橡胶的塑炼
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《橡胶快速入门基础知识之塑炼工艺》1、胶料为什么要塑炼?塑炼的目的有哪些?橡胶具有良好的弹性,但这种宝贵性能给制品生产带来极大的困难,如果不首先降低生胶的弹性,在加工过程中,大部分机械能就被消耗在弹性变形上,且不能获得甩需要的形状橡胶加工工艺对生胶可塑性有一定要求,例如混炼一般需要门尼粘度在60左右,擦胶要求胶料门尼粘度在40左右,否则无法顺利操作,有些生胶很硬,粘度很高,缺乏基本的,必需的工艺性能——良好的可塑性。
为了满足各项工艺要求,必须进行塑炼,使生胶在机械、热、化学等作用下切断分子链,降低分子量。
使橡胶暂时失去弹性而变成柔软的可塑的塑炼胶。
可以说,生胶塑炼是其他工艺过程的基础。
生胶塑炼的目的在于:一是使生胶获得一定的可塑性,使之适合混炼,压延、压出、成型,硫化以及胶浆,海绵胶制造等工艺加工过程的要求;二是使生胶的可塑性均匀化,以便制得质量均匀的胶料。
2、生胶经塑炼后,其物理化学性质有什么变化?加工工艺对生胶的可塑性有什么要求?过大或过小有何不好?生胶经塑炼后,由于受着强的机械力作用和氧化作用,橡胶的分子结构和分子量都会发生一定的变化,因而物理化学性质也会发生变化。
表现在:弹性降低、可塑性增加,溶解度增大,橡胶溶液的粘度降低,胶料的粘着性能提高。
但随着生胶可塑性增大,硫化胶的机械强度降低,永久变形增大,耐磨耗和耐老化性能都降低。
因此生胶的塑炼只对橡胶的加工过程有利,而对硫化胶的性能不利。
生胶的可塑性要求适当,过大或过小都会产生不好的效果。
生胶的可塑性过大,会使硫化胶的物理机械性能降低,影响制品的使用性能。
生胶的可塑性过低,则会造成工艺加工困难,使胶料不易混炼均匀;压延,压出时半成品表面不光滑;收缩罚大,不易掌握半成品尺寸;压延时胶布难于擦进织物中,造成挂胶帘布掉皮等现象,大大降低与料层间的附着力。
可塑性如果不均也会造成胶料的工艺性能和物理机械性能不一致。
因而,橡胶加工工艺对生胶的可塑性都有一定的要求。
塑炼与混炼一、塑炼橡胶受外力作用产生变形,当外力消除后橡胶仍能保持基形变的能力叫可塑性。
增加橡胶可塑性工艺过程称为塑炼。
橡胶有可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合,在压延加工易于渗入纺织物中,在压出、注压时具有较好的流动性。
此外,塑炼还能使橡胶的性质均匀,便于控制生产过程。
但是,过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能,因此塑炼操作需要严加控制。
橡胶可塑度通常以威廉可塑度、门尼粘度和德弗硬度等表示。
1、塑炼机理橡胶经塑炼以增加其可塑性,其实质乃是使橡胶分子链断裂,降低大分子长度。
断裂作用既可发生于大分子主链,又可发生于侧链。
由于橡胶在塑炼时,遭受到氧、电、热、机械力和增塑剂等因素的作用,所以塑炼机理与这些因素密切相关,其中起重要作用的则是氧和机械力,而且两者相辅相成。
通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼,前者以机械降解作用为主,氧起到稳定游离基的作用;后者以自动氧化降解作用为主,机械作用可强化橡胶与氧的接触。
塑炼时,辊筒对生胶的机械作用力很大,并迫使橡胶分子链断裂,这种断裂大多发生在大分子的中间部份。
塑炼时,分子链愈长愈容易切断。
顺丁胶等之所以难以机械断链,重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。
当加入高分子量级分后,低温塑炼时就能获得显著的效果。
氧是塑炼中不可缺少的因素,缺氧时,就无法获得预期的效果。
生胶塑炼时,设备与橡胶之间的磨擦显然使胶温升高。
热对塑炼效果极为重要,而且在不同温度范围内的影响也不同。
由于低温塑炼时,主要依靠机械力使分子链断裂,所以在像章区域内(天然胶低于110℃)将随温度的升高,生胶粘度下降,塑炼时受到的作用力较小,以致塑炼效果反而下降。
相反,高温塑炼时,主要是氧化裂角反应起主导作用,因而塑炼效果在高温区(天然胶高于110℃)将随温度的升高而增大,所以温度对塑炼起着促进作用。
各种橡胶由于特性不同,对应于最低塑炼效果的温度也不一样,但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。
