橡胶制品工艺

1第章橡胶制品第一节橡胶原材料及初步加工1生胶（1）通用橡胶（2）特种橡胶2配合剂（1）活化剂（2）硫化促进剂（3）防老剂（4）补强填充剂（5）软化增塑剂（6）硫化剂（7）着色剂（8）操作助剂3骨架及织物（1）种类（2）预处理4原材料初步加工（1）烘胶（2）切胶（3）破胶第二节橡胶的塑炼、混炼1塑炼（1）原理（2）工艺（3）设备2混炼（1）原理（2）工艺（3）设备（4）质量与检验第三节橡胶半成品的压延、压出1压延（1）压片（2）压型（3）织物贴胶（4）织物擦胶2压出（1）胎面压出（2）胶管压出（3）胶片压出（4）钢丝包胶（5）电缆压出第四节汽车轮胎生产过程第五节运输带生产过程第六节胶管生产过程第七节三角带生产过程第八节胶鞋生产过程第九节模制品生产过程第十节乳胶制品生产过程第十一节再生胶生产过程绪论:橡胶制品是多门类、多品种、多规格的一类高分子材料。产品广泛应用于国防、交通、航天航空、航海，冶金、化工、机械、食品、医药等国民经济各个部门。作为生产橡胶制品的橡胶工厂，也因其生产的橡胶制品的种类不同而各有各的不同。在生产实习的过程中，作为每一个学生，都必须在实习过程中了解和理解各个不同的生产方法、生产过程和原理，以便在今后专业课的学习中能理论联系实际，理解生产过程中的工艺和方法。缩短理论学习与生产实际之间的距离。这就是生产实习的最高目标。橡胶制品工厂§-1原材料一、生胶生胶是橡胶制品制造的主体材料，橡胶制品应用广泛，不同的橡胶制品应用场合不同，所使用的生胶也不同。如，天然橡胶由于综合物机性能好良好，所以往往应用于汽车轮胎等对物理机械性能要求高的地方。但由于天然橡胶中的双键较多（即不饱和度高）易于与空气中的氧等作用（即老化）引起性能劣化，影响使用寿命，往往多与丁苯、顺丁胶并用，改善性能，降低成本；橡胶制品若需要在耐油的环境下工作，天然橡胶在油中能产生溶胀而受到损坏，只2能改用丁晴橡胶等耐油性能好的橡胶；若在人体中应用，作用与心脏瓣膜，心室导管，或整容用材料，只能使用硅橡胶，硅橡胶在人体中相容性最好，不易产生生物排异作用；如制造橡胶水坝，则多用耐天候老化好的氯丁、丁基或三元乙丙橡胶。由于橡胶的品种很多，按类型分几十种，按牌号几百种之多。一般分类有通用橡胶和特种橡胶之分；还有按饱和橡胶与高不饱和橡胶分；极性橡胶和非极性橡胶之分类法。通用橡胶有：天然胶、丁苯胶、顺丁胶、丁基橡胶、氯丁胶、丁腈胶、氯化聚乙烯、三元乙丙等。特种橡胶有：硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、氟醚橡胶、氟腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯等。各种橡胶的基本性能可以在橡胶工业手册中得到详细的介绍不同类型的橡胶厂由于制品需要，所用橡胶也不同，但一般可以进行大致的分类轮胎厂：天然胶、丁苯胶、顺丁胶、作为轮胎外胎的主体材料，内胎用丁基胶，在子午胎的气密层用氯化丁基胶，作为生产工具用的隔膜和胶囊用丁基胶制作，在斜交胎中的三角胶，一般使用较多的再生胶。胶管、胶带厂：天然胶、丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶、丁腈胶、再生胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料和部分胶乳。橡胶模制品厂：各种橡胶均有使用。由于橡胶种类不同，其性能指标，包装、初始.粘度、加工性能等均不同；即使同一种橡胶，其加工的工艺不同，它们的性能也不同；如丁苯橡胶就有乳聚丁苯和溶聚丁苯之分，其中乳聚丁苯就有高温丁苯（1000系列）、低温丁苯（1500系列）、低温丁苯炭黑母炼胶（1600系列）、低温充油丁苯橡胶（1700系列）、低温充油丁苯炭黑母炼胶（1800系列）、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶等多个系列品种，其性能差异、用途各有侧重。二、橡胶用原材料配合剂橡胶配合剂是多种类，各自在橡胶有有不同的功能。按其功能分类，可以分为七大类:一．交联剂：橡胶是线形长链大分子。