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1、橡胶和纤维的成型加工1.引言2.橡胶的成型工艺过程3.纤维的成型工艺过程1.引言定义:橡胶：本意是从橡胶树中流出的胶乳中提取的弹性物质，经过硫化后产品。高弹态是高聚物特有的基于分子运动的一种力学形状。室温下处在高弹态的高分子资料能产生高弹性变形。但只需具有适当交联密度的高聚物，才干获得根本可恢复的高弹变形。通常，把具有物理交联点的高弹性资料称为热塑性弹性体，而把具有化学交联点的高弹性资料称为橡胶。1.引言定义:纤维：是一种天然的或人造的物品,其长度通常比宽度大几百倍或几千倍,具有相当大的拉伸强度、柔韧性和耐力。聚合物纤维，也称合成纤维，是由聚合物资料制成的纤维。几乎一切聚合物资料都可以制成细长
2、的物体，但要满足“相当大的拉伸强度，应该使分子在长度方向坚持高度取向。即只需可以坚持高度分子取向的聚合物才干制成纤维。2.橡胶的成型工艺过程橡胶的成型的主要工艺过程包括：炼胶，包括塑素炼和混炼成型硫化交联生胶塑炼塑炼胶混炼胶硫化胶(制品)混炼硫化助剂：补强、填充剂，软化(增塑)剂，硫化剂，促进剂，防老剂等2.橡胶的成型工艺过程2.1 炼胶炼胶2.1.1 塑炼：天然橡胶的生胶分子量很大，塑炼：天然橡胶的生胶分子量很大，不容易产生塑性变形，不便于与其他资料不容易产生塑性变形，不便于与其他资料混合。塑炼的目的是使其降解，分子量变混合。塑炼的目的是使其降解，分子量变小。力、氧、热、引发剂等化学助剂是呵
3、小。力、氧、热、引发剂等化学助剂是呵斥聚合物降解的主要缘由。斥聚合物降解的主要缘由。力即机械降解时，分子量越大的越容力即机械降解时，分子量越大的越容易断链，而且断链多发生在分子中间，结易断链，而且断链多发生在分子中间，结果使分子量分布变窄。但分子量的降低存果使分子量分布变窄。但分子量的降低存在极限，对天然胶，分子量在小于在极限，对天然胶，分子量在小于7万时不万时不再变小。顺丁橡胶为再变小。顺丁橡胶为4万。温度越低，越有万。温度越低，越有利于机械断链。利于机械断链。氧降解，作用于一切分子，高温有利于氧氧降解，作用于一切分子，高温有利于氧降解的进展。降解的进展。温度对塑炼效果的影响门尼粘度：GB/
4、T1232.1-2000在规定的实验条件下100士0.5C，使转子在充溢橡胶的模腔中转动4min，测定橡胶对转子转动时所施加的转矩，并将规定的转矩作为门尼粘度的计量单位。因此，塑炼往往采用低温冷却辊筒或高温，而不太采用中等温度。塑炼所要到达的效果还是与后续工艺要求有关，即适宜的可塑程度，又不容易粘辊。过分塑炼导致分子量太低，也不利于最终制品的力学性能。天然胶初始门尼粘度普通95120门尼粘度计构造表示图模腔构造塑炼工艺开炼机塑炼：属低温塑炼，小辊隙因此称为薄通，低辊温，大辊筒速比1：1.25到1：1.27密炼机塑炼：属高温塑炼，温度在120以上。天然胶普通在155，有的甚至高到160180。螺
5、杆机塑炼：中高温塑炼，料筒温度在95110。机头温度8090。各种橡胶开炼机塑炼温度每次薄通以后，让胶片经过长长的运输带冷却以后再经过辊筒，也是坚持低温的一种方法。天然橡胶与合成橡胶塑炼特性比较工程天然橡胶合成橡胶*塑炼难易*易难生热小大增塑剂促进降解助剂有效效果低复原性小大收缩性小大粘着性大小*天然橡胶分子链易于断裂，而且断裂后生成的自在基更稳定，不易发生支化和交联反响。*如今，大多数合成橡胶在合成时经过控制分子量具有可塑性，可以不经过塑炼工序。2.橡胶的成型工艺过程2.1炼胶2.1.2混炼：混炼的目的是将橡胶与各种配合剂助剂混合均匀。混炼所运用的设备与塑炼一样。混炼可以紧接着塑炼进展。假设