常见橡胶的塑炼特性1:天然橡胶天然橡胶比较容易获得可塑度。
恒粘度和低粘度标准马来西压橡胶的初始粘度较低,一般不需塑炼。
其他型号的标准胶若门尼粘度大于60时,则仍需塑炼。
天然橡胶用开炼机塑炼时,辊筒温度为30℃-40℃,时间约为15-20min。
用密炼机塑炼时,当温度达到120℃以上时,时间约为3-5min。
当加入增塑剂或塑解剂时,可以显著缩短塑炼时间,提高塑炼效果。
2:丁苯橡胶一般来说,丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间。
因此丁苯橡胶也可不用塑炼。
但实际上经过塑炼后,可提高配合剂的分散性,有助于提高产品质量。
特别是海绵橡胶制品,丁苯橡胶经过塑炼后,容易发泡,且泡孔大小均匀。
3:顺丁橡胶顺丁橡胶有冷流性,不容易提高塑炼效果。
目前常用顺丁橡胶的门尼粘度在聚合时已经控制在适当范围(45°±5°),因此,一般不需要塑炼即可直接进行混炼。
4:氯丁橡胶氯丁橡胶一般不必进行塑炼,但由于该胶的韧性较大,混炼前用开炼机薄通3-5次,有助于操作,薄通温度一般为30℃-40℃,太高容易粘辊。
5:乙丙橡胶乙丙橡胶由于分子主链是饱和结构,塑炼难以引起分子的裂解。
因此,宜通过合成使其具有适宜的门尼粘度而不需塑炼。
6:丁基橡胶丁基橡胶因其化学结构稳定而柔软,且分子量较小,流动性大,所以机械增塑效果不大。
门尼粘度较低的丁基橡胶一般不需经过塑炼即可直接混炼,门尼粘度高的丁基橡胶可采用高温化学塑炼法。
7:丁腈橡胶丁腈橡胶可塑度小,韧性大,而且塑炼时生热大,因此,通常在开炼机上采用低温(辊温40℃以下),小辊距(约1MM),低容量(为天然橡胶的70%)以及分段塑炼,这样可收到较好效果。
丁腈橡胶不宜使用密炼机塑炼。
软丁腈橡胶由于本身已具有一定可塑度(一般小于60°),故可不必塑炼,直接进行混炼。
橡胶塑炼的目的工艺一. 塑炼塑炼定义:橡胶在外界因素的作用下由弹性物质变为具有可塑性物质的现象叫塑炼。
1. 塑炼的目的1) 使生胶获得一定的可塑性,适合于混炼等后段工序。
2) 使生胶的可塑性均匀化,使胶料的质量均匀。
2. 需要塑炼胶料的判定:门尼在60以上(理论)门尼在90以上(实际)3. 塑炼的机器:1) 开炼机特点:劳动强度大、生产效率低、操作条件差,但是它比较机动灵活、投资小、适用于变化较多的场合。
开炼机的两个滚筒的速比:前比后(1:1.15-1.27)操作方法:薄通塑炼法、包辊塑炼、爬架子法、化学塑解剂法。
操作时间:塑炼的时间不超过20min,停放时间:4-8小时。
2) 密炼机特点:生产效率高、操作方便、劳动强度低、可塑度比较均匀,但是高温会使胶料的物理机械性能有所下降。
操作方法:称量→投料→塑炼→排胶→倒合→压片→冷却下片→存放。
操作时间:10-15min 停放时间:4-6小时。
4. 常塑炼橡胶经常需要塑炼的胶料:NR、硬NBR、硬质橡胶。
门尼都在90以上的。
二. 混炼混炼的定义:将各种配合剂加入到橡胶中去制成混合胶。
1. 开炼机混炼1) 包辊:将生胶包于前辊,用3-5分钟有个短时的预热过程2) 吃粉过程:把需要加入的助剂按照一定的顺序加入,加入时要注意堆积胶的体积,少了难于混合,多了会打滚不容易混炼。
加料顺序:生胶→活性剂、加工助剂→硫磺→填充、软化剂、分散剂→加工助剂→促进剂3) 翻炼过程:能更好、更快、更均匀的混炼。
刀法:a、斜刀法(八把刀法)b、三角包法c、打扭操作法d、捣胶法(走刀法)4) 开炼机的装胶容量计算公式:V=0.0065*D*L 其中V-体积D是辊筒的直径(cm)L是辊筒的长度(cm)5) 辊筒的温度:50-60度6) 混炼时间:没有具体的规定,看操作员的熟练程度。
2. 密炼机混炼:1) 一段混炼:一次混炼好,混炼的程序:生胶→小料→补强剂→软化剂→排胶→压片机加硫磺、促进剂→下片→冷却停放。
橡胶的加工方法
橡胶制品加工主要包括塑炼、混炼、压延或压出(即挤出)、成型和硫化等基本工序,其中每个过程针对制品有不同要求,分别配合以若干辅助操作。
具体加工方法如下:
1. 塑炼:为了能将各种所需的配合剂加入橡胶中,生胶首先需经过塑炼提高其塑性。
2. 混炼:通过混炼将炭黑及各种橡胶助剂与橡胶均匀混合成胶料。
3. 压出:胶料经过压出制成一定形状的坯料。
4. 成型:将各种形状和尺寸的胶料半成品与浸、涂胶的纺织材料按产品的不同要求,粘贴在一起,制成供硫化用的半成品,这也是橡胶加工中比较关键的工序。
