橡胶的配合与开炼机混炼工艺

橡胶工程教研室橡胶的配合与开炼机混炼工艺主讲人吴明生橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology一、实验目的（1）使学生熟悉并掌握橡胶配合方法；（2）熟练掌握开炼机混炼的操作方法、加料顺序；（3）了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素；（4）培养学生独立进行混炼操作的能力；（5）掌握混炼胶的质量检验方法。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology二、实验设备及工作原理1、实验设备ф160×320mm双辊筒开炼机，上海机械技术研究所产品。前辊筒（慢辊）转速：（24±1）r/min辊筒速比:前辊转速:后辊转速=1.0∶1.4两辊筒间隙（可调）：0.2～8.0mm橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology开炼机结构示意图橡胶开炼机橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology2、工作原理两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相对回转，加胶包辊后，在辊距上方留有一定量的堆积胶，堆积胶拥挤、绉塞产生许多缝隙，配合剂颗粒进入到缝隙中，被橡胶包住，形成配合剂团块，随胶料一起通过辊距时，由于辊筒线速度不同产生速度梯度，形成剪切力，橡胶分子链在剪切力的作用下被拉伸，产生弹性变形，同时配合剂团块也会受到剪切力作用而破碎成小团块，胶料通过辊距后，由于流道变宽，被拉伸的橡胶分子链恢复卷曲状态，将破碎的配合剂团块包住，使配合剂团块稳定在破碎的状态，配合剂团块变小。胶料再次通过辊距时，配合剂团块进一步减小，胶料多次通过辊距后，配合剂在胶料中逐渐分散开来。采取左右割刀、薄通、打三角包等翻胶操作，配合剂在胶料中进一步分布均匀，从而制得配合剂分散均匀并达到一定分散度的混炼胶。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology3、开炼机混炼过程（1）包辊胶料的包辊性取决于：①胶料的性质，如格林强度、断裂拉伸比、最大松弛时间等；②辊筒温度，在胶料Tg以上几十度的范围内包辊性好；③剪切速率：剪切速率提高（减小辊距）可改善胶料的包辊性。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology（2）吃粉影响吃粉快慢的因素：①生胶的黏度低，易吃粉；②辊筒温度高，易吃粉；③配合剂的粒径大，结构低，用量少，易吃粉；④左右摆动加料，吃粉快；⑤堆积胶适量，吃粉快。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology（3）翻炼（捣胶）目的：加快配合剂分散，提高配合剂分散均匀性。方法：斜切法、直切法、抽胶法、三角包法等。影响配合剂分散性的因素：①胶料的黏度低，分散性差；②辊筒温度高，分散性差；③配合剂粒径小，结构低，分散性差；④配合剂与生胶的相容性差，分散性差；⑤辊距大，分散性差。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology三、实验步骤1、根据实验配方，准确称量生胶和除液体软化剂以外的各种配合剂的量，观察生胶和各种配合剂的颜色与形态；2、检查开炼机辊筒及接料盘上有无杂物，如有先清除杂物；3、开动机器，检查设备运转是否正常，通热水预热辊筒至规定的温度（由胶种确定）；橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology不同胶料开炼机混炼时辊筒温度胶种辊温℃前辊后辊天然胶55～6050～55丁苯胶45～5050～55氯丁胶35～4540～50丁基胶40～4555～60丁腈胶≦40≦45顺丁胶40～6040～60三元乙丙胶60～7585左右氯磺化聚乙烯40～7040～70氟橡胶23—2777～8777～87丙烯酸酯橡胶40～5530～50橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology4、将辊距调至规定大小（根据炼胶量确定），调整并固定挡胶板的位置；辊距大小与装胶量的关系胶量（克）30050070010001200天然胶/mm1.4±0.22.2±0.22.8±0.23.8±0.24.3±0.2合成胶/mm1.1±0.21.8±0.22.0±