橡胶配方RCAD2003优化系统在NBR密封制品配方研究中的应用

橡胶配方RCAD2003优化系统在NBR密封制品配方研究中的应用 辛振样荨(橡胶配方RcAD2003优化系统在NBR密封制品配方研究中的应用 265 橡胶配方RCAD2003优化系统在NBR 密封 制品配方研究中的应用 辛振祥，刘 莉，桂亮，管林舟，高立君 (青岛科技大学(山东青岛266042) 摘要:运用RcAD2003配方优化系统的均匀试验对NBR密封制品配方进行研究(对于三变量配方仅 8 次试验即可通过优化耨到综舍性能满足的配方(利用本系坑对丙烯酸锌对N职与金属骨架材料的粘台性用 能进 行研究。结果表明，丙烯酸锌的加^大大提高了胶辩与金属骨架材料的粘台强度( *?词:RcAD2003;配方优化系统;均匀试验设计#NBR 均匀设计是王元、方开泰教授将数论用于试 l试验安排殛结果 验设计而创立的一种新的试验 与其它试验设计类似，均匀设计通过均 方法，因抛开了正 交试验的整齐可比性，只考虑试验点在试验范围 匀设计表安排试验，但与正交试验设计法不同，均 内的均匀分布，大大减少了试验次数，试验次数与 匀设计法不仅要使用均匀设计表(还同时要使用 各因素所取水平数相等。以较少的试验点获得最 均匀设计表的使用表。为方便应用，RcAD2003 多的信息口]。但均匀设计因试验次数少，试验数 配方优化系统具有一般windows界面(见图1)， 据处理显得尤为重要。围绕这一问进行了广泛 用户只需输入因素数、 研究，形成了多种数据处理方法，例如逐步回归、 围，系统自动根据使用 水平数及各因素的取值范 遗传算法和神经网络等。由于橡胶配方性能数据 表建立相应的均匀设计表，形成均匀设计试验表。 多采用二次多项式模型拟合，因此多元线性或二 本试验首先根据偏差表选用U。(82×4)表， 次回归是常用的处理方法，而当多水平因素 然后将锌盐、硫化剂DCP和硫黄用量(份)X，，X。 和X，的范围(0?X。?2l，O(4?Xz?L 8，0?Xa 性试验采用二次回归模型时，均匀设计法更具优越 [。]。均匀设计目前大多采用逐步回归分析法。 ?o(6)输人即可得到试验安排表。试验安排及试 验结果见表1。 逐步回归分析虽能给出性能一因素的定量关系，但 试验次数仍不能少于1+m(m+3),2(m是因素 2性能一因素回归方程 数)，在因素数为6时仍需做28次试验。这使得 均匀设计优势不能得到最 由于均匀设计法只强调均匀分散性而不考虑 佳发挥。为解决这一问 题，我们开发了基于均匀设计的RcAD2003配方 整齐可比性，因此表l中的数据不能直接进行比 优化系统，用少于逐步回归的试验次数即可优化 较。均匀设计法的数据分析比较复杂，一般要用 得到准确的回归方程。 回归分析法并借助计算机进行。应用 另外，还应用此系统考察了锌盐，硫化剂 RcAD2003配方优化系统进行数据处理，得到拉 DcP和硫黄三因素对NBR硫化胶性能及其与金 伸强度(K)、撕裂强度(y3)、扯断伸长率(H)、邵 属 行了验尔A型硬度(y5)和100,定伸应力(H)的回归 骨架材料的牯台性能的影响。并对优化结果进 证。 方程: 266 第二届全国橡胶工业用织物和骨架材料技术研讨会论文集 15t增塑捌DOP 16( 洼:母炼胶基础配方为NBR 100(炭愚86，白炭黑 1587X}+0(094 一O(708 Y2—13(463 一0(578 38x2+1(514 5x3+0(036 101x;一 99Xl X3O(079 839X;+0(07l 323X1X2+O+079 892XlX3一O(098 017X2 47x}一O(439 18x;一 Y3=46(112 6+O(594 8xl+0(731 4lX:一3(189 3X，一0(262 7X2x30(742 77X;一O(347 51xlX2+0(979 82XlX3+1(128 3x2+43y|624733 1—80(954 4x3+3(305xi一2(275xl— 一((635 9xl—17(745 辛振祥等(橡胶配方RCAD2003优化系统在NBR密封制品配方研究中的 应用 21(626X;一3(115X。