橡膠加工工藝課件

橡膠加工工藝(1)2023/9/2橡膠加工工藝(1)橡膠加工工藝(1)2023/8/3橡膠加工工藝(1)1目錄橡膠的簡介1橡膠的塑煉和混煉2橡膠擠出3橡膠硫化42制品去飛邊5檢驗7二次硫化6橡膠加工工藝(1)目錄橡膠的簡介1橡膠的塑煉和混煉2橡膠擠出3橡膠硫化42制品2橡膠的簡介3橡膠是一種高分子彈性化合物，其分子量一般都在10萬以上，有的甚至達到100萬以上。組成這種大分子的原子通常排列成柔性的直鏈或支鏈，由于原子的不斷旋轉和振動，分子鏈一般呈卷縮狀態(tài)。橡膠區(qū)別于其它工業(yè)材料的最主要標志是它在很寬的溫度范圍內(nèi)（-50℃～+150℃）具有優(yōu)異的彈性。例如其伸長率可達100%～1000%，為鋼的300倍，但其彈性模量僅為2～4MPa,約為鋼材的1/30000.橡膠經(jīng)過硫化可將線型高分子交聯(lián)成三維網(wǎng)狀高分子量聚合物。這種已硫化交聯(lián)的橡膠稱作硫化橡膠，俗稱熟橡膠。未硫化的橡膠俗稱生膠或生橡膠。橡膠加工工藝(1)橡膠的簡介3橡膠是一種高分子彈性化合物，其分子量一般都在103橡膠的作用橡膠的簡介4橡膠是橡膠工業(yè)的重要原料，用以制造輪胎、膠管、膠帶、膠輥等各種橡膠制品。橡膠還廣泛用于電線電纜、纖維和紙加工、石棉以及塑料改性等方面。世界橡膠耗量中，約80%用于橡膠工業(yè)。在橡膠制品中，輪胎是其典型的代表性產(chǎn)品，輪胎的用膠量約占全部橡膠耗用量的50%～70%。橡膠加工工藝(1)橡膠的作用橡膠的簡介4橡膠是橡膠工業(yè)的重要原料，用4

