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1、實(shí)驗(yàn)2橡膠的塑煉與混煉,一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解橡膠塑煉和混煉的基本原理 2掌握橡膠塑煉和混煉工藝 3掌握XK160A開放式煉膠機(jī)的使用方法,二、 實(shí)驗(yàn)原理,生橡膠是由線形大分子或者帶支鏈的線形大分子構(gòu)成,在外力作用下,其力學(xué)性能較低,基本無使用價(jià)值,因此生膠需要通過一系列的加工才能制成有用的橡膠制品,其中橡膠的塑煉和混煉就是兩個(gè)重要的橡膠加工過程。 生膠的分子量通常很高,從幾十萬到幾百萬以上,過高的分子量帶來的強(qiáng)韌高彈性給加工帶來極大的困難,必須通過塑煉使之獲得一定的可塑性和流動(dòng)性,才能滿足混煉、壓延、壓出、硫化、模壓注射等各種加工過程的工藝性能要求。因此將生膠由強(qiáng)韌的彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浐捅阌?/p>
2、加工的塑性狀態(tài)使生膠增加可塑性這一塑煉過程非常重要。,目前生膠塑煉加工中使用最廣泛而又行之有效的增塑方法為機(jī)械增塑法,其原理在于利用機(jī)械的高剪切力作用使橡膠大分子鏈破壞降解而獲得可塑性。 本試驗(yàn)中選用開放式煉膠機(jī)進(jìn)行機(jī)械法塑煉,橡膠置于開煉機(jī)的兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的輥筒間隙中,反復(fù)受到機(jī)械力作用受力降解,降解后的大分子自由基在空氣中氧化,發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),最終達(dá)到一定的可塑度,滿足混煉的要求。塑煉的程度和效率主要與輥筒的間隙、溫度有關(guān),若間隙越少,溫度越低,機(jī)械與化學(xué)作用越大,塑煉效率越高。此外。塑煉時(shí)間、工藝操作及是否加入化學(xué)塑解劑也會(huì)影響塑煉效果。,混煉是在塑煉基礎(chǔ)上的又一個(gè)煉膠工序。橡膠的混煉
3、工藝過程可以通過開煉機(jī)來實(shí)現(xiàn)。影響混煉效果的因素有:溫度、輥距、裝料容量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)比、時(shí)間、混煉時(shí)的包輥性、加料順序和翻煉方法等。這些條件和控制均以手工操作為主,尤其是翻煉方法,受人為因素影響較大。由于開煉機(jī)只有一個(gè)方向的固定剪切力的分布所形成的呆滯層,還需要采用人工翻煉的方法,不斷改變物料的受力位置,以便在較短的時(shí)間內(nèi)有效地完成混合塑化。因此,混煉膠的質(zhì)量(均勻的分散、均勻的分布、一定的可塑度)在很大程度上取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)和操作技術(shù)。熟練掌握這一操作技術(shù),是得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要保證。,為保證混煉膠的質(zhì)量,在開煉機(jī)上的混煉均有嚴(yán)格的規(guī)范操作程序和操作條件,不同規(guī)格的設(shè)備、不同的膠料、不同
4、的配合劑,其操作程序均有所不同。其中配合劑的添加次序是影響開煉機(jī)混煉的最重要的因素之一,加料順序不當(dāng)有可能造成配合劑分配不良,使混煉速度減慢并有可能導(dǎo)致膠料出現(xiàn)焦燒和過燒現(xiàn)象。加料順序一般為:促進(jìn)劑、防老劑、硬脂酸。這一類小藥用量小,在膠料中所起的作用又很大,所以對(duì)其分散的均勻度要求高,故應(yīng)先加,此外防老劑先加有利于防止膠料高溫下混練造成的老化。,硬脂酸是一種表面活性劑,可以改善橡膠大分子和親水性配合劑之間的相互作用。氧化鋅。氧化鋅是親水性的,在硬脂酸加入之后再加,有利于其在橡膠中的分散。補(bǔ)強(qiáng)劑。如碳黑。液體軟化劑。液體軟化劑具有浸潤(rùn)性,容易使補(bǔ)強(qiáng)劑等粉料結(jié)團(tuán),通常要在補(bǔ)強(qiáng)劑加入之后加入。硫磺
