第十一章生胶的塑炼工艺

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,11.1 生胶的塑炼原理,一塑炼的定义,通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。,塑性（可塑性）,：橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说保持其变形状态的性质。,二塑炼的目的和要求,1塑炼的目的,减小弹性，提高可塑性；降低粘度；改善流动性；提高胶料溶解性和成型粘着性。,什么是弹性变形和塑性变形?,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,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,（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,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,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,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,（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,（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,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。,第十,一,一章,生,生,胶,胶的,塑,塑炼,工,工艺,1,威,威廉,氏,氏法,（,（Williams）,在恒,温,温、,定,定负,荷,荷下,，,，经,过,过一,定,定时,间,间后,根,根据,试,试样,高,高度,的,的变,化,化来,评,评定,可,可塑,度,度。,将,将=16mm，h0=10mm的,圆,圆柱,试,试样,在,在T=701,或,或100,1,下,预,预热3min,，,，压,缩,缩3min，,除,除去,负,负荷,取,取出,试,试样,在,在室,温,温下,恢,恢复3min,，,，测,量,量试,样,样高,度,度的,压,压缩,变,变形,量,量及,去,去掉,负,负荷,后,后的,变,变形,量,量，,计,计算,可,可塑,度,度P,。,。,h,0,试,样,样原,始,始高,度,度，mm,；,；h,1,试,样,样压,缩,缩3min后,的,的高,度,度，mm,；,；h,2,恢,复,复3min后,的,的高,度,度，mm,如果,试,试样,为,为绝,对,对流,体,体，,即,即,h,1,=,h,2,=0,，,，P=1,；,；,若试,样,样为,绝,绝对,弹,弹性,体,体，,即,即,h,2,=,h,0,，P=0,；,；,生胶,和,和混,炼,炼胶,为,为粘,弹,弹体,，,，它,们,们的,可,可塑,度,度在01之,间,间，,数,数值,越,越大,表,表示,可,可塑,性,性越,大,大。,第十,一,一章,生,生,胶,胶的,塑,塑炼,工,工艺,2,华,华莱,氏,氏（Wallace）,快,快速,可,可塑,度,度法,其原,理,理与Williams,法,法相,同,同，,以,以定,温,温、,定,定负,荷,荷、,定,定时,间,间下,胶,胶片,厚,厚度,的,的变,化,化表,示,示可,塑,塑度,。,。,该法,操,操作,方,方便,，,，多,用,用于,工,工业,生,生产,中,中作,快,快速,检,检验,。,。,3,德,德弗,法,法,以在,定,定温,和,和定,时,时间,内,内试,样,样压,缩,缩至,规,规定,高,高度,时,时所,需,需负,荷,荷值,来,来表,示,示。,第十,一,一章,生,生,胶,胶的,塑,塑炼,工,工艺,二旋转,扭,扭力法,门,门尼（Mooney）粘度,法,法,原理是：,在,在一定温,度,度、时间,和,和压力下,，,，根据试,样,样在活动,面,面（转子,）,）与固定,面,面（模腔,）,）之间变,形,形时所受,扭,扭力来确,定,定胶料可,塑,塑度。,试验时，,将,将试样按,要,要求放入,模,模腔里，,在,在100,下预热1min,，,，使转子,在,在2r/min速,度,度转动4min，,所,所测的扭,力,力值即为,门,门尼粘度,，,，一般用,表,表示，L,表,表示用大,转,转子（直,径,径为38.10.03mm）。,门尼粘度,法,法比压缩,法,法迅速简,便,便，且表,示,示的动态,流,流动性更,接,接近于工,艺,艺实际情,况,况。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,三压出,法,法,用毛细管,流,流变仪来,测,测定。,在一定温,度,度、压力,、,、口型下,，,，于一定,时,时间内用,毛,毛细管流,变,变仪测定,胶,胶料的压,出,出速度，,以,以每分钟,压,压出的毫,克,克数表示,可,可塑度。,优点：此法与,压,压出机口,型,型的工作,状,状况相似,，,，可更具,体,体地了解,混,混炼胶可,塑,塑性对压,出,出性能的,影,影响。