橡胶加工原理和工艺教材课件

橡胶加工原理和工艺1.橡胶的分类橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。一一.天然橡胶天然橡胶 从橡胶树流出的胶乳是中性乳白色液色胶粒一般带负电，粒从橡胶树流出的胶乳是中性乳白色液色胶粒一般带负电，粒径平均在径平均在o o2525一一o o5050微米之间。这种天然胶乳除直接用于胶乳微米之间。这种天然胶乳除直接用于胶乳工业，其它绝大部分经凝聚工业，其它绝大部分经凝聚(加入醋酸加入醋酸)后，压片成天然生胶，以后，压片成天然生胶，以便于运输和加工。便于运输和加工。天然橡胶在结构上分为顺式和反式两种。天然橡胶在结构上分为顺式和反式两种。以三叶橡胶为代表，在室温下具有弹性和柔软性，是名副以三叶橡胶为代表，在室温下具有弹性和柔软性，是名副其实的弹性橡胶，顺式其实的弹性橡胶，顺式11，4 4结构橡胶的等同周期较大结构橡胶的等同周期较大(8(81616A)A)，因而弹性较好。因而弹性较好。以马来胶为代表，在室温下呈硬固状态，在以马来胶为代表，在室温下呈硬固状态，在5050方能软化成方能软化成为类似橡胶的弹性体，是一种天然硬橡胶。反式为类似橡胶的弹性体，是一种天然硬橡胶。反式11，4 4结构橡胶结构橡胶的等同周期小的等同周期小(4(48 8A)A)，两个取代基相距较近，分子结构较紧密两个取代基相距较近，分子结构较紧密而不易内旋转，以致弹性较差。而不易内旋转，以致弹性较差。天然橡胶无一定熔点，加热后慢慢地软化到天然橡胶无一定熔点，加热后慢慢地软化到140140时融熔，至时融熔，至200200左右开始分解；左右开始分解；270270则剧烈分解；常温下稍带塑性，温度降低则剧烈分解；常温下稍带塑性，温度降低则逐渐变硬，至则逐渐变硬，至00时，弹性大大地减小，时，弹性大大地减小，7070时变成脆性物质。时变成脆性物质。受冷陈的生胶加热到常温，可恢复原状。受冷陈的生胶加热到常温，可恢复原状。天然橡胶是非极性物底易溶于汽油、苯、二硫化碳及卤代烃等溶天然橡胶是非极性物底易溶于汽油、苯、二硫化碳及卤代烃等溶剂中，不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等极性溶剂。剂中，不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等极性溶剂。天然橡胶因结构中含有不饱和双键，所以容易进行加成、取代、天然橡胶因结构中含有不饱和双键，所以容易进行加成、取代、氧化、交联等化学反应。氧化、交联等化学反应。天然橡胶的弹性卓越，弹性伸长率可达天然橡胶的弹性卓越，弹性伸长率可达10001000；它还具有较高的机械；它还具有较高的机械强良且因其系结晶性橡胶，故自补强性能良好，天然橡胶的耐屈挠性、强良且因其系结晶性橡胶，故自补强性能良好，天然橡胶的耐屈挠性、透气性、电性能都很好。这些性能都是合成橡胶所不及。因此，天然透气性、电性能都很好。这些性能都是合成橡胶所不及。因此，天然橡胶至今仍是最主要的一种橡胶。橡胶至今仍是最主要的一种橡胶。二二.合成胶合成胶 合成橡胶的种类很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶的种类很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。用以代替天然橡胶来制造轮胎及其它常用橡胶制品备称为通合成橡胶。用以代替天然橡胶来制造轮胎及其它常用橡胶制品备称为通用合成橡胶；具有耐寒、耐热、耐臭氧、耐油等特殊性能，用来制造特用合成橡胶；具有耐寒、耐热、耐臭氧、耐油等特殊性能，用来制造特定条件下使用的橡胶制品，称为特种合成橡胶。特种橡胶随着其综合性定条件下使用的橡胶制品，称为特种合成橡胶。特种橡胶随着其综合性能的改进、成本的降低、以及逐步推广应用，也有可能作为通用合成橡能的改进、成本的降低、以及逐步推广应用，也有可能作为通用合成橡胶来使用。例如丁基胶起初以气密性及耐老化性见长而被列为特种橡胶，胶来使用。例如丁基胶起初以气密性及耐老化性见长而被列为特种橡胶，但目前已推广使用到轮胎的内胎及其它许多制品方面所以亦属于通用橡但目前已推广使用到轮胎的内胎及其它许多制品方面所以亦属于通用橡胶。胶。常用的通用合成橡胶备丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异戊二烯、乙常用的通用合成橡胶备丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异戊二烯、乙丙、丁腈等。特种橡胶则包括三元乙丙、氯璜化聚乙烯、氯化丙、丁腈等。特种橡胶则包括三元乙丙、氯璜化聚乙烯、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、氯醇胶、聚乙烯、聚氨基甲酸酯以及硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醇胶、聚硫橡胶等。聚硫橡胶等。一般地讲，合成胶由于分子链组成和不饱和性，一般地讲，合成胶由于分子链组成和不饱和性，链的规整性和立体构型，分子量和分子量分布以及橡链的规整性和立体构型，分子量和分子量分布以及橡胶的极性等与天然胶不同，均具有某些特性，在一些胶的极性等与天然胶不同，均具有某些特性，在一些性能上优于天然胶，但综合性能仍不及天然橡胶，所性能上优于天然胶，但综合性能仍不及天然橡胶，所以技术上也将多种合成胶并用或将合成胶与天然胶并以技术上也将多种合成胶并用或将合成胶与天然胶并用以改善某些性能。用以改善某些性能。2.配合剂一一.硫化剂硫化剂 硫化剂是一类使橡胶由线型长链分子转变为网状大分子硫化剂是一类使橡胶由线型长链分子转变为网状大分子的物质，这种转变过程称为硫化。的物质，这种转变过程称为硫化。