橡膠加工原理和工藝課件

橡膠加工原理和工藝2022/12/24橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝2022/12/17橡膠加工原理和工藝11.橡膠的分類橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。一.天然橡膠

從橡膠樹流出的膠乳是中性乳白色液色膠粒一般帶負電，粒徑平均在o．25一o．50微米之間。這種天然膠乳除直接用于膠乳工業(yè)，其它絕大部分經凝聚(加入醋酸)后，壓片成天然生膠，以便于運輸和加工。橡膠加工原理和工藝1.橡膠的分類橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。一.天然橡膠2天然橡膠在結構上分為順式和反式兩種。以三葉橡膠為代表，在室溫下具有彈性和柔軟性，是名副其實的彈性橡膠，順式—1，4結構橡膠的等同周期較大(8．16A)，因而彈性較好。橡膠加工原理和工藝天然橡膠在結構上分為順式和反式兩種。以三葉橡膠為代表3以馬來膠為代表，在室溫下呈硬固狀態(tài)，在50℃方能軟化成為類似橡膠的彈性體，是一種天然硬橡膠。反式—1，4結構橡膠的等同周期小(4．8A)，兩個取代基相距較近，分子結構較緊密而不易內旋轉，以致彈性較差。橡膠加工原理和工藝以馬來膠為代表，在室溫下呈硬固狀態(tài)，在50℃方能軟化4天然橡膠無一定熔點，加熱后慢慢地軟化到140℃時融熔，至200℃左右開始分解；270℃則劇烈分解；常溫下稍帶塑性，溫度降低則逐漸變硬，至0℃時，彈性大大地減小，—70℃時變成脆性物質。受冷陳的生膠加熱到常溫，可恢復原狀。天然橡膠是非極性物底易溶于汽油、苯、二硫化碳及鹵代烴等溶劑中，不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等極性溶劑。天然橡膠因結構中含有不飽和雙鍵，所以容易進行加成、取代、氧化、交聯(lián)等化學反應。天然橡膠的彈性卓越，彈性伸長率可達1000％；它還具有較高的機械強良且因其系結晶性橡膠，故自補強性能良好，天然橡膠的耐屈撓性、透氣性、電性能都很好。這些性能都是合成橡膠所不及。因此，天然橡膠至今仍是最主要的一種橡膠。橡膠加工原理和工藝天然橡膠無一定熔點，加熱后慢慢地軟化到140℃時融熔5二.合成膠合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。用以代替天然橡膠來制造輪胎及其它常用橡膠制品備稱為通用合成橡膠；具有耐寒、耐熱、耐臭氧、耐油等特殊性能，用來制造特定條件下使用的橡膠制品，稱為特種合成橡膠。特種橡膠隨著其綜合性能的改進、成本的降低、以及逐步推廣應用，也有可能作為通用合成橡膠來使用。例如丁基膠起初以氣密性及耐老化性見長而被列為特種橡膠，但目前已推廣使用到輪胎的內胎及其它許多制品方面所以亦屬于通用橡膠。常用的通用合成橡膠備丁苯、順丁、氯丁、丁基、聚異戊二烯、乙丙、丁腈等。特種橡膠則包括三元乙丙、氯璜化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨基甲酸酯以及硅橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇膠、聚硫橡膠等。橡膠加工原理和工藝二.合成膠合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為6一般地講，合成膠由于分子鏈組成和不飽和性，鏈的規(guī)整性和立體構型，分子量和分子量分布以及橡膠的極性等與天然膠不同，均具有某些特性，在一些性能上優(yōu)于天然膠，但綜合性能仍不及天然橡膠，所以技術上也將多種合成膠并用或將合成膠與天然膠并用以改善某些性能。橡膠加工原理和工藝一般地講，合成膠由于分子鏈組成和不飽和性，鏈的規(guī)整性72.配合劑一.硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線型長鏈分子轉變?yōu)榫W狀大分子的物質，這種轉變過程稱為硫化?？勺鳛榱蚧瘎┑奈镔|有硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化合物、重氮化合物、有機過氧化物以及某些金屬(鋅、鉛、錫、鎂)的氯化物等。但使用最普便的是硫磺．只有硅橡膠等飽和膠采用有機過氧化物為硫化劑，氯丁膠采用氧化鋅為硫化劑。橡膠加工原理和工藝2.配合劑一.硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線型長鏈8橡膠工業(yè)中一般都采用硫磺粉，它是將硫磺塊粉碎篩選得到的，粒子較粗，純度較低，粉末呈淡黃，無臭，比重1．96—2．07；焰點114—118℃，為斜方形結晶。硫黃的用量在軟質膠料中為1—4份(即100重量份的生膠用硫黃1—4份，以下同)。半硬質膠料中用10份左右，在硬質膠料中用30一50份。為了獲得高質量的硫化應，硫黃等物質在膠料中的均勻分布是非常必要的。因此硫黃在生膠中的溶解、擴散和結晶作用，對于正確制定混煉工藝十分必要。橡膠加工原理和工藝橡膠工業(yè)中一般都采用硫磺粉，它是將硫磺塊粉碎篩選得到9硫磺能溶于橡膠中。其溶解度因橡膠類型而不同，但都隨溫度增加而增大。在天然橡膠中，若配合硫黃4份，當溫度超過68℃以上時，硫黃完全溶解成穩(wěn)定的溶液；當膠料冷卻到35—68℃之間時，則一部分硫黃處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。當膠料表面粘上灰塵或手撫摸時，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的硫黃便在膠料表面呈細微結晶而析出，這種現(xiàn)象叫噴硫。噴硫現(xiàn)象破壞了硫黃在膠料中分散的均勻性，以致使硫化膠的質量降低同時也會降低膠料表面的粘著能力，給生產造成困難?；鞜挷痪鶆?、混煉溫度過高、配方中硫磺用量過多、以及停放時問過長等都是產生噴硫現(xiàn)象的原因。為了減少和避免噴硫現(xiàn)象，應盡可能采用低溫短時間混煉，使硫黃在膠科中均勻分散。此外，在配方中加入再生膠、瓦斯炭黑、軟化劑等都能增加硫黃溶解度，加入吸附硫磺的配合劑也可抑制膠料的噴硫現(xiàn)象。橡膠加工原理和工藝硫磺能溶于橡膠中。其溶解度因橡膠類型而不同，但都隨溫10二.硫化促進劑硫化促進劑可促進橡膠的硫化作用，降低硫化所需溫度，縮短硫化時間，并改善硫化膠的物理機械性能。硫化促進劑的種類很多。無機類硫化促進劑(如氧化鉛，氧化鎂等）硫化效果較差，已被淘汰。目前主要使用有機類硫化促進劑，例如：橡膠加工原理和工藝二.硫化促進劑硫化促進劑可促進橡膠的硫化作用，降低11對硫化劑的基本要求有四點：(1)有較高的活性硫化促進劑的活性是指縮短橡膠達到正硫化所需時間的能力。(2)硫化平坦線長正硫化之前及其后，硫化膠性能均不理想。促進劑的類型對正硫化階段的長短很有影響，以硫化曲線表示(稱硫化平坦線)。顯然，硫化乎坦線較長者為好。(3)硫化的臨界溫度較高臨界溫度是指硫化促進劑對硫化過程發(fā)生促進作用的溫度。為了防止膠科早期硫化通常要求促進劑的臨界溫度不應過低。(4)對橡膠老化性能及物理機械性能不產生惡化作用