,缺点：压出法,试,试样需要,较,较多的胶,料,料，且试,样,样必须经,较,较长时间,预,预热。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,11.3 塑,炼,炼方法及,影,影响因素,一准备,工,工艺,1烘胶,NR烘胶,温,温度一般,在,在5060，,时,时间为2436h，冬季,加,加热时间,为,为3672h。,CR烘胶,温,温度一般,在,在2440，,时,时间为46h。,烘胶温度,不,不宜过高,，,，否则会,影,影响橡胶,的,的物理机,械,械性能。,2切胶,用切胶机,将,将生胶切,成,成小块，,每,每块重量,视,视胶种而,异,异，NR,每,每块1020kg，CR,每,每块不超,过,过10kg。,3破胶,橡胶块需,用,用破胶机,破,破胶，以,便,便塑炼。,破,破胶辊距,一,一般为23mm,，,，辊温控,制,制在45,以下。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,二开炼,机,机塑炼工,艺,艺,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,（一）开,炼,炼机塑炼,的,的原理,开炼机的,两,两个辊筒,以,以不同的,转,转速相对,回,回转，胶,料,料放到两,辊,辊筒间的,上,上方，在,摩,摩擦力的,作,作用下被,辊,辊筒带入,辊,辊距中。,由,由于辊筒,表,表面的旋,转,转线速度,不,不同，使,胶,胶料通过,辊,辊距时的,速,速度不同,而,而受到摩,擦,擦剪切作,用,用和挤压,作,作用，胶,料,料反复通,过,过辊距而,被,被塑炼。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,（二）开,炼,炼机塑炼,的,的工艺方,法,法,1包辊,塑,塑炼法,把胶片包,在,在前辊上,，,，让其自,然,然地反复,过,过辊塑炼,，,，直至达,到,到规定的,可,可塑度要,求,求为止。,缺点：塑炼时,间,间长，效,率,率低，最,终,终获得的,可,可塑度也,较,较低。,又分为：,一,一段塑炼,：,：塑炼时,间,间长，效,率,率低，不,适,适用于可,塑,塑度要求,较,较高的生,胶,胶塑炼。,分段塑炼,：,：包辊塑,炼,炼1015min，下片,、,、冷却、,停,停放48h后，,再,再进行下,一,一次塑炼,，,，直至达,到,到要求的,可,可塑度为,止,止。通常,分,分为两段,塑,塑炼和三,段,段塑炼，,具,具体依可,塑,塑度要求,而,而定。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,2薄通,塑,塑炼法,辊距在1mm以,下,下，胶料,通,通过辊距,后,后不包辊,而,而直接落,到,到接胶盘,，,，让胶料,返,返回到辊,距,距上方重,新,新通过辊,距,距，这样,反,反复数次,。,。,优点：胶料散,热,热快，冷,却,却效果较,好,好，塑炼,胶,胶可塑度,均,均匀，质,量,量高，能,达,达到任意,的,的塑炼程,度,度。,3化学,增,增塑塑炼,法,法,采用化学,塑,塑解剂增,加,加塑炼效,果,果，提高,塑,塑炼生产,效,效率并节,约,约能耗。,化,化学塑解,剂,剂应以母,胶,胶的形式,使,使用，并,应,应适当提,高,高开炼机,的,的辊温。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,（三）开,炼,炼机塑炼,的,的影响因,素,素,1装胶,容,容量,装胶容量,取,取决于开,炼,炼机的规,格,格，容量,大,大，散热,困,困难，胶,温,温升高，,降,降低塑炼,效,效果；容,量,量过小则,降,降低生产,效,效率。,合理的容,量,量根据经,验,验公式计,算,算：,Q塑炼,容,容量，L,；,；K经,验,验系数，,取,取值一般,为,为0.00650.0085，L/cm,3,；D辊,筒,筒直径，cm；L,辊筒工,作,作部分长,度,度，cm,合成橡胶,塑,塑炼时生,热,热大，装,胶,胶容量应,比,比NR少,。,。,2辊距,辊距越小,，,，机械塑,炼,炼效果越,明,明显。薄,通,通时实际,使,使用辊距,一,一般为0.51mm。,第十一章,生,生胶的,塑,塑炼工艺,3辊速,和,和速比,辊距一定,，,，提高开,炼,炼机的辊,速,速或速比,会,会增大胶,料,料的机械,剪,剪切作用,，,，从而提,高,高机械塑,炼,炼效果。,开,开炼机的,速,速比一般,在,在1.151.27之间,。,。速比过,大,大，升温,加,加快。,4辊温,辊温低，,塑,塑炼效果,好,好。辊温,过,过低容易,造,造成设备,超,超负荷而,受,受到损害,。,。塑炼温,度,度与生胶,胶,胶种有关,，,，NR通,常,常控制前,辊,辊温度在4555，后,辊,辊温度在4050为宜,。,。,5塑炼,时,时间,在塑炼过,程,程的最初1015min,，,，胶料的,门,门尼粘度,迅,迅速降低,，,，此后渐,趋,趋缓慢。,6化学,塑,塑解剂,使用塑解,剂,剂能提高,塑,塑炼效果,，,，缩短塑,炼,炼时间，,减,减小弹性,复,复原。使,用,用化学塑,