塑煉材料工程梁爽

塑煉材料工程梁爽第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月一、生膠塑煉的意義將生膠經(jīng)過機械加工、熱處理或加入某些化學助劑，使其由強韌的彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浂阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)，這種借助機械功或熱能使橡膠軟化為據(jù)有一定可塑性的均勻物的工藝過程稱之為塑煉。經(jīng)塑煉而得到的據(jù)有一定可塑性的生膠稱為塑煉膠。第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月塑煉膠的目的：1。生膠的可塑性增大，以利混煉時配合劑的混入和均勻分散；2.改善膠料的流動性，便于壓延、壓出操作，使膠坯形狀和尺寸穩(wěn)定；3.增大膠料黏著性，方便成型操作；4.提高膠料在熔劑中的溶解性，便于制造膠漿，并降低膠漿黏度，使之易于滲入纖維孔眼，增加附著力；5.改善膠料的沖模型，是模型制品的花紋飽滿清晰。第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月塑煉機理

生膠塑煉是使生膠由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤苄誀顟B(tài)的工藝過程，而生膠可塑性提高的實質(zhì)就是橡膠的長鏈分子斷裂，變成分子量較小的、鏈長較短的分子結(jié)構(gòu)。第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月影響橡膠分子鏈斷裂的因素（1）機械力的作用橡膠置于煉膠機中塑煉時，會受到煉膠機輥筒間剪切力作用，分子鏈會被拉直，并使分子鏈在中間部位發(fā)生斷裂。（2）氧的作用沒有氧的作用，塑煉是不能得到預期效果的。（3）溫度的作用溫度對橡膠的塑煉效果有著重要的影響，不同溫度范圍對塑煉的作用是不同的。（4）化學塑解劑的作用化學塑解劑在塑煉過程中的增塑作用一是增塑劑本身受熱、氧的作用分解生成自由基，而導致橡膠分子發(fā)生氧化降解；另一個作用是封閉塑煉時橡膠分子連斷裂的端基，使其失去活性，阻止其重新結(jié)聚。因此，化學塑解劑實在上可看作是一種氧化催化劑，其生成自由基能力越大，塑解能力也越大?；瘜W增塑劑的增塑作用隨溫度增高而增大。（5）靜電的作用塑煉時，生膠受到煉膠機的劇烈摩擦而產(chǎn)生靜電。這種放電作用促使生膠表面的氧激發(fā)活化，生成原子態(tài)氧和臭氧，從而提高氧對橡膠分子鏈的斷鏈作用。第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月二、準備工藝1．烘膠

NR烘膠溫度一般在50~60℃，時間為24~36，冬季加熱時間為36~72h。

CR烘膠溫度一般在24~40℃，時間為4~6h。烘膠溫度不宜過高，否則會影響橡膠的物理機械性能。2．切膠用切膠機將生膠切成小塊，每塊重量視膠種而異，NR每塊10~20kg，CR每塊不超過10kg。3．破膠橡膠塊需用破膠機破膠，以便塑煉。破膠輥距一般為2~3mm，輥溫控制在45℃以下。第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月三、開煉機塑煉工藝（一）開煉機塑煉的原理開煉機的兩個輥筒以不同的轉(zhuǎn)速相對回轉(zhuǎn)，膠料放到兩輥筒間的上方，在摩擦力的作用下被輥筒帶入輥距中。由于輥筒表面的旋轉(zhuǎn)線速度不同，使膠料通過輥距時的速度不同而受到摩擦剪切作用和擠壓作用，膠料反復通過輥距而被塑煉。第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）開煉機塑煉的工藝方法1．包輥塑煉法把膠片包在前輥上，讓其自然地反復過輥塑煉，直至達到規(guī)定的可塑度要求為止。缺點：塑煉時間長，效率低，最終獲得的可塑度也較低。又分為：一段塑煉：塑煉時間長，效率低，不適用于可塑度要求較高的生膠塑煉。分段塑煉：包輥塑煉10~15min，下片、冷卻、停放4~8h后，再進行下一次塑煉，直至達到要求的可塑度為止。通常分為兩段塑煉和三段塑煉，具體依可塑度要求而定。第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2．薄通塑煉法輥距在1mm以下，膠料通過輥距后不包輥而直接落到接膠盤，讓膠料返回到輥距上方重新通過輥距，這樣反復數(shù)次。優(yōu)點：膠料散熱快，冷卻效果較好，塑煉膠可塑度均勻，質(zhì)量高，能達到任意的塑煉程度。3．化學增塑塑煉法采用化學塑解劑增加塑煉效果，提高塑煉生產(chǎn)效率并節(jié)約能耗。化學塑解劑應以母膠的形式使用，并應適當提高開煉機的輥溫。第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）開煉機塑煉的影響因素

