橡胶材料与配方（丛后罗）（第四版）

本书全面贯彻党的教育方针，有机融入了党的二十大精神，落实立德树人根本任务。全书分为两篇共八个教学情境设计，上篇包含七个教学情境设计，主要以典型橡胶制品为载体，设置不同的学习任务，介绍各原材料的选择与使用；下篇包含一个教学情境设计，主要介绍不同性能要求的橡胶制品的原材料选择和配方设计。本书重视理论联系实际、深入浅出、图文并茂，结合橡胶工业的发展趋势，注重环保知识的普及与推广。书中针对重、难点内容，融入了多媒体信息化资源，便于自学和拓展学习；还通过拓展阅读等栏目，融入具有橡胶专业特色的德育元素，使学习者树立专业自信和行业自豪感。本书可作为高等职业教育高分子材料智能制造技术、橡胶智能制造技术等专业及相关专业的教材，也可作为职教本科高分子材料类专业的教材，还可供橡胶行业制品生产企业的技术人员、生产管理人员、产品研发人员学习、参考。

无

绪论　001
学习目标 001
一、橡胶工业在国民经济中的作用 001
二、橡胶工业的发展简史 001
三、橡胶原材料与配方包括的主要内容 002
四、本课程的学习方法 002
拓展阅读 中国橡胶百年历史 002

上篇 橡胶原材料
情境设计一　生胶的选择006
学习目标 006
一、橡胶的基本特点 006
二、橡胶的分类方法 007
任务一　汽车轮胎用生胶材料的选择应用 008
一、天然橡胶 008
二、异戊橡胶 015
三、丁苯橡胶 016
四、顺丁橡胶 019
五、丁基橡胶 021
任务二　输送带用橡胶材料的选择应用 023
一、阻燃输送带用氯丁橡胶 024
二、耐热输送带用乙丙橡胶 027
任务三　汽车橡胶配件用生胶的选择 030
一、丁腈橡胶 030
二、硅橡胶 033
三、氟橡胶 037
四、氯醚橡胶 041
五、聚硫橡胶 043
六、氯磺化聚乙烯橡胶 044
七、丙烯酸酯橡胶 045
八、聚氨酯橡胶 050
任务四　橡胶循环利用 052
一、胶粉 052
二、再生胶 053
任务五　热塑性弹性体 056
一、热塑性弹性体的主要品种 056
二、热塑性弹性体的性能 056
三、共聚型热塑性弹性体种类与性能 057
四、共混型热塑性硫化胶 060
拓展阅读 生态橡胶的探索 062
思考题 063

情境设计二　硫化体系的选择065
学习目标 065
任务一　轮胎硫化体系的选择 065
一、概述 065
二、硫化剂的选择 069
三、硫化促进剂的选择 077
四、硫化活性剂的选择 085
五、防焦剂的选择 088
任务二　硫化历程及硫化机理 089
一、橡胶的硫化历程 089
二、硫化历程在橡胶加工中的应用 092
三、硫黄-促进剂-活化剂硫化机理 092
拓展阅读 “硫化”技术——橡胶发展史上最重要的里程碑 093
思考题 094

情境设计三　防护体系的选择095
学习目标 095
一、橡胶的老化 095
二、橡胶老化的原因 095
三、橡胶老化的防护方法 095
任务一　轮胎的防护及防护体系的选择 096
一、橡胶的热氧老化及防护 096
二、橡胶的臭氧老化及其防护方法 108
任务二　输送带的老化及防护选择 116
一、橡胶的疲劳老化机理 116
二、疲劳老化的防护 117
拓展阅读 橡胶资源利用与碳中和 118
思考题 119

