各种橡胶的混炼特性

第十二章混炼工艺§12.1混炼前的准备 §12.2混炼工艺 §12.3混炼胶的质量检查 §12.4各种橡胶的混炼特性§12.1混炼前的准备

一．原材料与配合剂的质量检验通常对配合剂检验的内容主要有：纯度、粒度及分布、机械杂质、灰分及挥发分含量、酸碱度等。具体依配合剂类型不同而异。生胶一般检验化学成分、门尼粘度及物理机械性能。二．配合剂的补充加工

（一）粉碎块状和粗粒状配合剂必须经过粉碎或磨细处理才能使用，如沥青、松香和古马隆等固体用粉碎机粉碎。（二）干燥干燥的目的是减少配合剂中的水分和其他挥发分含量，防止粉末状配合剂结团，便于筛选和混炼分散，避免某些配合剂遇水变质和胶料内部产生气泡和海绵。干燥方式可采用真空干燥箱、干燥室或螺旋式连续干燥机等。（三）熔化与过滤及加温低熔点固体软化剂如石蜡和松香等须进行加热熔化，达到干燥脱水和降低粘度作用后，再经过滤去掉其中的机械杂质。（四）筛选粉末状固体软化剂粒度及粒度分布达不到规定标准的，或已经发生配合剂结团及含有机械杂质的必须经过筛选加工，去掉其中的机械杂质、较大颗粒与结团。三．油膏和母炼胶的制造油膏：为了使配合剂易于在胶料中混合分散，减少飞扬损失造成环境污染，保证胶料的混炼质量，将某些配合剂、促进剂等事先以较大比例与液体软化剂混合制成膏状混合物。母炼胶：将在通常混炼条件下短时间内难以混合均匀且混炼生热量多，能耗较大的某些配合剂以较大的比例事先与生胶单独混合制成组分比较简单的混合物料。最常见的有促进剂母胶、炭黑母胶、化学塑解剂母胶等。四．称量配合要求称量配合操作做到：精密、准确、不漏、不错。称量配合的操作方式有两种：（1）手工操作；（2）机械化自动称量配合。§12.2混炼工艺

一．混炼胶的结构混炼胶是由粒状配合剂（如炭黑、促进剂、填充剂等）分散于生胶中组成的分散体系。在分散体系中，生胶的分散呈连续状态，称为分散质，粒状配合剂为分散相。混炼胶不同于一般的胶体分散体系：（1）橡胶的粘度很高，胶料的热力学不稳定性在一般情况下不太显著；（2）某些组分（如再生胶、增塑剂等）与橡胶能互容，从而构成了混炼胶的复合分散介质；（3）粒状配合剂（如炭黑合促进剂等）与橡胶在接触界面上产生了一定的物理和化学结合，这对胶料和硫化胶的性能起着重要的影响。因此，可以认为混炼胶是一种具有复杂结构特性的胶态分散体。炭黑与橡胶混炼后形成的补强结构，对胶料和硫化胶的力学性能和流变性能等都有较大的影响。1．炭黑网络结构炭黑与橡胶混炼时，形成炭黑—橡胶聚集体，聚集体在剪切力的作用下逐步分散。当混炼胶中炭黑的用量较高时，炭黑通过链状结构相互连结，构成炭黑网络。炭黑网络结构的体现：（a）Payne效应；（b）混炼胶比纯胶具有较高的导电性。2．吸留橡胶结构混炼时，形成吸留橡胶。在混炼过程中，受剪切力的作用，吸留橡胶的一部分或大部分被重新释放出来。但是，吸留橡胶多少都会部分地保留在炭黑聚集体中，成为混炼胶填料的一部分。3．炭黑结合橡胶炭黑结合橡胶对胶料的性能影响很大，可提高硫化胶的模量、耐磨性以及减少滞后生热等。4．可溶胶结合橡胶在混炼胶中只占一小部分。而大部分橡胶未与炭黑结合，称为可溶胶。这两部分橡胶对混炼胶的物理性能都有贡献。二．开炼机的混炼工艺（一）开炼机混炼原理开炼机混炼过程一般包括包辊、吃粉和翻炼三个阶段。1．包辊1-橡胶不易进入辊缝；2—紧包前辊；3—脱辊成袋囊状；4—呈粘流包辊2．吃粉粉在胶料料包辊辊，加加入配配合剂剂之前前，要要使辊辊距上上端保保留适适当的的堆积积胶，，适量量的堆堆积胶胶是吃吃粉的的必要要条件件。3．