橡胶塑炼与混炼

1第十一章生胶的塑炼工艺.....................................................................................................2§11.1生胶的塑炼原理....................................................................................2一．塑炼的定义................................................................2二．塑炼的目的和要求..........................................................2三．生胶的增塑方法和原理......................................................2§11.2可塑性的测定方法..............................................................................4一．压缩法....................................................................4二．旋转扭力法—门尼（Mooney）粘度法..........................................4三．压出法....................................................................5§11.3塑炼方法及影响因素..........................................................................5一．准备工艺..................................................................5二．开炼机塑炼工艺............................................................5三．密炼机塑炼工艺............................................................6四．螺杆塑炼机塑炼工艺........................................................7五．塑炼后的补充加工..........................................................8§11.4常用橡胶的塑炼特性..........................................................................8一．橡胶塑炼难易的原因........................................................8二．几种常用橡胶的塑炼特性....................................................8第十二章混炼工艺.....................................................................................................................10§12.1混炼前的准备....................................................................................10一．原材料与配合剂的质量检验.................................................10二．配合剂的补充加工.........................................................10三．油膏和母炼胶的制造.......................................................10四．称量配合.................................................................10§12.2混炼工艺............................................................................................11一．混炼胶的结构.............................................................11二．开炼机的混炼工艺.........................................................11三．密炼机的混炼工艺.........................................................12四．混炼胶后胶料的补充加工与处理.............................................14§12.3混炼胶的质量检查............................................................................14一．胶料的快检...............................................................14二．物理机械性能测定.........................................................14三．配合剂的分散度检查.......................................................14四．胶料硫化特性的检查.......................................................15§12.4各种橡胶的混炼特性（P596）.......................................................152第十一章生胶的塑炼工艺§11.1生胶的塑炼原理一．塑炼的定义通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。塑性（可塑性）：橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说保持其变形状态的性质。二．塑炼的目的和要求1．塑炼的目的减小弹性，提高可塑性；降低粘度；改善流动性；提高胶料溶解性和成型粘着性。2．塑炼胶的质量要求（1）可塑度要适当应满足加工工艺要求，在此基础上应具有最小的可塑性。过度塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨性等，而且会增加动力消耗。塑炼程度：根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定。如：供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海绵等用途的胶料，要求的可塑度较大，生胶的塑炼程度要高些。供模压用的胶料，则要求可塑性宜小。一般：胶管外层胶可塑度：0.3~0.35；胶管内层胶：0.25~0.3；胎面胶：0.22~0.24；胎侧胶0.35左右；海绵胶0.5~0.6（2）塑炼均匀三．生胶的增塑方法和原理（一）增塑方法物理增塑法：加入增塑剂化学增塑法：化学塑解剂机械增塑法：开炼机塑炼密炼机塑炼螺杆塑炼机塑炼（二）塑炼原理生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。分子量越小，可塑性就越大。生胶经过机械塑炼后，分子3量降低，粘度下降，可塑性增大。由此可见，生胶在塑炼过程中，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。4.3_0WMAη0—聚合物熔体的最大粘度；A—特性常数；MW—聚合物的重均分子量1．机械塑炼过程机理在低温下：在机械力作用下首先切断橡胶大分子链生成大分子自由基。（机械力引发橡胶大分子的断链，氧作为自由基接受体，起着阻断自由基的作用。）RRRRROOROOR'ROOHROOHR'HO22+++分解成稳定的较小的大分子在高温下：机械力切断橡胶大分子生成自由基的几率减少。橡胶大分子在机械力的活化作用下，氧引发橡胶大分子的断链。（机械力起到应力活化作用，氧作为自由基引发体，引发橡胶大分子的断链。）RRROOO2+RHO2HOOROOR'ROOHR'H+++++++链引发：链增长：HOOR'HHOOHR'R'O2R'OO链终止：橡胶氢过氧化物不稳定，分解生成较小的大分子，连锁反应终止。2．影响塑炼的因素：（1）机械力的作用根据理论分析，机械力对橡胶分子的断链作用，可表示为：RTFEeK/)(101220MMKF式中ρ—分子链断链的几率；K1、K2—常数；E—分子链的化学键能；F0—作用于分子链上的力；δ—分子链断链时伸长长度；F0δ—分子链断链时消耗的机械功；低温塑炼要求尽可能地降低辊温和胶温。（2）氧的作用实验证明，生胶结合0.03%的氧就能使分子量减少50%；结合0.5%的氧，分子量由10万降到5000。生胶塑炼时，随着塑炼时间的延长，橡胶质量和丙酮抽出物（其中含有氧化合物）的含量不断增加，可见氧在塑炼过程中与橡胶分子起了某种加成作用，参与了橡胶的化学反应。4（3）温度的作用存在双重影响：低温区（110℃），随着温度升高，塑炼效果下降。——机械力作用高温区（110℃），随着温度升高，塑炼效果提高。——氧的氧化作用（4）静电作用塑炼过程中，胶料受到强烈的摩擦作用产生静电。静电积累产生放电现象，使空气中的氧活化变为原子态氧和臭氧，加速橡胶分子的氧化断链作用。（5）化学塑解剂a．接受型塑解剂（低温塑解剂）：苯硫酚、五氯硫酚等。b．引发型塑解剂（高温塑解剂）：过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）等。c．混合型塑解剂（链转移型塑解剂）：促进剂M、DM和2，2’-二苯甲酰胺二苯基二硫化物等。§11.2可塑性的测定方法生胶和混炼胶可塑度的测定通常有三种方法：压缩法、旋转扭力法和压出法。它们均需在恒温下进行，因为可塑度随温度变化而变化。一．压缩法这种类型的测定方法常用的有：威廉氏法、华莱氏快速可塑度法和德弗可塑度法三种。1．威廉氏法（Williams）在恒温、定负荷下，经过一定时间后根据试样高度的变化来评定可塑度。将Φ=16mm，h0=10mm的圆柱试样在T=70±1℃或100±1℃下预热3min，压缩3min，除去负荷取出试样在室温下恢复3min，测量试样高度的压缩变形量及去掉负荷后的变形量，计算可塑度P。1020hhhhPh0—试样原始高度，mm；h1—试样压缩3min后的高度，mm；h2—恢复3min后的高度，mm如果试样为绝对流体，即h1=h2=0，P=1；若试样为绝对弹性体，即h2=h0，P=0；生胶和混炼胶为粘弹体，它们的可塑度在0~1之间，数值越大表示可塑性越大。2．华莱氏（Wallace）快速可塑度法其原理与Williams法相同，以定温、定负荷、定时间下胶片厚度的变化表示可塑度。该法操作方便，多用于工业生产中作快速检验。3．德弗法以在定温和定时间内试样压缩至规定高度时所需负荷值来表示。二．旋转扭力法—门尼（Mooney）粘度法原理是：在一定温度、时间和压力下，根据试样在活动面（转子）与固定面（模腔）之间变形时所受扭力来确定胶料可塑度。试验时，将试样按要求放入模腔里，在100℃下预热1min，使转子在2r/min速度转动4min，所测5的扭力值即为门尼粘度，一般用oCML10041表示，L表示用大转子（直径为38.1±0.03mm）。门尼粘度法比压缩法迅速简便，且表示的动态流动性更接近于工艺实际情况。三．压出法用毛细管流变仪来测定。在一定温度、压力、口型下，于一定时间内用毛细管流变仪测定胶料的压出速度，以每分钟压出