情境设计四　填充补强体系的选择120
学习目标 120
任务一　轮胎填充补强剂的选择 120
一、炭黑的发展介绍 120
二、炭黑的分类与命名 121
三、炭黑的结构与性质 122
四、炭黑补强机理 124
五、各种炭黑的性能与应用 126
六、炭黑的选用原则 131
任务二　胶鞋填充补强剂的选择 132
一、白炭黑的分类与命名 132
二、白炭黑的性质 133
三、白炭黑的主要品种及其应用 134
任务三　橡胶填充剂的选择 138
一、无机填充剂 138
二、有机类及碳素填充剂 141
任务四　结合橡胶的测定 142
一、结合橡胶的概念与测定方法 142
二、影响结合橡胶的因素 143
任务五　分析填料的性质对橡胶加工性能的影响 146
一、填料的性质对混炼的影响 146
二、填料性质对压延和压出的影响 149
三、填料的性质对硫化的影响 150
任务六　橡胶偶联剂的选择 152
一、硅烷类偶联剂 153
二、钛酸酯类偶联剂 154
任务七　学会填料的使用 154
一、填料的使用原则 154
二、填料的常规质量检测 155
拓展阅读 生物基橡胶轮胎 156
思考题 157

情境设计五　橡胶软化增塑剂的选择158
学习目标 158
任务　轮胎软化增塑剂的选择 158
一、橡胶软化增塑剂的分类 158
二、橡胶的增塑原理 159
三、石油系列增塑剂 160
四、煤焦油系列增塑剂 163
五、松油系列增塑剂 165
六、脂肪油系列增塑剂 166
七、合成酯类增塑剂 167
八、塑解剂 170
拓展阅读 橡胶品格与养成教育 171
思考题 171

情境设计六　其他橡胶助剂的选择173
学习目标 173
任务一　彩色胶鞋着色剂的选择 173
一、概述 173
二、无机着色剂 175
三、有机着色剂 178
任务二　胶鞋海绵中底发泡剂的选择 179
一、无机发泡剂 180
二、有机发泡剂 181
三、发泡助剂 183
任务三　矿用输送带抗静电剂、阻燃剂的选用 184
一、抗静电剂的选择 184
二、阻燃剂的选择 185
拓展阅读 橡胶桥梁支座 187
思考题 188

情境设计七　骨架材料的选用189
学习目标 189
任务一　轮胎用纤维材料的选用 189
一、纤维的分类、品种及性能 189
二、常用纺织材料的种类、规格表示及应用 192
任务二　轮胎用金属材料的选用 195
一、钢丝帘线 195
二、钢丝 196
三、钢丝绳 196
拓展阅读 中国橡胶骨架材料现状 197
思考题 197

下篇 橡胶配方设计
情境设计八　橡胶配方设计199
学习目标 199
任务一　认识橡胶配方设计 199
一、橡胶配方设计的内容和要求 200
二、橡胶配方设计的原则与程序 200
三、橡胶配方的组成及表示方法 205
任务二　学习橡胶配方设计原理 207
一、配方设计与硫化橡胶物理性能的关系 207
二、配方设计与胶料工艺性能的关系 226
三、配方设计与产品成本的关系 239
四、橡胶配方设计的试验设计方法 242
任务三　设计耐热橡胶配方 254
一、橡胶品种的选择 254
二、硫化体系的选择 256
三、防护体系的选择 257
四、填充体系的选择 257
五、软化剂的影响 258
任务四　设计耐寒橡胶配方 258
一、橡胶品种的选择 259
二、耐寒橡胶的配合体系 259
三、硫化体系的选择 260
四、填充体系的选择 261
任务五　设计耐油橡胶配方 262
一、橡胶品种的选择 262
二、硫化体系的选择 263
三、填充体系和增塑剂的选择 264
四、防护体系的选择 264
任务六　设计耐腐蚀橡胶配方 264
一、橡胶品种的选择 265
二、硫化体系的选择 266
三、填充体系的选择 266
四、增塑体系的选择 267
任务七　设计导电橡胶配方 267
一、导电原理和导电填料的选择 267
二、橡胶的选择 269
三、导电填料的选择 269
四、硫化体系的选择 270
任务八　设计电绝缘橡胶配方 271
一、橡胶的选择 271
二、硫化体系的影响 272
三、填充体系的选择 272
四、软化剂、增塑剂的选择 273
五、防护体系的选择 273
任务九　设计减震橡胶配方 273
一、橡胶的选择 275
二、硫化体系的选择 275
三、填充体系的选择 275
四、增塑剂的选择 276
任务十　设计磁性橡胶配方 277
一、磁性材料的选择 277
二、磁性橡胶的配方设计 278
任务十一　设计海绵橡胶配方 278
一、橡胶的选择 279
二、发泡剂、发泡助剂的选择 279
三、硫化体系的选择 279
四、填充体系的选择 280
五、软化剂的选择 281
六、防护体系的选择 281
七、其他配合体系的影响 281
任务十二　设计阻燃橡胶配方 282
一、主体材料的选择 283
二、阻燃剂的选择及其阻燃作用 283
三、其他配合剂的影响 285
任务十三　设计吸水膨胀橡胶配方 286
一、橡胶的选择 286
二、吸水树脂 286
三、硫化体系 287
四、其他配合体系 287
任务十四　设计透明橡胶配方 287
一、橡胶的选择 288
二、填料的选择 288
三、硫化体系的选择 289
四、防老剂的选择 290
五、其他助剂的选择 290
任务十五　设计医用橡胶配方 290
一、橡胶的选择 291
二、其他配合体系的选择 291
任务十六　设计低透气性和真空橡胶配方 292
一、低透气性橡胶配方设计 292
二、真空橡胶配方设计 294
拓展阅读 一个橡胶O形圈引发的灾难 295
思考题 295

