第7章生胶塑炼工.ppt

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1、第六章生胶塑炼工艺第六章生胶塑炼工艺 一塑炼的定义一塑炼的定义 通过机械应力、热、氧或加入某些化学试通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使生胶由原来的强韧的剂等方式，使生胶由原来的强韧的高弹性高弹性状态转变为柔软而富有状态转变为柔软而富有可塑性可塑性的状态的工的状态的工艺过程。艺过程。塑性（可塑性）：塑性（可塑性）：橡胶在发生变形后，不能恢橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说复其原来状态，或者说保持其变形状态保持其变形状态的性质。的性质。第七章第七章 生胶的塑炼生胶的塑炼 橡胶制品的基本工艺过程：橡胶制品的基本工艺过程：塑炼塑炼压延压延挤出挤出混炼混炼成型成型硫化硫化塑炼：指

2、把具有弹性的生胶转变成可塑性胶料塑炼：指把具有弹性的生胶转变成可塑性胶料的工艺过程。的工艺过程。塑炼胶：指经过塑炼获得一定可塑性的胶料。塑炼胶：指经过塑炼获得一定可塑性的胶料。可塑性：指橡胶受外力作用产生变形，当外力可塑性：指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消除后橡胶仍能保持其形变的能力。通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式 第一节第一节 塑炼的目的和意义塑炼的目的和意义 一、塑炼的目的一、塑炼的目的1.减小弹性减小弹性，提高可塑性；，提高可塑性；2降低粘度降低粘度，改善流动性；，改善流动性；3提高胶料溶解性和成型

3、粘着性提高胶料溶解性和成型粘着性 二塑炼胶的质量要求二塑炼胶的质量要求（1）可塑度要适当）可塑度要适当（2）塑炼均匀）塑炼均匀1.应满足加工工艺要求，在此基础上应满足加工工艺要求，在此基础上应具有最小的可塑性。应具有最小的可塑性。2.根据混炼胶工艺性能和制品性能的根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定。要求来确定。可塑度的表示方法可塑度的表示方法 威廉氏可塑度威廉氏可塑度P 华莱士可塑度华莱士可塑度P0 门尼粘度门尼粘度 ML1+4100 按标准规定，威廉氏可塑性测定采用直径为16+0.5mm，高为10+0.3mm的圆柱形试样。为防止发粘，试样上下可各垫一层玻璃纸。实验时，先将试样预热3分钟

4、，测量在负荷作用下的高度，然后去掉负荷，取出试样在室温下放至3分钟，测量恢复后的高度，压缩变形量由百分表指示。门尼粘度计是一个标准的转子，以恒定的转速（一般2转/分），在密闭室的试样中转动。转子转动所受到的剪切阻力大小与试样在硫化过程中的粘度变化有关，可通过测力装置显示在以门尼为单位的刻度盘上，以相同时间间隔读取数值可作出门尼硫化曲线，当门尼数先降后升，从最低点起上升5个单位时的时间称门尼焦烧时间，从门尼焦烧点再上升30个单位的时间称门尼硫化时间。应用应用门尼粘度高胶料不易混炼均匀及挤出加工，其分子量高、分布范围宽。门尼粘度低胶料易粘辊，其分子量低、分布范围窄。门尼粘度过低则硫化后制品抗拉强度

5、低。混炼工艺一般要求胶料的门尼粘度在混炼工艺一般要求胶料的门尼粘度在60压延纺织物擦胶工艺要求胶料的门尼粘度在压延纺织物擦胶工艺要求胶料的门尼粘度在40按照GB 1232标准规定，转动(门尼)粘度以符号Z100 1+4 表示。其中Z转动粘度值；1预热时间为1min；4转动时间为4min；100试验温度为100。习惯上常以ML100 1+4 表示门尼粘度 三生胶的增塑方法和原理三生胶的增塑方法和原理（一）增塑方法（一）增塑方法 物理增塑法物理增塑法 加入低分子增塑剂，利用低分子物质对橡胶的物理溶胀作用来加入低分子增塑剂，利用低分子物质对橡胶的物理溶胀作用来减小大分子间的相互作用力，以降低胶料的粘

6、度，提高其可塑减小大分子间的相互作用力，以降低胶料的粘度，提高其可塑性和流动性。性和流动性。化学增塑法化学增塑法 利用某些化学物质对生胶大分子链的化学破坏作用来减小生胶利用某些化学物质对生胶大分子链的化学破坏作用来减小生胶的弹性和粘度，以提高其可塑性和流动性。的弹性和粘度，以提高其可塑性和流动性。机械增塑法机械增塑法 利用机械的高剪切力作用，使橡胶大分子链破坏降解而获得可利用机械的高剪切力作用，使橡胶大分子链破坏降解而获得可塑性。塑性。物理增塑法：加入增塑剂化学增塑法：化学塑解剂机械增塑法：开炼机塑炼密炼机塑炼螺杆塑炼机塑炼（二）塑炼原理（二）塑炼原理 生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。分子

