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1、橡胶的常用配合剂橡胶的常用配合剂防老剂防老剂补强剂补强剂/ /填充剂填充剂硫化剂硫化剂软化剂软化剂/ /增塑剂增塑剂橡橡胶胶配配合合剂剂作用作用机理机理种类种类作用作用机理机理种类种类种类种类作用作用机理机理作用作用机理机理种类种类7.3 7.3 橡胶的加工橡胶的加工PlasticationMixingCalenderingExtrusion塑炼塑炼混炼混炼一、生胶的塑炼一、生胶的塑炼1 1、塑炼的目的与要求、塑炼的目的与要求定义定义：橡胶加工过程中，把：橡胶加工过程中，把高弹性生胶高弹性生胶转变为转变为可可塑性胶料塑性胶料的工艺过程，叫的工艺过程，叫塑炼塑炼（1 1）塑炼）塑炼生胶生胶塑炼胶
2、塑炼胶塑炼塑炼（2 2）塑炼的目的）塑炼的目的使生胶具有一定的使生胶具有一定的可塑性可塑性，使其适合于后续工艺操作使其适合于后续工艺操作（3 3）塑炼的要求）塑炼的要求满足其它工艺要求为前满足其它工艺要求为前提，避免过度的塑炼提，避免过度的塑炼2 2、塑炼的原理、塑炼的原理橡胶分子量大，橡胶分子量大，分子链相对分子链相对位移难，粘度高，难加工位移难，粘度高，难加工机械剪切力、机械剪切力、氧氧分子分子链断裂，链断裂，可塑性可塑性降低分子量，降低分子量，力化学反应力化学反应低温塑炼低温塑炼高温塑炼高温塑炼威氏可塑度威氏可塑度P：指试样在一定外力作用下产生压指试样在一定外力作用下产生压缩形变的大小和
3、除去外力后保持形变的能力缩形变的大小和除去外力后保持形变的能力可塑性用可塑性用可塑度可塑度表征表征快速确定生胶的塑炼程度及评价加工性能的好坏快速确定生胶的塑炼程度及评价加工性能的好坏可塑度越高，胶料的流动性越好可塑度越高，胶料的流动性越好低温塑炼低温塑炼3 3、塑炼的方法、塑炼的方法开炼开炼密炼密炼密闭密闭开放开放（1）开炼机塑炼）开炼机塑炼（2）密炼机塑炼）密炼机塑炼高温塑炼高温塑炼4 4、塑炼的影响因素、塑炼的影响因素（1）分子量的影响）分子量的影响分子量大的易切断分子量大的易切断分子量小的难切断分子量小的难切断天然胶天然胶70万万顺丁胶顺丁胶40万万丁苯胶丁苯胶30万万密炼密炼，T ，氧
4、活性，氧活性 ，塑炼效率，塑炼效率 （2）温度的影响）温度的影响开炼开炼，T，粘度，粘度，分子链伸直，剪切力，分子链伸直，剪切力，效率，效率（3）氧的影响）氧的影响氧氧 ，塑炼效率，塑炼效率 （4）化学塑解剂的影响）化学塑解剂的影响化学塑解剂会化学塑解剂会加速加速橡胶塑炼过程橡胶塑炼过程5 5、常用橡胶的塑炼特性、常用橡胶的塑炼特性（1）天然橡胶）天然橡胶开炼开炼，低温（，低温（4050）薄通（辊距）薄通（辊距0.51mm）密炼密炼，温度，温度155（2）丁苯橡胶）丁苯橡胶软丁苯胶，不塑炼或轻微塑炼软丁苯胶，不塑炼或轻微塑炼顺丁橡胶，一般不需塑炼顺丁橡胶，一般不需塑炼（3）顺丁橡胶）顺丁橡胶（
