橡胶的配合与开炼机混炼工艺

橡 胶 的 配 合 与 开 炼 机 混 炼 工 艺 一 、 实 验 目 的（ 1） 使 学 生 熟 悉 并 掌 握 橡 胶 配 合 方 法 ；（ 2） 熟 练 掌 握 开 炼 机 混 炼 的 操 作 方 法 、 加 料 顺 序 ；（ 3） 了 解 开 炼 机 混 炼 的 工 艺 条 件 及 影 响 因 素 ；（ 4） 培 养 学 生 独 立 进 行 混 炼 操 作 的 能 力 ；（ 5） 掌 握 混 炼 胶 的 质 量 检 验 方 法 。 二 、 实 验 设 备 及 工 作 原 理 1、 实 验 设 备 160 320mm双 辊 筒 开 炼 机 ， 上 海 机 械 技 术 研 究 所产 品 。 前 辊 筒 （ 慢 辊 ） 转 速 ： （ 24 1） r/min 辊 筒 速 比 : 前 辊 转 速 :后 辊 转 速 =1.0 1.4 两 辊 筒 间 隙 （ 可 调 ） ： 0.2 8.0 mm 开 炼 机 结 构 示 意 图 橡 胶 开 炼 机 2、 工 作 原 理 两 个 平 行 排 列 的 中 空 辊 筒 ， 以 不 同 的 线 速 度 相 对 回 转 ， 加胶 包 辊 后 ， 在 辊 距 上 方 留 有 一 定 量 的 堆 积 胶 ， 堆 积 胶 拥 挤 、 绉 塞产 生 许 多 缝 隙 ， 配 合 剂 颗 粒 进 入 到 缝 隙 中 ， 被 橡 胶 包 住 ， 形 成 配合 剂 团 块 ， 随 胶 料 一 起 通 过 辊 距 时 ， 由 于 辊 筒 线 速 度 不 同 产 生 速度 梯 度 ， 形 成 剪 切 力 ， 橡 胶 分 子 链 在 剪 切 力 的 作 用 下 被 拉 伸 ， 产生 弹 性 变 形 ， 同 时 配 合 剂 团 块 也 会 受 到 剪 切 力 作 用 而 破 碎 成 小 团块 ， 胶 料 通 过 辊 距 后 ， 由 于 流 道 变 宽 ， 被 拉 伸 的 橡 胶 分 子 链 恢 复卷 曲 状 态 ， 将 破 碎 的 配 合 剂 团 块 包 住 ， 使 配 合 剂 团 块 稳 定 在 破 碎的 状 态 ， 配 合 剂 团 块 变 小 。 胶 料 再 次 通 过 辊 距 时 ， 配 合 剂 团 块 进一 步 减 小 ， 胶 料 多 次 通 过 辊 距 后 ， 配 合 剂 在 胶 料 中 逐 渐 分 散 开 来 。采 取 左 右 割 刀 、 薄 通 、 打 三 角 包 等 翻 胶 操 作 ， 配 合 剂 在 胶 料 中 进一 步 分 布 均 匀 ， 从 而 制 得 配 合 剂 分 散 均 匀 并 达 到 一 定 分 散 度 的 混 炼 胶 。 3、 开 炼 机 混 炼 过 程（ 1） 包 辊 胶 料 的 包 辊 性 取 决 于 ： 胶 料 的 性 质 ， 如 格 林 强 度 、 断 裂 拉 伸 比 、 最 大 松 弛时 间 等 ； 辊 筒 温 度 ， 在 胶 料 Tg以 上 几 十 度 的 范 围 内 包 辊 性 好 ； 剪 切 速 率 ： 剪 切 速 率 提 高 （ 减 小 辊 距 ） 可 改 善 胶 料的 包 辊 性 。 （ 2） 吃 粉 影 响 吃 粉 快 慢 的 因 素 ： 生 胶 的 黏 度 低 ， 易 吃 粉 ； 辊 筒 温 度 高 ， 易 吃 粉 ； 配 合 剂 的 粒 径 大 ， 结 构 低 ， 用 量 少 ， 易 吃 粉 ； 左 右 摆 动 加 料 ， 吃 粉 快 ； 堆 积 胶 适 量 ， 吃 粉 快 。 （ 3） 翻 炼 （ 捣 胶 ） 目 的 ： 加 快 配 合 剂 分 散 ， 提 高 配 合 剂 分 散 均 匀 性 。 方 法 ： 斜 切 法 、 直 切 法 、 抽 胶 法 、 三 角 包 法 等 。 影 响 配 合 剂 分 散 性 的 因 素 ： 胶 料 的 黏 度 低 ， 分 散 性 差 ； 辊 筒 温 度 高 ， 分 散 性 差 ； 配 合 剂 粒 径 小 ， 结 构 低 ， 分 散 性 差 ； 配 合 剂 与 生 胶 的 相 容 性 差 ， 分 散 性 差 ； 辊 距 大 ， 分 散 性 差 。 