橡膠加工原理和工藝對硫化劑的基本要求有四點：(1)有較高的活性硫化促進劑的12三.防老劑橡膠的分子結構極易受氧及臭氧的氧化作用，光和熱都能促進氧化作用，使橡膠分子鏈斷裂，支化或進一步交聯(lián)，從而使橡膠發(fā)粘變硬，物理機械性能變壞，以至失去使用價值，這種情況叫做老化。凡能抑制橡膠老化現(xiàn)象的物質就叫做防老劑。防老劑一般可分為兩類，即物理防老劑和化學防老劑。物理防老劑主要有石蠟、微晶蠟等物質。由于在常溫下此種物質在橡膠中的溶解度較少，因而逐漸遷移到橡膠制品表面，形成一層薄膜，起隔離臭氧、氧氣與橡膠的接觸作用，用量一斑為1—3份?；瘜W防老劑主要有酚類和胺類。酚類一股無污染，但防老性能較差，主要用于淺色和透明制品，而胺類一般部有污染做主要用于黑色和深色制品。化學防老劑的作用是終止橡膠的自催化性游離基斷鏈反應。橡膠在氧、熱、光和應力的作用下會產生游離基，并進而與橡膠分子反應，使橡膠分子斷鏈。游離基產生的歷程：橡膠加工原理和工藝三.防老劑橡膠的分子結構極易受氧及臭氧的氧化作用，13橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝14四.增塑劑增塑劑按作用機理可分為物理增塑劑(也稱為軟化劑)和化學增塑劑(也叫塑解劑)。使用增塑劑的目的有：使生較軟化，增加可塑性便于加工，減少動力消耗；能潤濕炭黑等粉狀配合劑，使其易于分散在膠料中，縮短混煉時間，提高混煉效果，增加制品的柔軟性和耐寒性；增進膠料的自粘性和粘性。物理增塑劑的作用的原理是使橡膠溶脹。增大橡膠分子之間的距離降低分子間的作用力，從而使膠料的塑性增加?；瘜W增塑劑則是加速橡膠分子在混煉時的斷鏈作用，這類物質還起著游離基接受體的作用，因此在缺氧和低溫情況下同樣能起作用。

橡膠加工原理和工藝四.增塑劑增塑劑按作用機理可分為物理增塑劑(也稱為15常用的物理增塑列包括硬脂酸、油酸、松焦油、三線油、六線油等?；瘜W增塑劑大多是合硫化合物，如噻唑類、胍類促進劑、硫酚、亞硝基化合物等均能用作化學增塑劑。增塑劑的選擇應根據生膠結構來決定，增塑劑分子的極性要與橡膠的極性相對應，才能促進兩者相溶；增塑劑的凝固點應低于橡膠的玻璃化溫度，且差值愈大愈好。此外還必須考慮制品的性能與成本。橡膠加工原理和工藝常用的物理增塑列包括硬脂酸、油酸、松焦油、三線油、六16五.填充劑填充劑按用途可分為兩大類；即補強填充劑和惰性填充劑。補強填充劑簡稱補強劑，是能夠提高硫化橡膠的強力，撕裂強度，定伸強度，耐磨性等物理機械性能的配合劑。最常用的補強劑是炭黑，其次是白炭黑、碳酸鎂、活性碳酸鈣，活性陶土、古馬隆樹脂、松香樹脂、苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、木質素等。惰性填充劑又稱增容劑，是對橡膠補強效果不大，僅僅是為了增加膠料的容積以節(jié)約生脫從而降低成本或改善工藝性能(特別是壓出、壓延性能)的配合劑。增容劑只好是比重小的、這時重量經而體積大，雖常用的增容劑有硫酸鈣，滑石粉、云母粉等。下面著重討論炭黑的補強機理及影響補強效果的因素。橡膠加工原理和工藝五.填充劑填充劑按用途可分為兩大類；即補強填充劑和惰性填17炭黑的補強作用在于它的表面活性而能與橡膠相結合。物理吸附作用：橡膠能夠很好地吸附在炭黑表面，濕潤了炭黑。吸附是一種物理過程，即炭黑與橡膠分子之間的吸引力大于橡膠分子間的內聚力，稱為物理吸附。這種結合力比較弱，還不足以說明主要的補強作用。主要的補強作化學吸附作用：由于炭黑的不均勻比有些活性很大的活化點，具有不配對的電子，能與橡膠起化學作用。橡膠吸附在炭黑的表面上而有若干個點與炭黑表面起化學的結作用，這種作用稱為化學吸附。橡膠加工原理和工藝炭黑的補強作用在于它的表面活性而能與橡膠相結合。橡膠加工原18化學吸附的強度比單純的物理吸附大得多。這種化學吸附的特點是分子鏈比較容易在炭黑表面上滑動，但不易和炭黑脫離。這樣橡膠與炭黑就構成了一種能夠滑動的強固的鍵，這種能在表面上滑動而強固的化學健，產生了二個補強效應：第一個效應是當橡膠受外力作用而變形時，分子鏈的滑移及大量的物理吸附作用能吸收外力的沖擊，對外力引起的摩擦或滯后形變起緩沖作用，第二個效應是使應力分布均勻。這兩個效應的結果使橡膠增加強力，抵抗破裂，同時又不會過于損害橡腔的彈性(即分子鏈的運動)。這是炭黑補強作用的基本原理。橡膠加工原理和工藝化學吸附的強度比單純的物理吸附大得多。這種化學吸附的19橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝20影響炭黑補強效果的因素主要炭黑的種類、用量、粒徑和結構。1.炭黑的種類不同其補強效果就不同，且同一種炭黑其用量不同補強效果也不同。2.炭黑的補強效果在很大程度上取決于粒子的粗細，粒子愈細(即比表面積愈大)，活性和補強作用也愈大。一般粒徑小于0.11微米的，具有顯著的補強效果。粒徑在0．1—1．5微米者則略有補強作用，粒徑過大者只能單純地起填充作用。橡膠加工原理和工藝影響炭黑補強效果的因素主要炭黑的種類、用量、粒徑和結構。橡21橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝223.配方設計的基本概念現(xiàn)在配方和初期配方不同，初期的配方著重考慮硫化系統(tǒng)，現(xiàn)在趨向兼顧操作方便，提高性能及降低成本等方面。就配合組分類別來看，可概括為五個系統(tǒng)：橡膠加工原理和工藝3.配方設計的基本概念現(xiàn)在配方和初期配方不同，23凡是用于工業(yè)大規(guī)模生產的配方，上述各方面都霜兼顧，因而配方具有多組成特點。一個具有實用意義的常用配方，其配合組分數如下：橡膠加工原理和工藝凡是用于工業(yè)大規(guī)模生產的配方，上述各方面都霜兼24配方種類有三類，即基礎配方、性能配方和生產配方?；A配方是專供研究或鑒定新膠種，新配合劑用的，其配合組分的比例一般采用傳統(tǒng)的使用量，以便對比，并要求盡可能簡單。通用的基礎配方其組分和用量如下；橡膠加工原理和工藝配方種類有三類，即基礎配方、性能配方和生產配方。橡膠加工原理25配方設計的原則：在配方設計之前，首先必須了解制品的使用條件，并考慮制品的質量，使用壽命及物理機械性能。第二必須了解對使用的生膠和配合劑的性質以及各種配合利的相互間的關系，尤其是使用新型原材料時，對其質量，等級情況要有分折和實驗的結果。第三原材料的使用必須立足于國內，因地制宜。最后，在制定配方時，還必須考慮到設備的特點和制造工藝上的方便，盡量降低成本，降低原材料消耗。