成型既可以通过传统的方式先成型为一定形状半成品,然后硫化为成品,也可以借助注压机,将胶料直接注入模具中进行硫化。
5. 硫化:经过硫化又将具有塑性的半成品制成高弹性的最终产品。
此外,在涂胶过程中,会挥发出大量的汽油蒸气,而在设备运转时,摩擦会产生大量的静电放电,因此很容易导致火灾事故的发生。
为了消除涂胶时的静电,各橡胶企业采用喷雾增湿法,效果很好,消除了静电起火。
同时,熬油、冲油、上光等工序也存在很大的火灾危险性,操作中必须认真遵守安全规程,以防发生火灾事故,并应注意操作岗位的通风和测温。
以上信息仅供参考,如果想要了解更多关于橡胶加工方法的资讯,建议查阅专业橡胶书籍或咨询相关业内人士。
橡胶的塑炼及混炼发布时间:2011年9月8日此新闻已被浏览2976次陈秦阳(西北橡胶塑料研究设计院陕西咸阳712023)前言随着改革开放的不断深入,我国的各行业都得到了迅速的发展,橡胶工业也不例外。
但是有些企业由于缺乏必需的技术人员和熟练的操作工人往往又限制了他们的发展。
因此迅速培养这些企业的技术人员和提高操作工人的生产技能是当务之急。
众所周知,橡胶加工工业是一门专业性很强的技术性工作。
它不但需要技术人员除具有较高的业务水平外,同时还应具备广阔的其他学科领域的知识。
不断地消化吸收国内外橡胶工业的新技术、新工艺和新原材料。
只有这样才能设计出比较经济的、最佳综合平衡性能的配方。
但是,这仅仅是橡胶加工的一半,而另一半则是由操作工人来完成。
如果有好的配方,而没有操作工人来圆满的完成配料、混炼、压出、压延以及硫化等等一系列工序。
那么再好的配方也无法生产出好的产品。
因此,提高操作工人的业务水平是提高产品质量的有力保证。
只有技术人员和操作工人的完善结合,才能使我国的橡胶加工工业上升到一个新的水平。
作者通过十几年的工作实践经验,着重讨论利用开炼机对橡胶的塑炼、混炼等方面的问题。
一、橡胶的塑炼对于橡胶制品来说,要求生胶具有一定的可塑度。
例如,对于模压工业制品的橡胶要求生胶可塑度在0.25~0.35左右。
对于压延、压出、海绵胶、胶浆等胶料的可塑度要求在0.4~0.6左右。
如果升胶达不到所需的可塑度,会给混炼带来很大的困难,同时无法保证制品的质量。
因此,对于门尼粘度较高的生胶必须进行塑炼,并获得所需的可塑度,保证其后各项工序的顺利进行。
可塑度过高或过低会对橡胶加工和制品有何不良影响呢?如果生胶混炼不足,可塑度达不到要求,则混炼困难,会发生脱辊等现象;另外胶料的收缩率增大。
生胶过度塑炼则混炼胶的硬度、拉伸强度下降,则耐介质耐老化性能下降。
所以,按照不同的制品要求,来搞好生胶的塑炼,是非常重要的。
并非每种生胶都要进行塑炼。
开炼机塑炼顺丁橡胶时工艺参数控制要点在开炼机上塑炼顺丁橡胶时,工艺参数的控制要点主要包括以下几个方面:
1.温度:控制温度是塑炼过程中非常重要的一环。
过高或过低的温度都可能对橡胶的质量产生负面影响。
通常,顺丁橡胶的塑炼温度应控制在80-100°C之间。
2.时间:塑炼时间也是关键参数。
时间过短,橡胶可能没有完全塑炼;时间过长,则可能导致橡胶过度塑炼,失去其性能。
一般来说,顺丁橡胶的塑炼时间应在5-15分钟之间。
3.转速:开炼机的转速也会影响塑炼效果。
转速过高可能导致橡胶过度摩擦,产生过多的热量,从而引起橡胶的降解;转速过低则可能使塑炼不充分。
合理的转速应控制在20-30转/分之间。
4.辊距:在开炼机上塑炼时,应调整好辊距,使橡胶在适当的压力下进行塑炼。
辊距过小可能导致橡胶过度摩擦,辊距过大则可能使塑炼不均匀。
一般来说,辊距应在2-6mm之间。
5.加入量:加入量也是一个重要的工艺参数。
过多的加入量可能导致橡胶过度摩擦和产生过多的热量,过少的加入量则可能使塑炼效果不佳。
一般来说,加入量应根据橡胶的类型和用途进行适当调整。
6.化学助剂:有时需要加入化学助剂来改善橡胶的塑炼性能。
这些助剂可能包括塑解剂、防老剂等。
使用这些助剂时,应严格按照说明书的要求进行操作,并注意安全。
在塑炼过程中,还要注意观察橡胶的外观变化,如颜色、黏度等,
以及听橡胶的声音来判断其是否塑炼充分。
如有异常情况应及时调整工艺参数或停止操作。
橡胶制品的成型工艺介绍橡胶制品种类繁多,但其生产工艺过程,却基本相同。
以一般固体橡胶(生胶)为原料的制品,它的生产工艺过程主要包括:原材料准备塑炼混炼成型硫化修整检验(1)生胶的塑炼使弹性生胶转变为可埋状态的加工过程称为塑炼。