可作为硫化剂的物质有硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯可作为硫化剂的物质有硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化合物、重氮化合物、有机过氧化物以及某些金化物、硝基化合物、重氮化合物、有机过氧化物以及某些金属属(锌、铅、锡、镁锌、铅、锡、镁)的氯化物等。但使用最普便的是硫磺的氯化物等。但使用最普便的是硫磺只有硅橡胶等饱和胶采用有机过氧化物为硫化剂，氯丁胶采只有硅橡胶等饱和胶采用有机过氧化物为硫化剂，氯丁胶采用氧化锌为硫化剂。用氧化锌为硫化剂。橡胶工业中一般都采用硫磺粉，它是将硫磺块粉碎筛选得到橡胶工业中一般都采用硫磺粉，它是将硫磺块粉碎筛选得到的，粒子较粗，纯度较低，粉末呈淡黄，无臭，比重的，粒子较粗，纯度较低，粉末呈淡黄，无臭，比重1 19629620707；焰点；焰点114118114118，为斜方形结晶。，为斜方形结晶。硫黄的用量在软质胶料中为硫黄的用量在软质胶料中为1414份份(即即100100重量份的生胶用硫重量份的生胶用硫黄黄1414份，以下同份，以下同)。半硬质胶料中用。半硬质胶料中用1010份左右，在硬质胶料中份左右，在硬质胶料中用用3030一一5050份。份。为了获得高质量的硫化应，硫黄等物质在胶料中的均匀分布为了获得高质量的硫化应，硫黄等物质在胶料中的均匀分布是非常必要的。因此硫黄在生胶中的溶解、扩散和结晶作用，对是非常必要的。因此硫黄在生胶中的溶解、扩散和结晶作用，对于正确制定混炼工艺十分必要。于正确制定混炼工艺十分必要。硫磺能溶于橡胶中。其溶解度因橡胶类型而不同，但都随温度增硫磺能溶于橡胶中。其溶解度因橡胶类型而不同，但都随温度增加而增大。在天然橡胶中，若配合硫黄加而增大。在天然橡胶中，若配合硫黄4 4份，当温度超过份，当温度超过6868以上时，以上时，硫黄完全溶解成稳定的溶液；当胶料冷却到硫黄完全溶解成稳定的溶液；当胶料冷却到35683568之间时，则一部之间时，则一部分硫黄处于亚稳定状态。当胶料表面粘上灰尘或手抚摸时，处于亚稳分硫黄处于亚稳定状态。当胶料表面粘上灰尘或手抚摸时，处于亚稳定状态的硫黄便在胶料表面呈细微结晶而析出，这种现象叫喷硫。喷定状态的硫黄便在胶料表面呈细微结晶而析出，这种现象叫喷硫。喷硫现象破坏了硫黄在胶料中分散的均匀性，以致使硫化胶的质量降低硫现象破坏了硫黄在胶料中分散的均匀性，以致使硫化胶的质量降低同时也会降低胶料表面的粘着能力，给生产造成困难。混炼不均匀、同时也会降低胶料表面的粘着能力，给生产造成困难。混炼不均匀、混炼温度过高、配方中硫磺用量过多、以及停放时问过长等都是产生混炼温度过高、配方中硫磺用量过多、以及停放时问过长等都是产生喷硫现象的原因。为了减少和避免喷硫现象，应尽可能采用低温短时喷硫现象的原因。为了减少和避免喷硫现象，应尽可能采用低温短时间混炼，使硫黄在胶科中均匀分散。此外，在配方中加入再生胶、瓦间混炼，使硫黄在胶科中均匀分散。此外，在配方中加入再生胶、瓦斯炭黑、软化剂等都能增加硫黄溶解度，加入吸附硫磺的配合剂也可斯炭黑、软化剂等都能增加硫黄溶解度，加入吸附硫磺的配合剂也可抑制胶料的喷硫现象。抑制胶料的喷硫现象。二二.硫化促进剂硫化促进剂 硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用，降低硫化所需温度，缩短硫化硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用，降低硫化所需温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理机械性能。时间，并改善硫化胶的物理机械性能。硫化促进剂的种类很多。无机类硫化促进剂硫化促进剂的种类很多。无机类硫化促进剂(如氧化铅，氧化镁等）如氧化铅，氧化镁等）硫化效果较差，已被淘汰。目前主要使用有机类硫化促进剂，例如：硫化效果较差，已被淘汰。目前主要使用有机类硫化促进剂，例如：对硫化剂的基本要求有四点：对硫化剂的基本要求有四点：(1)(1)有较高的活性有较高的活性 硫化促进剂的活性是指缩短橡胶达到正硫硫化促进剂的活性是指缩短橡胶达到正硫 化所需时间的能力。化所需时间的能力。(2)(2)硫化平坦线长硫化平坦线长 正硫化之前及其后，硫化胶性能均不理想。正硫化之前及其后，硫化胶性能均不理想。促进剂的类型对正硫化阶段的长短很有影响，以硫化曲线表示促进剂的类型对正硫化阶段的长短很有影响，以硫化曲线表示(称硫化平坦线称硫化平坦线)。显然，硫化乎坦线较长者为好。显然，硫化乎坦线较长者为好。(3)(3)硫化的临界温度较高硫化的临界温度较高 临界温度是指硫化促进剂对硫化过程临界温度是指硫化促进剂对硫化过程发生促进作用的温度。为了防止胶科早期硫化通常要求促进剂的发生促进作用的温度。为了防止胶科早期硫化通常要求促进剂的临界温度不应过低。临界温度不应过低。(4)(4)对橡胶老化性能及物理机械性能不产生恶化作用对橡胶老化性能及物理机械性能不产生恶化作用 三三.防老剂防老剂 橡胶的分子结构极易受氧及臭氧的氧化作用，光和热都能促进氧化橡胶的分子结构极易受氧及臭氧的氧化作用，光和热都能促进氧化作用，使橡胶分子链断裂，支化或进一步交联，从而使橡胶发粘变硬，作用，使橡胶分子链断裂，支化或进一步交联，从而使橡胶发粘变硬，物理机械性能变坏，以至失去使用价值，这种情况叫做老化。凡能抑制物理机械性能变坏，以至失去使用价值，这种情况叫做老化。凡能抑制橡胶老化现象的物质就叫做防老剂。橡胶老化现象的物质就叫做防老剂。防老剂一般可分为两类，即物理防老剂和化学防老剂。物理防老剂防老剂一般可分为两类，即物理防老剂和化学防老剂。物理防老剂主要有石蜡、微晶蜡等物质。由于在常温下此种物质在橡胶中的溶解度主要有石蜡、微晶蜡等物质。由于在常温下此种物质在橡胶中的溶解度较少，因而逐渐迁移到橡胶制品表面，形成一层薄膜，起隔离臭氧、氧较少，因而逐渐迁移到橡胶制品表面，形成一层薄膜，起隔离臭氧、氧气与橡胶的接触作用，用量一斑为气与橡胶的接触作用，用量一斑为1313份。份。化学防老剂主要有酚类和胺类。酚类一股无污染，但防老性能较差，化学防老剂主要有酚类和胺类。