附录297
实验一　常用硫化体系性能对比实验 297
实验二　促进剂性能对比实验 300
实验三　促进剂性能并用实验 303
实验四　防老剂性能对比实验 305
实验五　炭黑性能对比实验 307
实验六　软化增塑剂性能对比实验 310
实验七　配方设计实验 312

参考文献　314

前言
《橡胶材料与配方》2008年入选普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2015年入选“十二五”职业教育国家规划教材，2016年荣获中国石油和化学工业优秀出版物奖(教材奖)一等奖，2018年入选“十三五”江苏省高等学校重点教材。多年来，本书受到了广大师生和社会学习者的广泛好评。
根据《关于印发的通知》(教职成〔2021〕2号)的要求，对标新的高分子材料智能制造技术和橡胶智能制造技术专业的人才培养方案，为达成新的课程教学目标，原来的教材内容需要修订；加之近年来高等职业教育教学改革开展得如火如荼，信息化、数字化得到广泛应用，原来的教材已经不能很好地适应和满足当今高等职业教育发展的需要。因此，编者对本书进行了修订。
本次修订充分落实党的二十大报告中关于“实施科教兴国战略”“着力推动高质量发展”“加快发展方式绿色转型”等要求，以专业能力培养为主线，突出橡胶专业教育特色，融入思政教育，弘扬劳动光荣，树立专业自信，对新标准、新知识、新技术等进行了更新和补充。全书结合典型橡胶制品，设计了八个教学情境。情境设计一至情境设计七主要依据典型橡胶制品性能特点进行任务设计，介绍橡胶原材料的结构与性能，分析原材料的选取原则。情境设计八根据不同橡胶制品的性能要求介绍配方基本知识。情境设计一主要以轮胎、胶带、输送带、密封件等橡胶制品的生胶体系选择为案例，介绍生胶的结构、性能及其应用和再生胶的选用原则及其应用领域；情境设计二主要以轮胎、胶带、密封件等的硫化体系选择为案例，介绍硫化剂、促进剂、防焦剂的使用特点、使用方法和选择原则；情境设计三主要以轮胎防护体系为案例，介绍橡胶的老化现象及防老剂的主要品种、选择和应用；情境设计四主要以不同橡胶制品对填充补强剂的性能要求为案例，介绍填充补强剂的结构、性能及其应用领域；情境设计五主要介绍不同橡胶制品使用的软化增塑剂的分类、性能特点及其使用方法；情境设计六主要介绍橡胶制品可能涉及的其他助剂；情境设计七主要介绍橡胶制品的骨架材料的基本特点和应用；情境设计八是橡胶配方设计，主要介绍配方的基本概念、配方设计的基本原理和配方成本核算的方法、橡胶配方设计的试验设计方法、常用特种橡胶配方设计的方法及典型案例分析。
本书在编写上力求做到从实际出发，反映现代橡胶工业的发展水平和发展方向，着力提高学生的动手能力；在内容安排上力求体现高等职业教育的特色，以实用、够用为度。每个情境设计开始都设有学习目标，最后有一定数量的依据产品选择材料的相关思考题。希望学生通过学习，能够掌握不同橡胶制品的典型案例、进行橡胶原材料的选择和橡胶的配方设计，达到既掌握基本概念、基本理论又能分析、解决实际问题的目的。书中针对重、难点内容，融入了多媒体信息化资源，便于自学和拓展学习；还通过拓展阅读等栏目，融入具有橡胶专业特色的德育元素，使学习者树立专业自信和行业自豪感。
本书由徐州工业职业技术学院丛后罗、侯亚合担任主编。其中，绪论、情境设计一，情境设计三和情境设计四由丛后罗编写；情境设计二、情境设计五和情境设计七由侯亚合编写：情境设计六由徐州徐轮橡胶有限公司韦帮风高级工程师编写：情境设计八和附录部分由徐州工业职业技术学院宋帅帅编写。全书由丛后罗统稿，徐州工业职业技术学院聂恒凯教授主审。本次修订工作还得到了四川化工职业技术学院杨宗伟教授、常州工程职业技术学院薛叙明教授、南京科技职业学院杨小燕教授、徐州工业职业技术学院朱信明教授和翁国文教授等专家的大力支持和帮助，在此深表感谢! 另外，徐州工业职业技术学院的柳峰、杨慧、王国志、姚亮、杨昭等老师也参与了课程微课视频的讲解和录制，在此一并表示感谢。
由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者给予批评指正。

