橡胶生产工艺简介

1、橡胶生产工艺简介综述橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架资料的纤维和金属资料，橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。橡胶的加工工艺过程主若是解决塑性和弹性矛盾的过程，经过各种加工手段，使得弹性的橡胶变成拥有塑性的塑炼胶，在加入各种配合剂制成半成品，尔后经过硫化是拥有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。橡胶加工工艺2.1塑炼工艺生胶塑炼是经过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法，使生胶由强韧的弹性状态转变成娇嫩、便于加工的塑性状态的过程。生胶塑炼的目的是降低它的弹性，增加可塑性，并获得合适的流动性，以满足混炼、亚衍、压出、

2、成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。掌握好合适的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和成质量量是至关重要的。在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降低可塑度。随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现，有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行混炼。在橡胶工业中，最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼收效的方法。开炼机塑炼时温度一般在80以下，属于低温机械混炼方法。密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120以上，甚至高达160-180，属于高温机械混炼。生胶在混炼从前需要开初经过烘胶、切胶

3、、选胶和破胶等办理才能塑炼。几种胶的塑炼特点：天然橡胶用开炼机塑炼时，辊筒温度为30-40，时间约为15-20min；采用密炼机塑炼当温度达到120以上时，时间约为3-5min。丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间，因此，丁苯橡胶也可不用塑炼，但是经过塑炼后能够提高配合机的分别性顺丁橡胶拥有冷流性，缺乏塑炼收效。顺丁胶的门尼粘度较低，可不用塑炼。氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通3-5次，薄通温度在30-40。乙丙橡胶的分子主链是饱和结构，塑炼难以惹起分子的裂解，因此要选择门尼粘度低的品种而不用塑炼。丁腈橡胶可塑度小，韧性大，塑炼时生热大。开炼时要采用低温量以及分段塑炼，这样能够收到较好的收效。4

4、0以下、小辊距、低容2.2混炼工艺混炼是指在炼胶机大将各种配合剂均匀的混到生胶种的过程。混炼的质量是对胶料的进一步加工和成品的质量有着决定性的影响，即使配方很好的胶料，若是混炼不好，也就会出现配合剂分别不均，胶料可塑度过高或过低，易焦烧、喷霜等，使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能够正常进行，而且还会以致制品性能下降。混炼方法平时分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种方法都是间歇式混炼，这是目前最广泛的方法。开炼机的混杂过程分为三个阶段，即包辊（加入生胶的消融阶段）、吃粉（加入粉剂的混杂阶段）和翻炼（吃粉后使生胶和配合剂均达到均匀分其他阶段）。开炼机混胶依胶料种类、用途、性能要求不相同，工艺条件

5、也不相同。混炼中要注意加胶量、加料序次、辊距、辊温、混炼时间、辊筒的转速和速比等各种因素。既不能够混炼不足，又不能够过炼。密炼机混炼分为三个阶段，即湿润、分别和涅炼、密炼机混炼石在高温加压下进行的。操作方法一般分为一段混炼法和两段混炼法。一段混炼法是指经密炼机一次完成混炼，尔后压片得混炼胶的方法。他适用于全天然橡胶或掺有合成橡胶不高出50%的胶料，在一段混炼操作中，常采用分批渐渐加料法，为使胶料不至于激烈高升，一般采用慢速密炼机，也能够采用双速密炼机，加入硫磺时的温度必定低于100。其加料序次为生胶小料补强剂填充剂油类消融剂排料冷却加硫磺及超促进剂。两段混炼法是指两次经过密炼机混炼压片制成混炼

6、胶的方法。这种方法适用于合成橡胶含量高出50%得胶料，能够防范一段混炼法过程中混炼时间长、胶料温度高的缺点。第一阶段混炼与一段混炼法相同，可是不加硫化和活性大的促进剂，一段混炼完后下片冷却，停放必然的时间，尔后再进行第二段混炼。混炼均匀后排想到压片机上再加硫化剂，翻炼后下片。分段混炼法每次炼胶时间较短，混炼温度较低，配合剂分别更均匀，胶料质量高。2.3压延工艺压延是将混炼胶在压延机上制成胶片或与骨架资料制成胶布半成品的工艺过程，它包括压片、贴合、压型和纺织物挂胶等作业。压延工艺的主要设备是压延机，压延机一般由工作辊筒、机架、机座、传动装置、调速和调距装置、辊筒加热和冷却装置、润滑系统和紧急停车

