橡胶加工原理rubb.ppt

1,塑料、橡胶加工原理,2,第四篇：橡胶加工成型原理,本篇主要介绍橡胶的性能特点，胶料的组分以及橡胶制品的加工原理。 重点和要求： 1、熟悉天然胶和用量较大的合成胶的性能特点。 2、掌握橡胶制品配方的组分、各组分的作用及其作用机理。 3、掌握橡胶的加工性能特点。 4、掌握常用橡胶制品加工方法的加工原理。 5、了解当前橡胶工业中常用的加工方法，热点问题以及新的加工方法、加工技术。,3,第一章 绪论,11橡胶的基本概念 一、概念 高弹性的高分子材料。 二、橡胶的性能 1、具有橡胶状高弹性 2、粘弹性体 在外力作用时，其形变行为受时间、温度等条件的支配。 宏观表现：明显的应力松弛和蠕变现象。 应力松弛应力随时间而下降或消失的现象。,3、有缓冲减震作用 4、对温度依赖性大 5、具有高绝缘性 6、有老化现象 7、必须加入配合剂,蠕变橡胶受外力压缩或拉伸时，形变随时间而发展，最后达最大形变量的现象。,线型聚合物,交联聚合物,4,三、橡胶的分类和品种,1、天然橡胶 从橡胶树流出的乳白色液体（称胶乳），经加工制成。 成分：橡胶烃非橡胶物质（5以下） （1）分子结构：,顺式1，4结构三叶橡胶。-中国橡胶第一树,中国橡胶母树,在室温下具有弹性和柔软性弹性橡胶； 反式1，4结构马来胶。 室温下是硬固状态，50时软化为橡胶弹性体天然硬橡胶。,5,（2）物化性质,热性能 无一定的熔点： T140开始熔融，T=200左右开始分解，T270剧烈分解。 常温-略带塑性。 T0-弹性大大降低； T70-脆性物质； 极性：非极性物质。 易溶于非极性溶剂；不能溶于极性溶剂。 化学性质 含活性基团不饱和双键，能发生各种化学反应：加成、取代、氧化和交联等。 物理机械性能 弹性好，弹性伸长率可达1000。 机械强度较高，耐挠曲性，透气性，电性能良好。,6,2、合成橡胶,合成橡胶以单体分子通过聚合或缩合反应合成的具有不同化学组成和结构的高分子物。 （1）分类 按性能和用途分 通用合成橡胶用来代替天然橡胶来制造轮胎和其他常用橡胶制品的合成橡胶 特种合成橡胶具有某种特殊性能的合成橡胶。 通用合成橡胶：丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异戊二烯、乙丙、丁腈等。 特种橡胶：三元乙丙、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨基甲酸酯以及硅橡胶、氟橡胶，丙烯酸酯橡胶、氯橡胶、聚硫橡胶等。 按结构特点：饱和橡胶，不饱和胶 按极性：极性胶，非极性胶。 （2）结构与性能 不同的种类有不同的大分子链组成，链的规整性不同，立体构型也不一样，分子量及分子量分布也不相同，其性能也不同。,7,举例,聚丁二烯橡胶单体结合方式：,顺式结构增加，物理机械性能提高； 顺式结构减少，低温性能提高，但加工工艺性能及机械强度，耐磨性，弹性和伸长率等性能降低，结晶倾向增加，出现塑料的性能。 丁二烯与苯乙烯共聚 无规或嵌段丁苯橡胶。 化学结构式：,8,（3）丁苯橡胶,外观：浅褐色 性能：具较好的耐老化性，耐磨性，耐热性，耐臭氧，耐油性。 用途：轮胎，胶管，胶带，胶鞋，胶板。,分类： 乳液聚合丁苯低温丁苯、高温丁苯。 溶液聚合丁苯 无规丁苯胶：分子量分布较窄，弹性和耐低温性良好，永久变形小。 部分嵌段丁苯胶：低温性较好，但强度较低，永久变形大，具热塑性，需高温混炼，加工性能较好。 