5、4）丁腈橡胶）丁腈橡胶软丁腈胶软丁腈胶一般不需要塑炼一般不需要塑炼硬丁腈胶硬丁腈胶需需充分塑炼，开炼，低温（充分塑炼，开炼，低温（40）、薄通、低容量）、薄通、低容量（5）氯丁橡胶）氯丁橡胶通用型通用型的氯丁橡胶，一般不需进行塑炼的氯丁橡胶，一般不需进行塑炼若塑炼，温度要控制若塑炼，温度要控制 70 70Tr 70时为弹性体，易包辊，不粘辊时为弹性体，易包辊，不粘辊在在7094，严重粘辊，不能塑炼、混炼、，严重粘辊，不能塑炼、混炼、压延压延氯丁胶氯丁胶小知识小知识PlasticationMixingCalenderingExtrusion塑炼塑炼混炼混炼二、胶料的混炼二、胶料的混炼1 1、混炼
6、的定义及目的、混炼的定义及目的定义定义：通过机械剪切力和挤压作用，使塑炼胶与各：通过机械剪切力和挤压作用，使塑炼胶与各种配合剂种配合剂均匀混合均匀混合而而分散分散的过程的过程目的目的：提高橡胶产品的：提高橡胶产品的使用使用性能、改善橡胶性能、改善橡胶工艺工艺性性能、能、降低降低生产成本生产成本橡胶是粘度很大的橡胶是粘度很大的热塑性的粘流体，热塑性的粘流体，处于处于流动状态流动状态 2 2、混炼的机理、混炼的机理塑炼胶与配合剂的塑炼胶与配合剂的混合、分散和产生结合等混合、分散和产生结合等过程，过程，同时也包含橡胶发生的各种流动过程同时也包含橡胶发生的各种流动过程炭黑的均匀分散过程炭黑的均匀分散过
7、程（1 1）炭黑颗粒的润湿）炭黑颗粒的润湿炭黑颗粒被生胶炭黑颗粒被生胶润湿润湿包容橡胶包容橡胶，炭黑，炭黑空隙体积空隙体积减小直至零，体系比体积减到最小，润湿过程结束减小直至零，体系比体积减到最小，润湿过程结束V比比 V生胶生胶 + V炭黑炭黑 + V空隙空隙（2 2）炭黑颗粒的分散）炭黑颗粒的分散结合橡胶结合橡胶充分分散充分分散生胶混炼性能好坏，用炭黑混入时间生胶混炼性能好坏，用炭黑混入时间BIT表示表示BIT（BlackIncorporationTime炭黑在生胶中被炭黑在生胶中被混炼到混炼到均匀分散均匀分散程度所需要的时间程度所需要的时间炭黑混入时间炭黑混入时间BIT值值，生胶，生胶越容
8、易越容易混炼混炼（1 1）开炼机混炼）开炼机混炼加料顺序：加料顺序：塑炼胶塑炼胶 小料（促进剂、活性剂、防老小料（促进剂、活性剂、防老剂等）剂等） 液体软化剂液体软化剂 补强剂、填充剂补强剂、填充剂 硫磺硫磺优点：优点：胶料品种多，可以制造特殊胶料胶料品种多，可以制造特殊胶料缺点：缺点：粉剂飞扬，劳动强度大，效率低，规模小粉剂飞扬，劳动强度大，效率低，规模小生产中，各种配合剂与橡胶混炼成生产中，各种配合剂与橡胶混炼成母炼胶母炼胶，提高混，提高混炼均匀性，减少粉剂飞扬，提高生产炼均匀性，减少粉剂飞扬，提高生产效率效率3 3、混炼的方法、混炼的方法开炼机混炼、密炼机混炼开炼机混炼、密炼机混炼（2