5、。硫磺與促進(jìn)劑必須分開加入,為了防止混煉過程中出現(xiàn)焦燒,通常在混煉后期降溫后加入硫磺,但對(duì)有些橡膠(如丁腈橡膠),由于硫磺在橡膠中的分散特別困難,硫磺則宜早加,最后才加入促進(jìn)劑。,三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和原料,開煉機(jī)是常用的強(qiáng)力混合設(shè)備之一(圖3.1)。XK160A型開煉機(jī)主要用于加工橡膠,因此又稱之為“雙輥煉膠機(jī)”,它是由兩個(gè)不同轉(zhuǎn)速的向心圓柱形輥筒提供強(qiáng)大的擠壓剪切力。,2原材料:天然橡膠:馬來西亞1號(hào)煙片膠,促進(jìn)劑CZ,防老劑RD,硫磺,軟化劑,碳黑,硬脂酸,ZnO 3混煉膠實(shí)驗(yàn)配方:天然橡膠(塑煉膠) 100份 , 促進(jìn)劑CZ 3份 防老劑RD 2份 硫磺3份 軟化劑(30#機(jī)油) 35份 碳黑
6、(HAF) 60份 ZnO 5份 硬脂酸 2份,四、 實(shí)驗(yàn)步驟,1生膠的塑煉 (1)稱取一定量的天然橡膠。 (2)在指導(dǎo)教師和試驗(yàn)工作人員允許后,按機(jī)器操作規(guī)程開機(jī)試運(yùn)行,觀察機(jī)器是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 (3) 檢查生膠中是否有金屬等異物,若無異物即可進(jìn)行塑煉。 (4) 破膠:將輥距調(diào)節(jié)至1.5mm左右,在靠近大牙輪一端操作,以防損壞設(shè)備。破膠時(shí)要依次連續(xù)投料,不宜中斷,以防膠塊彈出傷人。,(5) 薄通:將輥距調(diào)至0.5mm,輥溫控制在45左右。將破過膠的膠片靠大牙輪的一端加入輥筒,使之通過輥筒間隙,讓膠片直接落入接料盤中,當(dāng)輥筒上無堆積膠料時(shí),將盤內(nèi)膠片扭轉(zhuǎn)90度,重新投入輥筒間隙內(nèi)繼續(xù)薄通到所規(guī)定
7、的時(shí)間(1015分鐘)。,(6) 搗膠:將輥距放寬到1mm,使膠料包輥后,手握割刀從左(右)方向向右(左)割刀近右(左)邊緣(約4/5,不要割斷),再向下割,使膠料落在接料盤上。到堆積膠塊消失時(shí)停止割刀,而后割落的膠隨著輥筒上的余膠帶入輥筒左(右)方。然后再從右(左)向左(右)同樣割膠,反復(fù)多次。,(7) 將輥距調(diào)到所要求的下片厚度,切割下片。 (8) 塑煉膠料停放24小時(shí)以上,備混煉用。,2膠料的混煉 (1)配料:按混煉膠的實(shí)驗(yàn)配方稱取所需的配合劑, (2)調(diào)節(jié)輥筒溫度:使前輥筒維持在5060,后輥較前輥略低些(5055)。 (3)包輥:將塑煉膠投入輥縫,調(diào)整輥距使輥縫上部維持適量堆積膠,經(jīng)
8、23分鐘后,塑煉膠均勻連續(xù)地包于前輥,形成光滑無縫隙的包輥膠層,取下膠,放寬輥距至1.5mm,再把膠投入輥縫使其包前輥,準(zhǔn)備加入配合劑。,(4)吃粉:投加配合劑應(yīng)按加料順序進(jìn)行,每加完一種配合劑均需搗膠2次。在加填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)應(yīng)逐步調(diào)寬輥距,使堆積膠量保持在適宜的范圍內(nèi)。待粉料完全吃完后,由中央割刀,分經(jīng)兩端,進(jìn)行搗膠操作,促使膠料均勻。加料順序?yàn)椋禾烊幌鹉z塑煉膠小料(促進(jìn)劑、防老劑、硬脂酸)氧化鋅碳黑30#機(jī)油硫磺 (5)切割翻煉:各種配合劑加完以后,將輥距調(diào)至0.51.0mm,一般用打三角包、打卷和走刀法等翻煉至符合要求為止。翻煉過程中應(yīng)取樣測(cè)定可塑度(門尼黏度),a 打三角包:在0.5
9、1mm輥距下,將包輥膠割開,用右手捏住割左下角,將膠片翻至右下角,用左手將右上角翻至左下角,以此反復(fù)至膠料全部通過輥筒。 b打卷法:將包輥膠割開,順勢(shì)向下翻卷成圓筒至膠料全部通過,然后將卷筒垂直投入輥筒,反復(fù)至規(guī)定次數(shù)。 c走刀法:用割刀在包輥膠上交叉割刀,連續(xù)走刀,不割斷膠料,使膠料改變受剪切方向,更新堆積膠。整個(gè)翻煉時(shí)間掌握在5min左右,割刀810次。,。(6)下片:將輥距調(diào)至約3mm,下片。 (7)將輥筒混煉膠停放冷卻16小時(shí)以上,備硫化用。 (8)混煉膠的稱量:混煉膠在停放冷卻前應(yīng)檢查是否符合混煉要求。生膠和配合劑的損耗量控制在以下范圍: 純膠配方: 0.3% 一般膠料: 0.6% 碳黑等易飛揚(yáng)膠料: 1.0% 如不符合上述要求,應(yīng)重新混煉。,五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),1 XK-160開煉機(jī)操作必須按規(guī)程進(jìn)行,必須集中精力。 2 割刀必須在輥筒中心線以下操作。 3 禁止戴手套操作,手一定不能接
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