橡膠的分類橡膠的簡介5外觀形態(tài)固態(tài)橡膠（又稱為干膠）乳狀橡膠（簡稱為乳膠）液體橡膠來源天然橡膠（來自于天然植物）合成橡膠（來自于人工合成）其中固態(tài)橡膠的產(chǎn)量約占橡膠總產(chǎn)量的85%～90%。兩種橡膠的消耗量在橡膠總耗量中所占的比例，分別是天然橡膠約占1/3，合成橡膠約占2/3。橡膠加工工藝(1)橡膠的分類橡膠的簡介5外觀形態(tài)固態(tài)橡膠（又稱為干膠）5配合劑★硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線形長鏈分子轉變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子的物質(zhì)，這種轉變稱為硫化。硫化劑：硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化物、有機過氧化物以及某些金屬氧化物。橡膠的簡介6橡膠加工工藝(1)配合劑★硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線形長鏈分子轉變?yōu)榫W(wǎng)狀大分6★硫化促進劑硫化促進劑可促進橡膠的硫化作用，降低硫化所需溫度，縮短硫化時間，并改善硫化膠的物理機械性能。硫化促進劑的種類很多。無機類硫化促進劑(如氧化鉛，氧化鎂等）硫化效果較差，已被淘汰。目前主要使用有機類硫化促進劑，橡膠的簡介7橡膠加工工藝(1)★硫化促進劑硫化促進劑可促進橡膠的硫化作用，降低硫化所需溫度7★防老劑物理防老劑：石蠟、微晶蠟；化學防老劑：酚類與胺類。橡膠的分子結構極易受氧及臭氧的氧化作用，光和熱都能促進氧化作用，使橡膠分子鏈斷裂，支化或進一步交聯(lián)，從而使橡膠發(fā)粘變硬，物理機械性能變壞，以至失去使用價值，這種情況叫做老化。凡能抑制橡膠老化現(xiàn)象的物質(zhì)就叫做防老劑。橡膠的簡介8橡膠加工工藝(1)★防老劑物理防老劑：石蠟、微晶蠟；橡膠的分子結構極易受氧及臭8★增塑劑（物理和化學增塑）目的：使生膠軟化，增加可塑性便于加工，減少動力消耗；潤濕炭黑等粉狀配合劑，提高混煉效果，增加制品柔軟性和耐寒性；增進膠料的自粘性和粘性。橡膠的簡介9橡膠加工工藝(1)★增塑劑（物理和化學增塑）目的：橡膠的簡介9橡膠加工工藝(19★填充劑補強填充劑提高硫化橡膠的強力，撕裂強度，定伸強度，耐磨性等物理機械性能。炭黑、白炭黑、活性陶土、苯乙烯樹脂、木質(zhì)素等。惰性填充劑增加膠料體積，節(jié)約成本，改善加工性能。云母粉、滑石粉、硫酸鋇。橡膠的簡介10橡膠加工工藝(1)★填充劑補強填充劑提高硫化橡膠的強力，撕裂強度，定伸強度，耐10橡膠制品生產(chǎn)工藝流程塑煉混煉成型硫化擠出檢驗二次硫化去邊工藝流程圖橡膠加工工藝(1)橡膠制品生產(chǎn)工藝流程塑煉混煉成型硫化擠出檢驗二次硫化去邊工藝11一、塑煉1.塑煉的目的：橡膠受外力作用產(chǎn)生變形，當外力消除后橡膠仍能保持其形變的能力稱為可塑性。增加橡膠可塑性的工藝過程稱為塑煉。使橡膠具有必要的可塑性的工藝過程稱為塑煉，因為橡膠有恰當?shù)目伤苄圆拍茉诨鞜挄r與各種配合劑均勻混合；在壓延加工時易于滲入紡織物中；在壓型、注壓時具有較好的流動性。此外，塑煉還能使橡膠的性質(zhì)均勻，便于控制生產(chǎn)過程。但是，過渡塑煉會降低硫化膠的強度、彈性、耐磨等性能．因此塑煉操作需嚴加控制。橡膠的塑煉和混煉12橡膠加工工藝(1)一、塑煉橡膠的塑煉和混煉12橡膠加工工藝(1)122.塑煉機理橡膠經(jīng)塑煉以增加其可塑性，其實質(zhì)乃是使橡膠分子鏈斷裂，降低大分子長度。斷裂作用既可發(fā)生于大分子主鏈，又可發(fā)生于側鏈。由于橡膠在塑煉時，遭受到氧、電、熱，機械力和增塑劑等因素的作用，所以塑煉機理與這些因素密切相關，其中起重要作用的則是氧和機械力，而且兩者相輔相成。橡膠的塑煉和混煉13橡膠加工工藝(1)2.塑煉機理橡膠的塑煉和混煉13橡膠加工工藝(1)132.塑煉作用分子量變小分子量分布變窄橡膠的塑煉和混煉14橡膠加工工藝(1)2.塑煉作用橡膠的塑煉和混煉14橡膠加工工藝(1)14二、混煉1.混煉的目的為了提高橡膠產(chǎn)品使用性能，改進橡膠工藝性能和降低成本，必須在生膠中加入各種配合劑?；鞜捑褪峭ㄟ^機械作用使生膠與各種配合劑均勻混合的過程?；鞜捠窍鹉z加工過程中最易影響質(zhì)量的工序之一?；鞜挷涣?，膠料會出現(xiàn)配合劑分散不均，膠料可塑度過低或過高、燋燒、噴霜等現(xiàn)象，使后續(xù)工序難以正常進行，并導致成品性能下降。橡膠的塑煉和混煉15橡膠加工工藝(1)二、混煉橡膠的塑煉和混煉15橡膠加工工藝(1)15開放式煉膠機（開煉機）橡膠的塑煉和混煉16橡膠加工工藝(1)開放式煉膠機（開煉機）橡膠的塑煉和混煉16橡膠加工工藝(1)16密閉式煉膠機（密煉機）橡膠的塑煉和混煉17橡膠加工工藝(1)密閉式煉膠機（密煉機）橡膠的塑煉和混煉17橡膠加工工藝(1)17橡膠加工工藝(1)橡膠加工工藝(1)182、混煉方法開放式混煉：生膠、小料（促進劑、活性劑、防老劑等）、液體軟化劑、補強劑（填充劑）、硫化劑。密煉機混煉：生膠、小料（促進劑、活性劑、防老劑等）、補強劑（填充劑）、液體軟化劑壓片機：硫化劑。橡膠的塑煉和混煉19橡膠加工工藝(1)2、混煉方法橡膠的塑煉和混煉19橡膠加工工藝(1)19橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖橡膠加工工藝(1)20橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)21橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)22橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)23橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)24橡膠的擠出三、擠出擠出設備包括擠出機、擠出機頭、擠出口型三大部分。機頭是擠出成型模具的主要部件，它有下述四種作用：1，使物料由螺旋運動變?yōu)橹本€運動2，產(chǎn)生必要的成型壓力，保證制品密實3，使物料得以進一步塑化4，成型制品的斷面形狀擠出機1擠出機頭擠出機2擠出設備擠出機出料口擠出口模定位頭底座定位頭擠出口型板1擠出口型板2擠出口型板3擠出口型板4膠料橡膠加工工藝(1)橡膠的擠出三、擠出擠出設備包括擠出機、擠出機頭、擠出口型三大25橡膠硫化四、硫化,橡膠制造中最為關鍵的工藝定義：通過一定的溫度、壓力和時間后，使橡膠大分子發(fā)生化學反應產(chǎn)生交聯(lián)的過程。