X2+7(356 4XlX3+6(437 9X2X35—5(408 E=68(576 6xl一3(812 5x2+8(052 3l x{+o(631 (491 22x;一7x3+o o(787 96x;+0(797 5 89X1X:+O(547 42XlX3一1(408 x2X3 Y6=一1_371一O(206 38Xl—O(0604 91Xz+l_801 8x3+0(086 256X;+o(082 832xi+ 0(082 275X;+O(336 44xlxz一0(140 34x1X，一o(413 15X2X3 式中，x。，恐和x。均为水平数。 对比，见表2。从表2可以看出，计算值与实测值 7? 利用回归方程计算出性能值，与实测值进行十分接近。 寰2回归方程性能计算值与实测值对比 3与金属材料的粘合性能 试样为450碳钢，尺 mm×25 mmx120 寸为2 mm，磷化处理未涂粘合剂。NBR与试样硫 粘合后，180。剥离强度在电子拉力机上测定，化 如图2所示。由图2可以看出，硫黄用量为结果 O(5 份时，胶料粘合强度随硫化剂DcP用量增大而提 一__目z姜越瞩啦与I| 高。并在硫化剂DCP用量为1(36份时达到擐大 值。这是因粘合强度与分子链运动及胶料强度有 关，随着硫化剂DcP用量增大，胶料的交联密度 增大，粘合强度提高，但交联密度继续增大限制了 硫化荆DcP用量,份 分子链运动，粘合强度开始下降“]。 从综合性能考虑(将硫化剂DCP的用量固定 田2硫化剂DcP用量对牯台强度的影响 在1(O份考察锌盐对粘合性能的影响，结果见图 太大提高了界面接合力o】。 3。从图3可以看出，胶料粘台强度随锌盐用量增 锌盐与硫化剂DcP存在交互作用，二者对粘 大而显著提高。当锌盐用量为18份时，粘合强度 合性能影响的等高线如图4所示。根据综合性能 达到9 kN?m,。金属锌离子的引人在橡胶与 要求可从等高线选取合理的锌盐,硫化剂DcP用 金属界面形成了橡胶一金属离子键，化学键的形成 量配比。 26B 第二届全国橡胶工业用织物和骨架材料技术研讨会论文集 f目z】I),龆暾舡与 Il 锌盐用量,份 田3锌 ?对粘台强度的影响 盐用 4配方优选 田4粘台强度等高线 根据综合性能的要求，选取配方:锌盐12， 硫化剂DCP 0(9，硫黄0(4。对其实测值与回寰3回归方程验证结果 归方程预测值进行对比，结果见表3。由表3可 以看出，预测值与实测值很相近，说明回归方程具 有较好的预测性。 5结论 (1)均匀设计法可大大减少试验次数，应用 RcAD2003优 参考文献: 化得到的回归方程具有较好的预 [1]方开泰(均匀设计与均匀设计表[M]北京:科学出版社， 测性。 1994( (2)锌盐的加入显著提高了NBR与金属的[2]兢钟尧，蔡清教(廖恺(均匀设计法在EPDM配方试验中的 粘合强度，锌盐用量为18份时，180。剥离强度达 应用[J]_橡胶工业，200l，48(9)t 5”，到9 kN?m,。 [3]刘印文(刘拒华(刘浦(橡胶密封制品实用加工技术[M]( 北京;化学工业出版杜，2002((3)用三元二次回归方程优选的NBR密刭 [4]张鞋荣，辛振祥(现代橡胶配方设计[M](北京r化学工业出 制品配方为锌盐(12，硫化剂DCP 0(9，硫黄 版社-2001( o(4。其各项性能均达到期望值。