7、装置。压延机的种类好多，工作辊筒有两个、三个、四个不等，排列形式两辊有立式和卧式；三辊有直立式、型和三角形；四辊有型、L型、Z型和S型等多种。按工艺用途来分主要有压片压延机（用于压延胶片或纺织物贴胶，大多数三辊或四辊，各辊塑度不相同）、擦胶压延机（用于纺织物的擦胶，三辊，各辊有必然得速比，中辊速度大。借助速比擦入纺织物中）、通用压延机（又称全能压延机，兼有压片和擦胶功能、三辊或四辊，可调速比）、压型压延机、贴合压延机和钢丝压延机。压延过程一般包括以下工序：混炼胶的预热和供胶；纺织物的导开和干燥（有时还有浸胶）胶料在四辊或三辊压延机上的压片或在纺织物上挂胶依机压延半成品的冷却、卷取、截断、放置等

8、。在进行压延前，需要对胶料和纺织物进行预加工，胶料进入压延机从前，需要先将其在热炼机上翻炼，这一工艺为热炼或称预热，其目的是提高胶料的混炼均匀性，进一步增加可塑性，提高温度，增大可塑性。为了提高胶料和纺织物的粘合性能，保证压延质量，需要对织物进行烘干，含水率控制在1-2%，含水量低，织物变硬，压延中易损坏，含水量高，粘附力差。几种常有的橡胶的压延性能天然橡胶热塑形大，缩短率小，压延简单，易粘附热辊，应控制各辊温差，以便胶片顺利转移；丁苯橡胶热塑性小，缩短率大，因此用于压延的胶料要充分塑炼。由于丁苯橡胶对压延的热敏性很明显，压延温度应低于天然橡胶，各辊温差有高到低；氯丁橡胶在75-95易粘辊，难

9、于压延，应使用低温法或高温法，压延要迅速冷却，掺有白腊、硬酯酸能够减少粘辊现象；乙丙橡胶压延性能优异，能够在广泛的温度范围内连续操作，温度过低时胶料缩短性大，易产生气泡；丁腈橡胶热塑性小，缩短性大，在胶料种加入填充剂或消融剂可减少缩短率，当填充剂重量占生胶重量的50%以上时，才能获得表面圆滑的胶片，丁腈橡胶粘性小易粘冷辊。2.4压出工艺压出工艺是经过压出机机筒筒壁和螺杆件的作用，使胶料达到挤压和初步造型的目的，压出工艺也成为挤出工艺。压出工艺的主要设备是压出机。几种橡胶的压出特点：天然橡胶压出速度快，半成品缩短率小。机身温度50-60，机头70-80，口型80-90；丁苯橡胶压出速度慢，压缩变

10、形大，表面粗糙，机身温度50-70，机头温度70-80，口型温度100-105；氯丁橡胶压出前不用充分热炼，机身温度50，机头，口型70；乙丙橡胶压出速度快、缩短率小，机身温度60-70，机头温度80-130，口型90-140。丁腈橡胶压出性能差，压出时应充分热炼。机身温度50-60，机头温度70-80。2.5注射工艺橡胶注射成型工艺是一种把胶料直接从机筒注入模性硫化的生产方法。包括喂料、塑化、注射、保压、硫化、出模等几个过程。注射硫化的最大特点是内层和外层得胶料温度比较均匀一致，硫化速度快，可加工大多数模压制品。橡胶注射成型的设备是橡胶注射成型硫化机。2.6压铸工艺压铸法又称为传达模法或移模

11、法。这种方法是将胶料装在压铸机的塞筒内，在加压下降胶料铸入模腔硫化。与注射成型法相似。如骨架油封等用此法生产溢边少，产质量量好。2.7硫化工艺开初，天然橡胶的主要用途可是做擦字橡皮；此后才用于制造小橡胶管。直到1823年，英国化学家麦金托什才发明将橡胶溶解在煤焦油中尔后涂在布上做成防水布，能够用来制造雨衣和雨靴。但是，这种雨衣和雨靴一到夏天就消融，一到冬天便变得又硬又脆。为了战胜这一缺点，当时好多人都在想方法。美国发明家查理?古德伊尔也在进行橡胶改性的试验，他把天然橡胶和硫黄放在一起加热，希望能获得一种一年四时在所有温度下都保持干燥且富饶弹性的物质。直到1839年2月他才获得成功。一天他把橡胶

12、、硫黄和松节油混溶在一起倒入锅中（硫黄仅是用来染色的），不小心锅中的混杂物溅到了灼热的火炉上。令他吃惊的是，混杂物落入火中后并未消融，而是保持原样被烧焦了，炉中残留的未完好烧焦的混杂物则富有弹性。他把溅上去的东西从炉子上剥了下来，这才发现他已经制备了他想要的有弹性的橡胶。经过千锤百炼，他终于在1844年发了然橡胶硫化技术。在橡胶制品生产过程中，硫化是最后一道加工工序。硫化是胶料在必然条件下，橡胶大分子由线型结构转变成网状结构的交联过程。硫化方法有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。大多数橡胶制品采用热硫化。热硫化的设备有硫化罐、平板硫化机等。2.8其他生产工艺橡胶制品的生产工艺还有浸渍法、涂刮法、喷