橡膠加工原理和工藝配方設計的原則：在配方設計之前，首先必須了解制品的使用條件，26橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝274.膠料的加工一.膠料的加工性能生膠或膠料的流動性質是整個橡膠加工過程中最重要的基本性質。橡膠的塑煉、混煉、壓延、壓出、鑄模等操作都是通過膠料的流動來實現(xiàn)的。所以，討論橡膠的流動性質具有十分重要的意義。目前認為，影響生膠加工性能的流動性質的因素主要是粘度、彈性記憶和斷裂過程的力學特性(以下簡稱斷裂特性)。而影響這些性質的鏈結構參數主要是平均分子量，分子量分布和長支鏈支化(以下簡稱支化)．橡膠加工原理和工藝4.膠料的加工一.膠料的加工性能生膠或膠料的流28（1）粘度剪切速率對膠料粘度的影響剪切速率0，粘度最大。剪切速率較大，粘度較小。膠料的松弛時間2.粘度的時溫等效原理。3.分子量及分子量分布的影響。4.支化對其粘度的影響。橡膠加工原理和工藝（1）粘度剪切速率對膠料粘度的影響膠料的松弛時間2.粘度29（2）彈性記憶生膠粘彈性在橡膠加工中的表現(xiàn)，是所謂彈性記億，即橡膠在流動中除發(fā)生不可恢復的形變外，還存在著可恢復的彈性形變。例如在給定剪切速率下流動忽然停止，可以觀察到回縮，即彈性恢復。生膠在壓出機頭口模時，入口瑞和出口端表現(xiàn)明顯的入口效應和離模膨脹等。橡膠加工原理和工藝（2）彈性記憶生膠粘彈性在橡膠加工中的表現(xiàn)，是所謂30彈性記憶效應的大小取決于流動時可恢復形變量和松弛時間的大小，如果松弛時間短并很快地恢復，到觀察效應的時候已不復存在，好象發(fā)生過形變已經忘掉了，如果松弛時間長，到觀察效應的時候留存可恢復形變還很大，就可能觀察到達部分形變的恢復。所以生膠的彈性模量和生膠最大松弛時間是影響彈性記憶效應的因素。生膠的分子量、分子量分布、長支鏈支化對彈性模量的影響目前還不大清楚；但是分子量大，高分子量級分多和長支鏈多，則育定都會使最大松弛時間增長，也就是說，都會使彈性記憶效應顯著。橡膠加工原理和工藝彈性記憶效應的大小取決于流動時可恢復形變量和松弛時間31橡膠的種類，膠料中的含膠率、炭黑、軟化別的含量以及溫度和剪切速率部影響彈性記憶效應，以下分別加以討論．天然膠由于其分子間作用力較小，松弛時間短，因而其膨脹率小于丁苯膠、氯丁膠和丁腈膠。膠料中含膠率高，彈性及壓出膨脹串較大，半成品表面粗糙。膠料中加入炭黑使得膨脹率降低，其原因除含膠率降低外，還因為炭黑的大量空隙能吸進橡膠，從而使流動過程中，可能引起蟬性形變的“自由橡膠”減少。加入軟化劑也可降低橡膠膨脹率，這是因為軟化劑降低了大分子之間的作用力，使松弛時間縮短。溫度高可導致分子間距離增大，分子間作用力降低，松弛時間縮小，因而膨脹率減少。壓出速度提高，使剪切速率增；作用時間短、如作用時間比松弛肘間短，則會產生壓出膨脹。所以壓出速度高，膨脹率就大；反之，如壓出速度低，作用時間長于松弛時間，則壓出膨脹率較少，膠片光滑，所以調整壓出機的壓出速度是獲得良好半成品的一個手段。在高分子物中，橡膠壓出膠的彈性記憶特別明顯，因而為控制橡膠制品的質量，要合理進行壓出機口型設計，配方設計以及加工條件的制訂。橡膠加工原理和工藝橡膠的種類，膠料中的含膠率、炭黑、軟化別的含量以及溫32（3）膠料的斷裂特性

影響生膠斷裂特性的因素有分子量，分子量分布，支化度等。分子量分布寬的加工性能較好；分子量大，支化程度高向上移(高溫乳聚丁苯由于凝膠的生成其分子量和文化度都較低溫乳聚丁苯高)。因此為了使生膠有好的加工性能，必須控制生膠的分子量，分子量分布和支化度。橡膠加工原理和工藝（3）膠料的斷裂特性影響生膠斷裂特性的因素有分子量，分33二塑煉1.塑煉的目的：橡膠受外力作用產生變形，當外力消除后橡膠仍能保持其形變的能力稱為可塑性。增加橡膠可塑性的工藝過程稱為塑煉。使橡膠具有必要的可塑性的工藝過程稱為塑煉，因為橡膠有恰當的可塑性才能在混煉時與各種配合劑均勻混合；在壓延加工時易于滲入紡織物中；在壓型、注壓時具有較好的流動性。此外，塑煉還能使橡膠的性質均勻，便于控制生產過程。但是，過渡塑煉會降低硫化膠的強度、彈性、耐磨等性能．因此塑煉操作需嚴加控制。橡膠加工原理和工藝二塑煉1.塑煉的目的：橡膠加工原理和工藝34橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝352.塑煉機理橡膠經塑煉以增加其可塑性，其實質乃是使橡膠分子鏈斷裂，降低大分子長度。斷裂作用既可發(fā)生于大分子主鏈，又可發(fā)生于側鏈。由于橡膠在塑煉時，遭受到氧、電、熱，機械力和增塑劑等因素的作用，所以塑煉機理與這些因素密切相關，其中起重要作用的則是氧和機械力，而且兩者相輔相成。通?？蓪⑺軣拝^(qū)分為低溫塑煉和高溫塑煉，前者以機械降解作用為主，氧起到穩(wěn)定游離基的作用，后者以自動氧化降解作用為主，機械作用可強化橡膠與氧的接觸。橡膠加工原理和工藝2.塑煉機理橡膠經塑煉以增加其可塑性，其實質乃是使36低溫塑煉機理：橡膠加工原理和工藝低溫塑煉機理：橡膠加工原理和工藝37橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝38橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝39橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝40高溫塑煉機理橡膠加工原理和工藝高溫塑煉機理橡膠加工原理和工藝41橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝42塑煉的影響因素：（1）.塑煉對分子量的影響：當剪應力作用于橡膠時，其分子將沿著流動方向伸展，其中央部分受力最大，伸展也最大，同時鏈段的兩端卻仍多少保持一定的卷曲狀。當剪應力達到一定值時，大分子中央部分的鏈便首先斷裂。同時分子量愈大，分子鏈中央部位歷受剪應力也愈大。剪應力一般隨著分子量的平方而增加。因此，分子鏈愈長愈容易切斷。順丁膠等之所以難以機械斷鏈，重要原因之一就是因為生膠中缺乏較高的分子量級分。當加入高分子量級分后，低溫塑煉時就能獲得顯著的效果。橡膠加工原理和工藝塑煉的影響因素：（1）.塑煉對分子量的影響：橡膠加工原理43（2）.塑煉對分子量分布的影響在塑煉過程中，生膠的最大分子量級分將最先受斷鏈作用而消失，低分子量部分可以不變，而中等分于量級分得以增加。因此，生膠的初始分子量分布將隨之發(fā)生顯著的變化，對初始分子量分布較寬的生膠來講，分子量分布隨塑煉過程，將變窄。隨著塑煉時間的增加，生膠分子量分布變窄，這是總的趨勢，但是有時(如天然膠)也會出現(xiàn)第二個波峰。產生這一現(xiàn)象的主要原因是生膠分子鏈斷裂后，由于供氧不足等緣故，斷裂分子又相互結合，構成較大的分子。不過，與前者相比，這種現(xiàn)象仍是次要的。橡膠加工原理和工藝（2）.