橡胶胶料的硬度调整方法

通过选择橡胶的分子量、分子量分布、橡胶的极性等可知：橡胶分子量越大，则游离末端数越少，有效链数越多，硬度越大；橡胶分子量分布的变宽时，硫化胶的硬度下降，这是因为分子量分布较宽时，低分子量组分增加，游离末端效应加强，同时分子较低的部分可起软化增塑的作用，导致硬度降低；橡胶分子链刚性和分子间作用力对硬度影响较为显著，在橡胶大分子主链上带有极性原子或极性基团的CR、NBR、ACM、PU等橡胶，分子间作用力大，胶料的硬度较大。
调节交联密度也可在一定范围内改变橡胶硬度，交联密度增加，硫化胶的硬度增加。交联密度的大小是通过调整硫化体系中的硫化剂、促进剂、活性剂等配合剂的品种和用量来实现的，其中主要是硫化剂和促进剂的品种和用量。硫黄可调节胶料的硬度。一般软质橡胶中，硫黄用量为0.2-5份；硫黄用量5份以上为半硬质胶，硫黄用量35-50份，则可制成硬度很高甚至交联饱和的硬质橡胶。例如造纸胶辊胶料，对天然橡胶胶料，硫黄用量若增加1-3份，硬度就会提高5度；对天然/丁苯/顺丁并用胶，硫黄用量增加1.5-4份，提高硬度5度；印染浅色胶辊胶料，硫黄量增加2-4份，提高硬度5度。这种方法制得的产品具有适宜的弹性，胶料自黏性好，利于操作，但耐热性差。橡胶衬里用天然胶的胶料也是用硫黄来调整硬度，以获得软质胶、半硬质胶、硬质胶（含硫黄39-43份）。
对硅橡胶来说，提高硫化剂（过氧化物）用量胶料的硬度也可提高，但增加结构控制剂用量会使胶料的硬度下降。活性高的促进剂，可提高胶料的硬度。秋兰姆类、胍类和次磺酰胺类促进剂的活性较高，其硫化胶的硬度也比较高。TMTD具有多种功能，兼有活化、促进及硫化的作用，因此采用TMTD可以有效地提高胶料的硬度。当硫化程度一定时，以-C-C-交联键为主的硫化胶，硬度迅速增大，而以多硫键为主的硫化胶，硬度增大的速率非常缓慢。总体说来，硫化程度增大到一定程度时，硬度按下列顺序递减：-C-C->-C-S-C->-C-Sx-C-，这是因为多硫键应力松弛的速率比较快。在配方设计中，为了保持硫化胶硬度恒定不变，需要减少多硫键含量而减少硫黄用量时，应当增加促进剂的用量。使硫黄用量和促进剂用量之积（硫黄用量x促进剂用量）保持恒定。此外，采用秋兰姆类、氨基甲酸盐类超速促进剂会比噻唑类、次磺酰胺类有更高的硬度与定伸应力。
调节填料用量是调节胶料硬度的重要方法之一，填料的品种和用量是影响硫化胶硬度的主要因素，其影响程度比生胶的性质和硫化体系要大得多。橡胶中加入填料将使刚性增大，硬度增大。不同类型的填料对硫化胶硬度的影响是不同的，结构性高、粒径小、活性大的炭黑，硬度提高的幅度较大。在炭黑用量相同的情况下，结构性对硬度的影响最大、最为明显，这是因为炭黑的结构性高，说明该炭黑聚集体中存在的空隙较多，其硫化胶中橡胶大分子的有效体积分数也相应减少较多。白炭黑粒子小胶料的硬度高。
软化增塑剂也是调节硬度的方法之一，橡胶中加入软化增塑剂，增加了橡胶分子链之间的距离，减弱了分子间的作用力，橡胶的硬度变小。硬度在55以下的橡胶制品，往往使用一定量的软化增塑剂来调整硬度，以达到要求。
调节胶料的硬度，除了合理地选择生胶材料、硫化体系、补强填充体系、软化增塑体系外，也可在橡胶分子中引入某种树脂原料，或者将橡胶与某些树脂并用。树脂类的材料内聚能密度比橡胶大得多，往往可以明显地提高制品的硬度。例如橡胶与高苯乙烯树脂并用，能制成高耐磨性的鞋底，硬度可达Shore A85-90。橡胶与PVC、PE、PP、EVA等塑料并用，其并用比例不同，制品的硬度可作大范围地调整，但同时应注意并用树脂后对胶料其他性能的影响。
采用烷基酚醛树脂/硬化剂并用体系，可显著提高胶料的硬度。该树脂加入胶料后，在硬化剂作用下，可与橡胶生成三维空间网络结构，使硫化胶的Shore A硬度达到95。常用的酚醛树脂有：苯酚甲醛树脂、烷基间苯二酚甲醛树脂和烷基间苯二酚环氧树脂。所用的硬化剂有六亚甲基四胺、RU型改性剂和无水甲醛苯胺等含氮的杂环化合物。
增硬剂苯甲酸可使未硫化胶变软，易于操作，而使硫化胶变硬，这对大量填料的胶料十分有益，而且能防止胶料焦烧。在子午线轮胎硬质三角胶中加入3份苯甲酸，硫化胶硬度可提高5-6。
在丁腈橡胶中采用多官能丙烯酸酯低聚物（低聚酯、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸锌）、热熔性酚醛树脂并用，可以有效地提高硫化胶的硬度。
此外，在胶料中添加MgO，对填料表面进行活化改性处理，也有一定程度的增硬效果。