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橡胶混炼胶及混炼工艺

   日期:2016-10-13     浏览:1398    
核心提示:混炼就是将各种配合剂借助炼胶机机械力的作用均匀分散于橡胶中的工艺过程。混炼过程就是将各种配合剂...

混炼就是将各种配合剂借助炼胶机机械力的作用均匀分散于橡胶中的工艺过程。混炼过程就是将各种配合剂均匀地分散在橡胶中,以形成一个以橡胶为介质或者以橡胶与某些能和它相容的配合组分(配合剂、其它聚合物)的混合物为介质,以与橡胶不相容的配合剂(如粉体填料、氧化锌、颜料等)为分散相的多相胶体分散体系的过程。对混炼工艺的具体技术要求是:配合剂分散均匀,使配合剂特别是炭黑等补强性配合剂达到最好的分散度,以保证胶料性能一致。混炼后得到的胶料称为“混炼胶”,其质量对进一步加工和制品质量有重要影响。
混炼常用的设备是开炼机和密炼机。
①开炼机混炼
开炼机混炼的必要条件是根据各种橡胶的粘弹性、松弛时间和转变温度等基本性质,选择合适的辊温(下表),使之处于包辊状态,以便进行混炼。

各种橡胶开炼机混炼的适用温度

胶种
辊筒温度/℃
胶种
辊筒温度/℃
前辊
后辊
前辊
后辊
天然橡胶
55~60
50~55
氯醇橡胶
70~75
85~90
丁苯橡胶
45~50
50~60
氯磺化聚乙烯
40~70
40~70
丁腈橡胶
35~45
40~50
氟橡胶
23-3777~87
77~87
氯丁橡胶
≤40
≤45
氟橡胶
23-1149~55
47~55
丁基橡胶
40~45
55~60
丙烯酸酯橡胶
40~55
30~50
顺丁橡胶
40~60
40~60
聚氨酯橡胶
50~60
55~60
三元乙丙橡胶
60~75
80左右
聚硫橡胶
45~60
40~50
辊、过炼,甚至发生早期硫化(焦烧)等质量问题。原则上应根据配方中配合剂的特性和用量来决定加料顺序,宜先加量少、难分散者。后加量大,易分散者;硫黄或者活性大、临界温度低的促进剂(如超速促进剂)则在最后加入,以防止出现早期硫化(焦烧)。液体软化剂一般在补强填充剂等粉剂混完后再加入,以防止粉剂结团、胶料打滑、胶料变软致使剪切力小而不易分散。
橡胶包辊后,按下列一般的顺序加料:橡胶、再生胶、各种母炼胶→固体软化剂(如较难分散的松香、硬脂酸、固体古马隆树脂等)→小料(促进剂、活性剂、防老剂)→补强填充剂→液体软化剂→硫黄→超促进剂→薄通→倒胶下片。
对于某些特殊胶料(如硬质胶、海绵胶等),则需采取与上述一般加料顺序不同的混炼方法。
除了辊温和加料顺序影响开炼机混炼质量之外,在操作上尚需注意:填胶容量不宜过多,否则不易混炼均匀,一般合成胶容量应比天然橡胶小一些。在保证混炼质量的前提下,混炼时间应尽量缩短,以防止胶料因过炼而导致物理机械性能下降和影响生产效率。辊筒速度和速比要适宜,既要有利于混合、分散,又不致因生热过快导致早期硫化(焦烧)。
②密炼机混炼
密炼机通过转子、上下顶栓在密炼室中产生复杂的流动方式和高剪切力,使橡胶配合剂和粒状添加剂很快粉碎和均匀分散,是一种高效的混炼方法。但是高剪切力会使物料温度在混炼中迅速上升,一般会达到130℃。这已超过了大多数硫化系统的活化温度,会使胶料发生早期硫化(焦烧)。一般的做法是将大部分物料在密炼机中混炼,然后将胶料从密炼机排放到开炼机上,在开炼机上加硫化剂或超速促进剂。由于开炼机实际上只在辊缝线上对胶料有挤压作用,而提供了很大的冷却面积,致物料的温度降低。在这一阶段加入硫化剂可以避免胶料发生早期硫化(焦烧)。
密炼机混炼方法主要有一段混炼法、二段混炼法、引料法和逆混法:
(1)一段混炼法指经密炼机和压片机一次混炼制成混炼胶的方法。通常加料顺序为:生胶→小料→填充剂或1/2→1/2炭黑→油料软化剂→排料。胶料直接排入压片机,薄通数次后,使胶料降至100℃以下,再加入硫黄和超促进剂,翻炼均匀后下片冷却。此法的优点是比二段混炼法的胶料停放时间短和占地面积小,其缺点是胶料可塑性偏低,填充补强剂不易分散均匀,而且胶料在密炼机中的炼胶时间长,易产生早期硫化(焦烧)。此法较适用于天然橡胶胶料和合成橡胶比例不超过50%的胶料。
(2)二段混炼法将混炼过程分为两个阶段,其中第一段同一段混炼法一样,只是不加硫黄和活性较大的促进剂,首先制成一段混炼胶(炭黑母炼胶),然后下片冷却停放8小时以上。第二段是对第一段混炼胶进行补充加工,待捏炼均匀后排料至压片机加硫化剂、超促进剂,并翻炼均匀下片。为了使炭黑更好地在橡胶中分散,提高生产效率,通常第一段在快速密炼机(40r/min以上)中进行,第二段则采用慢速密炼机,以便在较低的温度加入硫化剂。一般当合成胶比例超过50%时,为改进并用胶的掺合和炭黑的分散,提高混炼胶的质量和硫化胶的物理机械性能,可以采用二段混炼法。
(3)引料法在投料同时投入少量(1.5~2Kg)预混好的未加硫黄的胶料,作为“引胶”或“种子胶”,当生胶和配合剂之间浸润性差、粉状配合剂混入有困难时,这样可大大加快粉状配合剂(填充补强剂)的混合分散速度。例如,丁基橡胶即可采取此法。而且不论是在一段、二段混炼法或是逆混法中,加入“引胶”均可获得良好的分散效果。
(4)逆混法加料顺序与上述诸法加料顺序相反的混炼方法,即先将炭黑等各种配合剂和软化剂按一定顺序投入混炼室,在混炼一段时间后再投入生胶(或塑炼胶)进行加压混炼。其优点是可缩短混炼时间。还可提高胶料的性能。该法适合于能大量添加补强填充剂(特别是炭黑)的胶种,如顺丁橡胶、乙丙橡胶等,也可用于丁基橡胶。逆混法还可根据胶料配方特点加以改进,例如抽胶改进逆混法及抽油改进逆混法等等。
 
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