第一章 混合与混炼

第一章混合与混炼1第一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四主要内容混合与混炼原理混合与混炼设备高分子材料的混合与混炼工艺过程2第二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1混合与混炼原理1.1.1共混方法及目的1.1.2聚合物共混的基本概念1.1.3聚合物共混物的形态结构1.1.4共混原则1.1.5共混体系的类型及特征1.1.6共混过程的要求3第三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.1.1共混目的和效果

单一材料很难胜任人们对材料提出的要求，例如高强、高韧、功能性要求（阻燃、抗静电等）；而通过聚合方法开发新产品需要大量的资金投入，新型共聚产品的开发需要几千万甚至上亿美金，而共混产品资金需要量则小得多。4第四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四目的和效果提高聚合物的使用性能改善聚合物的加工性能降低成本5第五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四提高聚合物的使用性能PVC/CPE共混体系PVC/MBS共混体系PVC聚氯乙烯；MBS甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物CPE氯化聚乙烯6第六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四降低成本ABS/PVCABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）；PVC聚氯乙烯。13000元/吨/7500元/吨PE（聚乙烯）/PA（尼龙）12000元/吨/40000元/吨7第七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四改善聚合物的加工性能LLDPE/LDPELLDPE线性低密度聚乙烯，LDPE低密度聚乙烯丁基橡胶/OPE加工速度提高15％PVC增塑体系PVC润滑剂8第八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.1.2共混方法机械共混法采用共混设备进行混合常用的设备如高速搅拌机、挤出机、密炼机、开炼机等。物理共混法、反应－机械共混法。液体共混法溶剂法，首先找到共溶剂例如HDPE/LDPE甲苯作为溶剂进行共混；PVC/NBR（丙烯腈-丁二烯共聚橡胶）四氢呋喃作为溶剂进行共混。乳液法，聚合物乳液共混，共沉淀。9第九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四共聚-共混法

接枝共聚共混法，嵌段共聚共混法先制备一种聚合物，然后将其溶于另一种单体中，形成均匀溶液再引发与第一种聚合物发生接枝反应，形成共聚物。例如，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）。以顺丁橡胶为骨架，将苯乙烯、丙烯腈接枝的方法，生产ABS。10第十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四互穿网络聚合物制备技术(IPN)所谓互穿网络技术是先制备一种交联聚合物，将其在含有活化剂和交联剂的第二种聚合物单体中溶胀，然后再进行聚合。11第十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四

例如(聚丙烯酸乙酯），丙烯酸乙酯交联剂为二甲基丙烯酸四甘醇酯经光引发生成交联PEA，用苯乙烯溶胀，再将苯乙烯聚合交联，即得到PS/PEA互穿网络聚合物。环氧树脂/聚氨酯互穿网络聚合物。12第十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物

加入少量的环氧树脂(5份)时，产生了复合损耗因子峰值，而随着环氧树脂含量的增加，每个体系的复合损耗因子峰值所对应温度趋向一个定值。从宏观来看，聚氨酯组分和环氧组分形成了均相产物。

(1学时)13第十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.2共混的基本概念1.1.2.1共混物的组成及共混比表示方法a基体树脂100份，其它组分的重量分数例如：PVC100稳定剂5润滑剂1抗冲改性剂8填料10再如：HDPE100发泡剂2交联剂0.2这种表示共混物组成的方法很适合工业化生产，主要是因为聚合物一般为25公斤一个包装，所以比较便于计量。14第十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四橡胶配方例NR/SBR配方例(天然橡胶/丁苯橡胶）NR+SBR100NR/SBR70/30炭黑50S1.5（硫化剂）TT0.3（硫化促进剂）CZ1.0（硫化促进剂）15第十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四b质量分数对于双组分m1,m2分别为第一组分和第二组分的质量w1,w2分别为第一组分和第二组分的质量分数16第十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四c体积分数对于双组分V1,V2分别为第一组分和第二组分的体积φ1,φ2分别为第一组分和第二组分的体积分数添加型导电高分子材料，其中永久抗静电剂碳黑必须达到一定的体积分数，材料才能导电。17第十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四d摩尔分数对于双组分x1,x2分别为第一组分和第二组分的摩尔数n1,n2分别为第一组分和第二组分的摩尔分数18第十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.2.2共混物的均匀性与分散程度均匀性是指被分散物质在共混体内浓度分布的均一性，或者说分散相浓度变化的大小。aba均匀性差b均匀性好19第十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分散程度