塑煉對分子量分布的影響在塑煉過程中，44機械斷鏈作用在塑煉的最初時期表現(xiàn)得最為劇烈，分子量下降得最快，以后漸趨乎緩，并進而達到極限，即分子量不再隨塑煉而變化，此時的分子量即稱為極限分子量。每一種橡膠都有特定的極限分子量。經低溫塑煉后，天然膠分子量可小至7—10萬。分子量小于7萬的則不再受煉膠機上機械力破壞(這時，生腔太粘、太軟，其硫化膠性能極低，所以稱為過煉)。順丁膠缺乏天然膠的結晶性，分子量在4萬以下即不受機械力破壞。丁苯膠和丁腈膠雖然由丁二烯合成，但由于分子內聚力比順丁膠大，玻璃化溫度較高，所以分于量降低程度介于順丁膠和天然膠之間。但是總的來說，這些合成膠塑煉后平均分子量都比天然應為高，所以，都不容易產生過煉。橡膠加工原理和工藝機械斷鏈作用在塑煉的最初時期表現(xiàn)得最為劇烈，分子量下45（3）.氧氣的影響在高溫塑煉時并不發(fā)生分子量分布過窄的情況，因為氧化對分子量最大和最小部分都起同樣作用。在高溫塑煉中機械力作用與低溫塑煉中的斷鏈作用不同，主要是不斷翻動生膠，以增加橡膠與氧的接觸，促進橡膠分子自動氧化斷裂。從上述塑煉原理中，已可明顯地看到，氧是塑煉中不可缺少的因索，缺氧時．就無法獲得領期的塑煉效果。氧在塑煉中與橡膠分子起到加成作用的事實，可由生膠經塑煉后不飽和度下降及質量增加等事實證明。試驗還表明，生膠結合0.03％的氧，可使分子量減少50％。生膠塑煉過程的靜電現(xiàn)象相會促進氧對橡膠分子的氧化斷鏈作用。靜電是由于輥簡表面與橡膠不斷摩擦而產生的，電位差以及電火花促使塑煉膠附近空氣中的氧話化(可能生成原子態(tài)氧和臭氧)。橡膠加工原理和工藝（3）.氧氣的影響在高溫塑煉時并不發(fā)生分子量分布過46（4）.溫度的影響：塑煉時，設備與橡膠之間的摩擦顯然使得膠溫升高。熱對塑煉效果極為重要，而且在不同溫度范圍內的影響也不同。由于低溫塑煉時，主要依靠機械力使分子鏈斷裂，所以在低溫區(qū)域內(天然膠低于110℃)隨溫度升高，生膠粘度下降，塑煉時受到的作用力較小，以致塑煉效果反而下降。相反，高溫塑煉時，主要是氧化分解反應起主導作用，因而塑煉效果在高溫區(qū)(天然膠高于110℃)將隨溫度的升高而增大，所以溫度對塑煉起著促進作用。于是溫度對塑煉效果的影響曲線，呈現(xiàn)“U”形(見圖)，中間范圍效果偏低。各種橡膠由于特性不同，對應于最低塑煉效果的溫度范圍也不一樣，但溫度對塑煉效果影響的曲線形狀是相似的。橡膠加工原理和工藝（4）.溫度的影響：塑煉時，設備與橡膠之間的摩擦顯然47橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝48（5）.化學增塑劑的影響不論低溫塑煉還是高溫塑煉，使用化學增塑劑皆能提高塑煉效果。接受劑型增塑劑，如苯醌和偶氮苯等，它們在低溫塑煉時起游離基接受劑作用，能使斷裂的橡膠分子游離基穩(wěn)定，進而生成較短的分子，引發(fā)劑型增塑劑，如過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈等，它們在高溫下分解成極不穩(wěn)定的游離基，再引發(fā)橡膠分子生成大分子游離基，并進而氧化斷裂。此外，如硫醇類及二鄰苯甲酰胺基苯基二硫化物類物質，它們既能使橡膠分子游離基穩(wěn)定，又能在高溫下引發(fā)橡膠形成游離基，加速自動氧化斷裂，所以，這類化學增塑劑稱為混合型增塑劑，或鏈轉移型增塑劑．橡膠加工原理和工藝（5）.化學增塑劑的影響不論低溫塑煉還是高溫塑煉，49橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝503.塑煉工藝生膠在塑煉前通常需進行烘膠、切膠、選膠和破膠等處理。供膠是為了使生膠硬度降低以便切膠，同時還能解除結晶，烘膠要求溫度不高，但時間較長，故需注意不致影響橡膠的物理機械性能；例如天然膠烘膠溫度一般為50一60℃，時間則需長達數十小時，生膠自烘房中取出后即初成10一20公斤左右的大塊，人工選除其雜質后再用破膠機破膠以便塑煉。橡膠加工原理和工藝3.塑煉工藝生膠在塑煉前通常需進行烘膠、切膠、選膠51

1．開煉機塑煉開放式煉膠機塑煉是使用最早的塑煉方法，其優(yōu)點是塑煉膠料質量好，收縮小但生產效率低，勞動強度大。此法適宜于膠料變化多和耗膠量少的工廠。開煉機塑煉屬于低溫塑煉。因此，降低橡膠溫度以增大作用力是開煉機塑煉的關鍵。與溫度和機械作用力有關的設備特性和工藝條件都是影響塑煉效果的重要因素。橡膠加工原理和工藝1．開煉機塑煉橡膠加工原理和工藝52橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝532．密煉機塑煉密煉機塑煉的生產能力大、勞動強度較低、電力消耗少；但由于是密閉系統(tǒng)，所以清理較難，故僅適用于膠種變化少的場合。密煉機的結構較復雜，生膠在密煉室內一方面在轉子與腔壁之間受剪應力和摩擦力作用，另一方還受到上頂栓的外壓。密煉時生熱量極大，物料來不及冷卻，所以屬高溫塑煉，溫度通常高于120℃，甚至處于160一180℃之間。依據前述之高溫塑煉機理，生膠在密煉機中主要是借助于高溫下的強烈氧化斷鏈來提高橡膠的可塑性；因此，溫度是關鍵。橡膠加工原理和工藝2．密煉機塑煉橡膠加工原理和工藝543．螺桿機塑煉螺桿塑練的特點是在高溫下進行連續(xù)塑煉。在螺桿塑煉機中生膠一方面受到強烈的攪拌作用，另一方面由于生膠受螺桿與機筒內壁的摩擦產生大量的熱，加速了氧化降解。用螺桿機塑煉時，溫度條件很重要，實踐表明，機筒溫度以95—110℃為宣，機頭溫度以80一90℃為宜。因為機筒高于210℃，生膠的可塑性也不會再有大的變化。機簡溫度超過120℃則排膠溫度太高而使膠片發(fā)粘、粘輥，不易補充加工。機筒溫度低于90℃時，設備負荷增大，塑練膠會出現(xiàn)夾生現(xiàn)象。用螺桿機塑煉的生產效率比密練機塑煉高，并能連續(xù)生產，這是它的優(yōu)點。但在操作運行中產生大量的熱，對生膠物理機械性能的破壞性較大是其缺點。如果對塑練溫度加以合理控制，可以將這種破壞限制在最低程度上。橡膠加工原理和工藝3．螺桿機塑煉橡膠加工原理和工藝55四、各種橡膠的塑煉特性在低溫塑煉隊員好滿足下列主要條件：(1)橡膠分子主鏈中有結合能鉸低的弱鍵存在；(2）橡膠所受剪應力較大；(3)被切斷的橡膠大分子游離基不易發(fā)生再結合或與其它橡膠分子反應；(4)盡可能使橡膠大分子在斷鏈氧化反應中生存的過氧化物對橡膠分子產生破壞作用，而不成為交聯(lián)反應的引發(fā)劑。橡膠加工原理和工藝四、各種橡膠的塑煉特性在低溫塑煉隊員好滿足下列主要條56但是，大多數二烯類合成橡膠，都不具備上述條件。首先，在天然膠聚異戊二烯鏈中存在的甲基共頗效應在聚丁二烯橡膠和丁苯胺中是不存在的。機械塑煉時，二烯類橡膠分子鏈的斷裂就不如天然膠容易。第二，合成膠初始粘度一般較低分子鏈短。在塑煉時，分子間易滑動，剪切作用減少。同時合成膠在輥壓伸長時的結晶也不如天然膠那樣顯著。因此在相同條件所受機械剪切力顯然比天然膠低。第三．在機械力作用下生成的了二烯類橡膠分子游離基穩(wěn)定性比聚異戊二烯低在缺氧條件，會再結合成長鏈型分子或產生支化和凝膠。在有氧存在的條件T，能產生氧化作用，并同時發(fā)生分解和支化等反應。分解導致分子量降低，支化導致凝膠的生成。橡膠加工原理和工藝但是，大多數二烯類合成橡膠，都不具備上述條件。首先，57三混煉1.混煉的目的為了提高橡膠產品使用性能，改進橡膠工藝性能和降低成本，必須在生膠中加入各種配合劑?；鞜捑褪峭ㄟ^機械作用使生膠與各種配合劑均勻混合的過程?；鞜捠窍鹉z加工過程中最易影響質量的工序之一?；鞜挷涣迹z料會出現(xiàn)配合劑分散不均，膠料可塑度過低或過高、燋燒、噴霜等現(xiàn)象，使后續(xù)工序難以正常進行，并導致成品性能下降。橡膠加工原理和工藝三混煉1.混煉的目的橡膠加工原理和工藝58

