各種橡膠的混煉特性(ppt 25頁).ppt

1、第十二章 混煉工藝,12.1 混煉前的準(zhǔn)備 12.2 混煉工藝 12.3 混煉膠的質(zhì)量檢查 12.4 各種橡膠的混煉特性,12.1 混煉前的準(zhǔn)備,一原材料與配合劑的質(zhì)量檢驗(yàn) 通常對(duì)配合劑檢驗(yàn)的內(nèi)容主要有：純度、粒度及分布、機(jī)械雜質(zhì)、灰分及揮發(fā)分含量、酸堿度等。具體依配合劑類型不同而異。 生膠一般檢驗(yàn)化學(xué)成分、門尼粘度及物理機(jī)械性能,二配合劑的補(bǔ)充加工,一）粉碎 塊狀和粗粒狀配合劑必須經(jīng)過粉碎或磨細(xì)處理才能使用，如瀝青、松香和古馬隆等固體用粉碎機(jī)粉碎。 （二）干燥 干燥的目的是減少配合劑中的水分和其他揮發(fā)分含量，防止粉末狀配合劑結(jié)團(tuán)，便于篩選和混煉分散，避免某些配合劑遇水變質(zhì)和膠料內(nèi)部產(chǎn)生氣泡和

2、海綿。 干燥方式可采用真空干燥箱、干燥室或螺旋式連續(xù)干燥機(jī)等。 （三）熔化與過濾及加溫 低熔點(diǎn)固體軟化劑如石蠟和松香等須進(jìn)行加熱熔化，達(dá)到干燥脫水和降低粘度作用后，再經(jīng)過濾去掉其中的機(jī)械雜質(zhì)。 （四）篩選 粉末狀固體軟化劑粒度及粒度分布達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的，或已經(jīng)發(fā)生配合劑結(jié)團(tuán)及含有機(jī)械雜質(zhì)的必須經(jīng)過篩選加工，去掉其中的機(jī)械雜質(zhì)、較大顆粒與結(jié)團(tuán),三油膏和母煉膠的制造 油膏：為了使配合劑易于在膠料中混合分散，減少飛揚(yáng)損失造成環(huán)境污染，保證膠料的混煉質(zhì)量，將某些配合劑、促進(jìn)劑等事先以較大比例與液體軟化劑混合制成膏狀混合物。 母煉膠：將在通?；鞜挆l件下短時(shí)間內(nèi)難以混合均勻且混煉生熱量多，能耗較大的某些配

3、合劑以較大的比例事先與生膠單獨(dú)混合制成組分比較簡單的混合物料。最常見的有促進(jìn)劑母膠、炭黑母膠、化學(xué)塑解劑母膠等,四稱量配合 要求稱量配合操作做到：精密、準(zhǔn)確、不漏、不錯(cuò)。 稱量配合的操作方式有兩種：（1）手工操作；（2）機(jī)械化自動(dòng)稱量配合,12.2 混煉工藝,一混煉膠的結(jié)構(gòu) 混煉膠是由粒狀配合劑（如炭黑、促進(jìn)劑、填充劑等）分散于生膠中組成的分散體系。在分散體系中，生膠的分散呈連續(xù)狀態(tài)，稱為分散質(zhì)，粒狀配合劑為分散相。 混煉膠不同于一般的膠體分散體系： （1）橡膠的粘度很高，膠料的熱力學(xué)不穩(wěn)定性在一般情況下不太顯著； （2）某些組分（如再生膠、增塑劑等）與橡膠能互容，從而構(gòu)成了混煉膠的復(fù)合分散介

4、質(zhì)； （3）粒狀配合劑（如炭黑合促進(jìn)劑等）與橡膠在接觸界面上產(chǎn)生了一定的物理和化學(xué)結(jié)合，這對(duì)膠料和硫化膠的性能起著重要的影響。 因此，可以認(rèn)為混煉膠是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性的膠態(tài)分散體,炭黑與橡膠混煉后形成的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，對(duì)膠料和硫化膠的力學(xué)性能和流變性能等都有較大的影響。 1炭黑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 炭黑與橡膠混煉時(shí)，形成炭黑橡膠聚集體，聚集體在剪切力的作用下逐步分散。當(dāng)混煉膠中炭黑的用量較高時(shí)，炭黑通過鏈狀結(jié)構(gòu)相互連結(jié)，構(gòu)成炭黑網(wǎng)絡(luò)。 炭黑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)：（a）Payne效應(yīng)；（b）混煉膠比純膠具有較高的導(dǎo)電性。 2吸留橡膠結(jié)構(gòu) 混煉時(shí)，形成吸留橡膠。在混煉過程中，受剪切力的作用，吸留橡膠的一部分或大部分被