是指被分散物质破碎程度如何，或者说分散相在基体树脂中的破碎程度，一般用分散相的平均粒径和分布来表示。20第二十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四平均算术直径平均面积直径21第二十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四ab分散相平均粒径接近，但分布不同的共混物a粒径分布宽b粒径分布窄22第二十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分散相平均粒径分布示意图23第二十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四橡胶塑料增韧d橡胶含量高，材料的强度就会降低如何尽量降低橡胶的用量，使材料的韧性提高？dc临界距离24第二十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.3聚合物共混物的形态结构概念：相共混体系中具有相同物理性质和化学性质的任何均匀部分称为相。连续相共混物中连续而不间断的相称为连续相。分散相间断而分散在连续相中的组分称为分散相。25第二十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四聚合物共混物形态结构的基本特征：一种聚合物组分（作为分散相）分散于另一种聚合物组分（基体）中，或者两组分构成的两相以相互贯穿的连续形式存在。聚合物共混物两相（分散相和基体）之间一般存在相互浸润的过渡层，称为界面层，它对共混物的性能起着十分重要的作用。26第二十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四界面层的形成两相相互接触，两种聚合物大分子链之间的相互扩散。界面层的作用两相之间的粘合，传递应力。27第二十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四界面层的厚度界面层厚度约为数十埃至数百埃，根据Helfand理论，当分子量很大时，△l=2（k/χ12）1/2式中：k－常数，χ12－相互作用参数，χ12=（δ1－δ2）2/RT基体相分散相界面28第二十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.3.1非结晶聚合物共混物的形态结构单连续结构两相互锁或交错结构两相连续（双连续）结构29第二十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四单连续结构分散相结构球形层片状不规则细胞状羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂（球形）

30第三十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分散相为层片状31第三十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分散相为不规则形状（HIPS)32第三十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分散相为细胞状33第三十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四两相交锁或交错结构（两相共连续）包括层片状结构和互锁结构嵌段共聚物中易产生这种结构SBS(丁二烯含量60％）的TEM照片34第三十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四两相连续结构聚合物网络相互贯穿，整个聚合物形成一个交织的网络，两个相都是连续的。一般出现在互穿网络聚合物中。聚丁二烯/聚苯乙烯电镜照片35第三十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四结构表征方法透射电镜法分散相进行染色或者刻蚀的方法扫描电镜刻蚀的方法镀金光学显微镜相差显微镜36第三十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四对于非晶聚合物共混材料大量的研究结果表明：在大多数情况下呈现单连续结构，也称“海－岛”结构。连续相称为“海相”，分散相称为“岛相”。连续相体现材料的基本性能，如拉伸强度等，而分散相对共混物的某些性能如阻隔性、冲击强度等贡献明显。37第三十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四郭宝华等·MBS对聚碳酸酯的增韧作用及其增韧机理的探讨,橡塑技术与装备,2006,32(7)：23－27(1学时)其中黑色颗粒为OsO4染色的MBS。由图可知，低螺杆转速下MBS小颗粒形成聚集体，一簇一簇的分散在PC基体中。高螺杆转速下MBS颗粒聚集体小于低螺杆转速下MBS颗粒聚集体尺寸。38第三十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.3.2含结晶聚合物共混物的形态结构共混物中某一组分为结晶聚合物共混物中两相均为结晶聚合物39第三十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四共混物中某一组分为结晶聚合物abcd晶粒分散在非晶区中球晶分散在非晶区中非晶相分散于球晶中相畴较大非晶相分散在球晶中40第四十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四共混物中两相均为结晶聚合物ab共混后原来结晶的两种材料形成非晶态的共混体系a为相容性好时形态；b为相容性不好时形态PBT/PET熔融共混发生酯交换形成嵌段共聚物41第四十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四cd共混后两结晶聚合物分别结晶,两种晶体分散在非晶态中共混物中两相均为结晶聚合物42第四十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四ef共混物中两相均为结晶聚合物共混后两结晶聚合物分别形成球晶e球晶中有非晶区f共结晶43第四十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四对于结晶聚合物共混材料

