第4期张建明等1均匀设计方法在S2SBR/BR二元共混胎面胶配方设计中的应用201均匀设计方法在S2SBR/BR二元共混胎面胶配方设计中的应用张建明,赵素合,张永(北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘要:用均匀设计方法研究了在选定变化范围内溶聚丁苯橡胶(S2SBR)/BR、促进剂DM/D、炭黑/白炭黑的配比与S2SBR/BR二元共混胎面胶物理性能的关系。研究结果表明,在橡胶配方设计中采用均匀设计方法能准确地揭示硫化胶物理性能与配方组分变量的定量关系,而且试验次数较少。关键词:轮胎;胎面胶;S2SBR;BR;二元共混体系;均匀设计方法中图分类号:TQ33011+1;O212.6文献标识码:A文章编号:100628171(2002)0420201204均匀设计方法已在实验科学的很多领域中得均匀散布的一种试验设计方法,这种方法与正交到了应用,并且日趋成熟[1]。设计方法相似,也是通过设计的表格来进行试验目前,常用的橡胶配方设计方法有正交设计设计,它具有独特的布点方式,其特点表现在:(1)和组合设计等[2],均匀设计方法在橡胶配方设计每个试验的每个水平做一次试验即可;(2)任意两中还很少应用。众所周知,胎面配方试验涉及到个因素的试验点在平面的格子点上,每行每列仅的变量很多,性能指标要求也较苛刻,其中有些性有一个试验点;(3)在均匀设计表中,任意两列组能与配方各组分的关系会出现相互矛盾的现成的试验方案一般并不等价。象[3],因此,要综合考虑配方各组分及用量对硫均匀设计方法比正交设计方法在多因素、多化胶物理性能的影响,以使性能获得较好的平衡。水平试验中更实用且更有效。本工作应用均匀设计方法及其软件定量研究113试验安排溶聚丁苯橡胶(S2SBR)/BR二元共混胎面胶物理S2SBR/BR二元共混体系的均匀设计因素、性能与配方组分变量的关系。变量范围、水平及约束条件示于表1。1实验表1S2SBR/BR二元共混体系的均匀设计111主要原材料因素、范围、水平及约束条件S2SBR,牌号为SL552,日本合成橡胶公司产因素变量范围水平数约束条件X1(S2SBR)50～1005S2SBR+BR为100份品;炭黑,牌号为N234,天津海豚炭黑有限公司产X2(促进剂DM)1～26DM/D并用比为2∶1品;白炭黑,牌号为Hi2Sil255,南昌南吉化学工业X3(炭黑)0～607炭黑+白炭黑为60份公司产品;硅烷偶联剂,牌号为Si69,哈尔滨化工为了消除试验误差,总试验次数定为10次,研究院产品;均匀剂THD,北京化工大学产品。以使一些水平得到重复,提高试验设计的可靠性。112均匀设计方法简介根据以上条件,采用如表2所示的混合水平均匀均匀设计方法是只考虑试验点在试验范围内设计表,试验配方见表3。基金项目:北京市自然科学基金资助项目(2982015)2结果与讨论作者简介:张建明(19732),男,湖北红安县人,中国科学院化211胎面胶物理性能学所在读博士,主要研究高分子物理与化学。根据以上试验安排,测得的S2SBR/BR二元202橡胶工业2001年第49卷表2混合水平均匀设计表U10(5×6×7)共混胎面胶物理性能示于表4。试验次数X1X2X3212数学模型1602.00为了对均匀设计试验结果进行定量分析,必27011210须建立适当的数学模型实践证明二次多项式能38011810,,[3]45011420较好地模拟橡胶配方中变量与性能间的关系。55011430配方组分变量与硫化胶物理性能的数学模型如69011030下77011640:mm880112502Y=β0+6βiXi+6βiiXi+6βijXiXj+ε96011850i=1i=1i<j109011660在本实验中,变量数为3,故数学模型为:Yi=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X1X2+22表3S2SBR/BR二元共混体系试验配方b5X1X3+b6X2X3+b7X1+b8X2+试验编号S2SBR/BR促进剂DM/D炭黑/白炭黑2b9X3160/40210/1100/60回归分析270/30112/01610/50213380/20118/01910/50依据以上数学模型,用计算机对试验结果进450/50114/01720/40行回归分析,可得到硫化胶物理性能与配方组分550/50114/01730/30变量之间的数学关系式。690/10110/01530/30770/30116/01840/20在回归方程的显著性检验(F检验)中,选择880/20112/01650/10置信度为95%,即当F检验值大于F检验的临界960/