橡膠成型技術(shù)-塑煉

1、本章主要講解橡膠塑煉加工的相關(guān)知識(shí)，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(diǎn)和工藝條件、塑煉常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)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(yàn)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(cè)試塑化結(jié)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(jī)械加工、熱處理、化學(xué)添加劑、通過(guò)機(jī)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(guò)程，但高彈性給加工工藝帶來(lái)很大困難。因?yàn)榧庸み^(guò)程中的假機(jī)械功將低效地消耗在橡膠的可逆變形上。橡膠具有很強(qiáng)的高彈性狀態(tài)，變成柔軟的塑性狀態(tài)，便于加工。

2、通過(guò)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(guò)程之一，也是其他工藝過(guò)程的基礎(chǔ)。其目的是使生橡膠獲得合適的塑性，以滿足加工過(guò)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(jìn)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(duì)生膠的塑性要求也不同。見(jiàn)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(guò)程中控制生橡膠的初始塑性。一般來(lái)說(shuō)，門尼粘度低于60可以直接混合，無(wú)需塑化。除非有特殊要求，否則塑性可以進(jìn)一步提高。特殊說(shuō)明、塑性試驗(yàn)方

3、法、試驗(yàn)方法、威廉姆斯方法、華萊士方法、壓縮方法等。通過(guò)一段時(shí)間后樣品的高度變化來(lái)評(píng)價(jià)可塑性。圓柱形試樣：=16mm，h=10mm，T=701C，預(yù)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(fù)3分鐘，根據(jù)試樣高度的壓縮變形和卸載后的變形恢復(fù)計(jì)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(shí)間下膠泥樣品厚度的變化來(lái)表示。在測(cè)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(cè)試溫度為1001的測(cè)試器中.然后迅速合上壓板，將樣品預(yù)壓至1毫米，預(yù)熱15秒鐘，在第二個(gè)15秒鐘內(nèi)施加10公斤載荷，

4、測(cè)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(gè)塑性單位，如果測(cè)厚儀測(cè)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(fù)3分鐘后的身高。門尼粘度法使用門尼粘度計(jì)測(cè)試橡膠的塑性。在一定的溫度、時(shí)間和壓力下，當(dāng)樣品在可動(dòng)表面(轉(zhuǎn)子)和固定表面(上下腔室)之間變形時(shí)，可以根據(jù)扭轉(zhuǎn)來(lái)確定橡膠的塑性。測(cè)量結(jié)果用穆尼粘度表示。門尼粘度值隨不同的試驗(yàn)條件而變化，因此結(jié)果應(yīng)標(biāo)有試驗(yàn)條件。一般來(lái)說(shuō)，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(yù)熱1分鐘

5、并旋轉(zhuǎn)4分鐘時(shí)測(cè)得的扭矩值。門尼粘度的測(cè)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(jī)理，機(jī)械力，氧，溫度，化學(xué)增塑劑，靜電，討論高分子彈性體的高彈性來(lái)源，一，問(wèn)題增塑本質(zhì)(分子量如何變化？)，乙，抹灰機(jī)理，當(dāng)橡膠被塑化時(shí)，分子鏈斷裂的概率與作用在橡膠分子鏈上的機(jī)械功率成正比，與橡膠混合物的溫度成反比。當(dāng)橡膠在橡膠混合機(jī)中塑化時(shí)，它將受到橡膠混合機(jī)輥?zhàn)又g的剪切力，分子鏈將被拉直，長(zhǎng)鏈分子鏈將在中間斷裂。機(jī)械斷鏈一般只對(duì)一定長(zhǎng)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(jī)械力的作用。這是因?yàn)殚L(zhǎng)分子鏈橡膠分子的內(nèi)聚力大，機(jī)械作用產(chǎn)生的剪應(yīng)力也大，所以加卸載斷裂的效果也很好。然而，當(dāng)不同橡膠的分子量小到一定程度時(shí)，內(nèi)聚力小，鏈段的相對(duì)運(yùn)動(dòng)容易，機(jī)械力產(chǎn)生的剪切應(yīng)力小，不足以破壞它們。由于機(jī)械力主要導(dǎo)致分子量較大的橡膠分子斷裂，而相對(duì)分子量較小的橡膠分子沒(méi)有影響，在機(jī)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(jī)械力的作用下，分子鏈的斷裂也與組成分子鏈的化學(xué)鍵能有關(guān)。當(dāng)橡膠分子鏈被機(jī)械剪切力破壞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生橡膠分子自由基，這將不可避免地引起各種化學(xué)變化。實(shí)驗(yàn)表明，橡膠在氧氣中塑煉時(shí)，塑性增長(zhǎng)較快，但在氮?dú)庵邢嗤瑴囟认麻L(zhǎng)時(shí)間塑煉時(shí)