5、重新釋放出來。但是，吸留橡膠多少都會(huì)部分地保留在炭黑聚集體中，成為混煉膠填料的一部分。 3炭黑結(jié)合橡膠 炭黑結(jié)合橡膠對(duì)膠料的性能影響很大，可提高硫化膠的模量、耐磨性以及減少滯后生熱等。 4可溶膠 結(jié)合橡膠在混煉膠中只占一小部分。而大部分橡膠未與炭黑結(jié)合，稱為可溶膠。這兩部分橡膠對(duì)混煉膠的物理性能都有貢獻(xiàn),二開煉機(jī)的混煉工藝 （一）開煉機(jī)混煉原理 開煉機(jī)混煉過程一般包括包輥、吃粉和翻煉三個(gè)階段,1包輥,1-橡膠不易進(jìn)入輥縫；2緊包前輥；3脫輥成袋囊狀；4呈粘流包輥,2吃粉 在膠料包輥，加入配合劑之前，要使輥距上端保留適當(dāng)?shù)亩逊e膠，適量的堆積膠是吃粉的必要條件。 3翻煉 周向：混煉最均勻；軸向：不

6、均勻；徑向：均勻性最差,二）開煉機(jī)混煉的影響因素 （1）裝膠容量 裝膠容量需依據(jù)開煉機(jī)的規(guī)格及膠料配方特性合理確定。容量過大，使混煉分散效果降低，混煉溫度升高，容易產(chǎn)生焦燒現(xiàn)象而影響膠料質(zhì)量；容量過小會(huì)降低生產(chǎn)效率。 式中 V裝膠容量，L；D輥筒直徑，cm；L輥筒長度,2）輥距 輥距一般取48mm為宜。輥距減小，剪切效果增大，但生熱大。 （3）混煉溫度 輥溫過低，膠料硬度太大，容易損壞設(shè)備。輥溫提高有利于降低膠料的粘度，加快混煉吃粉速度，但溫度太高，容易使膠料產(chǎn)生脫輥現(xiàn)象和焦燒現(xiàn)象，難以操作。 輥溫一般通過冷卻的方法保持在5060之間。但在混煉含有高熔點(diǎn)配合劑（高熔點(diǎn)古馬隆樹脂等）的膠料時(shí)，需

7、要適當(dāng)提高輥溫；而混煉順丁膠時(shí)，輥溫不得超過50。 （4）混煉時(shí)間 應(yīng)適當(dāng)掌握配合劑的混入和分散時(shí)間，避免混煉時(shí)間過長，否則容易產(chǎn)生過煉現(xiàn)象,5）輥速和速比 輥速控制在1618r/min內(nèi)。輥速快，操作不安全且溫度控制困難；輥速慢，混煉效率低。 速比一般為1：1.11：1.2。生熱高的膠料應(yīng)選擇速比在1：1.15以下的開煉機(jī)。 （6）加料順序 一般的加料原則是：用量少、難分散的配合劑先加；用量大、易分散的后加；為了防止焦燒，硫黃和超速促進(jìn)劑一般最后加入。通常采用的加料順序如下： 塑煉膠、再生膠、母煉膠 促進(jìn)劑、活性劑、防老劑 補(bǔ)強(qiáng)、填充劑液體軟化劑 硫黃、超速促進(jìn)劑,三密煉機(jī)的混煉工藝 優(yōu)點(diǎn)：

8、混煉容量大，混煉時(shí)間短，效率高；投料、捏煉、加壓和排料操作易于機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作安全性大，配合劑損失、粉塵飛揚(yáng)狀況得到改善，膠料質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生條件好。 缺點(diǎn)：混煉時(shí)溫度較高，對(duì)溫度敏感的膠料易發(fā)生焦燒，需要對(duì)排膠進(jìn)行補(bǔ)充加工,一）密煉機(jī)混煉工藝操作方法 1一段混煉法 （1）傳統(tǒng)一段混煉法 把塑煉膠和各種配合劑逐步分次加入，每次加料后，放下上頂栓，加壓程度視具體情況而定。 傳統(tǒng)一段混煉法的混煉程序一般為：橡膠（生膠、塑煉膠、再生膠等） 硬脂酸 促進(jìn)劑、活性劑、防老劑 補(bǔ)強(qiáng)填充劑 液體軟化劑 排膠 壓片機(jī)加硫黃和超速促進(jìn)劑 下片 冷卻、停放 （2）分段投膠一段混煉法 分批加入生膠，以

