胶料的制备-成型-硫化

1、第四章 胶料的制备、成型 与硫化 第一节 胶料配方 第二节 胶料的制备 第三节 胶料的成型与硫化 第 一 节 胶料配方 一、橡胶配方的基本组成体系 二、生胶的选用 三、硫化体系 （硫化剂、 促进剂、 活性剂） 四、防老体系 五、补强填充体系 六、软化体系 一、橡胶配方的基本组成体系 1、生胶； 2、硫化体系（硫化剂、促进剂、活性剂)； 3、防老体系； 4、补强填充体系； 5、软化体系； 6、其它（橡塑并用、阻燃、发泡、着 色） 二、生胶的选用 1、 高弹、耐屈挠、动态生热小（轮胎胎面 胶）NR、IR、BR 2、 耐油 NBR、AU、ACM、FPM 3、 高强度并耐磨 NR、AU（EU） 4、

2、耐热 （1）CR、EPM、EPDM、IIR、； （2）ACM、MVQ、MQ、FPM 5、 介电性 SBR、IIR、EPM、EPDM 6、 耐老化 EPM、EPDM、IIR、CR、ACM、 FPM、MVQ、MQ 7、 耐燃 CR、CSM、 8、 气密性 IIR、AU（EU）、NBR 9、 透气 MVQ、MQ 10、导电、高回弹性 MQ、MVQ 三、硫化体系 （1）硫黄 胶种 NR SBR NBR IIR BR IR EPDM 用量 常硫 23 1.5-2 1.5-2 1.5-2 1.5-2 2-3 1.5-2 低硫0.5-1 （2）硫给予体（TMTD） 二烯类橡胶的无硫配合（1份TMTD相当于

3、0.8份硫黄） 胶种 如 NR 23; NBR 1 . 52 . 5; SBR 23 （3）有机过氧化物 胶种 NR NBR EPM MVQ 用量 1.5-2 1.5-2 2-3 1.5-4 （4）树脂（2401、2402、201） 胶种 IIR EPDM 用量 812 812 （5）金属氧化物 胶种 CR 用量 ZnO 5 MgO 4 （6）胺类 胶种 ACM FPM(F26) 已二胺氨基甲酸盐 0.8-2 1.5-2 2、硫化促进剂 (1) NR 促DM（0.3-0.5,0.5-0.7）;促DDM（0.5-0.7,0.3-0.5） 促MH（0.5,0.5）； 促CZTMTD（0.5-0.7

4、,0.1-0.2） 促DMM（0.5,0.5）；促CZ（NOBS）0.5-1.0 （2）SBR 促DMTMTD(1.0-1.5,0.2-0.4);促MTMTD(1.2,0.3-0.5) 促CZTMTD（0.6-1.2,0.3-0.5） 促MTMTM(1.2-1.5,0.2-0.3);促CZ0.8-1.2 （3）BR 以次磺酰胺类为最宜，促CZ 0.7-1.2 （4）NBR 促DM（1.5）; 促TMTM(0.4-0.5) 促DMTMTD（1.2-1.5,0.6-0.8） 促DMD(1.2-1.5,0.4-0.6) 促TMTDCZ（0.8-1.0,0.8-1.0） （5）IIR 硫黄硫化 ：促T

5、MTDZDC(1.2,0.6) 促TMTDM（1.5,1.0） 促TMTDD（1.5,1.0） （6）EPDM 基本同IIR （7）CR 促NA22DM（0.4-1.0,0.6-1.0） 3、硫化活性剂 ZnO 3.0-5.0,硬脂酸 1.0-2.0 四、防老体系 总用量 12份，品种随生胶品种、 制品使用条件、防老剂特性而定。 五、补强填充体系 1、一般情况 可用炭黑与碳酸钙组成； 2、电绝缘制品可配加陶土等； 3、导电与防静电制品配用CF、SCF、XCF 4、白色、浅色制品可用沉淀法白炭黑、超 细活性碳酸钙； 5、半透明或透明制品采用轻质碳酸镁、气 相法白炭黑。 六、软化体系 胶种 用软化

6、剂品种 NR 松焦油，古马隆，油膏、沥青、石油操作油 SBR 芳烃油、古马隆、松焦油、沥青 CR 酯类、古马隆、油膏、石油操作油 BR 石油操作油 NBR 酯类、古马隆、油膏、液体丁腈橡胶 EPDM 石油操作油（石蜡油、环烷油） IIR 石油操作油 第二节 塑炼 一、塑炼的目的 1、降低弹性；2、降低粘度；3、获得适当的可塑度 （压出胶料 P0.30左右；压延胶料 P0.35-0.45 胎面胶料 P0.21-0.25； 泡沫橡胶 P0.50-0.60; 三角带胶料 P0.50左右） 二、塑炼的原理 1、塑炼的本质通过力化学作用，使橡胶大分子链断裂，分子量 降低，粘度下降。（由机械活化引发的化学

7、反应） 产生力化学作用的原因： （1）塑炼过程中，开炼机辊筒、密炼机转子、螺杆对橡胶产生强烈 的剪切力； （2）剪切力易使大分子链断裂，产生大分子自由基，引起各种化学 变化 2、塑炼反应机理 （1）低温塑炼 （2）高温塑炼 三、塑炼工艺方法 1、开炼机塑炼（适用于低温塑炼） （1）开炼机 （2）塑炼方法 A、按塑炼次数 一段塑炼使生胶经一次塑炼达到所要求的可塑度 分段塑炼一次塑炼1215分钟，停放48h 后， 再 行塑炼，一般为24次。 B、按操作方法 包辊塑炼生胶包在辊筒上，辊缝上方一直有 一定量的堆积胶，并需经常割刀。 薄通塑炼在辊距小于1.0毫米，生胶连续多次 经过辊缝而获得一定的可塑性