酚类一股无污染，但防老性能较差，主要用于浅色和透明制品，而胺类一般部有污染做主要用于黑色和主要用于浅色和透明制品，而胺类一般部有污染做主要用于黑色和深色制品。化学防老剂的作用是终止橡胶的自催化性游离基断链反应。深色制品。化学防老剂的作用是终止橡胶的自催化性游离基断链反应。橡胶在氧、热、光和应力的作用下会产生游离基，并进而与橡胶分子反橡胶在氧、热、光和应力的作用下会产生游离基，并进而与橡胶分子反应，使橡胶分子断链。游离基产生的历程：应，使橡胶分子断链。游离基产生的历程：四四.增塑剂增塑剂 增塑剂按作用机理可分为物理增塑剂增塑剂按作用机理可分为物理增塑剂(也称为软化剂也称为软化剂)和化学增和化学增塑剂塑剂(也叫塑解剂也叫塑解剂)。使用增塑剂的目的有：使生较软化，增加可塑性便于加工，减使用增塑剂的目的有：使生较软化，增加可塑性便于加工，减少动力消耗；能润湿炭黑等粉状配合剂，使其易于分散在胶料中，少动力消耗；能润湿炭黑等粉状配合剂，使其易于分散在胶料中，缩短混炼时间，提高混炼效果，增加制品的柔软性和耐寒性；增进缩短混炼时间，提高混炼效果，增加制品的柔软性和耐寒性；增进胶料的自粘性和粘性。胶料的自粘性和粘性。物理增塑剂的作用的原理是使橡胶溶胀。增大橡胶分子之间的物理增塑剂的作用的原理是使橡胶溶胀。增大橡胶分子之间的距离降低分子间的作用力，从而使胶料的塑性增加。化学增塑剂则距离降低分子间的作用力，从而使胶料的塑性增加。化学增塑剂则是加速橡胶分子在混炼时的断链作用，这类物质还起着游离基接受是加速橡胶分子在混炼时的断链作用，这类物质还起着游离基接受体的作用，因此在缺氧和低温情况下同样能起作用。体的作用，因此在缺氧和低温情况下同样能起作用。常用的物理增塑列包括硬脂酸、油酸、松焦油、三线油、常用的物理增塑列包括硬脂酸、油酸、松焦油、三线油、六线油等。化学增塑剂大多是合硫化合物，如噻唑类、胍类促六线油等。化学增塑剂大多是合硫化合物，如噻唑类、胍类促进剂、硫酚、亚硝基化合物等均能用作化学增塑剂。进剂、硫酚、亚硝基化合物等均能用作化学增塑剂。增塑剂的选择应根据生胶结构来决定，增塑剂分子的极性增塑剂的选择应根据生胶结构来决定，增塑剂分子的极性要与橡胶的极性相对应，才能促进两者相溶；增塑剂的凝固点要与橡胶的极性相对应，才能促进两者相溶；增塑剂的凝固点应低于橡胶的玻璃化温度，且差值愈大愈好。此外还必须考虑应低于橡胶的玻璃化温度，且差值愈大愈好。此外还必须考虑制品的性能与成本。制品的性能与成本。五五.填充剂填充剂 填充剂按用途可分为两大类；即补强填充剂和惰性填充剂。填充剂按用途可分为两大类；即补强填充剂和惰性填充剂。补强填充剂简称补强剂，是能够提高硫化橡胶的强力，撕裂强补强填充剂简称补强剂，是能够提高硫化橡胶的强力，撕裂强度，定伸强度，耐磨性等物理机械性能的配合剂。最常用的补强剂度，定伸强度，耐磨性等物理机械性能的配合剂。最常用的补强剂是炭黑，其次是白炭黑、碳酸镁、活性碳酸钙，活性陶土、古马隆是炭黑，其次是白炭黑、碳酸镁、活性碳酸钙，活性陶土、古马隆树脂、松香树脂、苯乙烯树脂、酚醛树脂、木质素等。树脂、松香树脂、苯乙烯树脂、酚醛树脂、木质素等。惰性填充剂又称增容剂，是对橡胶补强效果不大，仅仅是为了惰性填充剂又称增容剂，是对橡胶补强效果不大，仅仅是为了增加胶料的容积以节约生脱从而降低成本或改善工艺性能增加胶料的容积以节约生脱从而降低成本或改善工艺性能(特别是压特别是压出、压延性能出、压延性能)的配合剂。增容剂只好是比重小的、这时重量经而体的配合剂。增容剂只好是比重小的、这时重量经而体积大，虽常用的增容剂有硫酸钙，滑石粉、云母粉等。积大，虽常用的增容剂有硫酸钙，滑石粉、云母粉等。下面着重讨论炭黑的补强机理及影响补强效果的因素。下面着重讨论炭黑的补强机理及影响补强效果的因素。炭黑的补强作用在于它的表面活性而能与橡胶相结合。炭黑的补强作用在于它的表面活性而能与橡胶相结合。1.1.物理吸附作用：物理吸附作用：橡胶能够很好地吸附在炭黑表面，湿润了炭黑。橡胶能够很好地吸附在炭黑表面，湿润了炭黑。吸附是一种物理过程，即炭黑与橡胶分子之间的吸引力大于橡吸附是一种物理过程，即炭黑与橡胶分子之间的吸引力大于橡胶分子间的内聚力，称为物理吸附。这种结合力比较弱，还不胶分子间的内聚力，称为物理吸附。这种结合力比较弱，还不足以说明主要的补强作用。主要的补强作足以说明主要的补强作用。主要的补强作2.2.化学吸附作用：由于炭黑的不均匀比有些活性很大的活化点，化学吸附作用：由于炭黑的不均匀比有些活性很大的活化点，具有不配对的电子，能与橡胶起化学作用。橡胶吸附在炭黑的具有不配对的电子，能与橡胶起化学作用。橡胶吸附在炭黑的表面上而有若干个点与炭黑表面起化学的结作用，这种作用称表面上而有若干个点与炭黑表面起化学的结作用，这种作用称为化学吸附。为化学吸附。化学吸附的强度比单纯的物理吸附大得多。这种化学吸附化学吸附的强度比单纯的物理吸附大得多。这种化学吸附的特点是分子链比较容易在炭黑表面上滑动，但不易和炭黑脱的特点是分子链比较容易在炭黑表面上滑动，但不易和炭黑脱离。这样橡胶与炭黑就构成了一种能够滑动的强固的键，这种离。这样橡胶与炭黑就构成了一种能够滑动的强固的键，这种能在表面上滑动而强固的化学健，产生了二个补强效应：第一能在表面上滑动而强固的化学健，产生了二个补强效应：第一个效应是当橡胶受外力作用而变形时，分子链的滑移及大量的个效应是当橡胶受外力作用而变形时，分子链的滑移及大量的物理吸附作用能吸收外力的冲击，对外力引起的摩擦或滞后形物理吸附作用能吸收外力的冲击，对外力引起的摩擦或滞后形变起缓冲作用，第二个效应是使应力分布均匀。这两个效应的变起缓冲作用，第二个效应是使应力分布均匀。这两个效应的结果使橡胶增加强力，抵抗破裂，同时又不会过于损害橡腔的结果使橡胶增加强力，抵抗破裂，同时又不会过于损害橡腔的弹性弹性(即分子链的运动即分子链的运动)。这是炭黑补强作用的基本原理。这是炭黑补强作用的基本原理。影响炭黑补强效果的因素主要炭黑的种类、用量、粒径和结影响炭黑补强效果的因素主要炭黑的种类、用量、粒径和结构。