嵌段丁苯胶SBS：热塑性弹性体。抗张强度高，伸长率大，低温性能和耐磨性较好，但耐热和耐溶剂性较差,丁苯胶板,9,嵌段丁苯胶SBS,合理控制PS，PB比例获良好的弹性和加工性能。 苯乙烯含量增加，橡胶耐磨性，硬度提高。 苯乙烯含量下降，橡胶的耐寒性提高，加工温度降低,SBS中的聚苯乙烯嵌段可形成物理交联点，90100时PS呈塑性，使其显示塑料的性质。温度降低，内聚能很大的PS重新形成物理交联点，显示橡胶的性质。,10,顺丁橡胶,异戊橡胶,聚异戊二烯定向聚合，几乎可以取代天然橡胶。,乙丙橡胶,乙烯和丙烯的共聚物，三元乙丙橡胶，第三单体为双环戊二烯和三叉降冰片烯。,丁基橡胶,异丁烯与少量异戊二烯在低温下阳离子共聚的产物。 具良好的气密性，适合作内胎、轮胎的气密层。,氯丁橡胶,其它：丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯类橡胶、氯磺化聚乙烯、热塑性弹性体等,11,12 橡胶的生产方法,橡胶加工：由生胶和各种配合剂经一系列物理化学变化制得橡胶制品的加工方式。 包括：生胶的塑炼；塑炼胶和各种配合剂的混炼及定型；胶料的硫化。 生胶分类：,捆包胶由天然或合成胶乳经凝聚、干燥、捆包而成的胶块。 颗粒胶高温下具热塑性。制品常温下具橡胶弹性。 粉末胶呈粉末状。 乳胶呈液状，含4060%的水。 液体胶呈液状，使用必须脱除溶剂。,分子量1万以下，硫化或固化后具固体硫化胶相同的立体网状结构。,捆包胶加工工艺过程,12,一、塑炼在加工前，由弹性状态变为柔软，易于加工的塑性状态的工艺。 1、准备工艺 烘胶；切胶；破胶。 2、开炼机塑炼 优点：塑炼胶料质量好，收缩好。 缺点：生产效率低，劳动强度大。 3、密炼机塑炼 优点：生产能力大，劳动强度低，电力消耗少。 缺点：密闭系统，清洗困难。 4、 螺杆机塑炼 特点：高温下，连续塑炼。 二、胶料的混炼通过机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。 开放式炼胶机混炼；密炼机混炼；螺杆混炼机混炼 三、压延 1、胶片压延经预热的胶料，用压延机压制成一定厚度和宽度的胶片。 2、压型将胶料压制成具有一定断面形状和表面有某种花纹的胶片。 3、纺织物的挂胶使纺织物通过压延机辊筒间隙，使其表面挂上一层薄胶，制成挂胶帘布或挂胶帆布，作为橡胶制品的骨架层。 4、贴胶、压力贴胶、擦胶,13,四、挤出 胶料通过挤出机连续地制成各种不同半成品的工艺过程。 (一)胶料热炼 作用：可进一步提高混炼胶的均匀性和热塑性，使胶料易于挤出。 分类： 粗炼低温薄通法，作用：提高胶料均匀性。 细炼提高辊温，作用：提高胶料的热塑性。 （二）压出 （三）冷却截断，称量和卷取 五、硫化 使橡胶发生一系列的化学变化，从塑性状态转变为弹性状态，从而使物理机械性能和化学性能提高，成为可使用的材料。,硫化的方法： 平板硫化；注压硫化；硫化罐硫化；个体硫化机硫化；共熔盐硫化,14,13 橡胶的主要品质指标,一、可塑度反映生胶、塑炼胶和混炼胶可塑性的品质指标。 定义试样在外力作用下产生形变的大小和除去外力后保持形变的能力。 二、门尼粘度反映橡胶加工性能的好坏。 定义：未硫化胶料在一定温度（100）、压力（31066106Pa）和时间（4min）时的抗剪切能力。 门尼粘度平均分子量增加，可塑性降低生胶不易塑炼，混炼，挤出性能差。 门尼粘度小平均分子量小，可塑性大混炼时易粘辊，硫化制品强度较差。 