6、是密炼，也可以把塑炼和混炼合并进展称为一段混炼；当配方中有大量难以分散的粉料时，还是塑炼、混炼分开称为二段混炼更好。混炼温度：与塑炼温度类似，需求选择能很好包辊又便于剥离的适宜温度橡胶包辊情况与混炼天然橡胶和丁苯橡胶仅出现1区和2区，根本不出现3区；顺丁橡胶低温下出现1区和2区，50以上即进入3区，即使减小辊距增大剪切速率也回不到2区；2区到3区的转变是生胶在剪切作用下的断裂过程的表现，与可拉伸倍数有关，温度提高，生胶的可拉伸倍数下降，进入易断裂的3区。分子量分布宽的橡胶，容易进入4区，3区范围小。生胶的断裂性能与混炼加工性能支化、M分布窄分布宽2.2橡胶的成型成型的原理：获得塑性变形经过塑炼
7、的橡胶，具有一定的可塑性，可以经过塑性变形的方法进展成型。实际上，温度越高，橡胶聚合物变形时塑性成分越大，变形越容易。实际上，可以在粘流温度以上采用任何成型方法成型橡胶制品。成型温度不宜过高，要防止在这个阶段发生硫化交联。橡胶的成型有时候分两步，第一步获得胶片，第二步经过模型硫化完成最终成型和硫化的任务。2.2橡胶的成型最常用的成型半废品方法是：压延：可以制备光滑片材、有花纹片材、与织物复合的片材。压出挤出：可以成型管、棒、板、片等各种外形制品压延和压出的半废品可以直接进展硫化，也可以经过进一步的操作和粘贴、压合制成其他半废品橡胶制品工艺流程2.2橡胶的成型成型温度范围：假设成型与硫化是分开的
8、，那么成型温度比较低，例如压延温度：假设成型与硫化是合并进展，例如模压和注压，那么模具温度较高胶片种类辊筒温度/上中下外胎缓冲胶片707520含胶85%工业品 757215含胶25%工业品 454515含胶75%球胆959015含胶50%球胆757515天然橡胶压片温度合成橡胶的压片温度胶料辊筒温度/上中下氯丁橡胶9010060653040丁腈橡胶607535505060丁基橡胶951007080801052.3橡胶的硫化原理：硫化是原理：硫化是橡胶加工的最橡胶加工的最后一个工序，后一个工序，实践上就是使实践上就是使聚合物分子交聚合物分子交联成为三维网联成为三维网状构造。随着状构造。随着硫化时
9、间延伸硫化时间延伸交联程度交联程度提高，橡胶的提高，橡胶的定伸强度提高。定伸强度提高。到达获得最正到达获得最正确性能的交联确性能的交联程度就是硫化程度就是硫化的目的。的目的。过硫阶段的平坦期长短反映了橡胶的耐热性。返原性多由于构成过多多硫键，键能较低，因此发生降解而降低强度。2.3.1硫化工艺方法热硫化直接硫化：直接蒸汽硫化罐热水硫化间接硫化：制品不直接接触蒸汽加压硫化：平板硫化液压立式硫化罐个体硫化机硫化延续硫化法：热空气、蒸汽管道、鼓室硫化机、液体介质、沸腾床、高频或微波。液体介质延续硫化工艺表示图液体介质都采用低熔点共熔盐，所以也称盐浴硫化。例如硝酸钾53%+亚硝酸钠40%+硝酸钠7%组
10、成的混合物，熔点142，沸点500。压出制品在230时1min就可以完成硫化。2.3.1硫化工艺方法冷硫化：在室温下硫化的主要是胶粘剂、自然硫化胶浆等，主要用于薄制品和现场施工的场所。室温硫化橡胶通常做成双组分有些硅胶是单组分的，经过空气中的湿气来固化。2.3.2硫化条件热硫化硫化温度：普通在130160之间，天然橡胶硫化较快，取较低温度，合成橡胶硫化较慢，取较高温度。厚制品也取较低温度。硫化时间：保证制品各部位都到达正硫化各项性能都获得最正确范围，防止过硫化。硫化压力：指硫化时橡胶制品单位面积上所受的压力。其作用在于使制品致密、使胶料充溢模型、渗入纤维中。硫化时间对性能的影响模型或平板加压的
11、压力MPa汽车外胎水胎加压2.52.8普通软质胶模型制品1.52.0保送带1.52.0传动带0.91.6硫化介质直接加压时的任务压力汽车内胎，蒸汽内压硫化0.50.6胶管缠水布、包铅，蒸汽内压硫化0.30.5胶鞋、球胆、小胶管，直接蒸汽硫化0.20.4薄胶布、薄胶片，直接蒸汽硫化0.10.3厚度0.5mm以内的胶料，热水热空气常压薄制品红外线硫化常压3.纤维的成型工艺过程3.1纤维用聚合物的性能3.2纤维成型方法和原理3.3纤维的后拉伸和热处置3.纤维的成型工艺过程3.1纤维用聚合物的性能线形高分子，分子量分布较窄，分子量较高。玻璃化温度高于运用温度或可以结晶，熔融粘流温度大大高于洗涤和熨烫温