7、，塑性變化不大。氧化與機(jī)械力同時(shí)發(fā)生。沒(méi)有氧氣，塑化不能達(dá)到預(yù)期效果。B，實(shí)驗(yàn)表明，如果生膠與0.03%的氧結(jié)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(guò)氧化使橡膠分子鏈斷裂。前者在低溫下進(jìn)行，然后在較高溫度下進(jìn)行。在溫度的作用下，橡膠變硬，機(jī)械損傷嚴(yán)重。長(zhǎng)分子鏈容易被機(jī)械應(yīng)力破壞，而氧的化學(xué)活性較低。因此，在低溫階段，橡膠分子鏈的降解主要是由機(jī)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(jī)械應(yīng)力的作用下容易滑動(dòng)，但不易斷裂，從而降低了鏈效應(yīng)。然而，當(dāng)溫度超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，由于溫度的進(jìn)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(guò)程中，氧化對(duì)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?；瘜W(xué)膠溶劑能提高生膠的膠溶能力，縮短膠溶時(shí)間，提高塑化效率?；瘜W(xué)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(qiáng)，其膠溶劑化能力越強(qiáng)。在正常情況下，它的膠溶度隨著溫度的升高而增加?；瘜W(xué)膠溶劑、低溫膠溶劑(適用于開(kāi)煉機(jī))的作用：二苯硫酚、五氯硫酚、混合膠溶劑(既適用于開(kāi)煉機(jī)也適用于密煉機(jī))、促進(jìn)劑M、DM、高溫膠溶劑(適用于密煉機(jī))、二苯二硫、靜電、高電位差、生橡膠在塑化過(guò)程中被密煉機(jī)劇烈摩擦。實(shí)驗(yàn)測(cè)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(dá)15kv。當(dāng)存在膠溶劑時(shí)，膠溶劑充當(dāng)自由基受體。橡膠分子與氧直接氧化反應(yīng)，使橡膠分子鏈。該熱氧化裂解工藝屬于自動(dòng)催化氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。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(jī)械塑化、廣泛使用。它可分為開(kāi)煉塑煉、密煉機(jī)塑煉、螺桿擠出機(jī)塑煉和開(kāi)煉塑煉。引言最早使用的塑化方法之一是將生橡膠放在開(kāi)煉機(jī)的輥之間，通過(guò)輥的剪切力拉伸和斷裂橡膠分子鏈，從而獲得塑性。勞動(dòng)強(qiáng)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(yīng)性廣，彈性好，投資少。開(kāi)煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，開(kāi)煉機(jī)的規(guī)格，xk400: x表示橡膠，k表示開(kāi)煉

10、機(jī)，400表示軋輥直徑；SK 400: S代表塑料，K代表磨粉機(jī)，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(jī)。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(guò)輥縫，不覆蓋輥薄遍，并重復(fù)薄遍指定次數(shù)或時(shí)間，直到獲得所需的塑性。一步塑煉(卷包塑煉)生橡膠在一個(gè)大卷下滾動(dòng)，然后連續(xù)滾動(dòng)直到規(guī)定的時(shí)間。在塑化過(guò)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(xué)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(dāng)塑化橡膠的塑性較高，不能通過(guò)一次塑化或一次塑化達(dá)到目的時(shí)，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(jī)械塑化效果差的合成橡膠，應(yīng)用廣泛。其主要缺點(diǎn)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(yīng)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(shí)間，減少塑化橡膠的彈性回復(fù)和收縮，改善工藝條件及其對(duì)塑化效果的影響。開(kāi)煉機(jī)的塑化需要在低溫下進(jìn)行。由于軋輥溫度對(duì)塑化效果的影響，開(kāi)煉機(jī)的塑化應(yīng)采用低溫。當(dāng)溫度較低時(shí)，橡膠彈性大，機(jī)械力大，塑化效果好。當(dāng)溫度升高時(shí)，橡膠變軟，機(jī)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(qiáng)冷卻輥溫度，嚴(yán)格控制輥溫，尤其是合成橡膠。高輥溫使生膠熱塑性，不能達(dá)