三、门尼焦烧反映未硫化胶硫化特性的指标。 定义胶料在一定温度（120），压力（31066106Pa）开始硫化（即门尼粘度突然上升）的时间。 四、抗张强度，定伸强度，扯断伸长率和扯断永久变形。 五、磨耗 六、弹性 七、耐低温性能,15,第二章：橡胶加工成型原理,21 胶料的组成及配合 1、橡胶 （1）天然橡胶 （2）合成橡胶 2、配合剂 （1）硫化剂使橡胶中线形长分子链转变成网状大分子的一类物质。 硫磺 常态下淡黄色固体，不同温度有不同的状态。 用量：增加，交联度提高，硬度提高。 特点：化学活性不大，适于天然橡胶和不饱和的合成橡胶。 有机过氧物、金属氧化物 硫化条件硫化剂在胶料中均匀分布。-影响硫磺在胶料中溶解度的因素 胶料表面粘上灰尘或手摸时，亚稳状态S在胶料表面呈细微结晶析出喷硫 减少或避免喷硫的措施： 采用低温短时间混炼，使S在胶料中均匀分散。 加入能提高硫化溶解度的物质，如再生胶，软化剂等。 加入吸附S的配合剂。,16,（2）硫化促进剂,-促进硫化剂的硫化作用，降低硫化温度，缩短硫化时间的一类物质 早期：无机硫化促进剂效果差 现在：有机硫化促进剂,促进剂M ：2硫醇基苯并噻唑,促进剂DM：二硫化二苯并噻唑,对硫化促进剂要求： 活性高 硫化促进剂的活性缩短橡胶达到正硫化所需的时间的能力。 正硫化时间硫化橡胶达到最佳物理机械性能的硫化时间 硫化平坦线要长 正硫化曲线上在正硫化时间内出现平台硫化平坦线 硫化的临界温度要高 硫化的临界温度硫化促进剂对硫化过程发生促进作用的温度。 硫化促进剂对橡胶老化性能和物理机械性能不产生恶化作用 活性剂加速催化剂活性和促进作用的金属氧化物、有机酸类和胺类。 橡胶硫磺硫化：硫磺、促进剂和活性剂组成的硫化体系。,17,防老剂,抑制橡胶老化的一种物质。 物理防老剂：石蜡 微晶蜡等 防老机理：常温下在橡胶中溶解度很小，在橡胶表面析出薄膜与外界隔离。 化学防老剂：酚类 胺类 防老机理：中止橡胶制品中产生的产生的自催化活性游离基。 游离基形成历程：,酚类防老剂（AH）,胺类防老剂：效果优、全面。 但污染、变色性大。 对苯二胺类高效，多功能，低毒防老剂！ 酚类：防护效果不如胺类。 优点：不污染，不变色。,18,增塑剂,A、作用： 改善工艺性能； 改善产品的物理机械性能。 B作用机理 物理增塑剂：使生胶发生溶胀，增加大分子链间距，降低分子间作用力，增加分子链活动性和塑性，提高可塑性。 化学增塑剂：加速生胶分子在塑炼时的断链作用。 C、常用增塑剂 物理增塑剂：硬脂酸，油酸，松焦油，三线油，六线油等。 化学增塑剂：含硫化合物。 D、选择原则 增塑剂分子的极性要与橡胶的极性相对应。 增塑剂的凝固点Tg（橡胶的），差值越大越好。 有利于提高制品性能和降低成本。,19,（6）填料,A、种类： 补强剂提高橡胶制品强度，物理机械性能。 增容剂增加生胶容积，节约生胶，降低成本。 B、碳黑 a、作用： 提高制品的强度； 改进胶料的工艺性能； 赋予制品耐磨，耐热，耐寒，耐油等性能，延长寿命。,b、补强原理碳黑具表面活性，能与橡胶相结合。,物理作用：橡胶吸附于碳黑表面，润湿碳黑物理吸附，较弱。 化学作用： 碳黑上有活性很大的活化点，具不配对的电子，与橡胶起化学作用。橡胶吸附在碳黑的表面上，橡胶的若干个点与碳黑表面起化学的结合化学吸附。 特点：分子链比较容易在碳黑表面上滑动，但不易和碳黑脱离。 橡胶与碳黑构成了一种能够滑动的强固的键。 