构。1.1.炭黑的种类不同其补强效果就不同，且同一种炭黑其用量炭黑的种类不同其补强效果就不同，且同一种炭黑其用量不同补强效果也不同。不同补强效果也不同。2.2.炭黑的补强效果在很大程度上取决于粒子的粗细，粒子愈炭黑的补强效果在很大程度上取决于粒子的粗细，粒子愈细细(即比表面积愈大即比表面积愈大)，活性和补强作用也愈大。一般粒径小于，活性和补强作用也愈大。一般粒径小于0.110.11微米的，具有显著的补强效果。粒径在微米的，具有显著的补强效果。粒径在0 011115 5微米者微米者则略有补强作用，粒径过大者只能单纯地起填充作用。则略有补强作用，粒径过大者只能单纯地起填充作用。3.配方设计的基本概念 现在配方和初期配方不同，初期的配方着重考虑硫化系统，现在配方和初期配方不同，初期的配方着重考虑硫化系统，现在趋向兼顾操作方便，提高性能及降低成本等方面。就配合现在趋向兼顾操作方便，提高性能及降低成本等方面。就配合组分类别来看，可概括为五个系统：组分类别来看，可概括为五个系统：凡是用于工业大规模生产的配方，上述各方面都霜兼顾，因而配方具凡是用于工业大规模生产的配方，上述各方面都霜兼顾，因而配方具有多组成特点。一个具有实用意义的常用配方，其配合组分数如下：有多组成特点。一个具有实用意义的常用配方，其配合组分数如下：配方种类有三类，即基础配方、性能配方和生产配方。配方种类有三类，即基础配方、性能配方和生产配方。基础配方是专供研究或鉴定新胶种，新配合剂用的，其配合组基础配方是专供研究或鉴定新胶种，新配合剂用的，其配合组分的比例一般采用传统的使用量，以便对比，并要求尽可能简单。分的比例一般采用传统的使用量，以便对比，并要求尽可能简单。通用的基础配方其组分和用量如下；通用的基础配方其组分和用量如下；配方设计的原则：配方设计的原则：在配方设计之前，首先必须了解制品的使用条件，并考虑制品的质量，在配方设计之前，首先必须了解制品的使用条件，并考虑制品的质量，使用寿命及物理机械性能。使用寿命及物理机械性能。第二第二 必须了解对使用的生胶和配合剂的性质以及各种配合利的相必须了解对使用的生胶和配合剂的性质以及各种配合利的相互间的关系，尤其是使用新型原材料时，对其质量，等级情况要有分互间的关系，尤其是使用新型原材料时，对其质量，等级情况要有分折和实验的结果。折和实验的结果。第三第三 原材料的使用必须立足于国内，因地制宜。原材料的使用必须立足于国内，因地制宜。最后，最后，在制定配方时，还必须考虑到设备的特点和制造工艺上在制定配方时，还必须考虑到设备的特点和制造工艺上的方便，尽量降低成本，降低原材料消耗。的方便，尽量降低成本，降低原材料消耗。4.4.胶料的加工胶料的加工一一.胶料的加工性能胶料的加工性能 生胶或胶料的流动性质是整个橡胶加工过程中最重要的基本性生胶或胶料的流动性质是整个橡胶加工过程中最重要的基本性质。橡胶的塑炼、混炼、压延、压出、铸模等操作都是通过胶料的质。橡胶的塑炼、混炼、压延、压出、铸模等操作都是通过胶料的流动来实现的。所以，讨论橡胶的流动性质具有十分重要的意义。流动来实现的。所以，讨论橡胶的流动性质具有十分重要的意义。目前认为，影响生胶加工性能的流动性质的因素主要是粘度、目前认为，影响生胶加工性能的流动性质的因素主要是粘度、弹性记忆和断裂过程的力学特性弹性记忆和断裂过程的力学特性(以下简称断裂特性以下简称断裂特性)。而影响这些。而影响这些性质的链结构参数主要是平均分子量，分子量分布和长支链支化性质的链结构参数主要是平均分子量，分子量分布和长支链支化(以下简称支化以下简称支化)（1 1）粘度粘度1.1.剪切速率对胶料粘度的影响剪切速率对胶料粘度的影响2.剪切速率 0 ，粘度最大。3.剪切速率较大，粘度较小。胶料的松弛时间2.2.粘度的时温等效原理。粘度的时温等效原理。3.3.分子量及分子量分布的影响分子量及分子量分布的影响。4.4.支化对其粘度的影响。支化对其粘度的影响。（2 2）弹性记忆弹性记忆 生胶粘弹性在橡胶加工中的表现，是所谓弹性记生胶粘弹性在橡胶加工中的表现，是所谓弹性记亿，即橡胶在流动中除发生不可恢复的形变外，还存亿，即橡胶在流动中除发生不可恢复的形变外，还存在着可恢复的弹性形变。例如在给定剪切速率下流动在着可恢复的弹性形变。例如在给定剪切速率下流动忽然停止，可以观察到回缩，即弹性恢复。生胶在压忽然停止，可以观察到回缩，即弹性恢复。生胶在压出机头口模时，入口瑞和出口端表现明显的入口效应出机头口模时，入口瑞和出口端表现明显的入口效应和离模膨胀等。和离模膨胀等。弹性记忆效应的大小取决于流动时可恢复形变量和松弹性记忆效应的大小取决于流动时可恢复形变量和松弛时间的大小，如果松弛时间短并很快地恢复，到观察效弛时间的大小，如果松弛时间短并很快地恢复，到观察效应的时候已不复存在，好象发生过形变已经忘掉了，如果应的时候已不复存在，好象发生过形变已经忘掉了，如果松弛时间长，到观察效应的时候留存可恢复形变还很大，松弛时间长，到观察效应的时候留存可恢复形变还很大，就可能观察到达部分形变的恢复。就可能观察到达部分形变的恢复。所以生胶的弹性模量和所以生胶的弹性模量和生胶最大松弛时间是影响弹性记忆效应的因素。生胶最大松弛时间是影响弹性记忆效应的因素。生胶的分生胶的分子量、分子量分布、长支链支化对弹性模量的影响目前还子量、分子量分布、长支链支化对弹性模量的影响目前还不大清楚；但是分子量大，高分子量级分多和长支链多，不大清楚；但是分子量大，高分子量级分多和长支链多，则育定都会使最大松弛时间增长，也就是说，都会使弹性则育定都会使最大松弛时间增长，也就是说，都会使弹性记忆效应显著。记忆效应显著。橡胶的种类，胶料中的含胶率、炭黑、软化别的含量以及温度橡胶的种类，胶料中的含胶率、炭黑、软化别的含量以及温度和剪切速率部影响弹性记忆效应，以下分别加以讨论和剪切速率部影响弹性记忆效应，以下分别加以讨论1.天然胶由于其分子间作用力较小，松弛时间短，因而其膨胀率小于丁苯胶、天然胶由于其分子间作用力较小，松弛时间短，因而其膨胀率小于丁苯胶、氯丁胶和丁腈胶。氯丁胶和丁腈胶。2.