橡膠成型技術-塑煉

1、本章主要講解橡膠塑煉加工的相關知識，要求大家掌握塑煉的概念、塑煉的原理和影響因素、塑煉的方法、特點和工藝條件、塑煉常見質(zhì)量問題的解決方法、生膠的加工和處理、生膠塑煉的目錄、意義和塑煉試驗方法，以及生膠為什么要塑煉。什么是塑化？什么是塑料混合物？塑化的目的是什么？如何測試塑化結果？生膠塑化的意義、高彈性、操作、塑化、加工、變形、塑化橡膠、高彈性是橡膠最珍貴的性能，機械加工、熱處理、化學添加劑、通過機械功或熱能將橡膠軟化成具有一定塑性的均質(zhì)物質(zhì)的工藝過程，但高彈性給加工工藝帶來很大困難。因為加工過程中的假機械功將低效地消耗在橡膠的可逆變形上。橡膠具有很強的高彈性狀態(tài)，變成柔軟的塑性狀態(tài)，便于加工。

2、通過塑化得到具有一定塑性的生膠。生膠的塑化是橡膠制品生產(chǎn)的基本過程之一，也是其他工藝過程的基礎。其目的是使生橡膠獲得合適的塑性，以滿足加工過程的需要。但是：生膠塑性不能太大。生膠的塑性不是盡可能的大，但在滿足加工要求的前提下，塑性最小是優(yōu)選的。在生產(chǎn)中，控制生膠和半成品的塑性，保證橡膠加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的順利進行。由于各種橡膠制品(部件)的性能不同，橡膠化合物的種類也多種多樣，對生膠的塑性要求也不同。見P15的表2-1。大多數(shù)合成橡膠和一些天然橡膠品種在制造過程中控制生橡膠的初始塑性。一般來說，門尼粘度低于60可以直接混合，無需塑化。除非有特殊要求，否則塑性可以進一步提高。特殊說明、塑性試驗方

3、法、試驗方法、威廉姆斯方法、華萊士方法、壓縮方法等。通過一段時間后樣品的高度變化來評價可塑性。圓柱形試樣：=16mm，h=10mm，T=701C，預熱3分鐘，在兩塊平行板之間在低溫下加5公斤載荷，壓縮3分鐘后卸載，取出試樣，在室溫下恢復3分鐘，根據(jù)試樣高度的壓縮變形和卸載后的變形恢復計算試樣的塑性。值越大，可塑性越大。塑性由在恒溫、恒載荷和恒時間下膠泥樣品厚度的變化來表示。在測量中，從厚度約為3毫米的膜上沖壓出直徑約為13毫米、恒定體積為0.40.04cm3的樣品，然后將其放入測試溫度為1001的測試器中.然后迅速合上壓板，將樣品預壓至1毫米，預熱15秒鐘，在第二個15秒鐘內(nèi)施加10公斤載荷，

4、測厚儀顯示的讀數(shù)即為橡膠混合物的塑性。規(guī)定0.01毫米代表一個塑性單位，如果測厚儀測得的樣品厚度為0.46毫米，沃勒塑性為46。華萊士數(shù)越大，可塑性越小。p:樣本可塑性；H0:樣品的原始高度，mm，h1:壓縮3分鐘后的高度；H2:恢復3分鐘后的身高。門尼粘度法使用門尼粘度計測試橡膠的塑性。在一定的溫度、時間和壓力下，當樣品在可動表面(轉(zhuǎn)子)和固定表面(上下腔室)之間變形時，可以根據(jù)扭轉(zhuǎn)來確定橡膠的塑性。測量結果用穆尼粘度表示。門尼粘度值隨不同的試驗條件而變化，因此結果應標有試驗條件。一般來說，它表示為ML1 4100，其中m代表穆尼，L1 4100代表大轉(zhuǎn)子(=38.1毫米)在100預熱1分鐘

