橡膠的加工方法

 

　　塑煉的目的是通過(guò)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(xù)的混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作能順利進(jìn)行。同時(shí)通過(guò)塑煉也可以起到"調(diào)勻"作用，使生膠的可塑性均勻一致。塑煉過(guò)的生膠稱(chēng)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(shè)備主要分為開(kāi)煉機(jī)塑煉、密煉機(jī)塑煉和螺桿塑煉機(jī)塑煉。

 

　　①開(kāi)煉機(jī)塑煉 利用開(kāi)煉機(jī)前后兩個(gè)速度不同的輥筒形成的相對(duì)速度差所引起的撕拉力（剪切力），在逐漸縮小的輥距內(nèi)對(duì)橡膠施以強(qiáng)烈的碾壓和撕拉作用。這種機(jī)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(kāi)煉機(jī)塑煉的影響因素有輥溫、輥距、轉(zhuǎn)速和速比、塑煉時(shí)間、煉膠容量、輥筒的工作長(zhǎng)度、割刀次數(shù)和方式、膠料放置時(shí)間等。

 

　　②密煉機(jī)塑煉 將橡膠投到密煉機(jī)的密煉室內(nèi)，對(duì)物料進(jìn)行加壓。密煉室內(nèi)兩個(gè)轉(zhuǎn)子以不同的速度相向回轉(zhuǎn)，使 被加工的生膠在轉(zhuǎn)子間隙中、轉(zhuǎn)子與密煉室壁的間隙中以及轉(zhuǎn)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(qiáng)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(jī)的塑煉作用主要靠轉(zhuǎn)子機(jī)械作用和熱氧化裂解作用。

 

　　密煉機(jī)塑煉的影響因素有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、密煉室溫度、塑煉時(shí)間、容量和上頂壓力等。由于密煉機(jī)塑煉屬高溫塑煉，塑煉效果隨溫度升高而增大，但溫度高會(huì)導(dǎo)致橡膠分子鏈過(guò)度降解，致使膠料物理機(jī)械性能下降，而諸如丁苯橡膠，用密煉機(jī)塑煉時(shí)如超過(guò)140℃還會(huì)產(chǎn)生支化、交聯(lián)，形成凝膠，反而降低可塑性，在170℃下塑煉還會(huì)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(jī)使用效率，通常對(duì)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(jī)塑煉 是用螺桿塑煉機(jī)的螺桿與機(jī)筒間的機(jī)械剪切力和高溫?zé)嶙饔檬瓜鹉z分子鏈斷裂。與開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)塑煉的差別是螺桿塑煉法中氧對(duì)生膠的作用較小。螺桿塑煉法有生產(chǎn)能力大、節(jié)電效果明顯、操作簡(jiǎn)單容易掌握、可實(shí)現(xiàn)塑煉的連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。使用螺桿塑煉機(jī)塑煉時(shí)應(yīng)該嚴(yán)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(chǎn)生夾生膠。

 

　　應(yīng)用開(kāi)煉機(jī)塑煉和密煉機(jī)塑煉時(shí)，都可采用塑解劑來(lái)加速塑煉過(guò)程。塑解劑是通過(guò)化學(xué)作用增強(qiáng)生膠塑煉效果、縮短塑煉時(shí)間的物質(zhì)，又稱(chēng)化學(xué)增塑劑。它與一般物理增塑劑如油品、酯類(lèi)脂肪酸衍生物類(lèi)等相比，具有增塑效果強(qiáng)、用量少、且對(duì)橡膠制品物理機(jī)械性能幾乎沒(méi)有影響等特點(diǎn)。

 

　　塑解劑增強(qiáng)塑煉效果的作用機(jī)理主要有兩方面：一是塑解劑在塑煉過(guò)程中受熱、氧的作用，分解產(chǎn)生自由基，這些自由基能使橡膠大分子鏈發(fā)生氧化降解；二是塑解劑能封閉塑煉過(guò)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(jié)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(qiáng)，所以在密煉機(jī)高溫塑煉中使用塑解劑比在開(kāi)煉機(jī)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(jīng)機(jī)械作用使之均勻混合的工藝過(guò)程。混煉過(guò)程就是將各種配合劑均勻地分散在橡膠中，以形成一個(gè)以橡膠為介質(zhì)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(zhì)，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(guò)程。對(duì)混煉工藝的具體技術(shù)要求是：配合劑分散均勻，使配合劑特別是炭黑等補(bǔ)強(qiáng)性配合劑達(dá)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(chēng)為"混煉膠",其質(zhì)量對(duì)進(jìn)一步加工和制品質(zhì)量有重要影響。

 

　　混煉常用的設(shè)備是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)。

 

　　①開(kāi)煉機(jī)混煉 開(kāi)煉機(jī)混煉的必要條件是根據(jù)各種橡膠的粘彈性、松弛時(shí)間和轉(zhuǎn)變溫度等基本性質(zhì)，選擇合適的輥溫（下表），使之處于包輥狀態(tài)，以便進(jìn)行混煉。

 

　　各種橡膠開(kāi)煉機(jī)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(kāi)煉機(jī)混煉質(zhì)量的一個(gè)重要因素。加料順序不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致分散不均勻，脫輥、過(guò)煉，甚至發(fā)生早期硫化（焦燒）等質(zhì)量問(wèn)題。原則上應(yīng)根據(jù)配方中配合劑的特性和用量來(lái)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(jìn)劑（如超速促進(jìn)劑）則在最后加入，以防止出現(xiàn)早期硫化（焦燒）。液體軟化劑一般在補(bǔ)強(qiáng)填充劑等粉劑混完后再加入，以防止粉劑結(jié)團(tuán)、膠料打滑、膠料變軟致使剪切力小而不易分散。