早期橡胶制品是纯胶乳制成，受温度影响较大。如早期用乳胶做成的防水雨衣，冬天变硬，而夏天又受热变软，温度升高后发粘，影响使用。自从固特异（GOODER）发明硫磺在橡胶中应用后，硫磺交联剂的作用就是把线形分子化学反应交联成为网状体型结构，从而改变耐温性能,大大扩充橡胶制品的应用领域。由于硫磺成本低廉，来源丰富，硫化橡胶质量好，至今仍然广泛应用于橡胶工业。除了硫磺，还有其他类型的交联剂，如表所示：表1-1名称外观密度熔点ºCPH值硫磺粉淡黄色粉末1.96~2.07114~118≥4.4硒红色或灰色粉末4.26~4.28217碲灰色粉末或晶体6.24452二硫化吗啡啉灰棕色或白色结晶粉末1.32~1.38≥120过氧化苯甲酰白色或黄色粉末1043叔辛基苯酚甲醛树酯黄色到浅棕色75~90就橡胶工业而言，应用最广的交联剂，仍旧是硫磺。故交联过程又俗称为“硫化”的习惯。各种交联剂的应用，按胶种和用途不同而不同。二．促进剂：单用硫磺硫化天然胶，硫化速度太慢，为保证使用性能，过去常用低温（120-130℃）长时间硫化此类橡胶制品，这样的生产方式制造的制品，性能难以满足各种用途的使用，而且费时费工，劳动成本高。人们在长期探索提高硫化速度的方法，逐渐形成目前各种橡胶应用的各种类型促进剂。常用促进剂见表1-2表—1-2常用促进剂名称化学名称外观相对密度熔点ºC硫化速度促进剂M2-硫醇基苯并噻唑淡黄色粉末1.42≥170半超促进剂DM二硫化二苯并噻唑淡黄色或淡玫瑰色粉末1.50186半超促进剂D二苯胍中等促进剂CZN-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺淡黄色粉末1.31~1.34≥94超速促进剂NSN-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺淡黄色或棕色粉末1.29≥105超速促进剂TT二硫化四甲基秋兰姆白色或白色粉末1.29≥136超超速促进剂H六次甲基四胺白色至淡黄色结晶粉末1.3慢速兼有增粘剂的功能促进剂PZ二甲基二硫代氨基甲酸锌白色粉末1.65~1.74257超超速图-各种促进剂的类型：其中，目前最常用的有：秋兰姆，次硫磺胺类，噻唑，醛胺和胍类等。一般单用一种促进剂往往不能满足各种性能和加工的要求，往往采用并用的方法产生协同效应，或提高硫化速度，或改善抗焦烧性能或满足某些性能的需要。促进剂的用法产生许多典型的并用方法，在此不作过多介绍。三．硫化活性剂：有机促进的作用往往离不开活性剂的配合。常用的活性剂有ZnO，硬脂酸。作为硫磺硫化体系的典型用法，一般ZnO.3.5-5份/100份橡胶。硬脂酸为1-25份/100份橡胶。四．防老剂橡胶在应用时受光、热、氧的作用裂解，产生自由基。自由基通过连锁反应，加快橡胶老化作用，使橡胶制品的使用寿命缩短。应用一些自由基终止剂终止，终止劣化过程中产生的自由基，便能提高橡胶制品的寿命，这类物质常称为防老剂。防老剂分为化学防护和物理防护两类。物理防护剂在橡胶制品表面形成防护膜，阻止氧、臭氧对橡胶分子的攻击。常用有石蜡。石蜡在橡胶中溶解度为1-1.5%。在温度升高或硫化后，能自行渗出表面形成保护膜，减轻氧的侵害。化学防护剂有醛-胺类、酮-胺类、二芳基仲胺、烷机基芳基仲胺、芳香二伯胺和取代酚等等。橡胶的老化主要是光、热、氧的作用，产生自由基，引发4橡胶降解反应，失去使用价制而报废。防老剂的作用就是及早终止自由基，防止降解的链锁反应。常用的化学防老剂见下表1-3表1-3各种防护剂名称化学名称外观相对密度熔点ºC用量（份）防老剂RD2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物琥珀色至白色粉末74（软化点）0．5~2防老剂AW6-乙氧基-2，2，4-3甲基-1，2-二氢化喹啉褐色粘稠液体1.029~1.0311~2防老剂BLE丙酮和二苯胺高温反应产物深褐色粘稠液体1.291~4防老剂AN-苯基-α-萘胺黄褐色至紫色结晶块状物1.16~1.17521~4防老剂DN-苯基-β-萘胺浅灰色至浅棕色粉末1.181041~2防老剂4010NAN-异丙基-N'–苯基对苯二胺紫灰色片状结晶1.17701~3防老剂4010N-环己基-N'-苯基对苯二胺灰白色粉末12.291100.15~1防老剂2642,6-二叔丁基-4-甲基苯酚白至淡黄色结晶粉末1.0468~700.5~3每种防老剂的一定的防护作用，单用时，往往有某种环境或单一条件下有较好的防护作用。