8、。 （3） 一般工艺与过程（为制备质量均一、可塑度较高的塑炼胶） 包辊塑炼分段塑炼薄通塑炼 2、密炼机塑炼（适用于高温塑炼） 特点（1）机械作用复杂（转子与腔壁间的剪切和摩擦；转子之间的 撕捏；上顶栓的外压； （2）炼胶时生热量很大，即使冷却也能达到相当高的温度 （3）只适用于高温塑炼；（120以上，一般140160） （4）高温、强机械作用引起剧烈氧化，短时间内即可达到所需可塑度。 第 三 节 混炼 一、何谓混炼？ 二、混炼的目的与要求 1、 配合剂均匀分散，胶料性能均匀一致； 2、 胶料具有一定的可塑度，保证各项加工操作能顺利进行 3、 补强性配合剂通过力化学作用与生胶产生结合橡胶，以达到

9、良 好的补强效果。 三、混炼过程中的力化学 1、结合橡胶的生成 （1） 部份橡胶分子通过范德华力吸附在炭黑等活性补强剂粒子 表面上； （2）部份橡胶分子断裂生成大分子自由基与炭黑表面活性部份 结合； （3）混炼时炭黑聚集体破裂生成活性很高的新鲜表面直接与橡 胶分子反应而结合； （4）部份橡胶分子缠结在已与炭黑粒子结合的橡胶分子上。 2、橡胶并用时嵌段橡胶的生成 几种橡胶混合并用时，因高温或机械力的作用，使橡胶大分子断 裂产生，躲藏躲藏的再结合作用就会导致嵌段橡胶的生成。 四、混炼前的准备工作 1、块状配合剂的粉碎； 2、吸湿性配合剂的干燥； 3、粒状配合剂的过筛； 4、固体软化剂的加热熔化与过

10、滤 5、称量。 五、混炼工艺方法 1、开炼机混炼 混炼操作的三个步骤： （1）、包辊； （2）、“吃粉” ； （3）、翻炼。 2、密炼机混炼（与压片机配合进行） （1）一段混炼法（分批加料，分批加压） 生胶（塑炼胶） 配合剂 密炼1012分钟120140时 （按顺序分批加入） 排胶于压片机上胶温降至100，加入硫化剂（或超 促进剂）翻炼出片 密炼机加料顺序：塑炼胶或生胶小料（防老剂、促进 剂、活性剂、固体软化剂）填充剂液体软化 剂 （2）二段混炼法 经密炼机密炼后，由压片机下片冷却，并停放一定时 间，充分冷却，再次回到密炼机上进行混炼，然后再在 压片机上冷却至较低温度后加入硫化剂和超促进剂。

11、第 四 节 胶料的成型与硫化 一、 胶料的成型 1、 压出（对应于塑料的挤出成型） （1）、设备：橡胶压出机 螺杆特征：L/D 一般10；压缩比 1.2-1.4； 不等距；中心设有冷却水道。 机筒特征：备有夹套，可通蒸汽加热和水冷 却，并可调和蒸汽及水调节机筒温度。 （2） 压出操作： 热炼（4070）供胶（412mm厚 度的胶条）压出压出物的冷却得到 半成品 2、压延（生产半成品） （1） 延生产主要设备：开炼机（预热胶料或 称热炼）；向压延机输送胶料的运送装置；压 延机（三辊、四辊）；纺织物浸胶、干燥装置； 压延后冷却装置。 （2） 压延物的类型： a、胶片压延 将预热好的胶料压延成一定规

12、格 的胶片 b、压型 将预热好的胶料压延成具有一定断 面形状或表面有某种花纹的胶片。 C、纺织物的贴胶或擦胶 在作为制品骨架的 织物上复合一薄层胶料。 3、注压硫化（类似于热固性塑 料的注射成型） 卷状胶片送入螺杆式橡胶注压机 （机筒温度控制较低，防止焦烧） 注射入模（模具控制在硫化温度） 硫化取出制品 4、模压硫化（平板硫化）（类 似于热固性塑料的模压成型） 胶片裁剪（称量）填入（连同嵌件） 模具合模，加压加热硫化 取出制品 一、 硫化 1、硫化方法 （1） 直接硫化法：直接蒸汽硫化罐 硫化；热水硫化 （2） 间接硫化法：采用卧式硫化罐， 蒸汽通入双层罐壁夹层中。（适用于制 品不宜接触蒸汽的

13、场合） （3） 加压硫化法：平板硫化法；注 压硫化法； 连续硫化法：（无模硫化）热空气连续 硫化；蒸汽管道连续硫化；液体介质连 续硫化；微波连续硫化；辐射硫化。 2、硫化工艺条件 （1）硫化温度 一般，120180；最常，140160； 确定硫化温度时常需考虑的因素：胶种；硫化体系；期望的硫化 速度；制品厚度。 （2）硫化时间（总要求：服从正硫化时间，使各种物性达到较 佳；要严格防止严重过硫或严重欠硫；视制品厚度而异；应随硫 化温度作相应调整。） （3）硫化温度(T)和时间(t)的调整（硫化温度系数K） t1/t2=K(T2-T1)/10 硫化温度系数在特定温度下，橡胶达到一定硫化程度所需 的时间与在相差10温度条件下所需的时间之比。 一般，12