应依据制品对材料性能的要求决定其结构。如要求高强、高耐热、耐冲击的共混材料，最好形成一相为连续的晶体，而另一项分散在其中，或两相形成共晶结构。如何对两相形成共晶结构进行表征？例如LLDPE/LDPE。44第四十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.4共混原则聚合物共混聚合物与填充增强剂的共混45第四十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四聚合物共混相容性原则流变学原则表面张力原则分子扩散动力学原则46第四十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四相容性原则根据热力学第二定律，两种化合物等温混合时自由能变化热焓变化熵变化混合才能自动发生。47第四十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四混合物摩尔体积组分1的溶解度参数组分2的溶解度参数溶解度参数为单位体积内聚能密度的平方根48第四十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四密度摩尔吸引常数或者G-凝聚能常数链节相对分子量聚合物溶解度参数计算方法49第四十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四50第五十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四51第五十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四52第五十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四53第五十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四组分1的分子数组分1的体积分数组分2的分子数组分2的体积分数波尔兹曼常数54第五十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四很小55第五十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四56第五十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四聚合物相容性的判断注意上式溶解度参数的单位是(cal/cm3)1/2，如换算成（J/cm3)1/2，则应乘以2.04，为：57第五十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四对于不相容聚合物如何进行共混添加增容剂的方法增容剂分类非反应型反应型58第五十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四非反应型增容剂：对于聚合物A、B二者相容性差，其增容剂为A与B的接枝或嵌段共聚物。例PP/PE（EPDM)。此外，A与C（与B相容性好）聚合物PS/PVDF

(PS/PMMA嵌段共聚物)、D（与A相容性好）与E（与B相容性好）聚合物（SAN/SBR聚丁二烯与PMMA共聚物)。聚偏二氟乙烯59第五十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四EVA-g-MAH作为EVA/PA的反应增容剂(1学时）60第六十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四流变学原则

等粘点或等粘区原则：组成共混体系的聚合物的粘度越接近，越能混合均匀。除了分子结构因素外，聚合物的粘度受到剪切速率和温度的影响。61第六十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四平板V2压力压力e剪切速率剪切粘度聚合物剪切应力平板V162第六十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四聚合物的熔体粘度聚合物的熔体粘度毛细管流变曲线63第六十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四表面张力相近原则为使聚合物之间有足够的粘结力，两相间应有良好的接触和相互浸润作用。两相之间的浸润状况取决于两相间的表面张力差。聚合物之间的表面张力差越小，聚合物分子之间越容易扩散，两相间的粘结强度越高，共混物的性能越优良。64第六十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四材料的表面张力65第六十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分子扩散动力学原则即分子链段渗透相近原则。当两种聚合物相互接触时，会发生链段之间的相互扩散。若两种聚合物大分子具有相近的活动性，则两种大分子的链段就以相近的速度相互扩散，形成模糊的界面层，界面层的厚度越宽，共混物的性能越好。66第六十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四聚合物与填充增强剂的共混聚合物－填充增强剂体系的相态结构填料与聚合物的相容性填充剂粒径对聚合物性能的影响67第六十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四多数纤维状、颗粒状填料填充的聚合物共混物，其微观相态为聚合物呈连续相，填料为分散相。连续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结合在一起。界面层间的作用力强，粘合性好，则增强效果明显。聚合物－填充增强剂体系的相态结构68第六十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四纤维增强聚合物纤维品种:玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、硼纤维、芳纶纤维等。从性能价格上比较，目前国内外主要使用玻璃纤维增强聚合物。69第六十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四玻璃纤维的表面有机修饰偶联剂：例如硅烷，原理：利用硅烷的烷氧基与玻璃纤维表面的羟基反应，玻璃纤维表面形成接枝有机物，大大提高了玻纤与聚合物的粘接强度。反应增容：采用反应增容的方法也取得了一定的进展。如用HDPE-g-MAH，EAA增容。70第七十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四玻璃纤维的偶联剂修饰71第七十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四HDPE-g-MAH与碳酸钙反应增容机理填料的反应增容机理72第七十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四无机填料填充增强为了改善聚合物的刚性，常使用许多无机物和有机物填充在聚合物中，如碳酸钙、云母、滑石粉等。改性工艺通常采用一步法或二步法一步法：所谓一步法即将聚合物与填料、改性剂通过混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒后即得到改性产品。73第七十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四二步法即聚合物与改性母粒混合后通过造粒得到改性产品。采用填充改性后的产品可显著提高材料的拉伸屈服强度、弯曲模量，降低成型收缩率，但材料的粘度增加，在加工过程中需要提高加工温度，材料的表观质量也会下降。74第七十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四