两个补强效应：,20,c影响碳黑补强作用因素 碳黑的种类 碳黑的用量,粒子粗细,二次结构：碳黑后加工处理时由于物理吸附而形成的松散结构。,碳黑的结构影响： 加工性能 结构越高，越易分散，压出性能越好。 硫化胶性能 结构高，导电性能提高，硬度提高，定伸强度提高。,天然胶,丁苯胶,细粒子C,高耐磨C,碳黑的结构 一次结构：碳黑在制造过程中，相邻的颗粒相互熔接在一起，并连接起来形成一种链状结构。,21,新型增强材料：有机蒙脱土（OMMT） 新进展,蒙脱土结构,22,两种复合材料的扯断伸长率比较,两种复合材料的撕裂强度比较,在一定含量下有机土对三元乙丙橡胶具有超强补强效果,OMMT和高耐磨碳黑补强三元乙丙橡胶的效果比较,23,3、橡胶的配方设计,（1）配方设计的原则 了解制品的使用性能，在设计中有的放矢。 了解生胶及配合剂的性质以及各种配合剂之间的关系，正确选择原材料。 所用原料最好选用国内的，因地制宜。 考虑设备特点及加工工艺过程，节约原料及动力消耗，降低成本。 （2）配方设计的程序,确定胶料技术要求,基本试验配方,试验与整理资料,最佳配方,中试确定最佳工艺条件,生产配方,24,22胶料的加工性能,一、粘度 （一）粘度与可塑性关系 （1）粘度大，可塑性小。 粘度过大，可塑性过小，混炼不均匀，压延布料易掉皮，收缩率大，压模花纹棱角不明，胶片表面粗糙。 （2）粘度小，可塑性大。 粘度过小，可塑性过大，不易混炼，压延粘辊，胶浆粘着力小，成品性能低。 （3）粘度不均匀则可塑度不均匀，工艺性能及硫化胶物理性能不一致。 （二）粘度的影响因素 （1）温度温度升高，粘度下降。 （2）外力作用剪切力和剪切速度上升导致粘度下降。 流动速率慢，流动时间分子链松弛时间，则流动中，因外力作用而伸张开的分子链边滑动边收缩-流动阻力，与分子链收缩运动的阻力叠加。 流动速率高，流动时间松弛时间。则伸展开的分子链来不及收缩或只部分收缩，因收缩而引起的运动阻力下降，粘度下降。,25,（三）胶料的粘弹性 （1）受力时间对粘弹行为的影响 外力作用时间胶料松弛时间平稳的流动性质，形变恢复量小，出片光滑。 （2）温度对粘弹行为的影响 温度降低，粘度增加，表现出弹性行为； 温度上升，粘度下降，表现出液体的平稳的流动性质。 （3）橡胶结构对粘弹性的影响 分子量增加，弹性增加，可塑性下降难加工。 分子量分布宽，易加工。 支化度高，生成不溶凝胶合成胶变硬难加工，硫化胶机械性能降低。 如：天然橡胶 分子量大，弹性高，可塑性低，难加工必须塑炼。 天然胶、丁苯胶、丁腈胶等分子量分布宽，易于加工。 顺丁胶，异戊二烯胶分子量分布窄，不易加工。,26,二、弹性记忆,橡胶流动中存在可恢复弹性形变，若松弛时间长，观察时，剩余可恢复形变大，可观察到形变恢复，好像记得发生过形变，力图使形变恢复弹性记忆效应 影响因素：生胶的弹性模量，生胶的最大松弛时间 内部结构影响 分子量大，高分子量组分多，长支链多，最大松弛时间延长显著。 生胶的种类 天然橡：分子间作用力较小松弛时间短弹性记忆效小加工过程中膨胀率小 胶料的含胶量增加弹性记忆效应增加。,27,弹性记忆,碳黑、软化剂的含量 加入碳黑、软化剂弹性记忆效应降低弹性和压出膨胀率降低 加工过程中的工艺条件 如：温度上升松弛时间变短弹性记忆效应下降膨胀率减小。 压出速度高 力作用时间小于松弛时间时，弹性记忆效应提高，压出膨胀。 压出速度低 力作用时间大于松弛时间时，弹性记忆效应不明显，胶片光滑。 降低弹性记忆效应的措施: 选择弹性记忆效应不显著的胶料做原料。 