如防热氧或臭氧老化等,不可能兼备,若用两种或两种以上的防老剂,则能取得综合防护的作用较好的协同作用。所以,在不同场合下使用的橡胶制品，应根据工作条件选用合适的并用方法，是橡胶配方设计人员必备的基本功。五．填充补强剂对橡胶制品的研究应用中，炭黑的应用是一个重大的转折。因为纯胶制品（如天然胶）尽管在硫化完善的情况下，有较好的使用性能，但其他性能如耐磨性能处于较低的水平。应用炭黑后制品的耐磨性能大大地提高，尤其是汽车轮胎，其行驶里程能提高100%，或者更多，这是其一。由于橡胶（生胶）的价格较高，在一些性能要求不变的制品中，较高的含胶量，使制品价格偏高、性能过剩。在这种场合下，性能要求较高的制品加入炭黑补强和填充，性能要求较低的制品，适当加入一些价格低的低廉的粉体材料如陶土碳酸钙等，在减少全胶量降低成成本，保证性能达到要求，是非常有益的；对于合成橡胶，炭黑的作用还不止这些，还有另外的一些性能改善，如由于碳黑结构特点，其表面会有羟基。羟基等含氧基团。并且粒度很细（纳米级尺寸）比表面积很大（每克碳黑能吸附80-120ml=丁脂），会对橡胶有补强作用。尤其是合成胶。如丁苯胶顺丁胶，纯胶硫化胶强度仅为2-3Mpa强度。填充碳黑以后其硫化胶最高可以提高到30Mpa（10倍）。橡胶用碳黑不光有补强作用，因价格低于生胶，故兼有填充的作用，减少含胶量。无定型二氧化硅粉体是仅弱于碳黑的补强作用的材料，也叫白炭黑。也是橡胶工业常用的浅色填充补强剂。以前常用于白色制品。目前对白碳黑的研究有新的发现。良好的分散，合理的界面作用，能使轮胎的生热降低。抗撕性能增高。所谓绿色轮胎，离不开白炭黑的作用。其5他填料，如碳酸钙、陶土、重晶石粉。、云母粉等等一系列无机粉体，用作廉价填充作用，兼改善某种性能。如加入重晶石粉，能提高橡胶制品的比重；加入云母粉能提高橡胶的电性能；耐酸制品需填充不与酸发生反应的无机粉体。这些填料的应用，在配方研究中都有典型的例子。表---为一些炭黑的基本参数名称ASTM粒径nm吸油值cm3/g吸碘值g/kg着色强度超耐磨N11011~191.13145124中超耐磨N22020~251.14121115高耐磨N33026~301.0282103细粒子炉黑N44031~390.6050/快压出N55040~481.2143/高结构半补强N76561~1001.1131细粒子热裂炭黑N880101~2000.50//中粒子热裂炭黑N990201~5000.40//炭黑的品种很多,在此仅仅列出有代表性的几种,即使在同一系列，也有高、中、低结构之分。表为一些填料的基本参数名称外观粒径nm表面积m2g相对密度吸油值m3/g白炭黑(二氧化硅)白色无定形粉末8~15200~3802.101.5~2.0陶土(含水硅酸铝)浅色至灰黄色粉末325目///无水硅酸铝白色粉末1~1.5um/2.2~2.63/轻质碳酸钙白色粉末1~3um/2.4~2.7/滑石粉白色或淡黄色片状结晶2~6um/2.7~2.8/硅酸钙白色粉末0.2~0.3um/1.9/六．软化增塑剂能提高橡胶混炼胶的加工性能，提高橡胶制品的柔性。成型性能的材料叫增塑剂。不同的橡胶用不同的软化增塑剂，如丁腈胶常用二丁酯、二辛酯类、天然胶常用松焦油、天然/丁苯常用高芳油、天然/顺丁常用机油（或六线油）等，都遵循相似者相容的基本原则；软化增塑剂用量与橡胶制品的硬度有直接的关系，随着用量增加，橡胶制品的硬度随之下降。当然，橡胶使用的环境和要求的差异，对软化增塑剂的种类、用量都不尽相同。增塑剂分物理增塑剂和化学增塑剂。物理增塑剂：一般以油类，酯类填充于橡胶中使胶料降低加工粘度。有与橡胶相容性好，不迁移，挥发性小，改善耐寒性能等作用。目前常有如下几类：1.石油系列增塑剂：典型产品，三线油、六线油、石蜡、10#机油、30#机油、50#机油、变压器油2.煤焦油增塑剂：煤焦油、液体古马隆、固体古马隆。3.松油增塑剂：松焦油4.脂肪油系