引言
關于橡膠配方設計,目前流行著兩種觀點一種觀點認為,橡膠膠料的配合與其說是一門科學,不如說是一門藝術(shù)川。此說認為配方設計十分復雜,幾乎無科學規(guī)律可言,難以捉摸。它在一定程度上否定了橡膠配方設計存在著規(guī)律和科學性,其危害性或消極影響是顯而易見的。研究了橡膠配方設計中存在的兩類相關關系,提出了硫化膠和混煉膠的性能是其膠料組分的函數(shù),而硫化膠某些性能(如使用性能)是膠料其他物化性能的函數(shù)。由此導出橡膠配方設計的相關性原理。
另一種觀點認為,橡膠配方設計的原理就是的三大要求說:即要求(l)橡膠制品使用性能優(yōu)良(2)膠料工藝性能良好;(3)膠料成本較低。其實,此說僅僅是對配方設計提出了三好要求,而沒有揭示配方設計的客觀規(guī)律,當然無法指導膠料配方設計。因此,三好說并不具備橡膠配方設計原理的條件。
作為橡膠配方設計理論,必須具備兩個基本條件:一、能揭示客觀存在的橡膠配方設計的一般性規(guī)律,二、能指導橡膠膠料配方設計實踐。
近年來,橡膠材料科學的發(fā)展,逐步揭示了橡膠材料的性能與結(jié)構(gòu)之間的關系,盡管十分復雜,但其客觀規(guī)律性是存在的。研究表明,建立橡膠配方設計的一般性原理不僅十分必要,而且可能。
1 兩類相關性
根據(jù)表象學研究,在橡膠配方設計中存在著兩類相關關系。
研究表明,橡膠配方組分與硫化膠及混煉膠的性能之間存在著相關關系,配方組分的品種、類型和用量對硫化膠和混煉膠的性能具有決定性影響。這是*類相關性。
研究表明,硫化膠的性能與性能之間也存在著相關關系,即硫化膠的某些性能對橡膠制品的使用性能具有決定性影響。這是第二類相關性。
對于*類相關性,人們早已熟知。例如,炭黑、填充劑與橡膠強力性能之間存在著相關性,如圖1所示。
又如,硫化體系與橡膠的強度性能之間,增塑劑與橡膠的耐寒性能之間,防老劑與橡膠的耐老化性能之間,都存在著相關性。依此類推。
第二類相關性是更重要的一類相關性,但往往被忽視。它是指硫化膠有許多性能,它們互相之間存在著一定的關系,特別是制品的使用性能與材料的一般性能之間。尋找并應用這類相關性,就有可能打開通往橡膠配方設計的大門。因此,研究硫化橡膠性能之間的相關性,對尋找配方設計規(guī)律和橡膠配方設計原理具有特別重要的意義。
舉例說明,輪胎是一種要求耐磨的橡膠制品,其耐磨耗性能與哪些性能相關呢?
根據(jù)研究,橡膠磨耗與其硫化膠拉伸強度等5項指標的關系如表1所示。
相關系數(shù)大于0.80者,可判為具有高相關性,由表1可見,與硫化膠磨耗性能相關的機械性能只有兩項:高溫拉伸強度P100和300%定伸應力M300。P100和M300對硫化膠相對磨耗強度的影響如圖2所示。
圖中,陰影部分為預測不可靠區(qū)域;在可靠區(qū)域內(nèi),當M300在10MPa以下時,耐磨耗性與它呈線性關系:當M300值超過10MPa時,則呈非線性關系。M300值從5MPa增加到12MPa時,耐磨性增長10%;從12MPa增加到14一15MPa時,耐磨性實際上沒有變化;進一步增加M300,則耐磨性將下降。
耐磨性能與高溫拉伸強度P100呈線性關系,P100增加2MPa,耐磨性則提高6%。
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