调整配方。 调整加工工艺参数。,28,三、胶料的断裂特性,形变指数 理想生胶断裂能量密度 实际生胶断裂能量密度,断裂伸长 生胶被拉至断裂点时长度 生胶拉伸前的长度,增加加工性能好。,影响断裂特性的因素：分子量，分子量分布，支化度。 分子量分布宽，支化度低，加工性能好； 分子量大，支化度高，加工性能不好。,29,作业及思考题,1、为什么SBS称为热塑性弹性体？生产中如何获得良好的加工性能和使用性能？ 2、现代橡胶硫磺硫化体系由哪些成分组成？其作用分别是什么？ 3、橡胶防老剂有哪两种类型？其作用机理如何？ 4、橡胶增塑剂有哪两种类型？其作用机理如何？其选择原则是什么？ 5、简述炭黑的补强机理。,30,23 塑炼,一、塑炼的目的 塑炼把具有弹性的生胶变为具有可塑性的胶料的工艺过程。 目的：使橡胶有恰当的可塑性。 使橡胶性质均匀。 二、塑炼机理与塑炼效果 （一）塑炼机理 生胶高粘度原因：平均分子量很大。,降低粘度的方法使橡胶分子链断裂，大分子长度。 塑炼方法：在炼胶机中轧炼生胶，橡胶分子链在力和氧作用下断裂。 塑炼中可加入化学塑解剂提高塑炼效果力化学反应的结果。 分类： 低温塑炼机械降解为主，氧起稳定游离基的作用。 高温塑炼自动氧化降解作用为主，机械作用强化橡胶与氧接触。,力或化学作用,31,1、低温塑炼机理,低温塑炼时，机械力作用下，橡胶分子断裂，形成游离基。,游离基与氧气作用,过氧化物游离基与其它橡胶分子反应,32,有化学塑解剂存在，如：加入硫酚，则橡胶大分子游离基与塑解剂作用：,低温塑炼机理： 分子链在机械力作用下降解生成游离基，氧气稳定了生成的游离基，从而达到降低分子链长度的目的。 若有化学塑解剂存在，则塑解剂起稳定自由基的作用。,33,2、高温塑炼机理,高温塑炼：空气中氧对橡胶分子的自动氧化作用，形成大分子游离基,氧气充足时，大分子游离基继续氧化,34,加入塑解剂,引发剂型化学增塑剂，如：过氧化苯甲酰 对生胶的自动氧化起促进作用：,自由基与橡胶分子作用夺取其活性氢原子,混合型化学增塑剂 如：硫醇类 在有氧气存在时最先起引发剂作用，然后又起游离基接受体作用：,高温塑炼机理：氧化裂解占主导地位，搅拌作用可强化橡胶与氧的接触 化学塑解剂可引发、促进氧化作用，稳定游离基。,35,（二）塑炼效果,1、机械力作用 影响分子链断裂几率因素： 分子化学键能 断裂时作用于分子链的机械功 作用于分子链上力的大小 温度,分子链断裂几率； E 分子化学键能； 链断裂时的机械力， 作用于分子链上的力， 链断裂时伸长长度； K1常数。,作用于分子链上的剪应力（）； 平均分子量。K2常数。,机械断链规律： 大分子中央部分的链最先断裂 分子链愈长愈易切断 极限分子量机械断链作用在塑炼初期最强烈，分子量下降最快，随后渐趋平缓，进而达极限，分子量不再随变化，该分子量称极限分子量。,36,2、氧化断链作用,高温塑炼，氧化断链起主导作用，氧化对分子量最大和最小部分同样起作用不会出现分子量分布过窄现象。 3、影响塑炼效果的因素 氧气的含量 低温塑炼，起稳定自由基作用；高温塑炼，起氧化断裂作用。 静电 促使氧活化，生成原子态氧和臭氧，促使氧化断链作用。 温度,低温塑炼，机械断链占主导作用。 T升高，生胶粘度降低，塑炼时受到作用力减小塑炼效果下降 高温塑炼，氧化断链占主导地位。 T升高，氧化断链作用加强，塑炼作用加强。 T对塑炼的影响曲线呈U 形，中间效果最低。 化学塑解剂提高塑炼效果。