第十一章生胶的塑炼工艺课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章生胶的塑炼工艺,*,第十一章生胶的塑炼工艺,2024/11/24,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章生胶的塑炼工艺2023/9/14第十一章生胶的塑炼工,1,第十一章 生胶的塑炼工艺,2塑炼胶的质量要求,（1）可塑度要适当,应满足加工工艺要求，在此基础上应具有最小的可塑性。过度塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨性等，而且会增加动力消耗。,塑炼程度：,根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定。,如：供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海绵等用途的胶料，要求的可塑度较大，生胶的塑炼程度要高些。供模压用的胶料，则要求可塑性宜小。,一般：,胶管外层胶可塑度：0.30.35；,胶管内层胶：0.250.3；,胎面胶：0.220.24；,胎侧胶 0.35左右；,海绵胶 0.50.6,（2）塑炼均匀,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺2塑炼胶的质量要求第十一章生胶的塑,2,第十一章 生胶的塑炼工艺,三生胶的增塑方法和原理,（一）增塑方法,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺三生胶的增塑方法和原理第十一章生胶,3,第十一章 生胶的塑炼工艺,（二）塑炼原理,生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。分子量越小，可塑性就越大。生胶经过机械塑炼后，分子量降低，粘度下降，可塑性增大。由此可见，生胶在塑炼过程中，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。,0,聚合物熔体的最大粘度；A特性常数；M,W,聚合物的重均分子量,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（二）塑炼原理第十一章生胶的塑炼工艺,4,第十一章 生胶的塑炼工艺,1机械塑炼过程机理,在低温下：,在机械力作用下首先切断橡胶大分子链生成大分子自由基。,（机械力引发橡胶大分子的断链，氧作为自由基接受体，起着阻断自由基的作用。）,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺1机械塑炼过程机理第十一章生胶的塑,5,第十一章 生胶的塑炼工艺,在高温下：,机械力切断橡胶大分子生成自由基的几率减少。橡胶大分子在机械力的活化作用下，氧引发橡胶大分子的断链。,（机械力起到应力活化作用，氧作为自由基引发体，引发橡胶大分子的断链。）,链终止：橡胶氢过氧化物不稳定，分解生成较小的大分子，连锁反应终止。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺在高温下：机械力切断橡胶大分子生成自,6,第十一章 生胶的塑炼工艺,2影响塑炼的因素,（1）机械力的作用,根据理论分析，机械力对橡胶分子的断链作用，可表示为：,式中,分子链断链的几率；,K,1,、,K,2,常数；,E,分子链的化学键能；,F,0,作用于分子链上的力；,分子链断链时伸长长度；,F,0,分子链断链时消耗的机械功；,低温塑炼要求尽可能地降低辊温和胶温,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺2影响塑炼的因素第十一章生胶的塑炼,7,第十一章 生胶的塑炼工艺,（2）氧的作用,实验证明，生胶结合0.03%的氧就能使分子量减少50%；结合0.5%的氧，分子量由10万降到5000。生胶塑炼时，随着塑炼时间的延长，橡胶质量和丙酮抽出物（其中含有氧化合物）的含量不断增加，可见氧在塑炼过程中与橡胶分子起了某种加成作用，参与了橡胶的化学反应。,（3）温度的作用,存在双重影响：,低温区,（110），随着温度升高，塑炼效果提高。氧的氧化作用,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（2）氧的作用第十一章生胶的塑炼工艺,8,第十一章 生胶的塑炼工艺,（4）静电作用,塑炼过程中，胶料受到强烈的摩擦作用产生静电。