7、量越小，可塑性就越大。生胶经过机械塑炼后，分子量降低，粘度下降，可塑性增大。由此可见，生胶在塑炼过程中，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。0聚合物熔体的最大粘度；A特性常数；MW聚合物的重均分子量4.3_0WMA 1.生胶机械塑炼的增塑机理生胶机械塑炼的增塑机理 在低温下（在低温下（冷塑炼冷塑炼）：）：在机械力作用下首先切断橡胶大分子链生成大分子自由基。（机械力引发橡胶大分子的断链，氧作为自由基接受体，起着阻断自由基的作用。）RRRRROOROORROOHROOHRHO22+分解成稳定的较小的大分子 在高温下在高温下（热塑炼）：（热塑炼）：机械力切断橡胶大分子生成自由基的几率减少。橡胶大

8、分子在机械力的活化作用下，氧引发橡胶大分子的断链。（机械力起到应力活化作用，氧作为自由基引机械力起到应力活化作用，氧作为自由基引发体，引发橡胶大分子的断链。）发体，引发橡胶大分子的断链。）链终止：橡胶氢过氧化物不稳定，分解生成较小的大分子，连锁反应终止。RRROOO2+RHO2HOOROORROOHRH+链引发：链增长：HOORHHOOHRRO2ROO 2影响塑炼的因素：影响塑炼的因素：（1）机械力的作用）机械力的作用 根据理论分析，机械力对橡胶分子的断链作用，可表示为：式中 分子链断链的几率；K1、K2常数；E分子链的化学键能；F0作用于分子链上的力；分子链断链时伸长长度；F0 分子链断链时

9、消耗的机械功；低温塑炼要求尽可能地降低辊温和胶温。（2）氧的作用）氧的作用 实验证明，生胶结合0.03%的氧就能使分子量减少50%；结合0.5%的氧，分子量由10万降到5000。生胶塑炼时，随着塑炼时间的延长，橡胶质量和丙酮抽出物（其中含有氧化合物）的含量不断增加，可见氧在塑炼过程中与橡胶分子起了某种加成作用，参与了橡胶的化学反应。RTFEeK/)(101220MMKF塑炼效率塑炼效率（3）温度的作用）温度的作用存在双重影响：低温区（110），随着温度升高，塑炼效果提高。氧的氧化作用（4）静电作用）静电作用 塑炼过程中，胶料受到强烈的摩擦作用产生静电。静电积累产生放电现象，使空气中的氧活化变为

10、原子态氧和臭氧，加速橡胶分子的氧化断链作用。（5）化学塑解剂）化学塑解剂通过化学作用，增强生胶的塑炼效果，缩短塑炼时间的化学药通过化学作用，增强生胶的塑炼效果，缩短塑炼时间的化学药品。它也是橡胶再生过程的再生活化剂。品。它也是橡胶再生过程的再生活化剂。a接受型塑解剂（接受型塑解剂（低温塑解剂低温塑解剂）：苯硫酚、五氯硫酚等。）：苯硫酚、五氯硫酚等。b引发型塑解剂（引发型塑解剂（高温塑解剂高温塑解剂）：过氧化苯甲酰）：过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（）、偶氮二异丁腈（AIBN）等。）等。c混合型塑解剂（混合型塑解剂（链转移型塑解剂链转移型塑解剂）：促进剂）：促进剂M、DM和和2，2-二苯甲

11、酰胺二苯基二硫化物等二苯甲酰胺二苯基二硫化物等。11.2 塑炼方法及影响因素塑炼方法及影响因素 一准备工艺一准备工艺 1烘胶烘胶 NR烘胶温度一般在烘胶温度一般在5060，时间为，时间为2436h，冬季加热，冬季加热时间为时间为3672h。CR烘胶温度一般在烘胶温度一般在2440，时间为，时间为46h。烘胶温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理机械性能。烘胶温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理机械性能。2切胶切胶 用切胶机将生胶切成小块，每块重量视胶种而异，用切胶机将生胶切成小块，每块重量视胶种而异，NR每每块块1020kg，CR每块不超过每块不超过10kg。3破胶破胶 橡胶块需用破胶机破胶，以便塑