1．裝膠容量裝膠容量取決于開煉機的規(guī)格，容量大，散熱困難，膠溫升高，降低塑煉效果；容量過小則降低生產(chǎn)效率。2．輥距輥距越小，機械塑煉效果越明顯。薄通時實際使用輥距一般為0.5~1mm。3．輥速和速比輥距一定，提高開煉機的輥速或速比會增大膠料的機械剪切作用，從而提高機械塑煉效果。開煉機的速比一般在1.15~1.27之間。速比過大，升溫加快。4．輥溫輥溫低，塑煉效果好。輥溫過低容易造成設備超負荷而受到損害。塑煉溫度與生膠膠種有關，如NR通?？刂魄拜仠囟仍?5~55℃，后輥溫度在40~50℃為宜。第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月5．塑煉時間在塑煉過程的最初10~15min，膠料的門尼粘度迅速降低，此后漸趨緩慢。6．化學塑解劑使用塑解劑能提高塑煉效果，縮短塑煉時間，減小彈性復原。使用化學塑解劑時，適當提高溫度會提高塑煉效果，塑煉溫度一般以70~75℃為宜。塑解劑的用量，在NR中一般為生膠重量的0.1~0.3%，合成橡膠則應增大到2~3%第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月三．密煉機塑煉工藝

優(yōu)點：自動化程度高，生產(chǎn)效率高，節(jié)能，勞動強度低；缺點：溫度高，冷卻困難，易過煉，出料為無定形狀，需要配備相應的壓片機第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）密煉機的工作原理

物料從加料斗加入密煉室后，加料門關閉，壓料裝置的上頂栓降落，對物料加壓。物料在上頂栓壓力及摩擦力的作用下，被帶入兩個具有螺旋棱、有速比的、相對回轉(zhuǎn)的兩轉(zhuǎn)子的間隙中，致使物料在由轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與密煉室壁、上頂栓、下頂栓組成的捏煉系統(tǒng)內(nèi)，受到不斷變化和反復進行的剪切、撕拉、攪拌和摩擦的強烈捏煉作用，從而達到塑煉的目的。物料在密煉室中主要受到幾種作用：

1．轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子與混煉室內(nèi)壁間的作用；

2．轉(zhuǎn)子棱間的攪拌作用；

3．轉(zhuǎn)子軸向的往復切割作用。第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）密煉機塑煉的工藝方法密煉機塑煉的工藝方法有一次塑煉法、分段塑煉法和化學增塑塑煉法三種。第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）影響密煉機塑煉的因素1．溫度密煉機塑煉屬高溫塑煉，生膠在密煉機內(nèi)受高溫及劇烈的機械剪切作用，以高溫氧化為主，可在短時間內(nèi)獲得所需要的可塑度，一般密煉機的塑煉溫度為120℃以上，有的甚至可達到160℃，但溫度過高會導致橡膠物理機械性能下降。一般NR塑煉時的溫度不超過155℃為宜。采用密煉機塑煉合成橡膠，以免產(chǎn)生凝膠。溫度范圍要視膠種具體特性而定。對于SBR，溫度應控制在155℃以下，以免產(chǎn)生凝膠。使用塑解劑時，塑煉溫度可控制在160℃第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2．轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速快，塑煉效率高。轉(zhuǎn)速從25轉(zhuǎn)提高到75轉(zhuǎn)，塑煉時間從30min縮短到10min。轉(zhuǎn)速的提高必然會加速膠料生熱升溫，因此必須加強冷卻。3．時間用密煉機塑煉，膠料的可塑度隨塑煉時間的增加而增加。使用塑解劑進行塑煉時，塑煉效果會提高，塑煉時間可縮短30%~50%。第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月4．上頂栓壓力上頂栓必須加壓，以增加轉(zhuǎn)子對膠料的剪切作用。壓力過小，不能壓緊膠料，但壓力過大，又會造成設備負荷過大。上頂栓壓力一般為0.5~0.8MPa。5．裝膠容量各種規(guī)格密煉機的裝膠容量為密煉室容積的48%~62%。6．化學塑解劑密煉機塑煉溫度高，采用化學塑解劑增塑法合理有效，不僅能充分地發(fā)揮塑解劑的增塑效果，而且在同樣條件下會降低排膠溫度，提高塑煉膠質(zhì)量。第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月四．螺桿塑煉機塑煉工藝