塑炼的目的是降低生胶的弹性、增加其可塑性,并且获得适当的流动性,以满足混炼,压延或压出成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工过程的要求。
塑炼有机械塑炼法和化学塑炼法。
前者通过塑炼机的机械破坏作用,降低生胶的弹性,获得一定的可塑性。
后者通过化学药品的化学作用,使生胶达到塑化的目的。
塑炼过程的实质是橡胶的大分子断裂成相对分子质量较小的分子,从而使黏度下降,可塑性增大。
(2)胶料的混炼将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的过程称为混炼。
其基本任务是制造出符合性能要求的混炼胶,使压延或压出成型、涂胶及硫化等后续工序得以正常进行。
混炼过程就是炭黑等配合剂在生胶中均匀分散的过程,配合剂每一颗粒的表面必须完全被橡胶包围和湿润。
用来制备塑炼胶、混炼胶的设备有开放式炼胶机(简称开炼机)、密闭式炼胶机(简称密炼机)。
开炼机的工作原理是两个异向向内旋转的中空辊筒以不同速度相对回转,两辊筒大小相同。
生胶或胶料随着辊筒的转动在摩擦力作用下被卷入两辊间隙。
由于两辊筒的转速不同而产生速度梯度作用,生胶或胶料受到强烈的摩擦剪切,橡胶的分子链断裂,在周围氧气或塑解剂的作用下生成相对分子质量较小的稳定分子,塑炼后橡胶的可塑性得到提高,混炼后可获得质量均匀的混炼胶。
橡胶制品的成形方法有哪些?一、模压成型常用模压方法来制造某些形状复杂如皮碗、密封圈的橡胶制品,借助成型的阴、阳模具将胶料放置在模具中加热成型。
阅读:橡胶模压制品的废次品的特征及产生原因二、挤出成型压出成型又称挤出成型,压出成型常用设备是橡胶挤出机,工作原理与塑料挤出机相似。
物料经过挤出机料斗进入料筒,通过料筒和旋转螺杆之间的作用,胶料边受热塑化,边被螺杆向前推送,连续通过机头并借助于口型模而制成各种复杂截面形状的制品或半制品,如轮胎的胎面胶、内胎胎筒、纯胶管、胶管内外层胶及电线和电缆的外皮等。
工艺流程开始:1、综述橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的纤维和金属材料,橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。
橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性矛盾的过程,通过各种加工手段,使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶,在加入各种配合剂制成半成品,然后通过硫化是具有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。
2橡胶加工工艺2.1塑炼工艺生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法,使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、便于加工的塑性状态的过程。
生胶塑炼的目的是降低它的弹性,增加可塑性,并获得适当的流动性,以满足混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。
掌握好适当的塑炼可塑度,对橡胶制品的加工和成品质量是至关重要的。
在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降低可塑度。
随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现,有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行混炼。
在橡胶工业中,最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。
机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。
化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼效果的方法。
开炼机塑炼时温度一般在80℃以下,属于低温机械混炼方法。