9、2）密炼机混炼）密炼机混炼生胶和配合剂在生胶和配合剂在混炼室混炼室中混合，在压延机上压制成中混合，在压延机上压制成片；然后加入片；然后加入硫化剂硫化剂和需低温加入的配合剂，压炼和需低温加入的配合剂，压炼2 2种混炼工艺种混炼工艺一段混炼：一段混炼：通过通过密炼机和压延机密炼机和压延机的的一次一次混炼就得混炼就得到均匀混炼胶到均匀混炼胶两段混炼：两段混炼：通过通过密炼机和压延机密炼机和压延机的的两次两次混炼而得混炼而得到均匀混炼胶到均匀混炼胶加料顺序：加料顺序：塑炼胶塑炼胶 小料（促进剂、活性剂、防小料（促进剂、活性剂、防老剂等）老剂等） 补强填充剂补强填充剂 液体增塑剂液体增塑剂密炼机优点：密
10、炼机优点：机械化程度机械化程度高高，劳动强度，劳动强度小小，混炼，混炼时间时间短短，效率，效率高高，减少减少粉剂的飞扬粉剂的飞扬疏水性配合剂疏水性配合剂，表面特性与橡胶同，易被橡胶润湿，好，表面特性与橡胶同，易被橡胶润湿，好混炼，如各种炭黑混炼，如各种炭黑亲水性配合剂亲水性配合剂，表面特性与橡胶不同，不易被橡胶润湿，表面特性与橡胶不同，不易被橡胶润湿，如碳酸钙、陶土、氧化锌、锌钡白等如碳酸钙、陶土、氧化锌、锌钡白等加入加入表面活性剂表面活性剂，改善无机填料与橡胶之间界面，改善无机填料与橡胶之间界面（2 2）配合剂的尺寸与结构）配合剂的尺寸与结构粒子越小，越难分散粒子越小，越难分散结构性强（二次
11、结构），空隙大，易分散结构性强（二次结构），空隙大，易分散（1）配合剂的种类）配合剂的种类4 4、混炼的影响因素、混炼的影响因素5 5、常用橡胶的混炼特性、常用橡胶的混炼特性（1）天然橡胶）天然橡胶天然橡胶塑性增加天然橡胶塑性增加快快，发热量，发热量少少，配合剂易分散，配合剂易分散混炼时间长，对胶料性能影响比合成橡胶大混炼时间长，对胶料性能影响比合成橡胶大开炼机混炼开炼机混炼，辊温，辊温5060，前辊比后辊高，前辊比后辊高5密炼机混炼密炼机混炼，多，多一段混炼一段混炼（2 2）丁苯橡胶）丁苯橡胶混炼生热混炼生热大大、升温、升温快快，温度应比天然橡胶，温度应比天然橡胶低低；对；对粉剂的润湿能力粉
12、剂的润湿能力差差，粉剂难分散，混炼时间，粉剂难分散，混炼时间长长密炼机混炼密炼机混炼，二段混炼，混炼要注意，二段混炼，混炼要注意温度温度控制控制开炼机混炼开炼机混炼，需增加，需增加薄通薄通次数次数（3 3）氯丁橡胶）氯丁橡胶开炼机混炼开炼机混炼，辊温在，辊温在4050，温度高易粘辊，温度高易粘辊密炼机混炼密炼机混炼，二段混炼二段混炼，ZnO第二段混炼加第二段混炼加加料时先加加料时先加MgO，后加，后加ZnO，可，可避免焦烧避免焦烧；或掺入；或掺入10的天然橡胶或的天然橡胶或顺丁橡胶，顺丁橡胶，能改善能改善工艺性能工艺性能PlasticationMixingCalenderingExtrusio
13、n塑炼塑炼混炼混炼三、橡胶的压延三、橡胶的压延橡胶压延过程橡胶压延过程胶料热炼、胶料热炼、供胶供胶压延压延半成品半成品冷却、卷取、冷却、卷取、截断、放置截断、放置橡胶压延的用途橡胶压延的用途将胶料制成一定厚度和宽度的将胶料制成一定厚度和宽度的胶片胶片在胶片上压出某种在胶片上压出某种花纹花纹 在骨架织物上覆上一层薄胶（在骨架织物上覆上一层薄胶（贴胶、擦胶贴胶、擦胶）（A）胶片压延）胶片压延1 1、压延的方法、压延的方法天然橡胶不积胶，丁苯橡胶要积胶天然橡胶不积胶，丁苯橡胶要积胶积胶积胶（B）压型）压型使胶料压制成具有一定断面形状或表面有某种花纹使胶料压制成具有一定断面形状或表面有某种花纹（1 1
