1、配方设计的目的

简要说橡胶配方设计的目的是客户给定的橡胶制品的机械物理和化学性能（或制品的使用环境自己设计符合使用要求的物性），设计出橡胶材料助剂配合的最佳比例，最佳配比要满足现实工厂的生产设备、工艺要求，生产出合格的结构尺寸和物化性能橡胶制品。

配方设计顺序：

a、根据制品的具体使用环境确定胶料的物化指标和应许波动范围；

b、按照性能要求，根据工程师的经验确定出合适的胶料，设计出适合自己设备、模具的生产工艺条件；

c、根据胶料的性能和加工工艺要求选择合适的胶料并确定相应的配比（质量份数）。

这种设计方法是先给出制品的物性，后设计所需的原料和生产工艺，所谓的倒逆分子设计方案。由于胶料的混炼、流动和反应均未达到分子水平，只能是物料配比的估算，需要通过小实验配合，来验证配方设计的合理性（正交设计、仿真分析等不再阐述）。

2、配方设计的原则

a、橡胶制品必须要符合相关的环保要求(VOCs),设计要求：产品尺寸结构、外观、气味（VOC）、ROSHREACH、食品级饮水级医疗级、细菌滋生、物理机械性能、化学耐腐蚀性能，产品收缩等等。

b、制品必须遵循：节能高效，经济合理原则，估算出原料成本、加工工艺和性能（使用要求）最佳平衡点；

c、在原有的设计上不断优化材料配比（新材料的应用）和加工工艺（性设备和自动化的应用）获得预期的可行性。

3、配方设计的程序和方法

a、

准备和收集阶段

查阅资料、标准文献，了解产品的使用环境和设计条件（温度、介质、动静负荷、温度、气候、老化、臭氧等），按照以往设计配方经验和相似配方，设计出胶料配比、加工工艺、硫化工艺等。

b、

配方实验

设计实验方法，一般有经验的工程师会根据以往设计经验估算出大概材料配合，实验并验证。但：优选法、一元变量法、正交设计、回归分析、均匀设计、高等线、计算机辅助设计、仿真分析等的应用，会让我们更快更合理的找到材料设计的黄金配合点。

配方实验分为：基础配方、性能配方和满足生产的生产配方。

基础配方：鉴定橡胶生胶和配合助剂的基本组成；

性能配方：检验配合是否满足产品的物化性能要求；

生产配方：满足生产工艺、硫化条件等，生产出合格尺寸和性能指标的产品。

c

、中试

放大样，试制出需要的合格产品，满足工艺生产，产品物性指标等；测试成品的相关物化性能，给技术鉴定合理的方案。

d

、技术鉴定、批量投产。

要求高的产品，技术鉴定时，建议上制品应用的设备上小批量测试，合格后再批次生产。

本次探讨不再讨论橡胶实验设备应用和验证方法。一个合格的配方工程师需要了解原材料物性和应用、实验设备应用和数据调整、物化指标实际应用所起到的作用、工厂现有设备、模具等满足生产需求。

橡胶配方设计的原则可以概况如下：

1、 保证硫化胶具有指定的技术性能,使产品优质； 

2、 在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好,使产品达到高产； 

3、 成本低、价格便宜； 

4、 所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 

5、 劳动生产率高,在加工制造过程中能耗少； 

6、 符合环境保护及卫生要求； 

任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优.在许多情况下,配方设计应遵循如下

设计原则：

① 在不降低质量的情况下,降低胶料的成本； 

② 在不提高胶料成本的情况下,提高产品质量.要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡.用最少物质消耗、最短时间、最小工作量,通过科学的配方设计方法,掌握原材料配合的内在规律,设计出实用配方.