13、涂法、蕉塑法等。橡胶配方设计3.1橡胶的硫化（交联）交联是橡胶高弹性的基础，其特点是在一个橡胶分子链上仅形成少许几处交联点，因此不会影响橡胶分子链段的运动。橡胶的硫化系统很多，常有的有：硫黄硫化系统、过氧化物硫化系统、树脂硫化系统、氧化物硫化系统等。硫黄硫化系统主要适应于二烯类橡胶，其硫化活性点是在双键旁边的氢原子。组成：硫黄活性剂：氧化锌，硬脂酸促进剂：噻唑类（DM，M），次磺酰胺类（CZ，NOBS），秋兰姆类（TETD，TMTM，TMTD），胍（D）表1硫黄硫化系统分类硫化系统硫黄/促进剂交联键组成性能特点（S/A）比一般硫黄硫化系统1以多硫键为主动向疲倦性能好；老化性能差半有效硫黄硫化系

14、统以单硫键和双老化性能好；压缩永久变形小；（Semi-EV）1硫键为主无硫化返原有效硫黄硫化系统（EV）1腈基影响交联作用PE，1-EPDMEPR0.4-IIR0-氧化物硫化系统这是含卤素橡胶的主要硫化剂。平时有氧化锌/氧化镁（5/4）、氧化铅或四氧化三铅（10-20，耐水制品）3.2橡胶的填料未加填料的橡胶，力学性能和工艺性能均较差，无法使用。作用补强性：拉伸强度，撕破强度，耐磨性加工性能降低成本填料的结构粒径一般来说，粒径越小，强度越高。表3常用补强剂及填充剂的粒径范围（m）填料名称缩写料径范围槽黑-23-30高耐磨炭黑HAF26-35半补强炭黑SRF60-130气相法白炭黑水合二氧化硅-

15、10-25积淀法白炭黑-10-40氧化锌ZnO100-500轻质碳酸钙CaCO31000-3000超细碳酸钙-25-100硬质陶土-90%0；H0（吸热），尽可能小。-TS（熵变）。一般混杂过程中，（2）溶度参数：用Hildebrand方程进行判断。1与2越凑近，H越小。极性橡胶极性消融剂；非极性橡胶非极性消融剂（3）溶剂化作用（次要因素）：一般认为，橡胶的双键有必然的亲核性，增塑剂酯类有亲电性，经过亲电-亲核作用增加了两者的界面强度，相容性增加，但是这种亲电-亲核作用较弱，因此一般用量不宜过大（5-10phr）。如NR与DBP，NBR与芳烃油的相容性，SBR、BR与NR的差异，（4）CR的溶

16、剂选择原则3.4橡胶的防范系统老化是指所有使橡胶性能劣化的过程。如O2，O3，热，光，疲倦，力，催化剂，化学介质等，为了察看这些影响因素，设计了好多试验方法。氧弹试验O2热氧老化试验O2，热光老化试验光（户外，室内，人造光）臭氧老化试验O3疲倦试验力，疲倦DSC、TG热氧化，O2，空气；热降解，N2分类物理：迁移、间隔氧的作用防老剂化学：无污染型（酚类，1010，1076；硫化二丙酸酯（污染型（胺类，RD，D，A）防范系统对苯二胺类（4010，4010NA）DLTP，DSTP）；亚磷酸酯，168）；抗臭氧剂线形碳氢化合物(粗晶蜡，微晶蜡)紫外线剂（橡胶不常用、炭黑的作用）金属离子钝化剂反应机理

17、（1）链惹起E=0（2）链增加E=4-9kcal/molE=0kcal/molE=30kcal/mol而金属粒子则催化ROOH的分解。（3）链停止3.5配方设计与硫化橡胶物性的关系拉伸强度拉伸强度是表征制品能够抵抗拉伸损坏的极限能力。影响橡胶拉伸强度的主要因素有：大分子链的主价键、分子间力以及高分子链柔性。一拉伸强度与橡胶结构的关系1）分子间作用力大，如极性和刚性基团等；2）分子量增大，范德华力增大，链段不易滑动，相当于分子间形成了物理交联点，因此随分子量增大，拉伸强度增高，到必然程度时达到平衡；3）分子的微观结构，如顺式和反式结构的影响；4）结晶和取向二拉伸强度与硫化系统的关系1）交联密度：有一极大值。2）交联键种类：随交联键能增加，拉伸强度减小；多硫键拥有较高的拉伸强度，由于弱键在应力状态下能起到释放应力的作用，减少应力集中的程度，使交联网能均匀地承受较大的应力。