0.25、将塑炼好的生胶沿辊筒的一侧放入开炼机辊缝中，采用捣胶、打卷、打三角包等方法使胶均匀连续的包于前辊，在辊距上方留适量的堆积胶，经过2~3分钟的滚压、翻炼，形成光滑无隙的包辊胶；橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology6、按下列加料顺序依次沿辊筒轴线方向均匀加入各种配合剂，每次加料后，待其全部吃进去后，左右3/4割刀各两次，两次割刀间隔20秒钟；加料顺序：胶料→小料（固体软化剂、活化剂、促进剂、防老剂、防焦剂等）→大料（炭黑、填充剂等）→液体软化剂→硫黄和超速级促进剂7、割断并取下胶料，将辊距调整到0.5mm，加入胶料薄通，并打三角包，薄通5遍；8、按试样要求，将胶料压成所需厚度，下片称量质量并放置于平整、干燥的存胶板上(记好压延方向、配方编号)待用。9、关机，清洗机台。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology四、影响因素1、胶料的包辊性胶料的包辊性好坏会影响混炼时吃粉快慢、配合剂分散，如果包辊性太差，甚至无法混炼。2、装胶容量装胶容量过大，增加了堆积胶量，使堆积胶在辊缝上方自行打转，失去了起折纹夹粉作用，影响配合剂的吃入和分散效果，延长混炼时间，胶料的物性下降，同时会增大能耗，增加炼胶机的负荷，易使设备损坏。如果装胶量过少，堆积胶没有或太少，吃粉困难，生产效率太低。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology3、辊距减小辊距，剪切变形速率增大，橡胶分子链和配合剂团块受到的剪切作用增大，配合剂团块容易破碎，因此有利于配合剂的分散，但橡胶分子链受剪切断裂的机会也增大，容易使分子链过度断裂，造成过炼，橡胶分子量降得过低，使胶料的物理机械性能降低。辊距过大，剪切作用太小，配合剂不易分散，给混炼操作带来困难。4、速比与辊速速比和辊速增大，会加快配合剂的分散，但对橡胶分子链剪切也加剧，易过炼，使胶料物性降低，使胶料升温加快，能耗增加。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology5、辊温随辊温升高，胶料的粘度降低，有利于胶料在固体配合剂表面的湿润，吃粉加快；但配合剂团块在柔软的胶料中受到的剪切作用会减弱，不容易破碎，不利于配合剂的分散，结合橡胶的生成量也会减少。6、加料顺序混炼时加料顺序不当，轻则影响配合剂分散不均，重则导致焦烧、脱辊或过炼，加料顺序是关系到混炼胶质量的重要因素之一。7、加料方式固定位置吃粉，吃粉时间延长，吃粉慢，配合剂由吃入位置分散到其他地方需要的时间延长，不利于配合剂的分散。沿辊筒轴线方向均匀撒在堆积胶上，使堆积胶上都覆盖有配合剂，这样会缩短吃粉时间。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology五、混炼胶的质量检验1、观察法看混炼胶表面是否光滑发亮，观察切割断面是否有疙瘩或气孔。2、性能测试法（1）取不同部位的三块胶料测门尼黏度及门尼应力松弛时间。门尼值或松弛时间接近，混炼胶质量均匀。（2）取不同部位的三块胶料测硫化特性参数。（3）取不同部位的三块胶料测密度或硬度；（4）测硫化胶的拉伸性能和撕裂性能，数据集中的，质量好；橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology3、炭黑分散度的检验方法1：ASTMA法、ASTMB法；方法2：炭黑分散度仪检测；方法3：表面粗糙度仪检测。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology六、复习思考题1、说明开炼机混炼的加料顺序。2、简述开炼机混炼的工作原理。3、开炼机混炼工艺包括哪几个过程？4、影响胶料包辊性的因素有哪些？5、影响吃粉和分散的因素各有哪些？6、影响开炼机混炼的因素有哪些？各是如何影响的？7、如何鉴定混炼胶的质量？橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology七、实验报告开炼机每批混炼工艺试验报表，应记录：开始混炼时辊筒温度、辊筒转速、辊距、混炼时间、加料顺序、混炼胶质量与原材料总质量的差值及开炼机类型、操作者姓名、日期。实验报告内容：实验目的；实验设备名称、型号、生产厂家；实验原理；实验步骤；实验结果（含配方）及误差分析；影响因素；复习思考题。橡胶工艺实验ExperimentofRubberTechnology八、参考标准GB6038-93ISO/DIS2393-1989HG/T3-1615