橡胶配方的分类：

1.基础配方（又称标准配方）

2.性能配方（技术配方）

3.实用配方（生产配方）

一个完整的橡胶配方应该包括如下组分：

1.主体材料（如天然橡胶、合成橡胶、橡胶与树脂共混等）

2.硫化体系（硫化剂、硫化促进剂、活性剂等）

3.防护体系（各种防老剂、稳定剂）

4.补强与填充体系

5.增塑体系（如各种软化剂、增塑剂、操作助剂等）

6.特种性能体系（如防焦剂、塑解剂、分散剂、增溶剂、增硬剂、改性剂、发泡剂、着色剂、防臭剂、防粘剂、增粘剂、消泡剂、离模剂、增量剂等）

     生产配方出了原材料用量与配比表之外,还包含更详细的内容.如胶料的名称及代号、胶料的用途、含胶率、胶料的密度、体积成本或质量成本、胶料的工艺性能和硫化胶的物理性能等.

1、现代橡胶配方优化设计概念

所谓橡胶配方设计

, 

是根据产品的性能要求和工艺条件

, 

通过试验、优化、鉴定、合理地选用原材料

, 

确定各种原材料的用量配比关系

（我工作室可以按技术指标、样品、使用环境设计合理的配方和生产工艺满足产品实际应用）

。

过去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化配方，造成大量人力、物力的浪费。随着合成橡胶的出现，硫化、老化、补强、共混等高分子理论的发展，特别是在计算机辅助设计和仪器测试方面开展了大量的工作，使橡胶配合技术有了很大的提高。借助CAD 技术, 配方人员可以根据橡胶制品设计需求，自动安排试验方案，处理数据以确定一系列变量对橡胶各项性能的定性或定量的影响，进而预测和优选配方, 缩短新产品开发周期, 更好地满足不断变化的市场需求。

对于这样一个复杂的多目标的配方体系，配方的设计理论和试验设计方法就显得尤为重要。试验设计可分为单因素变量的试验设计和多因素变量的试验设计，根据目标优化选择分为单目标最优化问题和多目标最优化问题。

橡胶的配方设计理论，必须具备的两个基本条件：

一、能揭示客观存在的橡胶配方设计的一般性规律；

二、能指导橡胶胶料配方设计实践。

目前，配方设计的基本理论是相关性原理。

根据相关性原理，橡胶胶料配方设计的途径为：

首先，利用硫化胶的性能与性能之间的相关关系，寻找并确定与制品使用性能相关的胶料性能；

其次，根据配方组分与硫化胶与混炼胶的性能之间的相关关系，寻找并确定与所需胶料物理机械性能与工艺性能相关的胶料配合组分；

最后完成配方试验。

生胶原材料和配合剂的种类繁多, 若按其功能、品种、等级、牌号等分类则可达数万种以上。橡胶配方设计的重点是如何保持制品的使用性能及加工性能的平衡, 包括试验设计、数学建模、配方优化及质量成本控制等内容。

1试验设计

试验设计是配方设计的基础，是在试验域内最有效地选择试验点, 通过试验得到响应的观测值, 然后进行数据分析求得达到最优响应值的试验条件。运用试验设计方法的目的是对试验因素作合理的、有效的安排，最大限度地减少试验误差，使之达到高效、快速、经济的目的。理想的试验设计方案应当是以尽可能少的试验次数反映尽可能多的信息，试验点在试验空间中的分布要合理，既有一定的均匀性，又便于试验结果的分析与模型的建立。橡胶配方优化研究中最早使用的实验方法是单因子实验，后来是正交设计、正交回归设计。它们在优化设计中的地位与作用是毋庸置疑的。近年来，又出现了许多新型的实验设计方法，如均匀设计法、信噪比实验设计、物理实验设计、数学实验设计等新型的实验设计方法。

试验设计可分为单因素变量的试验设计和多因素变量的试验设计，根据目标优化选择分为单目标最优化问题和多目标最优化问题。

2数学模型

应用计算机及专用辅助设计软件系统进行配方设计和分析是一门把数理统计的分析方法橡胶物理化学理论和橡胶工艺学技术结合在一起的复合学科，它不仅要求熟练掌握系统的橡胶物理化学理论基础，而且还要求掌握牢固的数理统计知识及计算机的操作与应用。而计算机的广泛应用以及软、硬件技术的飞速发展，为橡胶配方优化设计提供了强有力的工具。面向信息时代，橡胶工业应该建立新的橡胶配方优化设计概念，充分利用计算机辅助设计技术，最终实现配方设计的信息化、智能化与网络化。

实践证明,....