5、并旋轉(zhuǎn)4分鐘時測得的扭矩值。門尼粘度的測試范圍是0200。值越大，粘度越高，塑性越小。門尼粘度反映了在固相萃取條件下橡膠混合物的粘度門尼粘度法，抹灰機理，機械力，氧，溫度，化學增塑劑，靜電，討論高分子彈性體的高彈性來源，一，問題增塑本質(zhì)(分子量如何變化？)，乙，抹灰機理，當橡膠被塑化時，分子鏈斷裂的概率與作用在橡膠分子鏈上的機械功率成正比，與橡膠混合物的溫度成反比。當橡膠在橡膠混合機中塑化時，它將受到橡膠混合機輥子之間的剪切力，分子鏈將被拉直，長鏈分子鏈將在中間斷裂。機械斷鏈一般只對一定長度的橡膠分子鏈有效，分子量為100，000的天然橡膠和分子量為300，000的順丁橡膠的分子鏈基本上不再受

6、到機械力的作用。這是因為長分子鏈橡膠分子的內(nèi)聚力大，機械作用產(chǎn)生的剪應力也大，所以加卸載斷裂的效果也很好。然而，當不同橡膠的分子量小到一定程度時，內(nèi)聚力小，鏈段的相對運動容易，機械力產(chǎn)生的剪切應力小，不足以破壞它們。由于機械力主要導致分子量較大的橡膠分子斷裂，而相對分子量較小的橡膠分子沒有影響，在機械力作用下，橡膠的平均分子量降低，分子量分布變窄，塑化后分子量很低的餾分較少。在機械力的作用下，分子鏈的斷裂也與組成分子鏈的化學鍵能有關。當橡膠分子鏈被機械剪切力破壞時，會產(chǎn)生橡膠分子自由基，這將不可避免地引起各種化學變化。實驗表明，橡膠在氧氣中塑煉時，塑性增長較快，但在氮氣中相同溫度下長時間塑煉時

7、，塑性變化不大。氧化與機械力同時發(fā)生。沒有氧氣，塑化不能達到預期效果。B，實驗表明，如果生膠與0.03%的氧結合，分子量可降低50%。氧在橡膠塑化中的作用是穩(wěn)定橡膠自由基，但通過氧化使橡膠分子鏈斷裂。前者在低溫下進行，然后在較高溫度下進行。在溫度的作用下，橡膠變硬，機械損傷嚴重。長分子鏈容易被機械應力破壞，而氧的化學活性較低。因此，在低溫階段，橡膠分子鏈的降解主要是由機械損傷引起的，并獲得塑化效果。隨著溫度的升高，橡膠變軟，橡膠分子鏈在機械應力的作用下容易滑動，但不易斷裂，從而降低了鏈效應。然而，當溫度超過臨界點時，由于溫度的進一步升高，由氧直接引發(fā)的氧化損傷加劇，加速了橡膠分子鏈的氧化降解，

8、從而迅速提高塑化效果。天然橡膠被塑煉30分鐘。注：在高溫塑化過程中，氧化對大分子量和小分子量的影響相同，因此平均分子量降低，而分子量分布不變。化學膠溶劑能提高生膠的膠溶能力，縮短膠溶時間，提高塑化效率?；瘜W膠溶劑本質(zhì)上可視為氧化催化劑，其產(chǎn)生自由基的能力越強，其膠溶劑化能力越強。在正常情況下，它的膠溶度隨著溫度的升高而增加?；瘜W膠溶劑、低溫膠溶劑(適用于開煉機)的作用：二苯硫酚、五氯硫酚、混合膠溶劑(既適用于開煉機也適用于密煉機)、促進劑M、DM、高溫膠溶劑(適用于密煉機)、二苯二硫、靜電、高電位差、生橡膠在塑化過程中被密煉機劇烈摩擦。實驗測量表明，輥筒或轉(zhuǎn)子金屬表面與橡膠之間的平均電位差為2