密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120℃以上,甚至高达160-180℃,属于高温机械混炼。
生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。
几种胶的塑炼特性:天然橡胶用开炼机塑炼时,辊筒温度为30-40℃,时间约为15-20min;采用密炼机塑炼当温度达到120℃以上时,时间约为3-5min。
丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间,因此,丁苯橡胶也可不用塑炼,但是经过塑炼后可以提高配合机的分散性。
顺丁橡胶具有冷流性,缺乏塑炼效果。
顺丁胶的门尼粘度较低,可不用塑炼。
氯丁橡胶得塑性大,塑炼前可薄通3-5次,薄通温度在30-40℃。
橡胶的塑炼和混炼塑炼塑炼是橡胶加工的一个工序,指采用机械或化学的方法,降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性,并获适当的流动性,以满足混炼和成型进一步加工的需要。
塑炼过程是使橡胶大分子链断裂,分子链由长变短而使分子量分布均匀化的过程。
在塑炼过程中导致大分子链断裂的因素主要有两个:一是机械破坏作用;二是热氧化降解作用。
低温塑炼时,主要是由于机械破坏作用,大分子在强烈的机械力作用下发生断链;高温塑炼时,热氧化降解作用占主导地位。
塑炼可分为机械塑炼法和化学塑炼法。
机械塑炼法主要是通过开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机等的机械破坏作用。
化学塑炼法是借助化学增塑剂的作用,引发并促进大分子链断裂。
这两种方法在生产实践中往往结合在一起使用。
开放式炼胶机是一种传统的塑炼设备。
生胶在炼胶机两个旋转辊筒间,凭借前后辊相对速度不同(常用速度比为1:1.25~1.27)所产生的剪切力使橡胶大分子断裂,从而达到增塑的目的。
此法效率低、劳动强度大,仅小型企业中仍有使用。
目前,多数工厂采用密闭式炼胶机(即密炼机)进行塑炼(见图)。
密炼机的主要工作部分为密炼室,内装两个带突棱的旋转转子。
橡胶在密炼室中受到转子之间及转子与室壁之间的剧烈机械作用而降解,从而达到提高塑性的目的。
通常在密炼机塑炼时还加入增塑剂(如五氯硫酚等)以缩短塑炼时间,提高塑炼效zx0塑炼胶的可塑性直接影响橡胶制品的性能,它主要根据混炼胶工艺性能和制品性能要求来确定。
一般来说,涂胶、浸胶、刮胶、擦胶用的胶料可塑性宜高些;模压用的胶料可塑性宜低些;供压出用的胶料,则介于两者之间。
生胶和塑炼胶的可塑性测试方法很多,中国最常用的方法为威氏塑性计和门尼粘度计。
威氏塑性计是将试样置入两块平行的板中,在一定负荷作用下,测定其压缩形变的大小,以及除去负荷后保持形变的能力。
所得的可塑度值在0~1之间;数值越大,表明可塑性也越大。
门尼粘度计是测定胶料在模腔内对粘度计转子转动所产生的剪切阻力,通常用ML来表示(1为胶料预热时间1min,4为转子转动时间4min,100为测试温度100℃),门尼粘度值一般为0~100,其数值越大,表明可塑性越小。
生胶塑炼工艺产品概述生胶塑炼是一种常用的橡胶加工工艺,通过在特定工艺条件下将天然橡胶与塑料混合炼制,以提高橡胶的可加工性和性能。
本文档将详细介绍生胶塑炼工艺的流程、设备和参数,以及常见的应用领域和注意事项。
工艺流程一般情况下,生胶塑炼工艺包括以下几个主要步骤:1.原料准备–准备天然橡胶、塑料和其他辅助材料。
–检查原料的质量和配比,确保符合工艺要求。
2.预热和混合–将天然橡胶和塑料颗粒放入混炼机中。
–根据工艺要求,设定预热温度和时间,将混炼机预热至要求温度。
–启动混炼机,使橡胶和塑料颗粒充分混合。
3.加工–将混炼机中的混合料送入炼胶机。
–通过炼胶机的机械剪切和摩擦作用,使混合料得到更好的分散和加工。
–控制加工温度和时间,以确保混合料的处理效果和质量。
4.冷却和挤出–将加工后的混合料送入冷却装置,进行降温处理。
–控制冷却温度和时间,使混合料在适当的温度下完成冷却固化。
–将冷却固化的混合料通过挤出机进行挤出成型。
5.检验和包装–对挤出后的成品进行外观和尺寸检验。
–检测成品的物理性能,如硬度、拉伸强度等。
–完成检验合格的产品进行包装、贴标和存储。
设备与参数生胶塑炼工艺中所需的主要设备包括混炼机、炼胶机、挤出机、冷却装置等。
这些设备通常由机械结构、电气系统和控制系统组成。