9、強(qiáng)化炭黑的分散，達(dá)到改善合提高膠料的工藝性能及硫化較的物理機(jī)械性能。 具體操作：投入60%80%生膠和配合劑（硫化劑和超促進(jìn)劑除外），在70120混煉溫度下，混煉到總混煉時(shí)間的7080%，再把其余生膠并同硫化劑和超促進(jìn)劑一起投入，再混煉12min后，排膠下片,2兩段混煉 （1）傳統(tǒng)兩段混煉法 用高速高壓密煉機(jī)進(jìn)行第一段的粗混煉，使橡膠與配合劑混煉制成母膠，下片后經(jīng)停放一段時(shí)間后，再送入低速密煉機(jī)加硫黃和促進(jìn)劑進(jìn)行混煉，再經(jīng)壓片機(jī)補(bǔ)充加工膠片。 （2）分段投膠兩段混煉法 第一段混煉時(shí)，把80%左右的生膠投入進(jìn)行與傳統(tǒng)兩段混煉法一樣的混煉，制備母膠。在第二段混煉時(shí)將剩余20%左右的生膠投入母膠中混

10、煉，均勻后排膠,3逆混（倒混）煉法 先把除硫黃和促進(jìn)劑以外的所有其它配合劑全部裝入密煉機(jī)中，然后再投入生膠進(jìn)行混煉。 優(yōu)點(diǎn)：充分利用裝料容積，改善分散性，縮短混煉時(shí)間。適用于生膠挺性差和高炭黑合高油量配合膠料的混煉，如BR、EPDM等,二）密煉機(jī)混煉的影響因素 （1）裝膠容量 混煉容量必須適當(dāng)，通常取密煉室總有效容積的6070%。合理的容量或裝填系數(shù)應(yīng)根據(jù)生膠種類、配方特點(diǎn)，設(shè)備特征與磨損程度以及上頂栓壓力來確定。 （2）上頂栓壓力 上頂栓壓力控制在0.30.6MPa。隨著容量和轉(zhuǎn)速的提高，上頂栓的壓力需適當(dāng)加大，上頂栓壓力提高會(huì)加速混煉過程中膠料生熱，并增加功率消耗,3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和混煉時(shí)間

11、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速快，剪切速率大，混煉時(shí)間縮短。轉(zhuǎn)速增加一倍，混煉周期大約縮短30%50%。 如20r/min密煉機(jī)混煉一車料需要1012min，改用40r/min密煉機(jī)只需要45min，如用6080r/min密煉機(jī)，則混煉時(shí)間可縮短至11.5min。 常用的轉(zhuǎn)速范圍在4060r/min。 延長混煉時(shí)間能提高配合劑在膠料中的分散度，但會(huì)降低生產(chǎn)效率，混煉時(shí)間過長，會(huì)使硫化膠的物理機(jī)械性能受損。在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地縮短混煉時(shí)間,4）混煉溫度 混煉溫度高有利于生膠的塑性流動(dòng)和變形，有利于混合吃粉，但不利于配合劑粒子的破碎與分散混合。混煉溫度過高還會(huì)加速橡膠的熱氧老化，使硫化膠的物理機(jī)械性能下降。溫度

12、太低會(huì)出現(xiàn)膠料壓散現(xiàn)象。 通常用混煉機(jī)的排膠溫度來表征混煉溫度。一般采用的排膠溫度低于130。 （5）加料順序 生膠 活性劑、固體軟化劑、防老劑、普通促進(jìn)劑炭黑液體軟化劑硫磺和超速促進(jìn)劑 分配系數(shù)K為生膠與炭黑的最佳混煉時(shí)間tc同炭黑母膠與液體軟化劑的最佳混煉時(shí)間tm之比,四混煉膠后膠料的補(bǔ)充加工與處理 1壓片與冷卻 壓片后立即浸涂隔離劑液進(jìn)行冷卻與隔離，并經(jīng)進(jìn)一步吹風(fēng)干燥，使膠片溫度降低到50以下。 2濾膠 對(duì)于質(zhì)量和性能要求比較嚴(yán)格的某些膠料，特別是氣密性要求嚴(yán)格的內(nèi)胎膠料、氣囊膠和其他氣動(dòng)薄膜制品的膠料，混煉后鼻息濾膠。 3停放與管理 一般需要停放48小時(shí)以上才能使用。 停放的目的是：a使膠料進(jìn)行松弛，減小收縮； b使配合劑繼續(xù)擴(kuò)散，促使膠料進(jìn)一步均勻； c使橡膠與炭黑進(jìn)一步相互作用，生成更多的結(jié)合橡膠。 在儲(chǔ)存期間注意膠料的通風(fēng)和散熱，以防焦燒,12.3 混煉膠的質(zhì)量檢查,一膠料的快檢 混煉膠質(zhì)量的傳統(tǒng)快檢項(xiàng)目有：可塑度、密度、硬度。 （一）可塑度測(cè)定 （二）密度測(cè)定 反映：配合劑少加、多加或漏加；配合劑的分散不均。 （三）硬度 二物理機(jī)械性能測(cè)