12、到塑化效果。雖然低輥溫可以提高塑化效果，但能耗大，設(shè)備消耗嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)適當(dāng)?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(duì)生膠塑性的影響，以及輥距對(duì)塑化效果的影響。當(dāng)輥速不變時(shí)，輥距的減小會(huì)增加橡膠所受的力，提高塑化效果。同時(shí)，薄膜將變得更薄，更容易冷卻，從而進(jìn)一步配合塑化效果。如圖所示，當(dāng)輥距從4毫米減小到0.5毫米時(shí)，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(shí)，薄通塑化。天然橡膠在不同轉(zhuǎn)速下塑化過(guò)程中的降解，以及輥筒的高轉(zhuǎn)速意味著單位時(shí)間內(nèi)生膠通過(guò)輥縫的次數(shù)更多，這在很大程度上受機(jī)械因素的影響超過(guò)一定時(shí)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(guò)20min后，塑性增加不明顯。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的塑化后，生膠的溫度逐漸升高并軟化，此時(shí)，橡膠分子鏈變得容易滑動(dòng)，從而降低了機(jī)械作用對(duì)橡膠的塑化效果。塑化時(shí)間對(duì)塑化效果的影響，總結(jié)了開(kāi)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(shí)間：不大于20min，輥速與速比：11。151.27，V塑化能力，l；k的經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)度，厘米橡膠塑化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量大，橡膠填充量應(yīng)小于天然橡膠，橡膠填充量：V=KDL，簡(jiǎn)而言之，如果塑化控制為“溫度低，輥距小，不超過(guò)20分鐘，

14、并控制進(jìn)料量”，塑化效率高。密煉機(jī)塑化是目前我國(guó)橡膠制品大規(guī)模生產(chǎn)的主要設(shè)備。密煉機(jī)塑化屬于高溫氧化塑化。與開(kāi)煉機(jī)塑化相比，密煉機(jī)塑化具有以下特點(diǎn)：密煉機(jī)速度快，生產(chǎn)能力大，轉(zhuǎn)子截面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)子短筋有一定的導(dǎo)向角，密煉機(jī)室溫度高，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度高，衛(wèi)生條件可以改善，六部分混煉段進(jìn)料部分進(jìn)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(dòng)部分驅(qū)動(dòng)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(rùn)滑系統(tǒng)。與開(kāi)煉機(jī)相比，密煉機(jī)具有速度快、生產(chǎn)能力大的特點(diǎn)，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(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)子表面各點(diǎn)

15、與軸線的距離不相等，產(chǎn)生不同的線速度，使得兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的速比變化很大(1:0.91l.47之間)，促使生膠被強(qiáng)力摩擦、撕裂和攪拌。此外，橡膠混合物不僅在兩個(gè)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(dǎo)向角(一般為45度角)，可以使橡膠軸向移動(dòng)翻轉(zhuǎn)，起到開(kāi)煉機(jī)的手動(dòng)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(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氧化開(kāi)裂，膠料可以在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的塑性。自動(dòng)化程度高的密煉機(jī)不僅生產(chǎn)能力大、效率高，而且自動(dòng)化程度高、耗電量少?？梢蕴岣邉趧?dòng)強(qiáng)度和衛(wèi)生條件。當(dāng)密煉機(jī)塑化時(shí)，由于橡膠混合物的高溫和氧化開(kāi)裂，硫化橡膠的物理和機(jī)械性能將降低。設(shè)備成本高，占地面積大，設(shè)備清洗維護(hù)困難，適應(yīng)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(kāi)煉機(jī)相比，密煉機(jī)塑化，有ni型轉(zhuǎn)子和剪切型轉(zhuǎn)子。密煉機(jī)塑化的方法通常如下：1 .分為(1)一級(jí)塑煉(2)分段塑煉(2)是否加入化學(xué)膠溶劑(1)普通塑煉(2)加入化學(xué)膠溶劑進(jìn)行塑煉，密煉機(jī)塑煉法，一級(jí)塑煉：工藝：將生橡膠放入密煉機(jī)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(diǎn)：與分段塑煉相比，該方法塑煉周期