胶料中含胶率高，弹性及压出膨胀串较大，半成品表面粗糙。胶料中含胶率高，弹性及压出膨胀串较大，半成品表面粗糙。3.胶料中加入炭黑使得膨胀率降低，其原因除含胶率降低外，还因为炭黑的大胶料中加入炭黑使得膨胀率降低，其原因除含胶率降低外，还因为炭黑的大量空隙能吸进橡胶，从而使流动过程中，可能引起蝉性形变的量空隙能吸进橡胶，从而使流动过程中，可能引起蝉性形变的“自由橡胶自由橡胶”减少。减少。4.加入软化剂也可降低橡胶膨胀率，这是因为软化剂降低了大分子之间的作用加入软化剂也可降低橡胶膨胀率，这是因为软化剂降低了大分子之间的作用力，使松弛时间缩短。力，使松弛时间缩短。5.温度高可导致分子间距离增大，分子间作用力降低，松弛时间缩小，因而膨温度高可导致分子间距离增大，分子间作用力降低，松弛时间缩小，因而膨胀率减少。胀率减少。6.压出速度提高，使剪切速率增；作用时间短、如作用时间比松弛肘间短，则压出速度提高，使剪切速率增；作用时间短、如作用时间比松弛肘间短，则会产生压出膨胀。所以压出速度高，膨胀率就大；反之，如压出速度低，作会产生压出膨胀。所以压出速度高，膨胀率就大；反之，如压出速度低，作用时间长于松弛时间，则压出膨胀率较少，胶片光滑，所以调整压出机的压用时间长于松弛时间，则压出膨胀率较少，胶片光滑，所以调整压出机的压出速度是获得良好半成品的一个手段。出速度是获得良好半成品的一个手段。7.在高分子物中，橡胶压出胶的弹性记忆特别明显，因而为控制橡胶制品的质在高分子物中，橡胶压出胶的弹性记忆特别明显，因而为控制橡胶制品的质量，要合理进行压出机口型设计，配方设计以及加工条件的制订。量，要合理进行压出机口型设计，配方设计以及加工条件的制订。（3 3）胶料的断裂特性胶料的断裂特性 影响生胶断裂特性的因素有分子量，分子量分布，支化度影响生胶断裂特性的因素有分子量，分子量分布，支化度等。等。分子量分布宽的加工性能较好；分子量分布宽的加工性能较好；分子量大，支化程度高向上移分子量大，支化程度高向上移(高温乳聚丁苯由于凝胶的高温乳聚丁苯由于凝胶的生成其分子量和文化度都较低温乳聚丁苯高生成其分子量和文化度都较低温乳聚丁苯高)。因此为了使生胶有好的加工性能，必须控制生胶的分子量，因此为了使生胶有好的加工性能，必须控制生胶的分子量，分子量分布和支化度。分子量分布和支化度。二 塑炼 1.1.塑炼的目的：塑炼的目的：橡胶受外力作用产生变形，当外力消除后橡胶仍能保橡胶受外力作用产生变形，当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力称为可塑性。增加橡胶可塑性的工艺过程持其形变的能力称为可塑性。增加橡胶可塑性的工艺过程称为塑炼。使橡胶具有必要的可塑性的工艺过程称为塑炼，称为塑炼。使橡胶具有必要的可塑性的工艺过程称为塑炼，因为橡胶有恰当的可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀因为橡胶有恰当的可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合；在压延加工时易于渗入纺织物中；在压型、注压时混合；在压延加工时易于渗入纺织物中；在压型、注压时具有较好的流动性。此外，塑炼还能使橡胶的性质均匀，具有较好的流动性。此外，塑炼还能使橡胶的性质均匀，便于控制生产过程。但是，过渡塑炼会降低硫化胶的强度、便于控制生产过程。但是，过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能因此塑炼操作需严加控制。弹性、耐磨等性能因此塑炼操作需严加控制。2.2.塑炼机理塑炼机理 橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使橡胶分子链断橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使橡胶分子链断裂，降低大分子长度。断裂作用既可发生于大分子主链，又可裂，降低大分子长度。断裂作用既可发生于大分子主链，又可发生于侧链。由于橡胶在塑炼时，遭受到氧、电、热，机械力发生于侧链。由于橡胶在塑炼时，遭受到氧、电、热，机械力和增塑剂等因素的作用，所以塑炼机理与这些因素密切相关，和增塑剂等因素的作用，所以塑炼机理与这些因素密切相关，其中起重要作用的则是氧和机械力，而且两者相辅相成。其中起重要作用的则是氧和机械力，而且两者相辅相成。通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼，前者以机械降通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼，前者以机械降解作用为主，氧起到稳定游离基的作用，后者以自动氧化降解解作用为主，氧起到稳定游离基的作用，后者以自动氧化降解作用为主，机械作用可强化橡胶与氧的接触。作用为主，机械作用可强化橡胶与氧的接触。低温塑炼机理：低温塑炼机理：高温塑炼机理高温塑炼机理塑炼的影响因素：塑炼的影响因素：（1 1）.塑炼对分子量的影响塑炼对分子量的影响：当剪应力作用于橡胶时，其分子将沿着流动方向伸展，其中央部当剪应力作用于橡胶时，其分子将沿着流动方向伸展，其中央部分受力最大，伸展也最大，同时链段的两端却仍多少保持一定的卷曲分受力最大，伸展也最大，同时链段的两端却仍多少保持一定的卷曲状。当剪应力达到一定值时，大分子中央部分的链便首先断裂。同时状。当剪应力达到一定值时，大分子中央部分的链便首先断裂。同时分子量愈大，分子链中央部位历受剪应力也愈大。剪应力一般随着分子量愈大，分子链中央部位历受剪应力也愈大。剪应力一般随着分子量的平方而增加。因此，分子链愈长愈容易切断。分子量的平方而增加。因此，分子链愈长愈容易切断。顺丁胶等之所以难以机械断链，重要原因之一就是因为生胶中缺顺丁胶等之所以难以机械断链，重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。当加入高分子量级分后，低温塑炼时就能获得乏较高的分子量级分。