12、炼。破胶辊距一般为橡胶块需用破胶机破胶，以便塑炼。破胶辊距一般为23mm，辊温控制在，辊温控制在45以下。以下。1.烘胶烘胶2.切胶，选胶切胶，选胶3.破胶破胶 二开炼机塑炼工艺二开炼机塑炼工艺（一）开炼机塑炼的原理（一）开炼机塑炼的原理 开炼机的两个辊筒以不同的转速相对回转，胶料放到两辊筒间的上方，在摩擦力的作用下被辊筒带入辊距中。由于辊筒表面的旋转线速度不同，使胶料通过辊距时的速度不同而受到摩擦剪切作用和挤压作用，胶料反复通过辊距而被塑炼。开炼机技术特征开炼机技术特征 其规格通常以前辊的直径大小来表示。其规格通常以前辊的直径大小来表示。如如 X K360 X橡胶用的设备橡胶用的设备 S塑料

13、用设备塑料用设备 （S/M）K开炼机开炼机 M密炼机密炼机360前辊直径，前辊直径，mm 过去用英寸表示（过去用英寸表示（14英寸）英寸）后辊后辊前辊前辊后辊后辊前辊前辊后辊后辊前辊前辊后辊后辊前辊前辊后辊后辊前辊前辊（二）开炼机塑炼的工艺方法（二）开炼机塑炼的工艺方法 1包辊塑炼法包辊塑炼法 把胶片包在前辊上，让其自然地反复过辊塑炼，直至达到规定的可塑度要求为止。缺点：塑炼时间长，效率低，最终获得的可塑度也较低。又分为：一段塑炼：塑炼时间长，效率低，不适用于可塑度要求较高的生胶塑炼。分段塑炼：包辊塑炼1015min，下片、冷却、停放48h后，再进行下一次塑炼，直至达到要求的可塑度为止。通常分

14、为两段塑炼和三段塑炼，具体依可塑度要求而定。2薄通塑炼法薄通塑炼法 辊距在1 mm以下，胶料通过辊距后不包辊而直接落到接胶盘，让胶料返回到辊距上方重新通过辊距，这样反复数次。优点：胶料散热快，冷却效果较好，塑炼胶可塑度均匀，质量高，能达到任意的塑炼程度。3化学增塑塑炼法化学增塑塑炼法 采用化学塑解剂增加塑炼效果，提高塑炼生产效率并节约能耗。化学塑解剂应以母胶的形式使用，并应适当提高开炼机的辊温。（三）开炼机塑炼的影响因素（三）开炼机塑炼的影响因素 1装胶容量装胶容量 装胶容量取决于开炼机的规格，容量大，散热困难，胶温升高，降低塑炼效果；容量过小则降低生产效率。合成橡胶塑炼时生热大，装胶容量应比

15、NR少。2辊距辊距 辊距越小，机械塑炼效果越明显。薄通时实际使用辊距一般为0.51mm。3辊速和速比辊速和速比 辊距一定，提高开炼机的辊速或速比会增大胶料的机械剪切作用，从而提高机械塑炼效果。开炼机的速比一般在1.151.27之间。速比过大，升温加快。4辊温辊温 辊温低，塑炼效果好。辊温过低容易造成设备超负荷而受到损害。塑炼温度与生胶胶种有关，NR通常控制前辊温度在4555，后辊温度在4050为宜。5塑炼时间塑炼时间 在塑炼过程的最初1015min，胶料的门尼粘度迅速降低，此后渐趋缓慢。6化学塑解剂化学塑解剂 使用塑解剂能提高塑炼效果，缩短塑炼时间，减小弹性复原。使用化学塑解剂时，适当提高温度

16、会提高塑炼效果，塑炼温度一般以7075为宜。塑解剂的用量，在NR中一般为生胶重量的0.10.3%，合成橡胶则应增大到23%。开炼机塑炼的工艺条件开炼机塑炼的工艺条件*辊温：辊温：4555以下以下 辊距：辊距：采用较小的辊距采用较小的辊距 塑炼时间：塑炼时间：不超过不超过20min 辊速和速比：辊速和速比：1 1.151.27 装胶容量：装胶容量：V=KDL 总之，若塑炼控制总之，若塑炼控制“低温，小辊距，不超低温，小辊距，不超20min，控制投料量控制投料量”，则塑炼效率高。，则塑炼效率高。三密炼机塑炼工艺三密炼机塑炼工艺 优点：自动化程度高，生产效率高，节能，劳动优点：自动化程度高，生产效率高，节能，劳动强度低；强度低；缺点：温度高，冷却困难，易过炼，出料为无定缺点：温度高，冷却困难，易过炼，出料为无定形状，需要配备相应的压片机。形状，需要配备相应的压片机。（一）密炼机的工作原理（一）密炼机的工作原理 物料从加料斗加入密炼室后，加料门关闭，压料物料从加料斗加入密炼室后，加料门关闭，压料装置的上顶栓降落，对物料加压。物料在上顶栓装置的上顶栓降落，对物料加压。物料在上顶栓压力及摩擦力的作