橡膠的加工方法
發布時間：2015-01-13 15:35:30 人瀏覽
來源： 橡膠技術網
（1）橡膠的塑煉及塑煉工藝 將橡膠生膠在機械力、熱、氧等作用下，從強韌的彈性狀態轉變為柔軟而具有可塑性的狀態，即增加其可塑性（流動性）的工藝過程稱為塑煉。
塑煉的目的是通過降低分子量，降低橡膠的粘流溫度，使橡膠生膠具有足夠的可塑性。以便后續的混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作能順利進行。同時通過塑煉也可以起到"調勻"作用，使生膠的可塑性均勻一致。塑煉過的生膠稱為"塑煉膠".如果生膠本身具有足夠的可塑性，則可免去塑煉工序。
塑煉的方法按所用的設備主要分為開煉機塑煉、密煉機塑煉和螺桿塑煉機塑煉。
①開煉機塑煉 利用開煉機前后兩個速度不同的輥筒形成的相對速度差所引起的撕拉力（剪切力），在逐漸縮小的輥距內對橡膠施以強烈的碾壓和撕拉作用。這種機械作用，扯斷了橡膠分子鏈，在空氣中塑煉還伴有熱和氧的裂解作用等，降低了橡膠的分子量，降低了粘流溫度，使其可塑性增大。
開煉機塑煉的影響因素有輥溫、輥距、轉速和速比、塑煉時間、煉膠容量、輥筒的工作長度、割刀次數和方式、膠料放置時間等。
②密煉機塑煉 將橡膠投到密煉機的密煉室內，對物料進行加壓。密煉室內兩個轉子以不同的速度相向回轉，使 被加工的生膠在轉子間隙中、轉子與密煉室壁的間隙中以及轉子與上、下頂栓的間隙中受到不斷變化的剪切、扯斷、攪拌、折卷和磨擦的強烈的捏煉作用。在高溫、快速和加壓的條件下很快的提高橡膠的可塑性（塑煉）。 密煉機的塑煉作用主要靠轉子機械作用和熱氧化裂解作用。
密煉機塑煉的影響因素有轉子轉速、密煉室溫度、塑煉時間、容量和上頂壓力等。由于密煉機塑煉屬高溫塑煉，塑煉效果隨溫度升高而增大，但溫度高會導致橡膠分子鏈過度降解，致使膠料物理機械性能下降，而諸如丁苯橡膠，用密煉機塑煉時如超過140℃還會產生支化、交聯，形成凝膠，反而降低可塑性，在170℃下塑煉還會生成緊密型凝膠，即使用精煉方法也不能使它消除。為了提高密煉機使用效率，通常對可塑性要求高的膠料（威氏可塑性在1.5以下者），需采用分段塑煉或加塑解劑塑煉。
③螺桿塑煉機塑煉 是用螺桿塑煉機的螺桿與機筒間的機械剪切力和高溫熱作用使橡膠分子鏈斷裂。與開煉機和密煉機塑煉的差別是螺桿塑煉法中氧對生膠的作用較小。螺桿塑煉法有生產能力大、節電效果明顯、操作簡單容易掌握、可實現塑煉的連續化生產等優點。使用螺桿塑煉機塑煉時應該嚴格控制排膠溫度在180℃以下，注意防止出膠后膠料表面氧化作用，并盡量避免產生夾生膠。
應用開煉機塑煉和密煉機塑煉時，都可采用塑解劑來加速塑煉過程。塑解劑是通過化學作用增強生膠塑煉效果、縮短塑煉時間的物質，又稱化學增塑劑。它與一般物理增塑劑如油品、酯類脂肪酸衍生物類等相比，具有增塑效果強、用量少、且對橡膠制品物理機械性能幾乎沒有影響等特點。
塑解劑增強塑煉效果的作用機理主要有兩方面：一是塑解劑在塑煉過程中受熱、氧的作用，分解產生自由基，這些自由基能使橡膠大分子鏈發生氧化降解；二是塑解劑能封閉塑煉過程中橡膠大分子鏈斷裂生成的端基，并使其喪失活性，不再重新結合，從而使可塑性增加。
由于塑解劑的效能是隨溫度的升高而增強，所以在密煉機高溫塑煉中使用塑解劑比在開煉機低溫塑煉中更為有效。
（2）橡膠的混煉及混煉工藝 混煉是將塑煉膠或已具有一定可塑性的生膠，與各種配合劑經機械作用使之均勻混合的工藝過程。混煉過程就是將各種配合劑均勻地分散在橡膠中，以形成一個以橡膠為介質或者以橡膠與某些能和它相容的配合組分（配合劑、其它聚合物）的混合物為介質，以與橡膠不相容的配合劑（如粉體填料、氧化鋅、顏料等）為分散相的多相膠體分散體系的過程。對混煉工藝的具體技術要求是：配合劑分散均勻，使配合劑特別是炭黑等補強性配合劑達到最好的分散度，以保證膠料性能一致。混煉后得到的膠料稱為"混煉膠",其質量對進一步加工和制品質量有重要影響。
混煉常用的設備是開煉機和密煉機。
①開煉機混煉 開煉機混煉的必要條件是根據各種橡膠的粘彈性、松弛時間和轉變溫度等基本性質，選擇合適的輥溫（下表），使之處于包輥狀態，以便進行混煉。
各種橡膠開煉機混煉的適用溫度
膠 種 輥溫，℃ 膠 種 輥溫，℃
前 輥 后 輥 前 輥 后 輥
天然橡膠 55~60 50~55 氯醚橡膠 70~75 85~90
丁苯橡膠 45~50 50~60 氯磺化聚乙烯 40~70 40~70
丁腈橡膠 35~45 40~50 氯丁橡膠 ≤40 ≤45
丁基橡膠 40~45 55~60
丙烯酸酯橡膠 40~55 30~50
順丁橡膠 40~60 40~60 聚胺酯橡膠 50~60 55~60
乙丙橡膠 60~75 約85 聚硫橡膠 45~60 40~50
加料順序是影響開煉機混煉質量的一個重要因素。加料順序不當會導致分散不均勻，脫輥、過煉，甚至發生早期硫化（焦燒）等質量問題。原則上應根據配方中配合劑的特性和用量來決定加料順序，宜先加量少、難分散者。后加量大，易分散者；硫黃或者活性大、臨界溫度低的促進劑（如超速促進劑）則在最后加入，以防止出現早期硫化（焦燒）。液體軟化劑一般在補強填充劑等粉劑混完后再加入，以防止粉劑結團、膠料打滑、膠料變軟致使剪切力小而不易分散。
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