三 、 实 验 步 骤1、 根 据 实 验 配 方 ， 准 确 称 量 生 胶 和 除 液 体 软 化 剂 以外 的 各 种 配 合 剂 的 量 ， 观 察 生 胶 和 各 种 配 合 剂 的颜 色 与 形 态 ；2、 检 查 开 炼 机 辊 筒 及 接 料 盘 上 有 无 杂 物 ， 如 有 先 清除 杂 物 ；3、 开 动 机 器 ， 检 查 设 备 运 转 是 否 正 常 ， 通 热 水 预 热辊 筒 至 规 定 的 温 度 （ 由 胶 种 确 定 ） ； 不 同 胶 料 开 炼 机 混 炼 时 辊 筒 温 度胶 种辊 温前辊后辊天然胶5560 5055丁苯胶4550 5055氯丁胶3545 4050丁基胶4045 5560丁腈胶 40 45顺丁胶4060 4060三元乙丙胶6075 85左右 氯磺化聚乙烯4070 4070氟橡胶2327 7787 7787丙烯酸酯橡胶4055 3050 4、 将 辊 距 调 至 规 定 大 小 （ 根 据 炼 胶 量 确 定 ） ， 调 整 并 固 定挡 胶 板 的 位 置 ；辊距大小与装胶量的关系胶量（克）300 500 700 1000 1200天然胶/mm 1.40.2 2.20.2 2.80.2 3.80.2 4.30.2合成胶/mm 1.10.2 1.80.2 2.00.25、 将 塑 炼 好 的 生 胶 沿 辊 筒 的 一 侧 放 入 开 炼 机 辊 缝 中 ， 采 用捣 胶 、 打 卷 、 打 三 角 包 等 方 法 使 胶 均 匀 连 续 的 包 于 前 辊 ， 在辊 距 上 方 留 适 量 的 堆 积 胶 ， 经 过 23分 钟 的 滚 压 、 翻 炼 ， 形成 光 滑 无 隙 的 包 辊 胶 ； 6、 按 下 列 加 料 顺 序 依 次 沿 辊 筒 轴 线 方 向 均 匀 加 入 各 种 配 合剂 ， 每 次 加 料 后 ， 待 其 全 部 吃 进 去 后 ， 左 右 3/4割 刀 各 两次 ， 两 次 割 刀 间 隔 20秒 钟 ； 加 料 顺 序 ： 胶 料 小 料 （ 固 体 软 化 剂 、 活 化 剂 、 促 进 剂 、防 老 剂 、 防 焦 剂 等 ） 大 料 （ 炭 黑 、 填 充 剂 等 ） 液 体软 化 剂 硫 黄 和 超 速 级 促 进 剂7、 割 断 并 取 下 胶 料 ， 将 辊 距 调 整 到 0.5m m ， 加 入 胶 料 薄 通 ，并 打 三 角 包 ， 薄 通 5遍 ；8、 按 试 样 要 求 ， 将 胶 料 压 成 所 需 厚 度 ， 下 片 称 量 质 量 并 放置 于 平 整 、 干 燥 的 存 胶 板 上 (记 好 压 延 方 向 、 配 方 编 号 )待用 。9、 关 机 ， 清 洗 机 台 。 四 、 影 响 因 素1、 胶 料 的 包 辊 性 胶 料 的 包 辊 性 好 坏 会 影 响 混 炼 时 吃 粉 快 慢 、 配 合 剂 分 散 ，如 果 包 辊 性 太 差 ， 甚 至 无 法 混 炼 。2、 装 胶 容 量 装 胶 容 量 过 大 ， 增 加 了 堆 积 胶 量 ， 使 堆 积 胶 在 辊 缝 上 方自 行 打 转 ， 失 去 了 起 折 纹 夹 粉 作 用 ， 影 响 配 合 剂 的 吃 入和 分 散 效 果 ， 延 长 混 炼 时 间 ， 胶 料 的 物 性 下 降 ， 同 时 会增 大 能 耗 ， 增 加 炼 胶 机 的 负 荷 ， 易 使 设 备 损 坏 。 如 果 装胶 量 过 少 ， 堆 积 胶 没 有 或 太 少 ， 吃 粉 困 难 ， 生 产 效 率 太低 。 3、 辊 距 减 小 辊 距 ， 剪 切 变 形 速 率 增 大 ， 橡 胶 分 子 链 和 配 合 剂 团块 受 到 的 剪 切 作 用 增 大 ， 配 合 剂 团 块 容 易 破 碎 ， 因 此 有利 于 配 合 剂 的 分 散 ， 但 橡 胶 分 子 链 受 剪 切 断 裂 的 机 会 也增 大 ， 容 易 使 分 子 链 过 度 断 裂 ， 造 成 过 炼 ， 橡 胶 分 子 量降 得 过 低 ， 使 胶 料 的 物 理 机 械 性 能 降 低 。 