14、）压型的原理）压型的原理据胶料流动性的变化，据胶料流动性的变化，急速冷却急速冷却，使花纹定型，使花纹定型（2 2）压型的要求）压型的要求压型要求规格准确、花纹清晰、胶料致密性好压型要求规格准确、花纹清晰、胶料致密性好在骨架织物上覆上一层薄胶（贴胶、擦胶）在骨架织物上覆上一层薄胶（贴胶、擦胶）（1 1）挂胶目的）挂胶目的使织物的线与线、层与层之间互相紧密的使织物的线与线、层与层之间互相紧密的贴合贴合成整体，成整体，共同共同承受外力的作用；承受外力的作用；提高织物提高织物弹性、防水性弹性、防水性，保证制品有良好的使用性能，保证制品有良好的使用性能（C）织物挂胶）织物挂胶（2 2）贴胶）贴胶用压延机
15、上两个辊筒的压力，用压延机上两个辊筒的压力，将一定厚度的胶片贴在织将一定厚度的胶片贴在织物上物上的过程的过程（3 3）压力贴胶）压力贴胶用积胶的压力，将胶料用积胶的压力，将胶料挤压到布缝中挤压到布缝中，与贴胶共用，与贴胶共用（4 4）擦胶）擦胶用压延机辊筒转速不同产生的用压延机辊筒转速不同产生的剪切力剪切力和和辊筒的压力辊筒的压力，将胶料擦入到布缝中的过程。一般只适于帆布将胶料擦入到布缝中的过程。一般只适于帆布（1）胶料热炼）胶料热炼热炼目的：热炼目的：2 2、压延的影响因素、压延的影响因素胶料的胶料的热炼、可塑度、辊温、辊速热炼、可塑度、辊温、辊速使胶料柔软而有使胶料柔软而有流动性流动性，易
16、于通过辊筒而压延，易于通过辊筒而压延提高胶料中填料分散的提高胶料中填料分散的均匀性均匀性，尤其热可塑性，尤其热可塑性可塑度可塑度，易粘辊，易粘辊可塑性可塑性，压片不光滑，收缩率大，压片不光滑，收缩率大一般一般0.250.250.350.35（2）胶料的可塑度）胶料的可塑度可塑度可塑度，流动性，流动性，容易得到光滑的胶片，容易得到光滑的胶片（3 3）压延机的辊温）压延机的辊温含胶率含胶率高高的或弹性大的胶料，辊温应的或弹性大的胶料，辊温应高些高些含胶率含胶率低低的或弹性小的胶料，辊温应的或弹性小的胶料，辊温应低些低些（4 4）压延机的辊速与辊速比）压延机的辊速与辊速比可塑度可塑度大大的胶料，辊速
17、可以的胶料，辊速可以高些高些可塑度可塑度小小的胶料，辊速要的胶料，辊速要低些低些辊筒之间有一定速比，有利于气泡排除，对胶辊筒之间有一定速比，有利于气泡排除，对胶片光滑度不利片光滑度不利通常在三辊压延机中采用中、下辊等速，中、通常在三辊压延机中采用中、下辊等速，中、上辊采用低速比的方法上辊采用低速比的方法3 3、压延效应、压延效应定义：定义：压延后的胶片，纵向扯断强度比横向大，伸长率压延后的胶片，纵向扯断强度比横向大，伸长率比横向小，收缩率则比横向大，此比横向小，收缩率则比横向大，此纵横向性能差异纵横向性能差异的现的现象，叫做象，叫做“压延效应压延效应”产生原因：产生原因：胶料中橡胶和配合剂分子