,门尼粘度的降低,37,三、各种橡胶的塑炼性质,1、天然橡胶 天然橡胶塑炼前塑性很低，塑炼效果好。 国产的烟片胶： 10min薄通塑炼后，门尼粘度可降至40左右。 2、合成胶 难于塑炼。 原因：高温塑炼不易控温，易产生凝胶，加入塑解剂效果也不明显。 低温塑炼要满足的主要条件： 可以断的键； 使键断裂的剪切应力； 游离基能被稳定； 不发生交联反应。 合成橡胶与天然胶对比： 天然胶甲基共扼效应造成弱键，合成二烯类橡胶无共扼效应，断裂难； 合成胶初始粘度低，分子链短，分子间易滑动，剪切作用下降； 被切断的丁二烯类橡胶分子游离基稳定性低于聚异戊二烯。 对策： 合成时，控制和调节分子量大小和分子量分布，降低门尼粘度，直接混炼。,38,24 混炼,一、混炼的目的 定义：通过机械作用，使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。 混炼不良：配合剂分散不均，胶料可塑度过低、过高，焦烧、喷霜等。 二、混炼理论 必须有混炼机的强烈的搅拌作用。 （一）混炼机理 1、亲水配合剂 要进行表面化学改性，提高其与橡胶作用的活性。 方法：加入表面活性剂。 表面活性剂具有不对称的分子结构，含有两部分基团： 亲水性基团：含OH 、NH2、COOH、NO2、NO、SH 等基团。 有亲水性，产生很强的水合作用。 疏水性基团：含非极性长链或苯环式烃基，可以与橡胶发生作用。,39,2、疏水性配合剂,碳黑表面性能与生胶相近，易被橡胶润湿。 碳黑分散历程： （1）碳黑颗粒被生胶润湿过程包容橡胶（Occluded Rubber） 机械力作用下，生胶分子逐渐进入碳黑颗粒聚集体空隙包容橡胶， 混合体系表观密度逐渐增大，单位重量混合体系的体积不断减少，当空隙完全被橡胶分子占据，比体积达恒定值润湿过程终结。 （2）碳黑（包容橡胶）在生胶中的分散过程 包容橡胶在强大的剪切力作用下，体积逐渐减少，直至充分分散。 （3）生胶降解阶段 （二）生胶的混炼性能 1、混炼性能的表征 密炼机的转动力矩对时间作图，以出现第二个转距峰的时间为分散过程的终结时间-碳黑混入时间（Black In corporation Time -BIT值）。 BIT值越小，混炼容易。,40,BIT值测定原理,润湿初期，密炼机转动需很大能量-出现一个大的转距峰值； 润湿过程中，自由橡胶量减少，能量消耗逐渐减少转距减小； 分散过程中，生胶碳黑混合体系弹性逐渐增加，能量消耗逐渐增加，分散阶段结束比较平坦的转距峰值，其对应的时间BIT值。,41,2、混炼性能的影响因素,（1）生胶分子量分布 分子量分布窄，BIT值大，甚至不能分散； 分子量分布宽度增加，BIT值下降。 （2）碳黑粒径、结构、表面活性 粒径：碳黑粒径减小，BIT值提高。 结构：高结构碳黑，BIT值降低。 表面活性：表面活性提高，BIT值下降。 （三）混炼时胶料的包辊特性受断裂特性的影响 包辊特性-胶料的包辊现象与辊温以及外力作用速率有关：,2区时混炼的最佳区域，应使胶料在包辊的2区进行混炼 。,42,2、影响因素,TgTg不同，包辊最佳的2区温度不同。 天然胶，乳液丁苯橡胶：1区或2区，无明显3区，包辊性和混炼性好。 顺丁胶：2区混炼温度低于4050，50以上进入3区脱辊 应采用低温高切变速率炼胶。 （2）分子量分布 分布宽，2区温度范围提高，包辊性能好。 断裂伸长比提高，则2区3区转变温度升高，包辊性能好的2区扩展; Tf下降，3区4区转变温度降低包辊性能不好的3区缩小利于混炼。 （3）平均分子量 提高，2区3区转变温度提高，2区温度范围拓宽，包辊性好。,43,25 压延,压延工艺：胶片压延、压型、纺织物挂胶。 主要设备：压延机 一、胶片压延 1、定义：将预热好的胶料用压延机压制成一定规格的胶片的工艺过程。 2、压延效应 压延后由于胶料中橡胶和各种配合剂经压延作用产生定向排列，会出现纵横向性能差异的现象。 降低压延效应方法： 适当提高压延机辊温或热炼辊温，使胶料热塑性提高。 热炼与压延时进胶方向不同。 压延后胶片缓慢自然冷却，使大分子松弛。,44,3、压延工艺,4、辊温的确定 （1）胶料含胶量高或弹性大辊温应较高。 胶料含胶量低或弹性小辊温应较低。 （2）各辊间温度相对高低取决于胶片对辊的粘附性及胶片转移顺序。 二、压型 将胶料压制成具一定断面形状或表面有某种花纹的胶片，并急速冷却，使花纹定型的工艺。 设备：压延机至少有一个辊筒表面刻有图案。,45,三、纺织物的贴胶和擦胶,1、定义：用压延机在纺织物上附上一层薄胶贴胶。 使胶料掺入纺织物擦胶。 目的：保护纺织物及提高纺织物弹性。 2、要求： 橡胶与纺织物附着力良好，压延后胶布厚度均匀，表面无布折，不露线。 3、工艺 （1）贴胶工艺：,四辊压延机一次双面贴胶 三辊压延机单面两次贴胶,中、下两辊间无积胶 中、下两辊间有积胶压力贴胶,示意图：,46,（2）擦胶：利用压延机辊筒的速比，把胶料擦到纺织物线缝和捻纹中去。 工艺：,四、几种橡胶的压延特性 1、天然胶：热塑性大，收缩率小压延易。 易粘热辊。 2、丁苯胶：收缩率大于天然橡胶。 改善方法： 充分塑炼、热炼；加软化剂；掺少量天然胶；低温压延。 3、氯丁胶：7090时不易压延。 宜： 低温90压延,47,26 压出,一、压出的特点 在压出机中对胶料加热塑化，螺杆旋转使胶料在螺杆和机筒壁间受到强大挤压力，不断前移，并借助于口型压出各种断面的半成品。 二、影响压出的因素 1、胶料的组成和性质 胶料含胶量大，压出速度慢，收缩大，表面不光滑。 胶料可塑性大，压出容易，速度较快，表面光滑，但尺寸稳定性差。 2、压出机的特征由压出物断面大小和厚薄决定 口型过大, 影响压出速度和排胶均匀性；口型过小，生热多，易焦烧。 3、压出温度口型处温度最高，机头次之，机身最低。 胶料在口型处有一短暂高温：分子松弛较快，易于成型；焦烧危险性减少。 4、压出速度单位时间压出的胶料的体积或重量； 5、压出物的冷却 目的：降低压出物温度，防焦烧； 使形状尽快稳定下来，防止变形。,48,塑炼混炼 作业及思考题,1、简述塑炼机理。 2、思考题：请问什么是极限分子量？为什么在低温塑炼中会出现极限分子量，而高温塑炼中不会出现？ 3、结合塑炼机理讨论温度对塑炼效果的影响。 4、思考题：为什么合成橡胶与天然橡胶相比难于塑炼？生产中是如何解决这个问题的？ 5、简述混炼机理。 6、试用BIT值说明混炼时炭黑的分散过程与该法原理。,49,27 橡胶的硫化,定义：使橡胶的线性链分子网状大分子转变的工艺过程。 目的：改善橡胶制品的最终性能。 一、硫化对橡胶性能的影响 1、弹性,交联度与弹性关系：,W弹性； 橡胶密度； T绝对温度； Mc两个相邻交联键间橡胶分子的平均分子量； R气体常数； 1、2、3试片在三个座标上拉伸与未拉伸边缘长度之比。,交联度越大，弹性越大。,50,2、强度,定伸强度与交联度的关系：,f产生一定伸长比所需之力；橡胶密度；R气体常数； T绝对温度；A0试片未拉伸时的横断面积； Mc两相邻交联键间橡胶分子的平均分子量； 交联度越大，定伸强度越高。 