中加入適宜的膠乳和助劑改善和突出所需性能。

1、耐熱性能：制品的耐熱性能優(yōu)劣主要取決于膠種的耐熱性能及橡膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。因此在配方設(shè)計上除考慮制品在變形時的生成熱，改善其導(dǎo)熱性外，在膠種方面選擇聚合物化學(xué)穩(wěn)定性良好或化學(xué)鍵能高的膠乳，如丁基膠乳、丁腈膠乳、氯丁膠乳等，其耐熱性都比天然膠乳的好。一般交聯(lián)結(jié)構(gòu)中硫交聯(lián)鍵的硫原子數(shù)愈少，其熱穩(wěn)定性也愈好，故可采用無硫或低硫硫化體系。如以硫載體（如TMTD）進行硫化，使形成的交聯(lián)鍵主要是單硫交聯(lián)鍵，所得制品的耐熱性大大改善。在硫磺硫化體系中增加氧化鋅用量，選擇高促低硫配合，促使生成較多的單硫交聯(lián)鍵和雙硫交聯(lián)鍵，產(chǎn)品耐熱性可相應(yīng)提高。采用有機過氧化物、樹脂硫化體系以及輻射硫化膠乳，因生成的是熱穩(wěn)定性較高的C－C和C－O－C交聯(lián)鍵，其制品的耐熱性優(yōu)于硫磺硫化體系的。改善耐熱性還應(yīng)選用的耐熱防老劑。如采用促進劑ZDC、防老劑MB和4010NA并用體系有協(xié)同效應(yīng)，能賦予制品優(yōu)良的耐熱性能。

2、耐寒性能：橡膠的耐寒性能與其分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)及分子間作用力有關(guān)。一般主鏈上具有雙鍵及醚鍵結(jié)構(gòu)的膠乳如天然膠乳、順丁膠乳、丁苯膠乳、丁基膠乳等耐寒性能較好。而含極性基團的膠乳如丁腈膠乳、氯丁膠乳等耐寒性能較差。因此。制備耐寒的膠乳制品對膠乳品種的選擇是十分重要的。此外，對于非結(jié)晶性膠乳，如丁腈膠乳，可設(shè)法降低其玻璃化溫度。主要措施有加入大量增塑劑；降低交聯(lián)密度；不用補強劑及填充劑等。對于結(jié)晶性的膠乳如氯丁膠乳，則著重降低其結(jié)晶化作用，因為結(jié)晶狀態(tài)同樣使膠乳失去彈性。主要措施有破壞分子鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性；提高交聯(lián)密度；增加補應(yīng)或加入酯類增塑劑等。也可以采用與耐寒性能較好的膠乳并用，以提高其耐寒性能。

3、耐油性能：橡膠在油類物質(zhì)中的溶脹或溶解，取決于橡膠和油類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。帶有極性基團的膠乳與非極性的石油類油脂接觸時，由于兩者極性相差較大，既分子間的內(nèi)聚能密度相差很大，油類就難于對橡膠起溶脹作用。極性膠乳如丁腈膠乳、聚硫膠乳、環(huán)氧化天然膠乳等對油類有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，一般都有良好的耐油性能。此外，在配方設(shè)計上，注意選用不被油類抽提出的增塑劑和防老劑；提高交聯(lián)鍵密度，適當增加填充劑和防老劑用量，可在一定程度上改善其耐油性。

4、阻燃性：阻燃性是指膠乳制品離開火源后，火焰能迅速自行熄滅的特性。阻燃作用主要是隔絕燃燒所需要的氧和熱源。因此，阻燃制品必須在受熱時放出鹵素、二氧化碳、氨、氯化氫等不燃氣體，隔離氧和熱源，或其含有熱阻值大的填充劑，使制品不易燃燒。含有氯原子的氯丁膠乳是阻燃制品較好的膠種。加入含磷、溴、氯、氮元素的化合物或有阻燃作用的增塑劑如氯化石蠟、磷酸三甲苯酯等均能提高制品的阻燃性。另外，也可加入受熱時放出結(jié)晶水的物質(zhì)，借以吸收熱量使熱量盡快散發(fā)，同樣也可起阻燃作用。

5、硬度和定伸應(yīng)力：硬度是表征材料抗壓入的性能，定伸應(yīng)力則表征材料拉伸至一定程度所具有的應(yīng)力。彈性材料對張力的反應(yīng)取決于模量的大小，從模量的角度來看，硬度和定伸應(yīng)力有一定的相關(guān)性。從配方設(shè)計考慮，硫化膠的硬度和模量主要取決于硫化膠的交聯(lián)密度、所含的填充劑和增塑劑。隨著交聯(lián)密度的增加，硫化膠的模量也相應(yīng)增加。在配方中加入較多的硫化劑和促進劑，適當增大氧化鋅的用量，均可提高交聯(lián)密度，從而增大制品的定伸應(yīng)力。在某些情況下，也可加入一些填充劑，可以明顯地提高制品的硬度和定伸應(yīng)力，但伸長率會相應(yīng)降低。此外，常用的增塑劑如各種酯類，都有降低硬度和定伸應(yīng)力的作用。

6、耐酸堿性能：大多數(shù)橡膠本身都能耐中等濃度以下的酸、堿溶液。要提高制品的耐酸堿性，關(guān)鍵在于選擇耐酸、堿的配合劑。如在硫化體系中選用二硫代氨基甲酸鋅之類的有機鋅鹽代替可與酸堿反應(yīng)的氧化鋅、加入能耐酸堿的助劑如硫酸鋇、滑石粉等以及膠種選用飽和度高的丁基膠乳等都能使所得制品具有較好的耐酸堿性。

7、耐屈撓龜裂性能：膠乳制品彈性好，其耐屈撓龜裂性就高。提高制品的彈性一般可采取如下幾種方法:

①選用聚合物彈性好的膠乳如天然膠乳、氯丁膠乳、聚異戊二烯膠乳等；

②硫磺用量適中，硫化時將硫化點控制在硫化平坦范圍的前期；

③不加填充劑和增塑劑；

④加入能提高耐屈撓龜裂的防老劑，如防老劑4010（N－環(huán)己基－N苯基對苯二胺）、2246、SP（苯乙烯化苯酚）、AW（6－乙氧基－2，2，4－三－1，2，二氫化喹啉）等。

8、絕緣性能：非極性橡膠具有很好的絕緣性能，而一般的非極性膠乳中還含有的親水性物質(zhì)如蛋白質(zhì)、水溶物和無機鹽等，這些會降低制品的絕緣性能。因此，選用的膠乳應(yīng)盡量沒有上述的非橡膠物質(zhì)如純化天然膠乳等。其次，盡可能采用非水溶性的和吸水性低的的配合劑。