2混煉理論由于生膠粘度很高，為使各種配合劑均勻混入和分散，必須借助煉膠機的強烈機械作用進行混煉。各種配合劑，由于其表面性質的不同，它們對橡膠的活性也各不一致。按表面特性，配合劑一般可分為二類：一類具有親水性，如碳酸鹽、陶士、氧化鋅、鋅鋇白等；另一類具有憎水性，如各種炭黑等。前者表面特性與生膠不同，因此不易被橡膠潤濕；后者表面特性與生膠相近，易被橡膠潤濕。為獲得良好混煉效果，對親水性配合劑的表面須加以化學改性，以提高它們與橡膠作用的活性，使用表面活性別即可起到此種作用。表面活性劑還起到穩(wěn)定劑的作用，它們能穩(wěn)定已分散的配合劑粒子在膠料中的分散狀態(tài)，不致聚集或結團，從而提高了膠料的穩(wěn)定性．橡膠加工原理和工藝2混煉理論橡膠加工原理和工藝59用量最大的配合劑是炭黑。炭黑在橡膠中的均勻分散過程分如下幾個階：第一階段是：炭黑顆粒被生膠潤濕的過程，即生膠分子逐漸進入炭黑顆粒聚集體的空隙中成為包容橡膠(occludedrubbre)。這一過程中混合體系的表現(xiàn)密度(即視密度)逐漸增大，單位重量混合體系的體積不斷減少，當其比體積達到一恒定值不再下降時，即為潤混過程的終結。比體積V比＝V生膠+V炭黑+V空隙。當潤濕過程終了時，V空隙趨近于0。這一階段可看作炭黑已被潤濕，但尚未分散。對于分子雖分布寬和支化度大的生膠，由于彈性大，對炭黑的潤濕較慢。橡膠加工原理和工藝用量最大的配合劑是炭黑。炭黑在橡膠中的均勻分散過程分如下幾個60第二階段是炭黑在生膠中的分散過程，在強大的剪切力作用下，包容橡膠體積逐漸減少，直至充分分散?；鞜捓^續(xù)進行下去，則進入第三階段。第三階段，即生膠力化學降解過程，這對天然膠尤為顯著，此時橡膠分子鏈受剪切力作用而斷裂，分子量和粘度都下降。橡膠加工原理和工藝第二階段是炭黑在生膠中的分散過程，在強大的剪切力作用61演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/24橡膠加工原理和工藝演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew62橡膠加工原理和工藝2022/12/24橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝2022/12/17橡膠加工原理和工藝631.橡膠的分類橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。一.天然橡膠

從橡膠樹流出的膠乳是中性乳白色液色膠粒一般帶負電，粒徑平均在o．25一o．50微米之間。這種天然膠乳除直接用于膠乳工業(yè)，其它絕大部分經凝聚(加入醋酸)后，壓片成天然生膠，以便于運輸和加工。橡膠加工原理和工藝1.橡膠的分類橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。一.天然橡膠64天然橡膠在結構上分為順式和反式兩種。以三葉橡膠為代表，在室溫下具有彈性和柔軟性，是名副其實的彈性橡膠，順式—1，4結構橡膠的等同周期較大(8．16A)，因而彈性較好。橡膠加工原理和工藝天然橡膠在結構上分為順式和反式兩種。以三葉橡膠為代表65以馬來膠為代表，在室溫下呈硬固狀態(tài)，在50℃方能軟化成為類似橡膠的彈性體，是一種天然硬橡膠。反式—1，4結構橡膠的等同周期小(4．8A)，兩個取代基相距較近，分子結構較緊密而不易內旋轉，以致彈性較差。橡膠加工原理和工藝以馬來膠為代表，在室溫下呈硬固狀態(tài)，在50℃方能軟化66天然橡膠無一定熔點，加熱后慢慢地軟化到140℃時融熔，至200℃左右開始分解；270℃則劇烈分解；常溫下稍帶塑性，溫度降低則逐漸變硬，至0℃時，彈性大大地減小，—70℃時變成脆性物質。受冷陳的生膠加熱到常溫，可恢復原狀。天然橡膠是非極性物底易溶于汽油、苯、二硫化碳及鹵代烴等溶劑中，不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等極性溶劑。天然橡膠因結構中含有不飽和雙鍵，所以容易進行加成、取代、氧化、交聯(lián)等化學反應。天然橡膠的彈性卓越，彈性伸長率可達1000％；它還具有較高的機械強良且因其系結晶性橡膠，故自補強性能良好，天然橡膠的耐屈撓性、透氣性、電性能都很好。這些性能都是合成橡膠所不及。因此，天然橡膠至今仍是最主要的一種橡膠。橡膠加工原理和工藝天然橡膠無一定熔點，加熱后慢慢地軟化到140℃時融熔67二.合成膠合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。用以代替天然橡膠來制造輪胎及其它常用橡膠制品備稱為通用合成橡膠；具有耐寒、耐熱、耐臭氧、耐油等特殊性能，用來制造特定條件下使用的橡膠制品，稱為特種合成橡膠。特種橡膠隨著其綜合性能的改進、成本的降低、以及逐步推廣應用，也有可能作為通用合成橡膠來使用。例如丁基膠起初以氣密性及耐老化性見長而被列為特種橡膠，但目前已推廣使用到輪胎的內胎及其它許多制品方面所以亦屬于通用橡膠。常用的通用合成橡膠備丁苯、順丁、氯丁、丁基、聚異戊二烯、乙丙、丁腈等。特種橡膠則包括三元乙丙、氯璜化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨基甲酸酯以及硅橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇膠、聚硫橡膠等。橡膠加工原理和工藝二.合成膠合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為68一般地講，合成膠由于分子鏈組成和不飽和性，鏈的規(guī)整性和立體構型，分子量和分子量分布以及橡膠的極性等與天然膠不同，均具有某些特性，在一些性能上優(yōu)于天然膠，但綜合性能仍不及天然橡膠，所以技術上也將多種合成膠并用或將合成膠與天然膠并用以改善某些性能。橡膠加工原理和工藝一般地講，合成膠由于分子鏈組成和不飽和性，鏈的規(guī)整性692.配合劑一.硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線型長鏈分子轉變?yōu)榫W狀大分子的物質，這種轉變過程稱為硫化?？勺鳛榱蚧瘎┑奈镔|有硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化合物、重氮化合物、有機過氧化物以及某些金屬(鋅、鉛、錫、鎂)的氯化物等。但使用最普便的是硫磺．只有硅橡膠等飽和膠采用有機過氧化物為硫化劑，氯丁膠采用氧化鋅為硫化劑。橡膠加工原理和工藝2.配合劑一.硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線型長鏈70橡膠工業(yè)中一般都采用硫磺粉，它是將硫磺塊粉碎篩選得到的，粒子較粗，純度較低，粉末呈淡黃，無臭，比重1．96—2．07；焰點114—118℃，為斜方形結晶。硫黃的用量在軟質膠料中為1—4份(即100重量份的生膠用硫黃1—4份，以下同)。半硬質膠料中用10份左右，在硬質膠料中用30一50份。為了獲得高質量的硫化應，硫黃等物質在膠料中的均勻分布是非常必要的。因此硫黃在生膠中的溶解、擴散和結晶作用，對于正確制定混煉工藝十分必要。橡膠加工原理和工藝橡膠工業(yè)中一般都采用硫磺粉，它是將硫磺塊粉碎篩選得到71硫磺能溶于橡膠中。其溶解度因橡膠類型而不同，但都隨溫度增加而增大。在天然橡膠中，若配合硫黃4份，當溫度超過68℃以上時，硫黃完全溶解成穩(wěn)定的溶液；當膠料冷卻到35—68℃之間時，則一部分硫黃處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。當膠料表面粘上灰塵或手撫摸時，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的硫黃便在膠料表面呈細微結晶而析出，這種現(xiàn)象叫噴硫。噴硫現(xiàn)象破壞了硫黃在膠料中分散的均勻性，以致使硫化膠的質量降低同時也會降低膠料表面的粘著能力，給生產造成困難?；鞜挷痪鶆颉⒒鞜挏囟冗^高、配方中硫磺用量過多、以及停放時問過長等都是產生噴硫現(xiàn)象的原因。為了減少和避免噴硫現(xiàn)象，應盡可能采用低溫短時間混煉，使硫黃在膠科中均勻分散。此外，在配方中加入再生膠、瓦斯炭黑、軟化劑等都能增加硫黃溶解度，加入吸附硫磺的配合劑也可抑制膠料的噴硫現(xiàn)象。橡膠加工原理和工藝硫磺能溶于橡膠中。其溶解度因橡膠類型而不同，但都隨溫72二.硫化促進劑硫化促進劑可促進橡膠的硫化作用，降低硫化所需溫度，縮短硫化時間，并改善硫化膠的物理機械性能。硫化促進劑的種類很多。無機類硫化促進劑(如氧化鉛，氧化鎂等）硫化效果較差，已被淘汰。目前主要使用有機類硫化促進劑，例如：橡膠加工原理和工藝二.硫化促進劑硫化促進劑可促進橡膠的硫化作用，降低73對硫化劑的基本要求有四點：(1)有較高的活性硫化促進劑的活性是指縮短橡膠達到正硫化所需時間的能力。(2)硫化平坦線長正硫化之前及其后，硫化膠性能均不理想。促進劑的類型對正硫化階段的長短很有影響，以硫化曲線表示(稱硫化平坦線)。顯然，硫化乎坦線較長者為好。(3)硫化的臨界溫度較高臨界溫度是指硫化促進劑對硫化過程發(fā)生促進作用的溫度。為了防止膠科早期硫化通常要求促進劑的臨界溫度不應過低。(4)對橡膠老化性能及物理機械性能不產生惡化作用

橡膠加工原理和工藝對硫化劑的基本要求有四點：(1)有較高的活性硫化促進劑的74三.防老劑橡膠的分子結構極易受氧及臭氧的氧化作用，光和熱都能促進氧化作用，使橡膠分子鏈斷裂，支化或進一步交聯(lián)，從而使橡膠發(fā)粘變硬，物理機械性能變壞，以至失去使用價值，這種情況叫做老化。凡能抑制橡膠老化現(xiàn)象的物質就叫做防老劑。防老劑一般可分為兩類，即物理防老劑和化學防老劑。物理防老劑主要有石蠟、微晶蠟等物質。由于在常溫下此種物質在橡膠中的溶解度較少，因而逐漸遷移到橡膠制品表面，形成一層薄膜，起隔離臭氧、氧氣與橡膠的接觸作用，用量一斑為1—3份?；瘜W防老劑主要有酚類和胺類。酚類一股無污染，但防老性能較差，主要用于淺色和透明制品，而胺類一般部有污染做主要用于黑色和深色制品?；瘜W防老劑的作用是終止橡膠的自催化性游離基斷鏈反應。橡膠在氧、熱、光和應力的作用下會產生游離基，并進而與橡膠分子反應，使橡膠分子斷鏈。游離基產生的歷程：橡膠加工原理和工藝三.防老劑橡膠的分子結構極易受氧及臭氧的氧化作用，75橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝76四.增塑劑增塑劑按作用機理可分為物理增塑劑(也稱為軟化劑)和化學增塑劑(也叫塑解劑)。使用增塑劑的目的有：使生較軟化，增加可塑性便于加工，減少動力消耗；能潤濕炭黑等粉狀配合劑，使其易于分散在膠料中，縮短混煉時間，提高混煉效果，增加制品的柔軟性和耐寒性；增進膠料的自粘性和粘性。物理增塑劑的作用的原理是使橡膠溶脹。增大橡膠分子之間的距離降低分子間的作用力，從而使膠料的塑性增加?；瘜W增塑劑則是加速橡膠分子在混煉時的斷鏈作用，這類物質還起著游離基接受體的作用，因此在缺氧和低溫情況下同樣能起作用。

橡膠加工原理和工藝四.增塑劑增塑劑按作用機理可分為物理增塑劑(也稱為77常用的物理增塑列包括硬脂酸、油酸、松焦油、三線油、六線油等。化學增塑劑大多是合硫化合物，如噻唑類、胍類促進劑、硫酚、亞硝基化合物等均能用作化學增塑劑。增塑劑的選擇應根據生膠結構來決定，增塑劑分子的極性要與橡膠的極性相對應，才能促進兩者相溶；增塑劑的凝固點應低于橡膠的玻璃化溫度，且差值愈大愈好。此外還必須考慮制品的性能與成本。橡膠加工原理和工藝常用的物理增塑列包括硬脂酸、油酸、松焦油、三線油、六78五.填充劑填充劑按用途可分為兩大類；即補強填充劑和惰性填充劑。補強填充劑簡稱補強劑，是能夠提高硫化橡膠的強力，撕裂強度，定伸強度，耐磨性等物理機械性能的配合劑。最常用的補強劑是炭黑，其次是白炭黑、碳酸鎂、活性碳酸鈣，活性陶土、古馬隆樹脂、松香樹脂、苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、木質素等。惰性填充劑又稱增容劑，是對橡膠補強效果不大，僅僅是為了增加膠料的容積以節(jié)約生脫從而降低成本或改善工藝性能(特別是壓出、壓延性能)的配合劑。增容劑只好是比重小的、這時重量經而體積大，雖常用的增容劑有硫酸鈣，滑石粉、云母粉等。下面著重討論炭黑的補強機理及影響補強效果的因素。橡膠加工原理和工藝五.填充劑填充劑按用途可分為兩大類；即補強填充劑和惰性填79炭黑的補強作用在于它的表面活性而能與橡膠相結合。物理吸附作用：橡膠能夠很好地吸附在炭黑表面，濕潤了炭黑。吸附是一種物理過程，即炭黑與橡膠分子之間的吸引力大于橡膠分子間的內聚力，稱為物理吸附。這種結合力比較弱，還不足以說明主要的補強作用。主要的補強作化學吸附作用：由于炭黑的不均勻比有些活性很大的活化點，具有不配對的電子，能與橡膠起化學作用。橡膠吸附在炭黑的表面上而有若干個點與炭黑表面起化學的結作用，這種作用稱為化學吸附。