当加入高分子量级分后，低温塑炼时就能获得显著的效果。显著的效果。（2 2）.塑炼对分子量分布的影响塑炼对分子量分布的影响 在塑炼过程中，生胶的最大分子量级分将最先受断链作用而消失，在塑炼过程中，生胶的最大分子量级分将最先受断链作用而消失，低分子量部分可以不变，而中等分于量级分得以增加。因此，生胶的初低分子量部分可以不变，而中等分于量级分得以增加。因此，生胶的初始分子量分布将随之发生显著的变化，对初始分子量分布较宽的生胶来始分子量分布将随之发生显著的变化，对初始分子量分布较宽的生胶来讲，分子量分布随塑炼过程，将变窄。讲，分子量分布随塑炼过程，将变窄。随着塑炼时间的增加，生胶分子量分布变窄，这是总的趋势，但随着塑炼时间的增加，生胶分子量分布变窄，这是总的趋势，但是有时是有时(如天然胶如天然胶)也会出现第二个波峰。产生这一现象的主要原因是也会出现第二个波峰。产生这一现象的主要原因是生胶分子链断裂后，由于供氧不足等缘故，断裂分子又相互结合，构生胶分子链断裂后，由于供氧不足等缘故，断裂分子又相互结合，构成较大的分子。不过，与前者相比，这种现象仍是次要的。成较大的分子。不过，与前者相比，这种现象仍是次要的。机械断链作用在塑炼的最初时期表现得最为剧烈，分子量下机械断链作用在塑炼的最初时期表现得最为剧烈，分子量下降得最快，以后渐趋乎缓，并进而达到极限，即分子量不再随塑降得最快，以后渐趋乎缓，并进而达到极限，即分子量不再随塑炼而变化，此时的分子量即称为极限分子量。炼而变化，此时的分子量即称为极限分子量。每一种橡胶都有特定的极限分子量。经低温塑炼后，天然胶每一种橡胶都有特定的极限分子量。经低温塑炼后，天然胶分子量可小至分子量可小至710710万。分子量小于万。分子量小于7 7万的则不再受炼胶机上机械万的则不再受炼胶机上机械力破坏力破坏(这时，生腔太粘、太软，其硫化胶性能极低，所以称为过这时，生腔太粘、太软，其硫化胶性能极低，所以称为过炼炼)。顺丁胶缺乏天然胶的结晶性，分子量在。顺丁胶缺乏天然胶的结晶性，分子量在4 4万以下即不受机械万以下即不受机械力破坏。丁苯胶和丁腈胶虽然由丁二烯合成，但由于分子内聚力力破坏。丁苯胶和丁腈胶虽然由丁二烯合成，但由于分子内聚力比顺丁胶大，玻璃化温度较高，所以分于量降低程度介于顺丁胶比顺丁胶大，玻璃化温度较高，所以分于量降低程度介于顺丁胶和天然胶之间。但是总的来说，这些合成胶塑炼后平均分子量都和天然胶之间。但是总的来说，这些合成胶塑炼后平均分子量都比天然应为高，所以，都不容易产生过炼。比天然应为高，所以，都不容易产生过炼。（3 3）.氧气的影响氧气的影响 在高温塑炼时并不发生分子量分布过窄的情况，因为氧化对分子量最大在高温塑炼时并不发生分子量分布过窄的情况，因为氧化对分子量最大和最小部分都起同样作用。在高温塑炼中机械力作用与低温塑炼中的断链作和最小部分都起同样作用。在高温塑炼中机械力作用与低温塑炼中的断链作用不同，主要是不断翻动生胶，以增加橡胶与氧的接触，促进橡胶分子自动用不同，主要是不断翻动生胶，以增加橡胶与氧的接触，促进橡胶分子自动氧化断裂。氧化断裂。从上述塑炼原理中，已可明显地看到，氧是塑炼中不可缺少的因索，缺从上述塑炼原理中，已可明显地看到，氧是塑炼中不可缺少的因索，缺氧时就无法获得领期的塑炼效果。氧在塑炼中与橡胶分子起到加成作用的氧时就无法获得领期的塑炼效果。氧在塑炼中与橡胶分子起到加成作用的事实，可由生胶经塑炼后不饱和度下降及质量增加等事实证明。试验还表明，事实，可由生胶经塑炼后不饱和度下降及质量增加等事实证明。试验还表明，生胶结合生胶结合0.030.03的氧，可使分子量减少的氧，可使分子量减少5050。生胶塑炼过程的静电现象相会促进氧对橡胶分子的氧化断链作用。静电是由生胶塑炼过程的静电现象相会促进氧对橡胶分子的氧化断链作用。静电是由于辊简表面与橡胶不断摩擦而产生的，电位差以及电火花促使塑炼胶附近空于辊简表面与橡胶不断摩擦而产生的，电位差以及电火花促使塑炼胶附近空气中的氧话化气中的氧话化(可能生成原子态氧和臭氧可能生成原子态氧和臭氧)。（4 4）.温度的影响：温度的影响：塑炼时，设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。热对塑炼效果塑炼时，设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。热对塑炼效果极为重要，而且在不同温度范围内的影响也不同。极为重要，而且在不同温度范围内的影响也不同。由于低温塑炼时，主要依靠机械力使分子链断裂，所以在低温区域由于低温塑炼时，主要依靠机械力使分子链断裂，所以在低温区域内内(天然胶低于天然胶低于110)110)随温度升高，生胶粘度下降，塑炼时受到的作用随温度升高，生胶粘度下降，塑炼时受到的作用力较小，以致塑炼效果反而下降。力较小，以致塑炼效果反而下降。相反，高温塑炼时，主要是氧化分解反应起主导作用，因而塑炼效相反，高温塑炼时，主要是氧化分解反应起主导作用，因而塑炼效果在高温区果在高温区(天然胶高于天然胶高于110)110)将随温度的升高而增大，所以温度对塑将随温度的升高而增大，所以温度对塑炼起着促进作用。于是温度对塑炼效果的影响曲线，呈现炼起着促进作用。于是温度对塑炼效果的影响曲线，呈现“U”U”形形(见图见图)，中间范围效果偏低。，中间范围效果偏低。各种橡胶由于特性不同，对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样，各种橡胶由于特性不同，对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样，但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。（5 5）.化学增塑剂的影响化学增塑剂的影响 不论低温塑炼还是高温塑炼，使用化学增塑剂皆能提高塑不论低温塑炼还是高温塑炼，使用化学增塑剂皆能提高塑炼效果。接受剂型增塑剂，如苯醌和偶氮苯等，它们在低温塑炼效果。