编者
2023年8月

第一版前言
本书是高职高专规划教材，是按照对高职高专人才培养指导思想，在广泛吸取近几年高职高专人才培养经验基础上，根据2003年所制订的《橡胶材料与配方》编写大纲编写而成的。
本书共两篇十一章，上篇主要介绍橡胶原材料，下篇主要介绍橡胶配方原理、配方设计的方法以及特种橡胶的配方设计。
根据高职高专高分子材料类橡胶专业的培养目标，本书在编写上力求做到从实际出发，以提高学生动手能力为主，能够反映现代橡胶工业的发展水平和发展方向，内容安排上力求体现高职教育的特色，以实用和够用为目的。章前有学习目标，章后有一定数量的思考题。希望通过本课程的学习，学生既能够掌握橡胶原材料和橡胶的配方设计的基本概念、基本理论，又能够提高分析问题和解决问题的能力。
本书绪论、第一章、第六章、第十一章由聂恒凯编写，第三章、第四章、第五章由罗成杰编写，第七章、第八章、第十章、附录由丛后罗编写，第二章、第九章由侯亚合编写。全书由聂恒凯主编，朱信明主审。
参加审稿的还有杨宗伟、翁国文、潘文群等，在此致以深深的谢意。
由于笔者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请使用本书的师生和读者给予批评指正。

