《实验一__橡胶配合与开炼机混炼工艺.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验一__橡胶配合与开炼机混炼工艺.doc（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 实验橡胶配合与开炼机混炼工艺一、实验目的橡胶配合与混炼工艺实验主要内容是根据实验配方，准确称量生胶、各种配合剂的用量，将配合剂与生胶混合均匀并达到一定分散度，制备符合性能要求的混炼胶。该实验的目的是熟悉并掌握橡胶配合方法，熟练掌握开炼机混炼的操作方法、加料顺序，了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素。二、实验设备及工作原理160320mm双辊筒开炼机，主要由机座、温控系统、前后辊筒、紧急刹车装置、挡胶板、调节辊距大小的手轮、电机等部件组成。开炼机的结构图如图1所示。图1-1 开炼机结构示意图图1-2160320mm双辊筒开炼机开炼机混炼的工作原理是利用两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相对回
2、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
3、均匀并达一定分散度的混炼胶。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；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；5、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
4、；加料顺序：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0.5mm，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（出片）方向、配方编号)待用。9、关机，清洗机台。四、影响因素影响开炼机混炼效果的因素主要有胶料的包辊性、装胶容量、辊温、辊距、辊筒的速比、加料顺序、加料方式及混炼时间等。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。胶料的包辊性与生胶的性质（如格林强度（格林强度为生胶
5、基本强度）、断裂拉伸比、最大松弛时间等）、辊温和剪切速率有关，格林强度高、断裂拉伸比大、最大松弛时间长的生胶包辊性好，如NR；格林强度低、断裂拉伸比小、最大松弛时间短的生胶包辊性差，如BR。影响生胶这些性质的因素都会影响生胶的包辊性，如加入补强剂，提高胶料的格林强度，增大松弛时间，会明显改善BR的包辊性；胶料中过多加入液体软化剂，降低格林强度，缩短松弛时间，包辊性变差，甚至脱辊。辊温在胶料玻璃化转变温度（Tg）以下，无法包辊，在粘流温度（Tf）以上，胶料粘辊，也不能混炼，只有在Tg Tf之间某一温度范围内，胶料才有良好的包辊性，适于混炼。如采取减小辊距、增大速比或提高辊筒转速等方法增大剪切速率
6、，可提高胶料的断裂拉伸比、延长最大松弛时间，因而也能改善胶料的包辊性。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。因此，开炼机混炼时装胶量要合适。可根据经验用下列公式计算装胶容量：Q=KDLQ装胶量，Kg；K装料系数，K取0.00650.0085L/cm2；D滚筒直径，cm；L辊筒工作部分的长度，cm；胶料的密度，g/cm3。当炼胶量较少时，为了保证辊距上方留有适量的堆积胶，可通过调整
7、挡胶板的距离来实现*（目的缩短滚筒工作部分长度）。3、辊距胶料通过辊距时受到的剪切变形速率，与辊距、辊筒转速和速比之间的关系为：机械切变速率，s-1；f滚筒的速比，f=V1/V2；V2前辊筒表面旋转线速度，m/min；V1后辊筒表面旋转线速度，m/min；e辊距，mm；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。因此开炼机混炼时，辊距要合适。合适的辊距大
8、小与装胶量有关，如表1-1所示。天然胶与合成胶并用时，并用比例相等，总胶量可按天然胶来定辊距；合成胶大于天然胶比例时，总胶量可按合成胶定辊距。表1-1 辊距大小与装胶量的关系胶量（克）30050070010001200天然胶mm1.40.22.20.23.80.23.80.24.30.2合成胶mm1.10.21.80.22.00.24、速比与辊速速比和辊速增大，对混炼效果的影响与减小辊距的规律一致，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。速比过小，配合剂不易分散，生产效率低。开炼机混炼的辊筒速比一般在1.151.27范围内。国标建议速比1
9、.40 庆大公司试验用开炼机是1.35。5、辊温表1-2 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55605055丁苯胶45505055氯丁胶35454050丁基胶40455560丁腈胶4045顺丁胶40604060三元乙丙胶607585左右氯磺化聚乙烯40704070氟橡胶232777877787丙烯酸酯橡胶40553050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。因此开炼机混炼时辊筒的温度要合适。由于温度对不同胶料包辊性的影响不同，因此不
10、同胶料混炼时辊温也应不同。NR包热辊，前辊温度要高于后辊；而大多数合成橡胶包冷辊，前辊温度要低于后辊。常用的橡胶开炼机混炼时辊温如表1-2所示。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，因此加料必须有一个合理的顺序。加料顺序的确定一般遵循用量小、作用大、难分散的配合剂先加，用量多、易分散的配合剂后加，对温度敏感的配合剂后加，硫化剂与促进剂分开加等原则。因此开炼机混炼时，最先加入生胶、再生胶、母炼胶等包辊，如果配方中有固体软化剂如石蜡，可在胶料包辊后加入，再加入小料如活化剂（氧化锌、硬脂酸）、促进剂、防老剂、防焦剂
11、等，再次加炭黑、填充剂，加完炭黑和填充剂后，再加液体软化剂，如果炭黑和液体软化剂用量均较大时，两者可交替加入，最后加硫化剂。如果配方中有超速级促进剂，应在后期和硫化剂一起加。配方中如有白炭黑，因白炭黑表面吸附性很强，粒子之间易形成氢键，难分散，应在小料之前加入，而且要分批加入。对NBR，由于硫黄与其相容性差，难分散，因此要在小料之前加，将小料中的促进剂放到最后加。7、加料方式加料方式不同也会影响吃粉速度和分散效果。如果配合剂连续加在某一固定位置，其它部位胶料不吃粉，相当于减少了吃粉面积，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，因此也不利于配合剂的分散。加料时应将配合
12、剂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，也有利于配合剂在胶料中的分散，缩短混炼时间，减小对橡胶分子链的剪切破坏。避免胶料过炼，胶料过炼会导致物性下降。四、采用标准GB/T 6038-2006 橡胶试验胶料 配料、混炼和硫化设备及操作程序 小配合炼胶时，不同人员，会有不同的操作方式，有的喜欢打三角包，有的喜欢打卷，过程虽然不同，但最终是为了保证胶料的分散，保证检测数据的一致性。我们在实际操作中会发现同样的材料，不同人员，甚至自己本人炼胶的时候也很难保证数据一致性。困扰的原因很多，不同批次原材料，滚筒温度，外部环境温度，生胶门尼，可以理解成不可能有两车一模一
13、样的胶料。甚至同一车胶料取3个点测试结果也会不相同。小开炼机及上炼胶时，由于经验的原因，每个人对胶料分散性都有不同的理解，往往会导致胶料过炼，经常困扰的问题是我们通过划刀（两面三刀），打卷，打三角包。国标原标准有规定操作步骤但是最新国标GB/T 6038-2006没有规定操作方法，只是规定了材料制备前的要求，混炼时对设备的要求，以及投料说明。 开炼机炼胶时难分散的材料有氧化锌，以及硬质炭黑，树脂，促进剂，色胶等材料。一般情况下默认上述材料分散均匀后，胶料即算混炼完成。建议: 1. 取一块124白色胶料800克，色胶10克，在开炼机上按自己安全的操作习惯观察胶料表面颜色的变化情况，颜色一致后基本上可以理解分散均匀了。 2. 实际操作中多注意物性结果比较优异的操作方式。9