翻炼周向：混混炼最均均匀；轴轴向：不不均匀；；径向：：均匀性性最差（二）开开炼机混混炼的影影响因素素（1）装胶容容量装胶容量量需依据据开炼机机的规格格及胶料料配方特特性合理理确定。。容量过过大，使使混炼分分散效果果降低，，混炼温温度升高高，容易易产生焦焦烧现象象而影响响胶料质质量；容容量过小小会降低低生产效效率。式中V—装胶容量量，L；D—辊筒直径径，cm；L—辊筒长度度；（2）辊距辊距一般般取4~8mm为宜。辊辊距减小小，剪切切效果增增大，但但生热大大。（3）混炼温温度辊温过低低，胶料料硬度太太大，容容易损坏坏设备。。辊温提提高有利利于降低低胶料的的粘度，，加快混混炼吃粉粉速度，，但温度度太高，，容易使使胶料产产生脱辊辊现象和和焦烧现现象，难难以操作作。辊温一般般通过冷冷却的方方法保持持在50~60℃之间。。但在混混炼含有有高熔点点配合剂剂（高熔熔点古马马隆树脂脂等）的的胶料时时，需要要适当提提高辊温温；而混混炼顺丁丁胶时，，辊温不不得超过过50℃。（4）混炼时时间应适当掌掌握配合合剂的混混入和分分散时间间，避免免混炼时时间过长长，否则则容易产产生过炼炼现象。。（5）辊速和和速比辊速控制制在16~18r/min内。辊速速快，操操作不安安全且温温度控制制困难；；辊速慢慢，混炼炼效率低低。速比一般般为1：1.1~1：1.2。生热高高的胶料料应选择择速比在在1：1.15以下的开开炼机。。（6）加料顺顺序一般的加加料原则则是：用用量少、、难分散散的配合合剂先加加；用量量大、易易分散的的后加；；为了防防止焦烧烧，硫黄黄和超速速促进剂剂一般最最后加入入。通常常采用的的加料顺顺序如下下：塑炼胶、、再生胶胶、母炼炼胶→→促进进剂、活活性剂、、防老剂剂→补补强、填填充剂→→液体软软化剂→→硫硫黄、超超速促进进剂三．密炼炼机的混混炼工艺艺优点：混混炼容量量大，混混炼时间间短，效效率高；；投料、、捏炼、、加压和和排料操操作易于于机械化化、自动动化，劳劳动强度度低，操操作安全全性大，，配合剂剂损失、、粉尘飞飞扬状况况得到改改善，胶胶料质量量和环境境卫生条条件好。。缺点：：混炼炼时温温度较较高，，对温温度敏敏感的的胶料料易发发生焦焦烧，，需要要对排排胶进进行补补充加加工。。（一））密炼炼机混混炼工工艺操操作方方法1．一段段混炼炼法（1）传统统一段段混炼炼法把塑炼炼胶和和各种种配合合剂逐逐步分分次加加入，，每次次加料料后，，放下下上顶顶栓，，加压压程度度视具具体情情况而而定。。传统一一段混混炼法法的混混炼程程序一一般为为：橡橡胶（（生胶胶、塑塑炼胶胶、再再生胶胶等））→硬硬脂脂酸→→促促进进剂、、活性性剂、、防老老剂→→补补强强填充充剂→→液液体体软化化剂→→排排胶胶→→压片片机加加硫黄黄和超超速促促进剂剂→→下下片→→冷冷却却、停停放（2）分段段投胶胶一段段混炼炼法分批加加入生生胶，，以强强化炭炭黑的的分散散，达达到改改善合合提高高胶料料的工工艺性性能及及硫化化较的的物理理机械械性能能。具体操操作：：投入入60%~80%生胶和和配合合剂（（硫化化剂和和超促促进剂剂除外外），，在70~120℃混炼炼温度度下，，混炼炼到总总混炼炼时间间的70~80%，再把把其余余生胶胶并同同硫化化剂和和超促促进剂剂一起起投入入，再再混炼炼1~2min后，排排胶下下片。。2．两段段混炼炼（1）传统统两段段混炼炼法用高速速高压压密炼炼机进进行第第一段段的粗粗混炼炼，使使橡胶胶与配配合剂剂混炼炼制成成母胶胶，下下片后后经停停放一一段时时间后后，再再送入入低速速密炼炼机加加硫黄黄和促促进剂剂进行行混炼炼，再再经压压片机机补充充加工工胶片片。