9、kv6kv，有的可達15kv。當存在膠溶劑時，膠溶劑充當自由基受體。橡膠分子與氧直接氧化反應，使橡膠分子鏈。該熱氧化裂解工藝屬于自動催化氧化鏈式反應。抹灰工藝及影響因素、生膠、烘烤、切割、破碎、塑化、塑性檢查、制備工藝流程圖、生膠塑化、熱塑性塑化、不常使用、機械塑化、廣泛使用。它可分為開煉塑煉、密煉機塑煉、螺桿擠出機塑煉和開煉塑煉。引言最早使用的塑化方法之一是將生橡膠放在開煉機的輥之間，通過輥的剪切力拉伸和斷裂橡膠分子鏈，從而獲得塑性。勞動強度高，生產(chǎn)效率低，操作條件差，但塑料橡膠塑性均勻，熱塑性小，適應性廣，彈性好，投資少。開煉機的基本結構，開煉機的規(guī)格，xk400: x表示橡膠，k表示開煉

10、機，400表示軋輥直徑；SK 400: S代表塑料，K代表磨粉機，400代表滾筒直徑。X (s) k400: x (s)代表橡膠和塑料，k代表研磨機。抹灰方法、01、薄遍抹灰方法是將生膠以0.51毫米的輥距通過輥縫，不覆蓋輥薄遍，并重復薄遍指定次數(shù)或時間，直到獲得所需的塑性。一步塑煉(卷包塑煉)生橡膠在一個大卷下滾動，然后連續(xù)滾動直到規(guī)定的時間。在塑化過程中不要停止，多把刀具用于散熱和獲得均勻的塑性。合成橡膠適合混合橡膠和容易卷包裝。02，04，03，化學膠溶劑塑化法是一種基于一次塑化法和一次塑化法的塑化方法，當塑化橡膠的塑性較高，不能通過一次塑化或一次塑化達到目的時，分段塑化法是一種有效的方

11、法。塑化效果好，可塑性和均勻性高，適用于各種橡膠，特別是機械塑化效果差的合成橡膠，應用廣泛。其主要缺點是生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)效率高，塑化橡膠的可塑性和均勻性高，在生產(chǎn)中應用廣泛。生產(chǎn)管理麻煩，占地面積大，不適合連續(xù)生產(chǎn)。它能提高塑化效率，縮短塑化時間，減少塑化橡膠的彈性回復和收縮，改善工藝條件及其對塑化效果的影響。開煉機的塑化需要在低溫下進行。由于軋輥溫度對塑化效果的影響，開煉機的塑化應采用低溫。當溫度較低時，橡膠彈性大，機械力大，塑化效果好。當溫度升高時，橡膠變軟，機械力變小，塑化效率降低。如右邊所示。為了提高塑化效果，必須加強冷卻輥溫度，嚴格控制輥溫，尤其是合成橡膠。高輥溫使生膠熱塑性，不能達

12、到塑化效果。雖然低輥溫可以提高塑化效果，但能耗大，設備消耗嚴重。在實際生產(chǎn)中，通過適當?shù)妮仠乩鋮s薄膜是提高塑化效果的有效方法。塑化溫度對生膠塑性的影響，以及輥距對塑化效果的影響。當輥速不變時，輥距的減小會增加橡膠所受的力，提高塑化效果。同時，薄膜將變得更薄，更容易冷卻，從而進一步配合塑化效果。如圖所示，當輥距從4毫米減小到0.5毫米時，天然橡膠的門尼粘度迅速降低，塑性迅速增加。正是基于這一事實，薄通塑化。天然橡膠在不同轉(zhuǎn)速下塑化過程中的降解，以及輥筒的高轉(zhuǎn)速意味著單位時間內(nèi)生膠通過輥縫的次數(shù)更多，這在很大程度上受機械因素的影響超過一定時間后，塑性趨于穩(wěn)定。如右圖所示，在塑化的前1015分鐘，塑