3、伸长率硫化使伸长率下降。 二、硫化过程的四个阶段 胶料硫化过程中，其性能随硫化时间的变化而变化的曲线硫化曲线。,硫化起步阶段 欠硫阶段 正硫阶段 过硫阶段,51,1、硫化起步阶段,硫化起步硫化时，胶料开始变硬，不发生热流动的点。 特点：、胶料可以发生热流动； 、尚未交联。 胶料硫化起步快慢影响胶料的焦烧性和操作安全性。 2、欠硫阶段硫化起步阶段与正硫化时间之间的阶段 特点：、已开始硫化交联； 、交联度低，橡胶制品应具备的各项性能尚不明显。 3、正硫阶段胶料达适当交联度的阶段。 特点：、具有合适的交联度； 、综合性能最优。 4、过硫阶段正硫阶段之后的硫化阶段。 特点： 、天然橡胶硫化返原，制品变软； 、合成橡胶交联度太大，制品太硬，伸长率太低。,52,三、硫化反应机理,硫化促进剂,噻唑类 亚硫酰胺类,硫化交联反应： 1、硫磺与促进剂化学反应多硫化合物中间产物“交联前驱”。 2、多硫化合物引发交联反应； 3、活性剂有助于硫化剂引发交联反应，且产生新“交联前驱” 。 4、交联使线性分子网状大分子，弹性增加，综合性能提高。 示意图：,53,54,四、硫化工艺,1、硫化条件橡胶硫化的温度、时间和压力。 （1）硫化温度和时间 温度 硫化温度升高，硫化速度加快，生产效率提高。 温度过高，分子主链及交联键断裂增多，交联度下降，硫化胶性能降低。 温度时间关系,t1 ， t2 硫化温度为T1 ，T2时所需硫化时间,K硫化温度系数：在一定硫化温度下，硫化胶获得某一性能的时间和硫化温度相差10时获得的相同性能的时间之比。 K2时，设原胶料在140时的硫化时间为60min。 a、若硫化温度150，硫化时间：,b、若硫化温度130，正硫化时间：,55,确定硫化温度需考虑的因素,a、胶种：不同胶料，K值随温度的变化趋势也不一样。 b、硫化体系 c、骨架材料 d、制品断面厚度 （2）硫化压力 加压目的： 、防止制品产生气泡； 、使胶料流动且充满模腔； 、提高胶料与织物或金属的粘合力。 大小：根据胶料性能、产品结构及工艺条件而定。 原则：胶料流动性小，硫化压力应高些；流动性大，可低些。 产品厚度大，层数多，结构复杂需较高压力。 （3）硫化介质在加热硫化过程中，借以传递热能的物质。 常用：饱和蒸汽、过热蒸汽、过热水、热蒸汽及热水等。 2、硫化方法 平板硫化；注压硫化；硫化罐硫化；个体硫化机硫化；共熔盐硫化,56,橡胶部分结束,57,碳黑补强原理,a、对外力的缓冲作用。 外力作用时，分子链的滑移和大量的物理吸附作用吸收外力的冲击。 b、使应力分布均匀。 外力作用，短链、次短链滑动伸长，共同承担应力。,58,三、橡胶的分类和品种,顺式1，4结构以三叶橡胶为代表。 在室温下具有弹性和柔软性，是名副其实的弹性橡胶； 反式1，4结构以马来胶为代表。 室温下是硬固状态，加热到50时能软化为类似橡胶的弹性体，是一种天然硬橡胶。,1、天然橡胶 天然橡胶从橡胶树流出的乳白色液体（称胶乳），经加工制成。 成分：主要是橡胶烃，5以下的非橡胶物质 （1）分子结构：,59,轮胎制品,60,胶带,61,胶管,62,胶鞋,63,橡胶杂品,64,开炼机,65,密炼机,66,硫磺在胶料中溶解度的影响因素,A 橡胶类型： 硫磺易于溶解于天然胶和丁苯胶，较难溶解于顺丁胶和丁腈胶。 B 温度：温度上升，溶解度上升。,稳定,S处亚稳状态时，会发生什么现象呢？,67,胶料的硫化曲线,