预分散胶母粒配方设计及生产技术（一）

2026-05-19 11:13:58

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一、预分散胶母粒配方组成与结构

1、配方组成

一般预分散胶母粒配方包括粉体（有效成分）、软化油（或增塑剂）、加工助剂、橡胶载体 4 个组成部分。粉体是预分散胶母粒的有效成分，一般为 50%～80% 的含量；软化油或增塑剂起润湿粉体、降低门尼的作用；加工助剂起分散及润滑作用；橡胶载体主要体现在与母胶的相容性上。

2、理想结构—“海岛结构”

预分散胶母粒的理想结构见图 1 。

粉体作为分散相，载体作为连续相，粉体均匀地分布在橡胶载体中，所以预分散胶母粒具有“高分散”的特点。为达到理想的分散效果，需通过加工设备的剪切分散，过程为：掺合 → 润湿 → 颗粒群解体。

二、粉体对预分散胶母粒配方的影响

粉体作为预分散胶母粒的有效成分，是配方中含量z高的部分，生产企业都极尽所能把含量提高。粉体的表面与橡胶载体接触，因此要想把含量做高，必须了解粉体的表面性质，如比表面积、表面润湿性、表面能、吸附特性、表面电性等。

1、比表面积

比表面积越大，同样的包覆率需要的润湿量越多，粉体颗粒的比表面积，与粒度大小和粒度分布及孔隙率有关。比表面积是控制原料质量的重要指标，同时，还需关注粉体的粒径分布。一般条件简陋的，通过测试原料的吸油值，来反推比表面积变化；有条件的，可以使用激光粒径仪控制。比表面积及粒径分布不稳定会影响预分散胶母粒的门尼，批次间门尼值会相差较大。一般情况比表面积越大，粒径则越小，相同配方的门尼值越高。

2、表面润湿性

表面润湿性是相对于浸润液体而言的（橡胶在剪切力作用下，也可视作高粘度液体）。不同的液体，对粉体表面有不同的润湿性能，导致对粉体的包覆率不同，包覆率决定了软化油的加入量。相同比表面积的粉体，润湿性差，即软化油加入量越多。而过多的软化油容易导致产品在储存过程中析出油。

3、表面能

物料粉碎后产生了新的表面，部分机械能转变为新生表面的表面能。表面能与其结构、原子间键表面官能团有关。表面能越高，越倾向于团聚，吸附作用越强。对无机填料进行有机表面改性实际上就是降低其表面能。表面能是表面张力与比表面积的乘积。一些粒径极小的颗粒，如 ZnO 、 MgO 、白炭黑等，具有高表面能。对于这些原料，在做预分散胶母粒配方时门尼太高，就需要进行表面处理，如使用偶联剂来降低其表面能，以降低门尼，防止团聚，有效提高分散性。

4、吸附特性

当气相或液相中的分子碰撞在粉体表面时，由于之间的相互作用，使一些分子停留在粉体表面。所有粉体都有吸附特性，但吸附能力有差别，吸附特性强的粉体主要是白炭黑和 MgO 等，所以这些原料需要防止吸潮。

5、表面电性

粉体表面的电性是由粉体表面的荷电离子决定，影响表面能、吸附特性等。总之，粉体对整个母胶粒配方影响z大，当有效含量做不高，或门尼太高时，要想办法处理颗粒表面，或者选择颗粒粒径略大的原料。

三、软化油对预分散胶母粒配方的影响

软化油（或增塑剂）的主要作用是润湿粉体表面，一般在预分散胶母粒配方中不超过 10 份，过多的软化油会带来储存问题。

它影响整个配方的主要是其表面张力，因为表面张力越小，其浸润能力越高，相同量的包覆率越高，降低门尼的效果越明显。表面张力是促使液体表面收缩的力。

其影响因素包括：

1. 温度表面张力一般随温度升高而减小。因为温度升高，分子热运动加剧，液体分子之间距离增大，相互吸引力将减小，所以表面张力要相应地减小。
2. 表面接触物质通常不说明接触物质的表面张力值，是液体和该液体的饱和蒸汽或含有其饱和蒸汽的空气接触时的数值。
3. 杂质纯净液体中溶有不同种类的物质时，由于溶液中部分溶质分子进入到溶液的表面层。因此，表面层的结构将变化，分子组成也会改变，分子间作用力随之发生变化，所以表面张力将改变。

关注软化油的运动粘度指标，其高低也间接体现了表面张力的大小。预分散胶母粒通常使用环烷油 NA 作为软化油，在关注运动粘度的同时，还需要关注 CA 、 CN 、 CP 的比例。一般 CA 含量越低，价格越贵。在使用时，还需考虑软化油与载体的相容性。

综上所述，预分散胶母粒配方与粉体和软化油的关系见图 2 。

四、加工助剂的作用

加工助剂主要有分散和润滑的作用，一般用量3～5 份。润滑又分为内润滑和外润滑。

1. 内润滑剂

内润滑剂是聚合物加工过程中减少聚合物分子链间内摩擦力的润滑剂。内润滑剂应与聚合物的相容性良好，可以均匀分散到分子链之间，从而减少分子链的内摩擦，提高聚合物的流动性，改进制品表面光洁度。

2、外润滑剂

为降低聚合物在成型加工过程中与成型加工机械表面的界面摩擦而加入的助剂为外润滑剂。外润滑剂是一种界面润滑，与聚合物的相容性很小，在加工过程中很容易从聚合物的内部转移到表面，在界面处形成一个润滑剂分子层。由于润滑剂间的内聚能低，可以降低聚合物与表面的摩擦力，防止其粘附于机械表面。内外润滑的区分方法，主要看润滑剂和树脂的极性。当润滑剂极性小于树脂极性时，润滑剂极性越大，内润滑作用越大，反之，则外润滑作用越大。但需注意的是，过量的内润滑剂即为外润滑剂，过量的外润滑剂仍为外润滑剂。每一种加工助剂同时兼有外润滑和内润滑作用，只是相对于配方体系主要的侧重点不同而被称为内润滑剂或外润滑剂。预分散胶母粒的加工助剂有 SRPW 、ST 、 PETS 、 ZnFA 等，主要考虑的是熔点，预分散胶母粒加工温度一般不超过 80℃，常规在 60℃出料。