（2）分段段投胶胶两段段混炼炼法第一段段混炼炼时，，把80%左右的的生胶胶投入入进行行与传传统两两段混混炼法法一样样的混混炼，，制备备母胶胶。在在第二二段混混炼时时将剩剩余20%左右的的生胶胶投入入母胶胶中混混炼，，均匀匀后排排胶。。3．逆混混（倒倒混））炼法法先把除除硫黄黄和促促进剂剂以外外的所所有其其它配配合剂剂全部部装入入密炼炼机中中，然然后再再投入入生胶胶进行行混炼炼。优点：：充分分利用用装料料容积积，改改善分分散性性，缩缩短混混炼时时间。。适用用于生生胶挺挺性差差和高高炭黑黑合高高油量量配合合胶料料的混混炼，，如BR、EPDM等。（二））密炼炼机混混炼的的影响响因素素（1）装胶胶容量量混炼容容量必必须适适当，，通常常取密密炼室室总有有效容容积的的60~70%。合理理的容容量或或装填填系数数应根根据生生胶种种类、、配方方特点点，设设备特特征与与磨损损程度度以及及上顶顶栓压压力来来确定定。（2）上顶顶栓压压力上顶栓栓压力力控制制在0.3~0.6MPa。随着着容量量和转转速的的提高高，上上顶栓栓的压压力需需适当当加大大，上上顶栓栓压力力提高高会加加速混混炼过过程中中胶料料生热热，并并增加加功率率消耗耗。（3）转子子转速速和混混炼时时间转子转转速快快，剪剪切速速率大大，混混炼时时间缩缩短。。转速速增加加一倍倍，混混炼周周期大大约缩缩短30%~50%。如20r/min密炼机机混炼炼一车车料需需要10~12min，改用用40r/min密炼机机只需需要4~5min，如用用60~80r/min密炼机机，则则混炼炼时间间可缩缩短至至1~1.5min。常用的的转速速范围围在40~60r/min。延长混混炼时时间能能提高高配合合剂在在胶料料中的的分散散度，，但会会降低低生产产效率率，混混炼时时间过过长，，会使使硫化化胶的的物理理机械械性能能受损损。在在保证证质量量的前前提下下，尽尽可能能地缩缩短混混炼时时间。。（4）混炼炼温度度混炼温温度高高有利利于生生胶的的塑性性流动动和变变形，，有利利于混混合吃吃粉，，但不不利于于配合合剂粒粒子的的破碎碎与分分散混混合。。混炼炼温度度过高高还会会加速速橡胶胶的热热氧老老化，，使硫硫化胶胶的物物理机机械性性能下下降。。温度度太低低会出出现胶胶料压压散现现象。。通常用用混炼炼机的的排胶胶温度度来表表征混混炼温温度。。一般般采用用的排排胶温温度低低于130℃。（5）加料料顺序序生胶→→活活性性剂、、固体体软化化剂、、防老老剂、、普通通促进进剂→→炭黑黑→液液体软软化剂剂→硫硫磺和和超速速促进进剂分配系系数K为生胶胶与炭炭黑的的最佳佳混炼炼时间间tc同炭黑黑母胶胶与液液体软软化剂剂的最最佳混混炼时时间tm之比。。四．混混炼胶胶后胶胶料的的补充充加工工与处处理1．压片片与冷冷却压片后后立即即浸涂涂隔离离剂液液进行行冷却却与隔隔离，，并经经进一一步吹吹风干干燥，，使胶胶片温温度降降低到到50℃以下下。2．滤胶胶对于质质量和和性能能要求求比较较严格格的某某些胶胶料，，特别别是气气密性性要求求严格格的内内胎胶胶料、、气囊囊胶和和其他他气动动薄膜膜制品品的胶胶料，，混炼炼后鼻鼻息滤滤胶。。3．停放放与管管理一般需需要停停放4~8小时以以上才才能使使用。。停放的的目的的是：：a．使胶料料进行行松弛弛，减减小收收缩；；b．使配合合剂继继续扩扩散，，促使使胶料料进一一步均均匀；；c．使橡胶胶与炭炭黑进进一步步相互互作用用，生生成更更多的的结合合橡胶胶。在储存存期间间注意意胶料料的通通风和和散热热，以以防焦焦烧。。§12.3混炼胶胶的质质量检检查一．胶胶料的的快检检混炼胶胶质量量的传传统快快检项项目有有：可可塑度度、密密度、、硬度度。（一））可塑塑度测测定（二）