橡膠加工原理和工藝炭黑的補強作用在于它的表面活性而能與橡膠相結合。橡膠加工原80化學吸附的強度比單純的物理吸附大得多。這種化學吸附的特點是分子鏈比較容易在炭黑表面上滑動，但不易和炭黑脫離。這樣橡膠與炭黑就構成了一種能夠滑動的強固的鍵，這種能在表面上滑動而強固的化學健，產生了二個補強效應：第一個效應是當橡膠受外力作用而變形時，分子鏈的滑移及大量的物理吸附作用能吸收外力的沖擊，對外力引起的摩擦或滯后形變起緩沖作用，第二個效應是使應力分布均勻。這兩個效應的結果使橡膠增加強力，抵抗破裂，同時又不會過于損害橡腔的彈性(即分子鏈的運動)。這是炭黑補強作用的基本原理。橡膠加工原理和工藝化學吸附的強度比單純的物理吸附大得多。這種化學吸附的81橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝82影響炭黑補強效果的因素主要炭黑的種類、用量、粒徑和結構。1.炭黑的種類不同其補強效果就不同，且同一種炭黑其用量不同補強效果也不同。2.炭黑的補強效果在很大程度上取決于粒子的粗細，粒子愈細(即比表面積愈大)，活性和補強作用也愈大。一般粒徑小于0.11微米的，具有顯著的補強效果。粒徑在0．1—1．5微米者則略有補強作用，粒徑過大者只能單純地起填充作用。橡膠加工原理和工藝影響炭黑補強效果的因素主要炭黑的種類、用量、粒徑和結構。橡83橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝843.配方設計的基本概念現(xiàn)在配方和初期配方不同，初期的配方著重考慮硫化系統(tǒng)，現(xiàn)在趨向兼顧操作方便，提高性能及降低成本等方面。就配合組分類別來看，可概括為五個系統(tǒng)：橡膠加工原理和工藝3.配方設計的基本概念現(xiàn)在配方和初期配方不同，85凡是用于工業(yè)大規(guī)模生產的配方，上述各方面都霜兼顧，因而配方具有多組成特點。一個具有實用意義的常用配方，其配合組分數如下：橡膠加工原理和工藝凡是用于工業(yè)大規(guī)模生產的配方，上述各方面都霜兼86配方種類有三類，即基礎配方、性能配方和生產配方?；A配方是專供研究或鑒定新膠種，新配合劑用的，其配合組分的比例一般采用傳統(tǒng)的使用量，以便對比，并要求盡可能簡單。通用的基礎配方其組分和用量如下；橡膠加工原理和工藝配方種類有三類，即基礎配方、性能配方和生產配方。橡膠加工原理87配方設計的原則：在配方設計之前，首先必須了解制品的使用條件，并考慮制品的質量，使用壽命及物理機械性能。第二必須了解對使用的生膠和配合劑的性質以及各種配合利的相互間的關系，尤其是使用新型原材料時，對其質量，等級情況要有分折和實驗的結果。第三原材料的使用必須立足于國內，因地制宜。最后，在制定配方時，還必須考慮到設備的特點和制造工藝上的方便，盡量降低成本，降低原材料消耗。橡膠加工原理和工藝配方設計的原則：在配方設計之前，首先必須了解制品的使用條件，88橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝894.膠料的加工一.膠料的加工性能生膠或膠料的流動性質是整個橡膠加工過程中最重要的基本性質。橡膠的塑煉、混煉、壓延、壓出、鑄模等操作都是通過膠料的流動來實現(xiàn)的。所以，討論橡膠的流動性質具有十分重要的意義。目前認為，影響生膠加工性能的流動性質的因素主要是粘度、彈性記憶和斷裂過程的力學特性(以下簡稱斷裂特性)。而影響這些性質的鏈結構參數主要是平均分子量，分子量分布和長支鏈支化(以下簡稱支化)．橡膠加工原理和工藝4.膠料的加工一.膠料的加工性能生膠或膠料的流90（1）粘度剪切速率對膠料粘度的影響剪切速率0，粘度最大。剪切速率較大，粘度較小。膠料的松弛時間2.粘度的時溫等效原理。3.分子量及分子量分布的影響。4.支化對其粘度的影響。橡膠加工原理和工藝（1）粘度剪切速率對膠料粘度的影響膠料的松弛時間2.粘度91（2）彈性記憶生膠粘彈性在橡膠加工中的表現(xiàn)，是所謂彈性記億，即橡膠在流動中除發(fā)生不可恢復的形變外，還存在著可恢復的彈性形變。例如在給定剪切速率下流動忽然停止，可以觀察到回縮，即彈性恢復。生膠在壓出機頭口模時，入口瑞和出口端表現(xiàn)明顯的入口效應和離模膨脹等。橡膠加工原理和工藝（2）彈性記憶生膠粘彈性在橡膠加工中的表現(xiàn)，是所謂92彈性記憶效應的大小取決于流動時可恢復形變量和松弛時間的大小，如果松弛時間短并很快地恢復，到觀察效應的時候已不復存在，好象發(fā)生過形變已經忘掉了，如果松弛時間長，到觀察效應的時候留存可恢復形變還很大，就可能觀察到達部分形變的恢復。所以生膠的彈性模量和生膠最大松弛時間是影響彈性記憶效應的因素。生膠的分子量、分子量分布、長支鏈支化對彈性模量的影響目前還不大清楚；但是分子量大，高分子量級分多和長支鏈多，則育定都會使最大松弛時間增長，也就是說，都會使彈性記憶效應顯著。橡膠加工原理和工藝彈性記憶效應的大小取決于流動時可恢復形變量和松弛時間93橡膠的種類，膠料中的含膠率、炭黑、軟化別的含量以及溫度和剪切速率部影響彈性記憶效應，以下分別加以討論．天然膠由于其分子間作用力較小，松弛時間短，因而其膨脹率小于丁苯膠、氯丁膠和丁腈膠。膠料中含膠率高，彈性及壓出膨脹串較大，半成品表面粗糙。膠料中加入炭黑使得膨脹率降低，其原因除含膠率降低外，還因為炭黑的大量空隙能吸進橡膠，從而使流動過程中，可能引起蟬性形變的“自由橡膠”減少。加入軟化劑也可降低橡膠膨脹率，這是因為軟化劑降低了大分子之間的作用力，使松弛時間縮短。溫度高可導致分子間距離增大，分子間作用力降低，松弛時間縮小，因而膨脹率減少。壓出速度提高，使剪切速率增；作用時間短、如作用時間比松弛肘間短，則會產生壓出膨脹。所以壓出速度高，膨脹率就大；反之，如壓出速度低，作用時間長于松弛時間，則壓出膨脹率較少，膠片光滑，所以調整壓出機的壓出速度是獲得良好半成品的一個手段。在高分子物中，橡膠壓出膠的彈性記憶特別明顯，因而為控制橡膠制品的質量，要合理進行壓出機口型設計，配方設計以及加工條件的制訂。橡膠加工原理和工藝橡膠的種類，膠料中的含膠率、炭黑、軟化別的含量以及溫94（3）膠料的斷裂特性

