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文檔簡介

1、本章主要講解橡膠塑煉加工的相關(guān)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(diǎn)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(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)的工藝過程,但高彈性給加工工藝帶來很大困難。因?yàn)榧庸み^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(chǔ)。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(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(jìn)一步提高。特殊說明、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。通過一段時(shí)間后樣品的高度變化來評價(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(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(fù)3分鐘后的身高。門尼粘度法使用門尼粘度計(jì)測試橡膠的塑性。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)來確定橡膠的塑性。測量結(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(yù)熱1分鐘

5、并旋轉(zhuǎn)4分鐘時(shí)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(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源,一,問題增塑本質(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,長鏈分子鏈將在中間斷裂。機(jī)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(jī)械力的作用。這是因?yàn)殚L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,鏈段的相對運(yùn)動容易,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,而相對分子量較小的橡膠分子沒有影響,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),塑性增長較快,但在氮?dú)庵邢嗤瑴囟认麻L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,但不易斷裂,從而降低了鏈效應(yīng)。然而,當(dāng)溫度超過臨界點(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(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。化學(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。化學(xué)膠溶劑、低溫膠溶劑(適用于開煉機(jī))的作用:二苯硫酚、五氯硫酚、混合膠溶劑(既適用于開煉機(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、生橡膠在塑化過程中被密煉機(jī)劇烈摩擦。實(shí)驗(yàn)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(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。它可分為開煉塑煉、密煉機(jī)塑煉、螺桿擠出機(jī)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(jī)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(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。開煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu),開煉機(jī)的規(guī)格,xk400: x表示橡膠,k表示開煉

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,然后連續(xù)滾動直到規(guī)定的時(shí)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(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塑化效果的影響。開煉機(jī)的塑化需要在低溫下進(jìn)行。由于軋輥溫度對塑化效果的影響,開煉機(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。塑化溫度對生膠塑性的影響,以及輥距對塑化效果的影響。當(dāng)輥速不變時(shí),輥距的減小會增加橡膠所受的力,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(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,從而降低了機(jī)械作用對橡膠的塑化效果。塑化時(shí)間對塑化效果的影響,總結(jié)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(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 .輥筒工作部分的長度,厘米橡膠塑化過程中產(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(jìn)料量”,塑化效率高。密煉機(jī)塑化是目前我國橡膠制品大規(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,自動化程度高,勞動強(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(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翻轉(zhuǎn),起到開煉機(jī)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(yán)重的氧化開裂,膠料可以在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的塑性。自動化程度高的密煉機(jī)不僅生產(chǎn)能力大、效率高,而且自動化程度高、耗電量少。可以提高勞動強(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

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