接受剂型增塑剂，如苯醌和偶氮苯等，它们在低温塑炼时起游离基接受剂作用，能使断裂的橡胶分子游离基稳定，炼时起游离基接受剂作用，能使断裂的橡胶分子游离基稳定，进而生成较短的分子，引发剂型增塑剂，如过氧化二苯甲酰和进而生成较短的分子，引发剂型增塑剂，如过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈等，它们在高温下分解成极不稳定的游离基，再偶氮二异丁腈等，它们在高温下分解成极不稳定的游离基，再引发橡胶分子生成大分子游离基，并进而氧化断裂。此外，如引发橡胶分子生成大分子游离基，并进而氧化断裂。此外，如硫醇类及二邻苯甲酰胺基苯基二硫化物类物质，它们既能使橡硫醇类及二邻苯甲酰胺基苯基二硫化物类物质，它们既能使橡胶分子游离基稳定，又能在高温下引发橡胶形成游离基，加速胶分子游离基稳定，又能在高温下引发橡胶形成游离基，加速自动氧化断裂，所以，这类化学增塑剂称为混合型增塑剂，或自动氧化断裂，所以，这类化学增塑剂称为混合型增塑剂，或链转移型增塑剂链转移型增塑剂3.3.塑炼工艺塑炼工艺 生胶在塑炼前通常需进行烘胶、切胶、选胶和破胶等生胶在塑炼前通常需进行烘胶、切胶、选胶和破胶等处理。供胶是为了使生胶硬度降低以便切胶，同时还能解处理。供胶是为了使生胶硬度降低以便切胶，同时还能解除结晶，烘胶要求温度不高，但时间较长，故需注意不致除结晶，烘胶要求温度不高，但时间较长，故需注意不致影响橡胶的物理机械性能；例如天然胶烘胶温度一般为影响橡胶的物理机械性能；例如天然胶烘胶温度一般为5050一一6060，时间则需长达数十小时，生胶自烘房中取出后即，时间则需长达数十小时，生胶自烘房中取出后即初成初成1010一一2020公斤左右的大块，人工选除其杂质后再用破胶公斤左右的大块，人工选除其杂质后再用破胶机破胶以便塑炼。机破胶以便塑炼。1 1开炼机塑炼开炼机塑炼 开放式炼胶机塑炼是使用最早的塑炼方法，其优开放式炼胶机塑炼是使用最早的塑炼方法，其优点是塑炼胶料质量好，收缩小但生产效率低，劳动强点是塑炼胶料质量好，收缩小但生产效率低，劳动强度大。此法适宜于胶料变化多和耗胶量少的工厂。度大。此法适宜于胶料变化多和耗胶量少的工厂。开炼机塑炼属于低温塑炼。因此，降低橡胶温度开炼机塑炼属于低温塑炼。因此，降低橡胶温度以增大作用力是开炼机塑炼的关键。与温度和机械作以增大作用力是开炼机塑炼的关键。与温度和机械作用力有关的设备特性和工艺条件都是影响塑炼效果的用力有关的设备特性和工艺条件都是影响塑炼效果的重要因素。重要因素。2 2密炼机塑炼密炼机塑炼 密炼机塑炼的生产能力大、劳动强度较低、电力消耗密炼机塑炼的生产能力大、劳动强度较低、电力消耗少；但由于是密闭系统，所以清理较难，故仅适用于胶种少；但由于是密闭系统，所以清理较难，故仅适用于胶种变化少的场合。变化少的场合。密炼机的结构较复杂，生胶在密炼室内一方面在转子密炼机的结构较复杂，生胶在密炼室内一方面在转子与腔壁之间受剪应力和摩擦力作用，另一方还受到上顶栓与腔壁之间受剪应力和摩擦力作用，另一方还受到上顶栓的外压。密炼时生热量极大，物料来不及冷却，所以属高的外压。密炼时生热量极大，物料来不及冷却，所以属高温塑炼，温度通常高于温塑炼，温度通常高于120120，甚至处于，甚至处于160160一一180180之间。之间。依据前述之高温塑炼机理，生胶在密炼机中主要是借助于依据前述之高温塑炼机理，生胶在密炼机中主要是借助于高温下的强烈氧化断链来提高橡胶的可塑性；因此，温度高温下的强烈氧化断链来提高橡胶的可塑性；因此，温度是关键。是关键。3 3螺杆机塑炼螺杆机塑炼 螺杆塑练的特点是在高温下进行连续塑炼。在螺杆塑炼机中生螺杆塑练的特点是在高温下进行连续塑炼。在螺杆塑炼机中生胶一方面受到强烈的搅拌作用，另一方面由于生胶受螺杆与机筒内胶一方面受到强烈的搅拌作用，另一方面由于生胶受螺杆与机筒内壁的摩擦产生大量的热，加速了氧化降解。壁的摩擦产生大量的热，加速了氧化降解。用螺杆机塑炼时，温度条件很重要，实践表明，机筒温度以用螺杆机塑炼时，温度条件很重要，实践表明，机筒温度以9511095110为宣，机头温度以为宣，机头温度以8080一一9090为宜。因为机筒高于为宜。因为机筒高于210210，生胶的可塑性也不会再有大的变化。机简温度超过生胶的可塑性也不会再有大的变化。机简温度超过120120则排胶温度则排胶温度太高而使胶片发粘、粘辊，不易补充加工。机筒温度低于太高而使胶片发粘、粘辊，不易补充加工。机筒温度低于9090时，时，设备负荷增大，塑练胶会出现夹生现象。设备负荷增大，塑练胶会出现夹生现象。用螺杆机塑炼的生产效率比密练机塑炼高，并能连续生产，这用螺杆机塑炼的生产效率比密练机塑炼高，并能连续生产，这是它的优点。但在操作运行中产生大量的热，对生胶物理机械性能是它的优点。但在操作运行中产生大量的热，对生胶物理机械性能的破坏性较大是其缺点。如果对塑练温度加以合理控制，可以将这的破坏性较大是其缺点。如果对塑练温度加以合理控制，可以将这种破坏限制在最低程度上。种破坏限制在最低程度上。四、各种橡胶的塑炼特性四、各种橡胶的塑炼特性 在低温塑炼队员好满足下列主要条件：在低温塑炼队员好满足下列主要条件：(1)(1)橡胶分子主链中橡胶分子主链中有结合能铰低的弱键存在；有结合能铰低的弱键存在；(2(2）橡胶所受剪应力较大；）橡胶所受剪应力较大；(3)(3)被切被切断的橡胶大分子游离基不易发生再结合或与其它橡胶分子反应；断的橡胶大分子游离基不易发生再结合或与其它橡胶分子反应；(4)(4)尽可能使橡胶大分子在断链氧化反应中生存的过氧化物对橡尽可能使橡胶大分子在断链氧化反应中生存的过氧化物对橡胶分子产生破坏作用，而不成为交联反应的引发剂。胶分子产生破坏作用，而不成为交联反应的引发剂。但是，大多数二烯类合成橡胶，都不具备上述条件。首先，在天但是，大多数二烯类合成橡胶，都不具备上述条件。首先，在天然胶聚异戊二烯链中存在的甲基共颇效应在聚丁二烯橡胶和丁苯胺中然胶聚异戊二烯链中存在的甲基共颇效应在聚丁二烯橡胶和丁苯胺中是不存在的。