影響生膠斷裂特性的因素有分子量，分子量分布，支化度等。分子量分布寬的加工性能較好；分子量大，支化程度高向上移(高溫乳聚丁苯由于凝膠的生成其分子量和文化度都較低溫乳聚丁苯高)。因此為了使生膠有好的加工性能，必須控制生膠的分子量，分子量分布和支化度。橡膠加工原理和工藝（3）膠料的斷裂特性影響生膠斷裂特性的因素有分子量，分95二塑煉1.塑煉的目的：橡膠受外力作用產生變形，當外力消除后橡膠仍能保持其形變的能力稱為可塑性。增加橡膠可塑性的工藝過程稱為塑煉。使橡膠具有必要的可塑性的工藝過程稱為塑煉，因為橡膠有恰當的可塑性才能在混煉時與各種配合劑均勻混合；在壓延加工時易于滲入紡織物中；在壓型、注壓時具有較好的流動性。此外，塑煉還能使橡膠的性質均勻，便于控制生產過程。但是，過渡塑煉會降低硫化膠的強度、彈性、耐磨等性能．因此塑煉操作需嚴加控制。橡膠加工原理和工藝二塑煉1.塑煉的目的：橡膠加工原理和工藝96橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝972.塑煉機理橡膠經塑煉以增加其可塑性，其實質乃是使橡膠分子鏈斷裂，降低大分子長度。斷裂作用既可發(fā)生于大分子主鏈，又可發(fā)生于側鏈。由于橡膠在塑煉時，遭受到氧、電、熱，機械力和增塑劑等因素的作用，所以塑煉機理與這些因素密切相關，其中起重要作用的則是氧和機械力，而且兩者相輔相成。通常可將塑煉區(qū)分為低溫塑煉和高溫塑煉，前者以機械降解作用為主，氧起到穩(wěn)定游離基的作用，后者以自動氧化降解作用為主，機械作用可強化橡膠與氧的接觸。橡膠加工原理和工藝2.塑煉機理橡膠經塑煉以增加其可塑性，其實質乃是使98低溫塑煉機理：橡膠加工原理和工藝低溫塑煉機理：橡膠加工原理和工藝99橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝100橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝101橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝102高溫塑煉機理橡膠加工原理和工藝高溫塑煉機理橡膠加工原理和工藝103橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝104塑煉的影響因素：（1）.塑煉對分子量的影響：當剪應力作用于橡膠時，其分子將沿著流動方向伸展，其中央部分受力最大，伸展也最大，同時鏈段的兩端卻仍多少保持一定的卷曲狀。當剪應力達到一定值時，大分子中央部分的鏈便首先斷裂。同時分子量愈大，分子鏈中央部位歷受剪應力也愈大。剪應力一般隨著分子量的平方而增加。因此，分子鏈愈長愈容易切斷。順丁膠等之所以難以機械斷鏈，重要原因之一就是因為生膠中缺乏較高的分子量級分。當加入高分子量級分后，低溫塑煉時就能獲得顯著的效果。橡膠加工原理和工藝塑煉的影響因素：（1）.塑煉對分子量的影響：橡膠加工原理105（2）.塑煉對分子量分布的影響在塑煉過程中，生膠的最大分子量級分將最先受斷鏈作用而消失，低分子量部分可以不變，而中等分于量級分得以增加。因此，生膠的初始分子量分布將隨之發(fā)生顯著的變化，對初始分子量分布較寬的生膠來講，分子量分布隨塑煉過程，將變窄。隨著塑煉時間的增加，生膠分子量分布變窄，這是總的趨勢，但是有時(如天然膠)也會出現(xiàn)第二個波峰。產生這一現(xiàn)象的主要原因是生膠分子鏈斷裂后，由于供氧不足等緣故，斷裂分子又相互結合，構成較大的分子。不過，與前者相比，這種現(xiàn)象仍是次要的。橡膠加工原理和工藝（2）.塑煉對分子量分布的影響在塑煉過程中，106機械斷鏈作用在塑煉的最初時期表現(xiàn)得最為劇烈，分子量下降得最快，以后漸趨乎緩，并進而達到極限，即分子量不再隨塑煉而變化，此時的分子量即稱為極限分子量。每一種橡膠都有特定的極限分子量。經低溫塑煉后，天然膠分子量可小至7—10萬。分子量小于7萬的則不再受煉膠機上機械力破壞(這時，生腔太粘、太軟，其硫化膠性能極低，所以稱為過煉)。順丁膠缺乏天然膠的結晶性，分子量在4萬以下即不受機械力破壞。丁苯膠和丁腈膠雖然由丁二烯合成，但由于分子內聚力比順丁膠大，玻璃化溫度較高，所以分于量降低程度介于順丁膠和天然膠之間。但是總的來說，這些合成膠塑煉后平均分子量都比天然應為高，所以，都不容易產生過煉。橡膠加工原理和工藝機械斷鏈作用在塑煉的最初時期表現(xiàn)得最為劇烈，分子量下107（3）.氧氣的影響在高溫塑煉時并不發(fā)生分子量分布過窄的情況，因為氧化對分子量最大和最小部分都起同樣作用。在高溫塑煉中機械力作用與低溫塑煉中的斷鏈作用不同，主要是不斷翻動生膠，以增加橡膠與氧的接觸，促進橡膠分子自動氧化斷裂。從上述塑煉原理中，已可明顯地看到，氧是塑煉中不可缺少的因索，缺氧時．就無法獲得領期的塑煉效果。氧在塑煉中與橡膠分子起到加成作用的事實，可由生膠經塑煉后不飽和度下降及質量增加等事實證明。試驗還表明，生膠結合0.03％的氧，可使分子量減少50％。生膠塑煉過程的靜電現(xiàn)象相會促進氧對橡膠分子的氧化斷鏈作用。靜電是由于輥簡表面與橡膠不斷摩擦而產生的，電位差以及電火花促使塑煉膠附近空氣中的氧話化(可能生成原子態(tài)氧和臭氧)。橡膠加工原理和工藝（3）.氧氣的影響在高溫塑煉時并不發(fā)生分子量分布過108（4）.溫度的影響：塑煉時，設備與橡膠之間的摩擦顯然使得膠溫升高。熱對塑煉效果極為重要，而且在不同溫度范圍內的影響也不同。由于低溫塑煉時，主要依靠機械力使分子鏈斷裂，所以在低溫區(qū)域內(天然膠低于110℃)隨溫度升高，生膠粘度下降，塑煉時受到的作用力較小，以致塑煉效果反而下降。相反，高溫塑煉時，主要是氧化分解反應起主導作用，因而塑煉效果在高溫區(qū)(天然膠高于110℃)將隨溫度的升高而增大，所以溫度對塑煉起著促進作用。于是溫度對塑煉效果的影響曲線，呈現(xiàn)“U”形(見圖)，中間范圍效果偏低。各種橡膠由于特性不同，對應于最低塑煉效果的溫度范圍也不一樣，但溫度對塑煉效果影響的曲線形狀是相似的。橡膠加工原理和工藝（4）.溫度的影響：塑煉時，設備與橡膠之間的摩擦顯然109橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝110（5）.化學增塑劑的影響不論低溫塑煉還是高溫塑煉，使用化學增塑劑皆能提高塑煉效果。接受劑型增塑劑，如苯醌和偶氮苯等，它們在低溫塑煉時起游離基接受劑作用，能使斷裂的橡膠分子游離基穩(wěn)定，進而生成較短的分子，引發(fā)劑型增塑劑，如過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈等，它們在高溫下分解成極不穩(wěn)定的游離基，再引發(fā)橡膠分子生成大分子游離基，并進而氧化斷裂。此外，如硫醇類及二鄰苯甲酰胺基苯基二硫化物類物質，它們既能使橡膠分子游離基穩(wěn)定，又能在高溫下引發(fā)橡膠形成游離基，加速自動氧化斷裂，所以，這類化學增塑劑稱為混合型增塑劑，或鏈轉移型增塑劑．橡膠加工原理和工藝（5）.化學增塑劑的影響不論低溫塑煉還是高溫塑煉，111橡膠加工原理和工藝橡膠加工原理和工藝1123.塑煉工藝生膠在塑煉前通常需進行烘膠、切膠、選膠和破膠等處理。供膠是為了使生膠硬度降低以便切膠，同時還能解除結晶，烘膠要求溫度不高，但時間較長，故需注意不致影響橡膠的物理機械性能；例如天然膠烘膠溫度一般為50一60℃，時間則需長達數十小時，生膠自烘房中取出后即初成10一20公斤左右的大塊，人工選除其雜質后再用破膠機破膠以便塑煉。橡膠加工原理和工藝3.塑煉工藝生膠在塑煉前通常需進行烘膠、切膠、選膠113

1．開煉機塑煉