（一）螺桿塑煉機工作原理在螺桿塑煉機中，生膠一方面受到螺桿的強烈的機械攪拌作用，另一方面，由于生膠受螺桿與機身內(nèi)壁的摩擦產(chǎn)生大量的熱，溫度高達150~180℃，從而加速氧化裂解，獲得塑煉效果。優(yōu)點：能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大，適用于大型輪胎廠。缺點：排膠溫度高，塑煉膠的熱可塑性大，質(zhì)量不均，排膠不規(guī)則。第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）影響螺桿塑煉機塑煉的因素1．塑煉溫度若溫度偏低，設備負荷偏大，塑煉膠可塑度偏低，且不均勻若溫度太高，易使大分子鏈過度氧化降解而損害膠料質(zhì)量。因此，塑煉溫度必須控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。NR塑煉溫度一般控制在機尾60℃以下，機身80~90℃，機頭90~100℃，排膠溫度180℃以下。第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2．喂料速度喂料速度要適當而均勻。速度過快，膠料在機筒內(nèi)的停留時間短，塑煉不均勻，出現(xiàn)夾生現(xiàn)象。速度太慢，不僅降低生產(chǎn)效率。3．排膠孔隙大小排膠孔隙大小依膠料塑煉程度要求而定?？紫缎?，排膠速度和排膠量減小，膠料可塑度偏大，生產(chǎn)效率降低。反之，出膠孔隙加大，排膠量大，生產(chǎn)能力提高，但塑煉膠的可塑度偏低且不均勻。第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月常用橡膠的塑煉特性第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月一．橡膠塑煉難易的原因1．NR塑煉容易的原因（1）大分子中存在甲基和雙鍵的共軛效應，鍵能降低，易斷裂；（2）分子量大，易斷鏈；（3）大分子斷鏈后生成的自由基穩(wěn)定性高；（4）大分子氧化生成的氫過氧化物分解導致大分子鏈斷裂破壞。第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月二．幾種常用橡膠的塑煉特性1．NRNR比較容易進行塑煉，品種不同塑煉特性不同。煙片膠初始門尼粘度較高（一般在95~120之間），必須進行塑煉加工才能獲得適當?shù)目伤苄?。SMR系列的NR其初始門尼粘度較低（一般在40~75之間），一般不需要塑煉。

NR用開煉機塑煉，通常采用低溫（40~50℃），薄通塑煉效果好。用密煉機塑煉時，溫度宜在155℃以下。NR塑煉時，常加入化學塑解劑來提高塑煉效果。第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2．SBR（丁苯橡膠）軟SBR的初始門尼粘度一般在54~64之間，不需進行塑煉。

SBR采用機械塑煉效果不大，比較有效的方法時采用高溫塑煉法，以130~140℃溫度最好，溫度過高易生成凝膠。3．BR（順丁橡膠）

BR一般不需要進行塑煉。4．CR（氯丁橡膠）

CR的初始門尼粘度都較低，一般不需要進行塑煉。但在儲存過程中其可塑性會下降，因此CR仍需經(jīng)過塑煉加工，才能獲得所要求的可塑性。

CR宜采用開煉機進行塑煉，低溫薄通塑煉效果最好。第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月5．IIR（丁基橡膠）