12、度100。好的着色性、对水等化学物质的稳定性等。纤维细度线密度的单位：特克斯Tex：简称“特，它是指1000米长的单股纤维或纱线在公定回潮率时的分量克数。有特Tex、分特dtex、毫特mtex。但尼尔Denier：简称旦，是指9000米长的单股纤维或纱线的分量克数。支数：1g单股丝的长度m。某些纤维聚合物的温度特性/聚合物玻璃化温度熔化温度分解温度聚丙烯腈75100200250聚乙烯醇7590200220聚己内酰胺4060215300315PA664565264聚氨基庚酸4053223225聚己酸癸二胺3560226聚氨基十一酸4656185194聚氨酯180183PET60100263300
13、350纤维素2202701802203.纤维的成型工艺过程3.2纤维成型方法和原理3.2.1熔融纺丝法(熔法纺丝)3.2.2溶液纺丝法：又分为干法纺丝和湿法纺丝3.2.3其他纺丝方法干湿纺丝法液晶纺丝法冻胶纺丝法相分别纺丝法乳液或悬浮液纺丝法反响纺丝法3.纤维的成型工艺过程3.2纤维成型方法和原理3.2.1熔法纺丝熔体经过纺丝泵打入喷丝头，在一定的压力下，熔体经过喷丝头的小孔流出，构成细流。细流在纺丝通道中冷却成为初生纤维。纺丝速度受冷却速度限制。普通10001500m/min，高的可达40005000m/min。熔法纺丝的纤维细度为0.220特。3.纤维的成型工艺过程3.2纤维成型方法和原理
14、3.2.1熔法纺丝熔法纺丝假设消费比较粗的单丝时，为了强化冷却，可以采用冷却浴水浴或溶液浴。可用于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯等。但消费速度依然不快，约30m/min。3.纤维的成型工艺过程3.2.2溶液纺丝法3.2.2.1干法纺丝聚合物溶液用纺丝泵喂料，从喷丝孔流出的溶液细流在成型通道里蒸发溶剂，成为固体。由于受溶剂蒸发速度的限制，纺丝速度普通在100500m/min。干法纺丝的纤维细度1020特。主要纤维有醋酸纤维、聚乙烯醇、过氯乙烯等3.纤维的成型工艺过程3.2.2溶液纺丝法3.2.2.2湿法纺丝溶液用纺丝泵喂料，经过滤后通入浸在凝固浴中的喷丝头中。从喷丝头出来的液体细流与凝固剂产生传
15、质过程，最初转变为凝胶，然后转变为固体纤维。由于传质过程不快，纺丝速度较慢，普通不高于20m/min。丝线的细度最小约为0.1特，最大约为12特。其他湿法纺丝表示图3.纤维的成型工艺过程3.2.2溶液纺丝法3.2.2.2湿法纺丝用湿法成型的纤维种类主要有：聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯醇、粘胶纤维等纺丝的细流的构成过程3.纤维的成型工艺过程3.2.3其他纺丝方法干湿纺丝法液晶纺丝法冻胶纺丝法相分别纺丝法乳液或悬浮液纺丝法反响纺丝法：聚氨酯弹性纤维氨纶，将预聚物喷入含有硬化剂的溶液中，与其中的水和二元胺反响，构成部分交联的高分子3.纤维的成型工艺过程3.3纤维的后拉伸和热处置初生纤维的分子取向度还不
16、够高，需求经过拉伸来进一步提高取向度，从而提高纤维的强度。拉伸后高度取向的纤维内应力比较大，需求经过热处置消除内应力，提高纤维运用过程的稳定性。多孔纤维多孔纤维最早出如今1965年美国杜邦公司的防污尼龙制造工业中。它利用纤维内的孔隙隐藏污垢，并利用光线反射原理给人们留下了中空纤维具有耐污性能的印象。1968年日本东洋纺公司首先发明了涤纶中空纤维，主要用于絮棉，商品名为埃斯阿波。以后，杜邦、Eastman公司先后推出了中空卷曲纤维，这种纤维具有优良的蓬松性、质地轻、回弹性好，可用于地毯、毛绒织物等，特别适宜于制造絮棉。王依民，倪建华，潘湘庆.多孔高弹性纤维的研讨和运用.2002730多孔纤维七十