硫化劑（S）牽線搭橋硫化前：線形結構，分子間以范德華力相互作用性能：可塑性大，伸長率高，具可溶性。硫化時：分子被引發(fā)，發(fā)生化學交聯(lián)反應硫化后：網(wǎng)狀結構，分子間主要已以化學鍵結合結構：1）化學鍵；2）交聯(lián)鍵的位置；3）交聯(lián)程度；4）交聯(lián)性能：1）力學性能（定伸強度、硬度、拉伸強度、伸長率、彈性）；2）物理性能；3）化學穩(wěn)定性橡膠加工工藝(1)橡膠硫化四、硫化,橡膠制造中最為關鍵的工藝硫化劑26橡膠硫化硫化后橡膠的性能變化以EPDM為例，隨硫化程度的提高：1）力學性能的變化彈性扯斷強度定伸強度撕裂強度提高硬度伸長率壓縮永久變形疲勞生熱

降低2）物理性能的變化透氣率、透水率降低不能溶解，只能溶脹耐熱性提高3）化學穩(wěn)定性的變化化學穩(wěn)定性提高。原因：a.交聯(lián)反應使化學活性很高的基團或原子不復存在，使老化反應難以進行。b.網(wǎng)狀結構阻礙了低分子的擴散，導致橡膠老化的自由基難以擴散。橡膠加工工藝(1)橡膠硫化硫化后橡膠的性能變化1）力學性能的變化27硫化歷程在硫化過程中，各種性能均會隨硫化的進程而發(fā)生變化，這種變化曲線能夠反映膠料的硫化歷程，故稱為硫化歷程圖。下圖為用硫化儀測出的硫化歷程曲線。該曲線反映膠料在一定硫化溫度下，轉子的轉矩隨硫化時間的變化。

橡膠硫化A.焦燒階段；A1.操作焦燒時間A2.剩余焦燒時間B.熱硫化階段；C.平坦硫化階段；D.過硫化階段橡膠加工工藝(1)硫化歷程橡膠硫化A.焦燒階段；橡膠加工工藝(1)28橡膠制品的去邊五、去邊

通過手工或機械的方式，將制品飛邊修整干凈。橡膠加工工藝(1)橡膠制品的去邊五、去邊橡膠加工工藝(1)29二次硫化六、二次硫化二次硫化也叫后硫化或二段硫化，是指橡膠制品達到一定硫化程度，除去熱源繼續(xù)進行加熱硫化的工藝。從廣義上講，橡膠制品硫化到一定程度，即使不加熱，它仍可在余熱的作用下，或在制品儲存過程中，繼續(xù)加深硫化程序，或在動態(tài)作用下產(chǎn)生繼續(xù)交聯(lián)現(xiàn)象。當然也包括繼續(xù)加熱進行二段硫化的加工工藝；二次硫化目的是橡膠制品進一步交聯(lián)，改善橡膠制品的力學性能和壓縮永久變形性能等；二次硫化的方法是烘箱熱空氣硫化或者采用硫化罐熱空氣二次硫