除了填料的表面化学活性对高聚物的填充补强效果明显外，粒径的大小也起重要作用。如纳米级的碳酸钙、纳米级粘土(其粒子尺寸等无机填料对塑料的增强、增韧效果非常明显。

填料粒径≤1μm；对聚合物方有补强效果；平均粒径≥10μm；很难作为聚合物的填料；平均粒径在1－10μm之间的填料，只能起增容作用。填充剂粒径的影响75第七十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四目数粒度,μm目数粒度,μm目数粒度,μm5390014010416001010200017089180081611902007420006.5208402306125005.5257102705330005305903254435004.5355004003840003.4404204603050002.7453505402660002.5502976502170001.25602508001980178900151001501100131201241300111学时76第七十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.5共混体系的类型及特征固体/固体混合固体聚合物与其它固体组分的混合(体积扩散,对流混合机理)。液体/液体混合主要是小分子液体与聚合物及聚合物熔体进行混合(分子扩散机理、体积扩散机理对流混合机理）。固体/液体混合聚合物熔体与固体添加剂，三个步骤：润湿、分散、均化。77第七十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四润湿剪切分散均化78第七十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.1.6共混过程要求混炼的要素：剪切、分配置换、压缩、拉伸、聚集。79第七十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四剪切应力分散相与连续介质的粘度比界面张力系数液珠直径聚合物临界破碎条件80第八十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四81第八十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四分流、合并和置换

利用器壁，对流动进行分流，即在流道中设置剪切片，进行分流。分流后，有的在流动下游再合并为原状态，有的在各分流束内循环流动后再合并，有的在各分流束进行相对位置交换后再合并，还有上述几种过程一起作用的情况。82第八十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四ab相邻两股束流分流后合并时距离尽量远，才能实现置换的作用。分流、合并和置换示意图83第八十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.2混合与混炼设备混合与混炼工艺的区别前者物料的分散通常不受外界压力作用，物料的状态也不产生变化；而后者物料是在挤压的状态进行的，当物料承受外力作用时，不仅密度提高，而且产生剪切流动，这样可以增强对物料的剪切作用，提高分散效果。84第八十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.2.1初混合设备物料在非熔融状态下（粉料、粒料、液体添加剂）进行混合所用的设备。主要有：转鼓式混合机、螺带混合机、Z型捏合机、高速混合机。85第八十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四转鼓式混合机组成：传动装置、混合室原理：物料在粘结及物料与侧壁间的摩擦力作用下随鼓升起，离心力使物料与侧壁间的压力增加，摩擦力增大。升到一定高度，在重力作用下，落到低部，实现物料的分配置换。86第八十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四操作工艺转速：3-30r/min填充率：填充率太小，影响生产效率。填充率太大时，物料流动分布区间受到限制，置换和对流区域减小，不利于混合效果。对于粉状物料，填充率0.3-0.4；对于粒状物料，填充率0.7-0.8。87第八十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四螺带式混合机组成：传动装置、螺带、混合室（带有加热冷却套）。混合机理：双螺带的旋转使物料轴向运动方向相反，实现轴向的分配置换。卧式双螺带混合机88第八十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四原理：在螺带运动下，将物料沿壁提起，在两筒相交处进行交错混合，实现分配置换。剪切作用。立式双螺带混合机89第八十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四Z型混合机组成：双转子、混合室、驱动装置。原理：相交式（同速）、相切式（具有速比1.5:1、2:1、3:1)相交式利于物料的分布置换，同向旋转相切式剪切速率更大。转子与混合室之间的间隙较小。90第九十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四91第九十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四高速混合机92第九十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四高速混合机组成：搅拌装置、传动装置、挡板、机筒。原理：在搅拌装置（快速叶轮）的作用下，物料沿筒壁上升，上升到一定高度在重力作用下落下，然后循环上述过程，实现重叠和置换。剪切产生的热量使塑料升温，有利于增塑剂的吸收和润滑剂的熔化。一般具有快速和慢速两档。生产中一般配有热混合机和冷混合机。规格：以体积计，如GH100。1学时93第九十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.2.2混炼设备开炼机密炼机连续混炼机94第九十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四开炼机开放式炼胶机和开放式炼塑机，属间歇设备。结构：辊筒、轴承、机架、横梁、传动装置、润滑装置、加热冷却装置、紧急制动装置。用途：塑炼、混炼、塑化等规格型号：前辊筒工作部分直径×后辊筒工作部分直径×辊筒工作部分长度95第九十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四工作原理96第九十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四接触角97第九十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四密炼机1.密炼机的基本结构密炼机主要由5个部分和5个系统组成。5个部分是密炼室；转子及密封装置；加料及压料机构；卸料机构；传动装置；机座。5个系统是：加热冷却系统；气动控制系统；液压传动系统；润滑系统；电控系统。98第九十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四2.用途和种类橡胶的塑炼，橡胶的混炼，制备塑炼胶或混炼胶。塑料的混炼、塑化。密炼机的分类，一般可分成下列几种：⑴按机器工作方式分为：间歇式和连续式密炼机；⑵按密炼机的结构分为：整体翻转式、前后组合式、上下开放式三种；99第九十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四⑶按转子的转速分为：慢速密炼机（转子转速在20r/min以下）、中速密炼机（转子转速在30r/min左右）和快速密炼机（转子转速在40r/min以上），此外还有双速、变速密炼机等；⑷按卸料方式分为侧面卸料和下面卸料，按卸料门结构又有滑动式和摆动式；⑸按转子的横截面几何形状分有三角形、圆筒型和椭圆型密炼机；⑹按上顶栓对被加工物料施加的压力分为：低压、高压和变压三类。100第一百页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四