机械塑炼时，二烯类橡胶分子链的断裂就不如天然胶容是不存在的。机械塑炼时，二烯类橡胶分子链的断裂就不如天然胶容易。第二，合成胶初始粘度一般较低分子链短。在塑炼时，分子间易易。第二，合成胶初始粘度一般较低分子链短。在塑炼时，分子间易滑动，剪切作用减少。同时合成胶在辊压伸长时的结晶也不如天然胶滑动，剪切作用减少。同时合成胶在辊压伸长时的结晶也不如天然胶那样显著。因此在相同条件所受机械剪切力显然比天然胶低。第三那样显著。因此在相同条件所受机械剪切力显然比天然胶低。第三在机械力作用下生成的了二烯类橡胶分子游离基稳定性比聚异戊二烯在机械力作用下生成的了二烯类橡胶分子游离基稳定性比聚异戊二烯低在缺氧条件，会再结合成长链型分子或产生支化和凝胶。在有氧存低在缺氧条件，会再结合成长链型分子或产生支化和凝胶。在有氧存在的条件在的条件T T，能产生氧化作用，并同时发生分解和支化等反应。分解能产生氧化作用，并同时发生分解和支化等反应。分解导致分子量降低，支化导致凝胶的生成。导致分子量降低，支化导致凝胶的生成。三 混 炼 1.1.混炼的目的混炼的目的 为了提高橡胶产品使用性能，改进橡胶工艺性能和降低为了提高橡胶产品使用性能，改进橡胶工艺性能和降低成本，必须在生胶中加入各种配合剂。混炼就是通过机械作成本，必须在生胶中加入各种配合剂。混炼就是通过机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。混炼是橡胶加工过程中最易影响质量的工序之一。混炼混炼是橡胶加工过程中最易影响质量的工序之一。混炼不良，胶料会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过低或过高、不良，胶料会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过低或过高、燋烧、喷霜等现象，使后续工序难以正常进行，并导致成品燋烧、喷霜等现象，使后续工序难以正常进行，并导致成品性能下降。性能下降。2 2 混炼理论混炼理论 由于生胶粘度很高，为使各种配合剂均匀混入和分散，必须借助由于生胶粘度很高，为使各种配合剂均匀混入和分散，必须借助炼胶机的强烈机械作用进行混炼。炼胶机的强烈机械作用进行混炼。各种配合剂，由于其表面性质的不同，它们对橡胶的活性也各不各种配合剂，由于其表面性质的不同，它们对橡胶的活性也各不一致。按表面特性，配合剂一般可分为二类：一类具有亲水性，如碳一致。按表面特性，配合剂一般可分为二类：一类具有亲水性，如碳酸盐、陶士、氧化锌、锌钡白等；另一类具有憎水性，如各种炭黑等。酸盐、陶士、氧化锌、锌钡白等；另一类具有憎水性，如各种炭黑等。前者表面特性与生胶不同，因此不易被橡胶润湿；后者表面特性与生前者表面特性与生胶不同，因此不易被橡胶润湿；后者表面特性与生胶相近，易被橡胶润湿。为获得良好混炼效果，对亲水性配合剂的表胶相近，易被橡胶润湿。为获得良好混炼效果，对亲水性配合剂的表面须加以化学改性，以提高它们与橡胶作用的活性，使用表面活性别面须加以化学改性，以提高它们与橡胶作用的活性，使用表面活性别即可起到此种作用。即可起到此种作用。表面活性剂还起到稳定剂的作用，它们能稳定已分散的配合剂粒表面活性剂还起到稳定剂的作用，它们能稳定已分散的配合剂粒子在胶料中的分散状态，不致聚集或结团，从而提高了胶料的稳定性子在胶料中的分散状态，不致聚集或结团，从而提高了胶料的稳定性用量最大的配合剂是炭黑。炭黑在橡胶中的均匀分散过程用量最大的配合剂是炭黑。炭黑在橡胶中的均匀分散过程分如下几个阶：分如下几个阶：第一阶段是：炭黑颗粒被生胶润湿的过程，即生胶分第一阶段是：炭黑颗粒被生胶润湿的过程，即生胶分子逐渐进入炭黑颗粒聚集体的空隙中成为包容橡胶子逐渐进入炭黑颗粒聚集体的空隙中成为包容橡胶(occluded(occluded rubbrerubbre)。这一过程中混合体系的表现密度。这一过程中混合体系的表现密度(即即视密度视密度)逐渐增大，单位重量混合体系的体积不断减少，当逐渐增大，单位重量混合体系的体积不断减少，当其比体积达到一恒定值不再下降时，即为润混过程的终结。其比体积达到一恒定值不再下降时，即为润混过程的终结。比体积比体积V V比比V V生胶生胶+V+V炭黑炭黑+V+V空隙空隙。当润湿过程终了时，。当润湿过程终了时，V V空隙空隙趋趋近于近于0 0。这一阶段可看作炭黑已被润湿，但尚未分散。对于。这一阶段可看作炭黑已被润湿，但尚未分散。对于分子虽分布宽和支化度大的生胶，由于弹性大，对炭黑的分子虽分布宽和支化度大的生胶，由于弹性大，对炭黑的润湿较慢。润湿较慢。第二阶段是炭黑在生胶中的分散过程，在强大的剪切第二阶段是炭黑在生胶中的分散过程，在强大的剪切力作用下，包容橡胶体积逐渐减少，直至充分分散。混炼力作用下，包容橡胶体积逐渐减少，直至充分分散。混炼继续进行下去，则进入第三阶段。继续进行下去，则进入第三阶段。第三阶段，即生胶力化学降解过程，这对天然胶尤为第三阶段，即生胶力化学降解过程，这对天然胶尤为显著，此时橡胶分子链受剪切力作用而断裂，分子量和粘显著，此时橡胶分子链受剪切力作用而断裂，分子量和粘度都下降。度都下降。影响炭黑在橡胶中分散的因素除橡胶本身外，还有炭影响炭黑在橡胶中分散的因素除橡胶本身外，还有炭黑粒子的大小、结构和表面活性等。炭黑粒子接接触点处黑粒子的大小、结构和表面活性等。炭黑粒子接接触点处由于表面力和静电力的作用互相吸引而形成炭黑聚集体。由于表面力和静电力的作用互相吸引而形成炭黑聚集体。随着粒子直径的减小，粒子间接触点的数目按粒子直径三随着粒子直径的减小，粒子间接触点的数目按粒子直径三次方的因数增加，包容胶分散时须破坏这些接触点，因而次方的因数增加，包容胶分散时须破坏这些接触点，因而炭黑粒子愈细，在橡胶中的分散就愈困难。高结构炭黑的炭黑粒子愈细，在橡胶中的分散就愈困难。高结构炭黑的空隙大，在混炼初期形成的包容胶，浓度低而粘度大，在空隙大，在混炼初期形成的包容胶，浓度低而粘度大，在随后的混炼中产生较大的剪应力，因而更易分散。随后的混炼中产生较大的剪应力，因而更易分散。