13、化橡膠的塑性迅速增加。超過20min后，塑性增加不明顯。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，經(jīng)過一段時間的塑化后，生膠的溫度逐漸升高并軟化，此時，橡膠分子鏈變得容易滑動，從而降低了機械作用對橡膠的塑化效果。塑化時間對塑化效果的影響，總結了開煉塑化的工藝條件，輥溫：小于4555，輥距：采用較小的輥距，塑化時間：不大于20min，輥速與速比：11。151.27，V塑化能力，l；k的經(jīng)驗系數(shù)一般為0.00650.0085，l/cm3；滾筒直徑，厘米；1 .輥筒工作部分的長度，厘米橡膠塑化過程中產(chǎn)生的熱量大，橡膠填充量應小于天然橡膠，橡膠填充量：V=KDL，簡而言之，如果塑化控制為“溫度低，輥距小，不超過20分鐘，

14、并控制進料量”，塑化效率高。密煉機塑化是目前我國橡膠制品大規(guī)模生產(chǎn)的主要設備。密煉機塑化屬于高溫氧化塑化。與開煉機塑化相比，密煉機塑化具有以下特點：密煉機速度快，生產(chǎn)能力大，轉(zhuǎn)子截面結構復雜，轉(zhuǎn)子短筋有一定的導向角，密煉機室溫度高，自動化程度高，勞動強度高，衛(wèi)生條件可以改善，六部分混煉段進料部分進料模塊部分壓料部分壓力閘板部分出料部分出料部分傳動部分驅(qū)動部分底座，五大系統(tǒng)：加熱冷卻系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、電子控制器(系統(tǒng))、潤滑系統(tǒng)。與開煉機相比，密煉機具有速度快、生產(chǎn)能力大的特點，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為每分鐘20、40、60轉(zhuǎn)甚至80或100轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的截面結構復雜，轉(zhuǎn)子表面各點

15、與軸線的距離不相等，產(chǎn)生不同的線速度，使得兩個轉(zhuǎn)子之間的速比變化很大(1:0.91l.47之間)，促使生膠被強力摩擦、撕裂和攪拌。此外，橡膠混合物不僅在兩個轉(zhuǎn)子之間的間隙中受到剪切作用；而且在轉(zhuǎn)子和內(nèi)部混合室的腔壁之間以及轉(zhuǎn)子和上下頂部螺栓之間的間隙之間，從而可以獲得更高的塑化效率。轉(zhuǎn)子的短筋有一定的導向角(一般為45度角)，可以使橡膠軸向移動翻轉(zhuǎn)，起到開煉機的手動搗固作用，使生橡膠塑化均勻。內(nèi)部混煉室的溫度較高(一般在140左右)，因此生膠會發(fā)生嚴重的氧化開裂，膠料可以在短時間內(nèi)獲得較大的塑性。自動化程度高的密煉機不僅生產(chǎn)能力大、效率高，而且自動化程度高、耗電量少?？梢蕴岣邉趧訌姸群托l(wèi)生條件。當密煉機塑化時，由于橡膠混合物的高溫和氧化開裂，硫化橡膠的物理和機械性能將降低。設備成本高，占地面積大，設備清洗維護困難，適應性窄。一般適用于橡膠品種少、橡膠用量大的工業(yè)生產(chǎn)。與開煉機相比，密煉機塑化，有ni型轉(zhuǎn)子和剪切型轉(zhuǎn)子。密煉機塑化的方法通常如下：1 .分為(1)一級塑煉(2)分段塑煉(2)是否加入化學膠溶劑(1)普通塑煉(2)加入化學膠溶劑進行塑煉，密煉機塑煉法，一級塑煉：工藝：將生橡膠放入密煉機中一次，在一定的溫度和壓力條件下連續(xù)塑煉至所需的塑性。特點：與分段塑煉相比，該方法塑煉周期