静电积累产生放电现象，使空气中的氧活化变为原子态氧和臭氧，加速橡胶分子的氧化断链作用。,（5）化学塑解剂,a接受型塑解剂（低温塑解剂）：苯硫酚、五氯硫酚等。,b引发型塑解剂（高温塑解剂）：过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）等。,c混合型塑解剂（链转移型塑解剂）：促进剂M、DM和2，2-二苯甲酰胺二苯基二硫化物等。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（4）静电作用第十一章生胶的塑炼工艺,9,第十一章 生胶的塑炼工艺,11.2 可塑性的测定方法,生胶和混炼胶可塑度的测定通常有三种方法：压缩法、旋转扭力法和压出法。它们均需在恒温下进行，因为可塑度随温度变化而变化。,一压缩法,这种类型的测定方法常用的有：威廉氏法、华莱氏快速可塑度法和德弗可塑度法三种。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺11.2 可塑性的测定方法第十一,10,第十一章 生胶的塑炼工艺,1威廉氏法（Williams）,在恒温、定负荷下，经过一定时间后根据试样高度的变化来评定可塑度。将=16mm，h0=10mm的圆柱试样在T=701或1001下预热3min，压缩3min，除去负荷取出试样在室温下恢复3min，测量试样高度的压缩变形量及去掉负荷后的变形量，计算可塑度P。,h,0,试样原始高度，mm；h,1,试样压缩3min后的高度，mm；h,2,恢复3min后的高度，mm,如果试样为绝对流体，即,h,1,=,h,2,=0，P=1；,若试样为绝对弹性体，即,h,2,=,h,0,，P=0；,生胶和混炼胶为粘弹体，它们的可塑度在01之间，数值越大表示可塑性越大。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺1威廉氏法（Williams）第十,11,第十一章 生胶的塑炼工艺,2华莱氏（Wallace）快速可塑度法,其原理与Williams法相同，以定温、定负荷、定时间下胶片厚度的变化表示可塑度。,该法操作方便，多用于工业生产中作快速检验。,3德弗法,以在定温和定时间内试样压缩至规定高度时所需负荷值来表示。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺2华莱氏（Wallace）快速可塑,12,第十一章 生胶的塑炼工艺,二旋转扭力法门尼（Mooney）粘度法,原理是：在一定温度、时间和压力下，根据试样在活动面（转子）与固定面（模腔）之间变形时所受扭力来确定胶料可塑度。,试验时，将试样按要求放入模腔里，在100下预热1min，使转子在2r/min速度转动4min，所测的扭力值即为门尼粘度，一般用 表示，L表示用大转子（直径为38.10.03mm）。,门尼粘度法比压缩法迅速简便，且表示的动态流动性更接近于工艺实际情况。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺二旋转扭力法门尼（Mooney）,13,第十一章 生胶的塑炼工艺,三压出法,用毛细管流变仪来测定。,在一定温度、压力、口型下，于一定时间内用毛细管流变仪测定胶料的压出速度，以每分钟压出的毫克数表示可塑度。,优点,：此法与压出机口型的工作状况相似，可更具体地了解混炼胶可塑性对压出性能的影响。,缺点,：压出法试样需要较多的胶料，且试样必须经较长时间预热。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺三压出法第十一章生胶的塑炼工艺,14,第十一章 生胶的塑炼工艺,11.3 塑炼方法及影响因素,一准备工艺,1烘胶,NR烘胶温度一般在5060，时间为2436h，冬季加热时间为3672h。,CR烘胶温度一般在2440，时间为46h。,烘胶温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理机械性能。,2切胶,用切胶机将生胶切成小块，每块重量视胶种而异，NR每块1020kg，CR每块不超过10kg。,3破胶,橡胶块需用破胶机破胶，以便塑炼。破胶辊距一般为23mm，辊温控制在45以下。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺11.3 塑炼方法及影响因素第十,15,第十一章 生胶的塑炼工艺,二开炼机塑炼工艺,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺二开炼机塑炼工艺第十一章生胶的塑炼,16,第十一章 生胶的塑炼工艺,（一）开炼机塑炼的原理,开炼机的两个辊筒以不同的转速相对回转，胶料放到两辊筒间的上方，在摩擦力的作用下被辊筒带入辊距中。