辊 距 过 大 ， 剪切 作 用 太 小 ， 配 合 剂 不 易 分 散 ， 给 混 炼 操 作 带 来 困 难 。4、 速 比 与 辊 速 速 比 和 辊 速 增 大 ， 会 加 快 配 合 剂 的 分 散 ， 但 对 橡 胶 分 子链 剪 切 也 加 剧 ， 易 过 炼 ， 使 胶 料 物 性 降 低 ， 使 胶 料 升 温加 快 ， 能 耗 增 加 。 5、 辊 温 随 辊 温 升 高 ， 胶 料 的 粘 度 降 低 ， 有 利 于 胶 料 在 固 体 配 合 剂 表 面 的 湿 润 ，吃 粉 加 快 ； 但 配 合 剂 团 块 在 柔 软 的 胶 料 中 受 到 的 剪 切 作 用 会 减 弱 ，不 容 易 破 碎 ， 不 利 于 配 合 剂 的 分 散 ， 结 合 橡 胶 的 生 成 量 也 会 减 少 。 6、 加 料 顺 序 混 炼 时 加 料 顺 序 不 当 ， 轻 则 影 响 配 合 剂 分 散 不 均 ， 重 则 导 致 焦 烧 、 脱辊 或 过 炼 ， 加 料 顺 序 是 关 系 到 混 炼 胶 质 量 的 重 要 因 素 之 一 。7、 加 料 方 式 固 定 位 置 吃 粉 ， 吃 粉 时 间 延 长 ， 吃 粉 慢 ， 配 合 剂 由 吃 入 位 置 分 散 到 其他 地 方 需 要 的 时 间 延 长 ， 不 利 于 配 合 剂 的 分 散 。 沿 辊 筒 轴 线 方 向 均匀 撒 在 堆 积 胶 上 ， 使 堆 积 胶 上 都 覆 盖 有 配 合 剂 ， 这 样 会 缩 短 吃 粉 时间 。 五 、 混 炼 胶 的 质 量 检 验1、 观 察 法 看 混 炼 胶 表 面 是 否 光 滑 发 亮 ， 观 察 切 割 断 面 是 否 有 疙瘩 或 气 孔 。2、 性 能 测 试 法（ 1） 取 不 同 部 位 的 三 块 胶 料 测 门 尼 黏 度 及 门 尼 应 力 松 弛 时 间 。 门 尼 值 或 松 弛 时 间 接 近 ， 混 炼 胶 质 量 均 匀 。（ 2） 取 不 同 部 位 的 三 块 胶 料 测 硫 化 特 性 参 数 。（ 3） 取 不 同 部 位 的 三 块 胶 料 测 密 度 或 硬 度 ；（ 4） 测 硫 化 胶 的 拉 伸 性 能 和 撕 裂 性 能 ， 数 据 集 中 的 ， 质 量 好 ； 3、 炭 黑 分 散 度 的 检 验 方 法 1： ASTM A法 、 ASTM B法 ； 方 法 2： 炭 黑 分 散 度 仪 检 测 ； 方 法 3： 表 面 粗 糙 度 仪 检 测 。 六 、 复 习 思 考 题1、 说 明 开 炼 机 混 炼 的 加 料 顺 序 。2、 简 述 开 炼 机 混 炼 的 工 作 原 理 。3、 开 炼 机 混 炼 工 艺 包 括 哪 几 个 过 程 ？4、 影 响 胶 料 包 辊 性 的 因 素 有 哪 些 ？5、 影 响 吃 粉 和 分 散 的 因 素 各 有 哪 些 ？6、 影 响 开 炼 机 混 炼 的 因 素 有 哪 些 ？ 各 是 如 何 影 响 的 ？7、 如 何 鉴 定 混 炼 胶 的 质 量 ？ 七 、 实 验 报 告n 开 炼 机 每 批 混 炼 工 艺 试 验 报 表 ， 应 记 录 ： 开 始 混 炼 时 辊 筒 温 度 、 辊 筒 转 速 、 辊 距 、 混 炼 时间 、 加 料 顺 序 、 混 炼 胶 质 量 与 原 材 料 总 质 量 的 差值 及 开 炼 机 类 型 、 操 作 者 姓 名 、 日 期 。n 实 验 报 告 内 容 ： 实 验 目 的 ； 实 验 设 备 名 称 、 型 号 、 生 产 厂 家 ； 实验 原 理 ； 实 验 步 骤 ； 实 验 结 果 （ 含 配 方 ） 及 误 差分 析 ； 影 响 因 素 ； 复 习 思 考 题 。 八 、 参 考 标 准n G B 6038-93n ISO /DIS 2393-1989n H G /T 3-1615