在生胶塑炼过程中,需要设定合适的工艺参数来控制混炼和加工的过程。
主要的工艺参数包括: - 温度:包括预热温度、加工温度和冷却温度,不同的材料和产品要求会有不同的温度范围。
- 时间:包括预热时间、加工时间和冷却时间,根据材料和工艺要求合理设置。
- 速度:在挤出过程中,需要控制挤出机的运行速度,以控制产品的形状和尺寸。
应用领域生胶塑炼工艺广泛应用于橡胶制品与塑料制品的生产中,为改善橡胶性能、降低成本提供了有效的解决方案。
以下是几个常见的应用领域:1.汽车工业:生胶塑炼工艺可用于生产汽车橡胶密封件、悬挂系统等零部件,提高产品的可靠性和耐久性。
橡胶塑炼的目的原理及其影响因素橡胶塑炼是一种重要的橡胶加工工艺,通过增加橡胶的可塑性和可加工性,使其满足不同行业和产品的需求。
本文将从目的、原理以及影响因素三个方面对橡胶塑炼进行详细介绍。
一、目的:橡胶塑炼是为了改善橡胶的物理性能,提高其加工性能,以满足不同行业和产品对橡胶的需求。
具体目的如下:1.提高橡胶的可塑性:橡胶塑炼可以使橡胶分子链间的键断裂,增加链段间的自由运动性,从而提高橡胶的可塑性。
2.改善橡胶的可加工性:橡胶塑炼可以使橡胶分子链间的键重新结合,提高链段间的交联程度,从而降低橡胶的黏度,提高其可加工性。
3.提高橡胶的物理性能:橡胶塑炼可以改善橡胶的拉伸强度、硬度、变形能力等物理性能,使其满足不同行业和产品的需求。
二、原理:1.热加工:橡胶加热可以提高分子链的运动性,使链段间的键断裂,增加橡胶的可塑性,同时热加工还能提高橡胶的流动性,使其易于加工。
热加工方法主要包括压炼、炼胶机等。
2.机械加工:橡胶通过剪切、挤压等机械力的作用下,可以改变其链段间的交联程度,从而改变其硬度、强度、伸长率等物理性能。
机械加工方法主要包括混炼机、胶研机等。
3.化学加工:橡胶塑炼过程中,可以添加助塑剂、稳定剂、促进剂等化学物质来改善橡胶的塑炼效果,提高其加工性能和物理性能。
常见的化学加工方法有添加法、表面活性剂法等。
三、影响因素:1.原料的选择:不同类型的橡胶树脂、填料以及添加剂的选择,对橡胶塑炼的效果有很大的影响。
例如使用不同种类和粒度的填料可以调整橡胶的硬度、强度等物理性能。
2.加工条件的控制:包括加热温度、加热时间、剪切速度等加工条件对橡胶塑炼效果有直接影响。
较高的加热温度和长时间加热可以提高橡胶的可塑性,但过高的温度和过长时间加热会导致橡胶老化、劣化等问题。
3.添加剂的使用:添加剂的种类和用量对橡胶塑炼的效果有显著影响。
例如使用助塑剂可以改善橡胶的可塑性和加工性能,使用稳定剂可以防止橡胶老化等。
总之,橡胶塑炼通过改善橡胶的可塑性和可加工性,提高其物理性能,满足不同行业和产品对橡胶的需求。
橡胶加工流程(原料-塑炼-混炼-硫化)1.基本工艺流程伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展,橡胶制品种类繁多,但其生产工艺过程,却基本相同。
以一般固体橡胶(生胶)为原料的制品,它的生产工艺过程主要包括:原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→修整→检验2.原材料准备橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。
其中生胶为基本材料;配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料;纤维材料(棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维)和金属材料(钢丝、铜丝)是作为橡胶制品的骨架材料,以增强机械强度、限制制品变型。
在原材料准备过程中,配料必须按照配方称量准确。
为了使生胶和配合剂能相互均匀混合,需要对某些材料进行加工:1.基本工艺流程伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展,橡胶制品种类繁多,但其生产工艺过程,却基本相同。
以一般固体橡胶(生胶)为原料的制品,它的生产工艺过程主要包括:原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验2.原材料准备橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。