18、经压延产生胶料中橡胶和配合剂分子经压延产生定向排列定向排列应用：应用：对对球胆制品不利球胆制品不利 对需要对需要高纵向扯断强度的制品有利高纵向扯断强度的制品有利4.4.常用橡胶的压延特性常用橡胶的压延特性（1）天然橡胶）天然橡胶热塑性热塑性大大，收缩率，收缩率小小，易压延易压延收缩率收缩率大大，需，需充分充分塑炼塑炼（2）丁苯橡胶）丁苯橡胶收缩快而裹入的收缩快而裹入的气泡多气泡多，难排除，难排除（3）氯丁橡胶）氯丁橡胶对温度敏感，需控制辊温对温度敏感，需控制辊温在在7094时因胶粘辊不易压延时因胶粘辊不易压延（4）丁腈橡胶）丁腈橡胶热塑性热塑性小小，收缩性，收缩性大大，需加入，需加入填充剂或软
19、填充剂或软化剂化剂，减少收缩率，减少收缩率粘性小，易粘冷辊粘性小，易粘冷辊上辊上辊温度要温度要高些高些，中辊中辊温度应温度应低些低些，下下辊辊温度比中辊略低（温度比中辊略低（最低最低）PlasticationMixingCalenderingExtrusion塑炼塑炼混炼混炼四、橡胶的挤出四、橡胶的挤出胶料通过挤出机，连续不断地胶料通过挤出机，连续不断地制成各种不同半成品的过程制成各种不同半成品的过程1 1、挤出的目的、挤出的目的（1）初步造型）初步造型在挤出机中对胶料进行加热、塑化，通过螺杆旋转，在挤出机中对胶料进行加热、塑化，通过螺杆旋转，借助口模挤出各种断面的半成品，初步造型借助口模挤出
20、各种断面的半成品，初步造型轮胎胎面、内胎、胶管内外层胶、电线电缆外套轮胎胎面、内胎、胶管内外层胶、电线电缆外套（2）上下工序的联动化）上下工序的联动化可使上、下工序之间可使上、下工序之间联动联动热炼与压延之间加装一台挤出机，可使前后工序热炼与压延之间加装一台挤出机，可使前后工序衔衔接接得好，还可提高胶料致密性，使胶料得好，还可提高胶料致密性，使胶料均匀、紧密均匀、紧密胶料热炼、供胶胶料热炼、供胶 挤出挤出 半成品半成品冷却冷却/裁断裁断/称量称量（2）挤出优点）挤出优点 补充混炼和热炼，补充混炼和热炼，胶料质量胶料质量 适用面广，可以通过口型的变换而挤出各种半成品，适用面广，可以通过口型的变换
21、而挤出各种半成品，例如管、板、棒、片、条等例如管、板、棒、片、条等 占地小，质轻、结构简单，价低，使用灵活占地小，质轻、结构简单，价低，使用灵活2 2、挤出的特点、挤出的特点（1）挤出工艺）挤出工艺3 3、挤出的影响因素、挤出的影响因素冷却冷却挤出速度挤出速度挤出温度挤出温度挤出机的特征挤出机的特征胶料的可塑性与生热性能胶料的可塑性与生热性能胶料中的含胶量胶料中的含胶量胶料的组成与性质胶料的组成与性质（1 1）胶料的组成与性质）胶料的组成与性质顺丁橡胶顺丁橡胶接近天然橡胶接近天然橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶类似天然橡胶，但易焦烧类似天然橡胶，但易焦烧丁苯橡胶、丁腈橡胶和丁基橡胶丁苯橡胶、丁腈橡胶和丁基