编者
2004年3月

第二版前言
本书力求体现新时期高职教育工作过程导向的任务驱动模式，材料部分根据产品要求进行典型案例分析。考虑到目前国内橡胶企业产品出口较多，教材力求考虑欧洲市场和美国市场对于橡胶助剂使用的限制及欧美标准的具体要求，适当增加了新型橡胶助剂使用性能特点，特别是不利于绿色环保的限制，尽可能地真实反映现代橡胶工业发展动态，对于从事橡胶行业的工程技术人员有很好的指导作用，使用群体得以扩大。
1. 本教材是按照高职高专人才培养指导思想，在广泛吸取近几年高分子材料类高职高专人才培养经验基础上，根据2007年制订的国家“十一五”规划教材《橡胶材料与配方》编写大纲编写而成的。
2. 本教材对生胶的基本特性、加工与配方进行综合讲解，力求将新工艺、新材料、新方法融入教学内容中，使学生能够对橡胶企业的材料选用原则、配方设计方法有一个系统的学习，从而为学生建立起工科学生应具备的工程化概念服务。
3. 在第二章橡胶硫化体系中，吸取了部分典型轮胎企业对于环境友好型硫化体系所选用的硫化助剂，同时从具体案例、项目分析入手，采用边讲边练方式。其他章节增加一些纳米材料、偶联剂等新材料的应用。
4. 根据高职高专职业教育特点，对于部分反应机理等进行了淡化处理，严格按照高职高专人才培养方案制订原则意见所要求的人才培养必须以工作过程为导向的目标，以“必需、够用”为基本出发点，密切结合橡胶生产过程，为后续典型产品生产案例分析和生产过程方案的制订提供有力保障。
5. 本书配备一定数量的实践性思考题，部分思考题与书中所讲授的内容形成了互补关系；还有些开放型思考题，对理解课程内容有很大帮助，并且对今后从事橡胶配方设计、橡胶制品开发、成本核算等有实用价值。本教材力求在能力目标中注重学生职业素养的培养，同时也注意培养学生生产实际中分析问题和解决问题的能力。
此次修订主要由聂恒凯在第一版的基础上完成，不足之处欢迎指正。

编者
2009年3月

第三版前言
本次教材的再版与第二版相比，注重典型橡胶制品的材料选择，将目前橡胶工业高速发展的汽车用橡胶制品、耐热性橡胶制品作为案例，结合国内橡胶制品发展，按照橡胶制品配方设计的原材料的选择与论证方法，增加了橡胶制品的性能指标，并指导学生按照性能指标的要求进行原材料的性能对比，从而选择满足橡胶制品性能要求的各种配合剂；与此同时增添了部分新型的橡胶助剂和目前发展速度较快的热塑性弹性体的内容，使教材更加贴近生产实际需要，为从事本专业的学生和工程技术人员提供很好的帮助。
本书共两篇八个教学情境设计，上篇主要依据典型橡胶制品介绍橡胶原材料，下篇主要根据不同橡胶制品介绍橡胶配方原理、配方设计的方法以及特种橡胶的配方设计。
根据高职高专高分子材料类橡胶工程技术专业的培养目标，本书在编写上力求做到从实际出发，以提高学生动手能力为主，能够反映现代橡胶工业的发展水平和发展方向，内容安排上力求体现高职教育的特色，以实用和够用为目的。每个教学情境设计开始都有学习目标，后面都有一定数量的依据产品选择材料的相关思考题，希望通过本课程的学习，学生既能够通过教学情境设计掌握不同橡胶制品典型案例进行橡胶原材料的选择和橡胶的配方设计，又可以达到掌握基本概念、基本理论，并且提高分析问题和解决问题的能力的目的。
本书绪论、情境设计一、情境设计六由徐州工业职业技术学院聂恒凯编写，情境设计二、情境设计七由徐州工业职业技术学院侯亚合编写，情境设计三、情境设计四由四川化工职业技术学院黄勇编写，情境设计五、附录部分由威海职业技术学院滕进丽编写，情境设计八由徐州工业职业技术学院宋帅帅编写。全书由聂恒凯、侯亚合主编，徐州工业职业技术学院朱信明、韦帮风主审。
参加审稿的还有四川化工职业技术学院的杨宗伟、徐州工业职业技术学院的翁国文、常州工程职业技术学院的薛叙明、南京化工职业技术学院的杨小燕、威海职业技术学院的王书忠等，在此一并致以深深的谢意。
由于笔者水平有限，书中可能存在不足之处，恳请读者给予批评指正。
本书电子资源可登录化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn上下载。

编者
2015年5月