其中生胶为基本材料;配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料;纤维材料(棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维)和金属材料(钢丝、铜丝)是作为橡胶制品的骨架材料,以增强机械强度、限制制品变型。
在原材料准备过程中,配料必须按照配方称量准确。
为了使生胶和配合剂能相互均匀混合,需要对某些材料进行加工:生胶要在60--70℃烘房内烘软后,再切胶、破胶成小块;块状配合剂如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎;粉状配合剂若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去;液态配合剂(松焦油、古马隆)需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质;配合剂要进行干燥,不然容易结块、混炼时旧不能分散均匀,硫化时产生气泡,从而影响产品质量;3.塑炼生胶富有弹性,缺乏加工时的必需性能(可塑性),因此不便于加工。
为了提高其可塑性,所以要对生胶进行塑炼;这样,在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中;同时,在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性(渗入纤维织品内)和成型流动性。
橡胶的塑炼
橡胶受外力作用产生变形,当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力叫做可塑性。
增加橡胶可塑性工艺过程称为塑炼。
橡胶有可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合;在压延加工时易于渗入纺织物中;在压出、注压时具有较好的流动性。
此外,塑炼还能使橡胶的性质均匀,便于控制生产过程。
但是,过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能,因此塑炼操作需严加控制。
橡胶可塑度通常以威廉氏可塑度、门尼粘度和德弗硬度等表示。
1、塑炼机理
橡胶经塑炼以增加其可塑性,其实质乃是使橡胶分子链断裂,降低大分子长度。
断裂作用既可发生于大分子主链,又可发生于侧链。
由于橡胶在塑炼时,遭受到氧、电、热、机械力和增塑剂等因素的作用,所以塑炼机理与这些因素密切相关,其中起重要作用的则是氧和机械力,而且两者相辅相成。
通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼,前者以机械降解作用为主,氧起到稳定游离基的作用;后者以自动氧化降解作用为主,机械作用可强化橡胶与氧的接触。
塑炼时,辊筒对生胶的机械作用力很大,并迫使橡胶分子链断裂,这种断裂大多发生在大分子的中间部分。
塑炼时,分子链愈长愈容易切断。
顺丁胶等之所以难以机械断链,重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。
当加入高分子量级分后,低温塑炼时就能获得显著的效果。
氧是塑炼中不可缺少的因素,缺氧时,就无法获得预期的效果。
生胶塑炼过
塑炼时,设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。
热对塑炼效果极为重要,而且在不同温度范围内的影响也不同。
由于低温塑炼时,主要依靠机械力使分子链断裂,所以在像章区域内(天然胶低于110℃)随温度升高,生胶粘度下降,塑炼时受到的作用力较小,以致塑炼效果反而下降。
相反,高温塑炼时,主要是氧化裂解反应起主导作用,因而塑炼效果在高温区(天然胶高于110℃)将随温度的升高而增大,所以温度对塑炼起着促进作用。
各种橡胶由于特性不同,对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样,但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。
由前已知,不论低温塑炼还是高温塑炼,使用化学增塑剂皆能提高塑炼效果。