由于辊筒表面的旋转线速度不同，使胶料通过辊距时的速度不同而受到摩擦剪切作用和挤压作用，胶料反复通过辊距而被塑炼。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（一）开炼机塑炼的原理第十一章生胶的,17,第十一章 生胶的塑炼工艺,（二）开炼机塑炼的工艺方法,1包辊塑炼法,把胶片包在前辊上，让其自然地反复过辊塑炼，直至达到规定的可塑度要求为止。,缺点,：塑炼时间长，效率低，最终获得的可塑度也较低。,又分为：一段塑炼：塑炼时间长，效率低，不适用于可塑度要求较高的生胶塑炼。,分段塑炼：包辊塑炼1015min，下片、冷却、停放48h后，再进行下一次塑炼，直至达到要求的可塑度为止。通常分为两段塑炼和三段塑炼，具体依可塑度要求而定。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（二）开炼机塑炼的工艺方法第十一章生,18,第十一章 生胶的塑炼工艺,2薄通塑炼法,辊距在1mm以下，胶料通过辊距后不包辊而直接落到接胶盘，让胶料返回到辊距上方重新通过辊距，这样反复数次。,优点,：胶料散热快，冷却效果较好，塑炼胶可塑度均匀，质量高，能达到任意的塑炼程度。,3化学增塑塑炼法,采用化学塑解剂增加塑炼效果，提高塑炼生产效率并节约能耗。化学塑解剂应以母胶的形式使用，并应适当提高开炼机的辊温。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺2薄通塑炼法第十一章生胶的塑炼工艺,19,第十一章 生胶的塑炼工艺,（三）开炼机塑炼的影响因素,1装胶容量,装胶容量取决于开炼机的规格，容量大，散热困难，胶温升高，降低塑炼效果；容量过小则降低生产效率。,合理的容量根据经验公式计算：,Q塑炼容量，L；K经验系数，取值一般为0.00650.0085，L/cm,3,；D辊筒直径，cm；L辊筒工作部分长度，cm,合成橡胶塑炼时生热大，装胶容量应比NR少。,2辊距,辊距越小，机械塑炼效果越明显。薄通时实际使用辊距一般为0.51mm。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（三）开炼机塑炼的影响因素第十一章生,20,第十一章 生胶的塑炼工艺,3辊速和速比,辊距一定，提高开炼机的辊速或速比会增大胶料的机械剪切作用，从而提高机械塑炼效果。开炼机的速比一般在1.151.27之间。速比过大，升温加快。,4辊温,辊温低，塑炼效果好。辊温过低容易造成设备超负荷而受到损害。塑炼温度与生胶胶种有关，NR通常控制前辊温度在4555，后辊温度在4050为宜。,5塑炼时间,在塑炼过程的最初1015min，胶料的门尼粘度迅速降低，此后渐趋缓慢。,6化学塑解剂,使用塑解剂能提高塑炼效果，缩短塑炼时间，减小弹性复原。使用化学塑解剂时，适当提高温度会提高塑炼效果，塑炼温度一般以7075为宜。,塑解剂的用量，在NR中一般为生胶重量的0.10.3%，合成橡胶则应增大到23%。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺3辊速和速比第十一章生胶的塑炼工艺,21,第十一章 生胶的塑炼工艺,三密炼机塑炼工艺,优点,：自动化程度高，生产效率高，节能，劳动强度低；,缺点,：温度高，冷却困难，易过炼，出料为无定形状，需要配备相应的压片机。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺三密炼机塑炼工艺第十一章生胶的塑炼,22,第十一章 生胶的塑炼工艺,（一）密炼机的工作原理,物料从加料斗加入密炼室后，加料门关闭，压料装置的上顶栓降落，对物料加压。物料在上顶栓压力及摩擦力的作用下，被带入两个具有螺旋棱、有速比的、相对回转的两转子的间隙中，致使物料在由转子与转子，转子与密炼室壁、上顶栓、下顶栓组成的捏炼系统内，受到不断变化和反复进行的剪切、撕拉、搅拌和摩擦的强烈捏炼作用，从而达到塑炼的目的。,物料在密炼室中主要受到几种作用：,1转子间及转子与混炼室内壁间的作用；,2转子棱间的搅拌作用；,3转子轴向的往复切割作用。,第十一章生胶的塑炼工艺,第十一章 生胶的塑炼工艺（一）密炼机的工作原理第十一章生胶的,23,第十一章 生胶的塑炼工艺,（二）密炼机塑炼的工艺方法,密炼机塑炼的工艺方法有一次塑炼法、分段塑炼法和化学增塑塑炼法三种。,（三）影响密炼机塑炼的因素,