17、年代初，日本尤尼吉卡公司发明了偏心中空的三维卷曲纤维，JP79112242引见了制备四中空纤维的方法，但构成的中空趋向长方形，且四孔彼此衔接，引起中空纤维的蓬松性和刚弹性变差。杜邦公司那么于94年恳求了七中空纤维专利。假设在聚合物中参与具有防紫外功能的微粒，再在以后进展碱减量加工，可成为外表多孔构造的吸汗、防紫外功能的纤维。织物外表可吸收95的400nm紫外线，还有凉爽吸汗功能。王依民，倪建华，潘湘庆.多孔高弹性纤维的研讨和运用.2002730多孔纤维我国最早由中国纺织火学和张家港第二合成纤维厂完成涤纶单中空纤维的研讨，于1981年经过纺织部主持的鉴定。江苏省纺研所与江阴化纤厂协作于83年试制
18、U形PET中空短纤，1986年达100吨年生成才干；1987年一1988年，镇江、佛山化纤厂也先后纺制胜利三维卷曲中空涤纶短纤。1989年9月，仪征化纤公司从L|本东洋纺引进4000吨年规模的中空涤纶短纤消费安装。1990年4月初次试消费出三维卷曲涤纶中空短纤维：同年，上海第十三化纤厂也消费出涤纶中空短纤维。北京化纤厂和上海金山石化于1991年开发了三维卷曲涤纶但产品只需单孔中空和四孔纤维。继四孔纤维后，中国纺织大学还与仪征化纤结合丌发胜利七孔纤维。王依民，倪建华，潘湘庆.多孔高弹性纤维的研讨和运用.2002730多孔纤维的制造(一)孔型设计纺制多孔纤维的关键之一是喷丝孔形的设计。巧妙地利用B
19、ARNS效应，即有粘弹性的熔体在分开喷丝孔时由于入口记忆效应，在径向发生胀大而相互粘连成孔。结果发现，喷丝孔狭缝间隙0.10.14为最正确。(二)丝熔体温度的影响研讨发现，随熔体温度的下降，中空度增大，但假设温度太低，孔口膨化加剧，纺丝将无法继续，普通控制在275282为好。王依民，倪建华，潘湘庆.多孔高弹性纤维的研讨和运用.2002730多孔纤维的制造(三)冷却风速和风温的影响风温的降低和风速的增大有利于中空度增大，但风温太低会导致成孔率的下降，风温的加大会导致风速不稳定。根据正交设计实验的结果，风温宣控制在22，风速控制在1.5mmin王依民，倪建华，潘湘庆.多孔高弹性纤维的研讨和运用.2
20、002730多孔纤维的制备其他方法维孔发泡聚酯纤维：将纺丝得到的纤维置于高压釜中，将氮气压入釜中，在一定压力下坚持一段时间12h，10min内迅速降压，升温到160，加热10s。熊春燕等.新型多孔聚酯纤维的制备，2005年第4期多孔纤维的制备采用纳米CaC03作为成孔剂，添加乙烯-乙酸乙烯醋嵌段共聚物(EVA)作为增容剂的方法，制备中空多孔聚丙烯纤维。主要是经过纳米CaC03均匀分散在熔融的聚丙烯中，拉伸成纤维，经酸处置后，在纤维外表留下微孔。杨恩宁等.纳米CaCO3-EVA-PP共混制备多孔聚丙烯纤维.合成纤维SFC2007No.225超细旦多孔纤维平均单丝纤度仅为普通型三分之一，1.10-
21、1.90dtex。工艺流程如下：尼龙66超细旦多孔纤维的研制与开发第报PA66超细旦多孔POY消费工艺开发2006年第2期网络：指高速拉伸一假捻加弹，网络度在6-10个/m。卷绕速度为42004300m/min。纳米多孔超高比外表积超细纤维采用电纺法制备超细纤维,利用相分别沥滤机理致孔,也称为“电纺-相分别-沥滤法(Electrospinning-Phaseseparation-Leaching,EPL)将聚丙烯腈(PAN)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)溶于共溶剂中进展电纺,获得共混物超细纤维,PAN与PVP发生相分别,利用PVP溶于水的特点沥滤洗出PVP而致孔.直径为2130nmPAN多孔纤维的比外表积到达了70m2/g以上,超细纤维的截面呈现多孔构造,孔尺寸约30nm.李新松聂光宇.纳米多孔超高比外表积超细纤维科学通报,2004,49(21):2160-3