22、橡胶膨胀和收缩性膨胀和收缩性能大，挤出操作困难，制品表面粗糙能大，挤出操作困难，制品表面粗糙（2 2）胶料中的含胶量）胶料中的含胶量含胶量含胶量，粘弹性，粘弹性，挤出速度，挤出速度，收缩，收缩，表面，表面不光滑不光滑（3 3）胶料的可塑性与生热性能）胶料的可塑性与生热性能可塑性可塑性，挤出过程内摩擦，挤出过程内摩擦，生热，生热，不易焦烧；不易焦烧；挤出速度较快，挤出物表面光滑挤出速度较快，挤出物表面光滑可塑性可塑性，挤出物，挤出物易变形，尺寸稳定性差易变形，尺寸稳定性差螺杆有适当的长径比和螺槽深度螺杆有适当的长径比和螺槽深度（4 4）挤出机特征）挤出机特征氯丁橡胶，要求冷却效果好；氯丁橡胶，要
23、求冷却效果好；丁基橡胶，要求螺杆丁基橡胶，要求螺杆L/D=7L/D=71010，螺槽浅，螺杆与机筒间，螺槽浅，螺杆与机筒间隙小，才会有较大的挤出速度隙小，才会有较大的挤出速度实心或圆形中空半成品实心或圆形中空半成品，口型为螺杆直径，口型为螺杆直径0.30.75胎面胶扁平半成品胎面胶扁平半成品，口型为螺杆直径的，口型为螺杆直径的2.53.5倍倍小机大断面小机大断面，增加螺杆转速或适当提高机头温度，增加螺杆转速或适当提高机头温度大机小断面大机小断面，加开流胶孔，加开流胶孔口型处温度最高，机头次之，机身最低口型处温度最高，机头次之，机身最低 （6 6）挤出速度）挤出速度正常挤出情况下，保持一定的挤出
24、速度正常挤出情况下，保持一定的挤出速度挤出速度改变，会导致机头内压力改变，挤出速度改变，会导致机头内压力改变，挤挤出物断面尺寸和长度收缩的差异出物断面尺寸和长度收缩的差异（5 5）挤出温度）挤出温度目的：目的：减少胶存放时焦烧的危险，使形状尽快稳定下来减少胶存放时焦烧的危险，使形状尽快稳定下来冷却方法：冷却方法：胶进入冷却水槽，水流方向应与挤出方向胶进入冷却水槽，水流方向应与挤出方向相相反反，避免挤出物因骤冷引起突然收缩，避免挤出物因骤冷引起突然收缩挤出大型的半成品（胎面），需在室温下预缩后，再进挤出大型的半成品（胎面），需在室温下预缩后，再进入水槽中冷却，以减少半成品进入水槽后的变形入水槽中
25、冷却，以减少半成品进入水槽后的变形为防粘，在水槽中加入滑石粉等防粘剂；挤出中空半成为防粘，在水槽中加入滑石粉等防粘剂；挤出中空半成品，应由机头芯型喷射隔离液或隔离粉进行冷却和防粘品，应由机头芯型喷射隔离液或隔离粉进行冷却和防粘（7 7）冷却）冷却小小 结结橡胶加工橡胶加工塑炼塑炼压延压延混炼混炼挤出挤出力化学降解力化学降解开开/ /密炼密炼分子量分子量/ /温度温度/ /氧氧/ /化学塑解剂化学塑解剂常用胶塑炼特性常用胶塑炼特性造型造型/ /联动联动螺杆挤出螺杆挤出胶性质胶性质/ /挤出挤出机机/ /温度温度/ /速度速度常用胶挤出特性常用胶挤出特性混合混合/ /分散分散/ /结合结合开开/ /密炼密炼配合剂种类配合剂种类/ /大小大小常用胶混炼特性常用胶混炼特性辊挤压成型辊挤压成型压片压片/ /纹纹/ /贴胶贴胶热炼热炼/ /可塑度可塑度/ /辊温辊温/ /辊速辊速常用胶压延特性常用胶压延特性HOMEWORK原理原理加工条件加工条件 影响因素影响因素 加工方法加工方法塑炼混炼压延挤出完成下表