接受剂型增塑剂,如苯醌和偶氮苯等,它们在低温塑炼时起游离基接受剂作用,能使断链的橡胶分子游离基稳定,进而生成较短的分子;引发剂型增塑剂,如过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈等,它们在高温下分解成极不稳定的游离基,再引发橡胶分子生成大分子游离基,并进而氧化断裂。
此外,如硫醇类及二邻苯甲酰胺基苯基二硫化物类物质,它们既能使橡胶分子游离基稳定,又能在高温下引发橡胶形成游离基加速自动氧化断裂,所以,这类化学增塑剂称为混合型增塑剂或链转移型增塑剂。
2、塑炼工艺
生胶在塑炼前通常需进行烘胶、切胶、选胶和破胶等处理。
烘胶是为了使生胶硬度降低以便切胶,同时还能解除结晶。
烘胶要求温度不高,但时间长,故需注意不致影响橡胶的物理机械性能;例如天然胶烘胶温度一般为50~60℃,时间则需长达数十小时。
生胶自烘房中取出后即切成10~20公斤左右的大块,人工选除其杂质后再用破胶机破胶以便塑炼。
按塑炼所用的设备类型,塑炼可大致分为三种方法。
1、开炼机塑炼
其优点是塑炼胶料质量好,收缩小,但生产效率低,劳动强度大。
此法适宜于胶料变化多和耗胶量少的工厂。
开炼钢机塑炼属于低温塑炼。
因此,降低橡胶温度以增大作用力是开炼机塑炼的关键。
与温度和机械作用有关的设备特性和工艺条件都是影响塑炼效果的重要因素。
为了降低胶温,开炼钢机的辊筒需进行有效的冷却,因此辊筒设有带孔眼的水管,直接向辊筒表面喷水冷却以降低辊筒需进行有效的冷却,这样可以满足各种胶料塑炼时对辊温的基本要求。
此外,采用冷却胶片的方法也是有效的,例如使塑炼形成的胶片通过一较长的运输带(或导辊)经空气自然冷却后再返回辊上,以及薄通塑炼(缩小辊距,使胶片变薄,以利于冷却)皆可。
分段塑炼的目的也是为了降低胶温,其操作是将全塑炼过程分成若干段,来完成,每段塑炼后生胶需充分停放冷却。
塑炼一般分为2~3段,每段停放冷却4~8小时。
胶温随塑炼时间的延长而增高,若不能及时冷却,则生胶可塑性仅在塑炼初期显著提高,随后则变化很少,这种现象是由于生胶温度升高而软化,分子易滑动和机械降解效率降低所致。
胶温高还会产生假可塑性,一旦停放冷却后,可塑性又降低。
两个辊筒的速比愈大则剪切作用愈强;因此,塑炼效果愈好。
缩小辊间距也可以增大机械剪切作用,提高塑炼效果。
2、密炼机塑炼(高温、间断)
密炼机塑炼的生产能力大,劳动强度较低、电力消耗少;但由于是密闭系统,所以清理较难,故仅适用于胶种变化少的场合。
密炼机的结构较复杂,生胶在密炼室内一方面在转子与腔壁之间受剪应力和摩擦力作用,另一方面还受到上顶栓的外压。
密炼时生热量极大,物料来不及冷却,所以属高温塑炼,温度通常高于120℃,甚至处于160~180℃之间。
依据前述之高温塑炼机理,生胶在密炼机中主要是借助于高温下的强烈氧化断链来提高橡胶的可塑性;因此,温度是关键,密炼机的塑炼效果随温度的升高而增大。
天然胶用此法塑炼时,温度一般不超过155℃,以110~120℃最好,温度过高也会导致橡胶的物理机械性能下降。
3、螺杆机塑炼(高温、边续)
螺杆塑炼的特点是在高温下进行连续塑炼。
在螺杆塑炼机中生胶一方面受到强烈的搅拌作用,另一方面由于生用受螺杆与机筒内壁的摩擦产生大量的热,加速了氧化裂解。
用螺杆机塑炼时,温度条件很重要,实践表明,机筒温度以95~110℃为宜,机关温度以80~90℃为宜。
因为机筒温度高于110℃,生胶的可塑料性也不会再有大的变化。
机筒温度超过120℃则排胶温度太高而使胶片发粘,粘辊,不易补充加工。
机筒温度低于90℃时,设备负荷增大,塑炼胶会出现夹生的现象。
合成胶塑炼较天然胶困难。
为改进合成胶塑炼工艺性能,最好在合成过程中注意控制和调节分子量大小和分子量分布,以便制得门尼粘度较低和工艺性能良好的品种,如软丁苯和软丁腈胶等。
这些品种可直接用于混炼。
顺丁胶分子量较低,易冷流,塑炼效果不好,因此顺丁胶和适宜门尼粘度也应在合成过种中获得。
氯丁胶门尼粘度低,一般不需塑炼,只要经过3~5次薄通就可进行混炼。
硬丁腈胶门尼粘度为90~120,塑性低,工艺性能差,只有经过充分塑炼才能进行进一步加工。
但是,由于丁腈胶韧性大,塑炼生热大、收缩剧烈,塑炼特别困难。
欲提高丁腈胶的塑炼效果,应采用低温薄通法,即尽可能降低塑炼温度和强化机械作
用力,加入增塑剂虽可提高丁腈胶的塑炼效果。
但对混炼胶可塑度的提高不利,因此,不宜采用。
丁基胶、乙丙胶的化学性质稳定,因此缺乏塑炼效果,前者门尼粘度一般为38~75,可不经塑炼而直接混炼,后者加工所必需的可塑性应在合成过程中获得。