工艺过程101第一百零一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四工作原理102第一百零二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四连续混炼机－双阶挤出机103第一百零三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四104第一百零四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四FCM混炼机（连续混炼机）105第一百零五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四传递式混炼挤出机106第一百零六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四行星螺杆挤出机107第一百零七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四FMVX混炼机组（混合、排气、挤出机组）加实验2学时108第一百零八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.3高分子材料的混合及混炼工艺高分子材料的混合和混炼过程高分子材料的混合和混炼工艺109第一百零九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1.3.1高分子材料的混合和混炼过程1.3.1.1橡胶的塑炼和混炼橡胶加工工艺过程塑炼－混炼－硫化分子结构的变化：高分子量的生胶－低分子量塑炼胶－加入橡胶助剂－变成网状结构橡胶制品。赋予橡胶制品良好的弹性和强度。110第一百一十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四a塑炼目的塑炼机理评价方法影响因素111第一百一十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四塑炼的目的什么是塑炼？对橡胶进行加工，使橡胶由弹性状态变为可塑性状态，使橡胶具有可塑性的过程称为塑炼。塑炼的目的降低橡胶的弹性，使生胶具有一定的可塑性和流动性，满足工艺要求。112第一百一十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四橡胶塑炼的方法

低温塑炼（110℃以下）

高温塑炼（110℃以上）113第一百一十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四橡胶低温塑炼机理（110℃以下）自由基链式反应自由基是由于机械力的作用导致分子链断裂而产生的114第一百一十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四高温塑炼机理（110℃以上)自由基是由于橡胶分子链的氧化而产生的缺氧时的交联不稳定形成分子量较小的橡胶分子链115第一百一十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四塑炼程度的评价1.门尼粘度橡胶的门尼粘度在60以下可塑性较大，不用塑炼，门尼粘度大于60，需要塑炼。不同制品及加工方法对门尼粘度的要求不同。涂胶、擦胶可塑性较大。2.可塑度控制可塑度来保证各种工艺所用塑炼胶的可塑性。116第一百一十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四门尼粘度的测试方法

ML1＋4100℃，表示在100℃温度下，转子的转速为2转/分钟，预热1分钟，转子转动4分钟后，测得的扭距值。扭距为0.84公斤×厘米为1个门尼粘度。117第一百一十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四可塑度的测定φ16h0P=5公斤h1h2压缩3分钟后的高度恢复3分钟后的高度118第一百一十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四P=S×RS=2×(h0-h1)/(h0+h1)R=(h0-h2)/(h0-h1)柔软性弹性恢复性可塑度119第一百一十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四影响因素分析机械力氧的作用温度的作用静电作用塑解剂的作用120第一百二十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四机械力的影响

塑炼时，生胶受到机械的拉伸、挤压和剪切应力的作用，橡胶分子链受到机械力发生断裂。绝大部分在分子链的中部断裂。分子链受到的机械力F0∝M2(每一根分子链的分子量），由此可以看出，当温度较低时，分子链长的受到机械力大。因此，低温塑炼时，分子量降低，分子量分布变窄。121第一百二十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四122第一百二十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四123第一百二十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四124第一百二十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四氧的作用从橡胶的高低温塑炼机理分析，自由基的产生，低温是在机械力的作用下产生的。氧气的参与使过程加快。高温下，没有氧气的作用，没有自由基链式反应，橡胶的分子量不会下降，塑炼过程无法进行。125第一百二十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四126第一百二十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四温度的作用低温塑炼的高温区，高温塑炼的高温区的门尼粘度的差别。127第一百二十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四在100℃左右粘度最低，即塑炼程度最高。其原因是：机械力和氧化共同作用的结果。128第一百二十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四静电作用静电的作用：生胶在机械力的作用下，产生静电，使邻近的空气中的氧气活化，加速橡胶分子的氧化断链作用。129第一百二十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四化学塑解剂：提高生胶的塑炼效果。苯硫酚的作用，苯硫酚与氧气作用生成两个自由基。引发使塑炼过程加快。过氧化物裂解产生自由基，产生链引发。塑解剂的作用130第一百三十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四1学时131第一百三十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四b混炼混炼胶的配方组成橡胶硫化剂硫化促进剂硫化活性剂防老化剂补强剂（炭黑、白炭黑）等混炼过程132第一百三十二页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四硫化剂作用：使橡胶产生交联的助剂主要包括硫磺粉、升华硫磺、沉淀硫磺、胶体硫磺、不溶性硫磺；含硫化合物，二硫化四甲基秋兰姆（TMTD)，二硫代吗啡啉；非硫类硫化剂，金属氧化物，氧化锌、氧化镁、过氧化物、烷基酚醛树脂。

133第一百三十三页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四134第一百三十四页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四硫化促进剂凡能加快橡胶硫化速度，缩短硫化时间，降低硫化反应温度，较少硫化剂的用量并能提高或改善硫化胶的物理机械性能的配合剂，称为硫化促进剂。常见的是：噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲。硫化活性剂（提高促进剂的活性，金属氧化物和硬脂酸）135第一百三十五页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四硫化活性剂硫化活性剂（提高促进剂的活性，金属氧化物和硬脂酸）136第一百三十六页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四防老化剂

橡胶在长期贮存和使用过程中，由于受到热、氧、臭氧的作用，容易老化，表现为力学性能下降。为此，应加入防老化剂。常见的是胺类、酚类。补强剂（炭黑、白炭黑）、软化剂（提高胶料的塑性，有利于配合剂的分散的助剂）、防焦剂、填充剂等。137第一百三十七页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四混炼过程混炼过程主要是各种助剂在塑炼胶中混合与分散的过程。如何保证配合剂分散均匀，是混炼工序的核心。首先看一下助剂在橡胶中的分散过程，主要包括润湿－剪切分散－均化三个过程。138第一百三十八页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四润湿剪切分散均化139第一百三十九页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四润湿过程，橡胶与助剂的相容性。相容性越好，助剂表面越容易被橡胶润湿。橡胶粘度越小，助剂越容易被润湿。剪切分散就要提高剪切力，剪切力与粘度和剪切速率相关。粘度和剪切速率越大，剪切力越大。均化与设备的分配置换能力有关。140第一百四十页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四橡胶硫化条件的测定物理机械性能法通过测试不同硫化条件下的力学性能得到硫化条件专用仪器法硫化仪化学方法硫化胶的网状结构的变化通过溶剂法测定141第一百四十一页，共一百五十六页，编辑于2023年，星期四142