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橡胶的制作工艺(混炼、挤出、压延、注胶)

发表时间: 2018-05-18 09:19:16

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一、混炼功能      1.各种成分对混炼作用的影响     首要剖析配方中各种填料、化学药品、操作油等合作成分混入橡胶中的难易性、涣散性。它首要由这些合作成分与橡胶之间的互溶性的凹凸、滋润性的巨细来决议。! g4 ^! C+ i+ ^      胶料混炼工艺规划的好坏评价方法之一就是各种成分是否能够在橡胶中能够敏捷的涣散;混炼作用的好坏,则能够经过各种成分在橡胶中能否均匀涣散其间来衡量。这两个目

一、混炼功能 
     1.各种成分对混炼作用的影响
     首要剖析配方中各种填料、化学药品、操作油等合作成分混入橡胶中的难易性、涣散性。它首要由这些合作成分与橡胶之间的互溶性的凹凸、滋润性的巨细来决议。! g4 ^! C+ i+ ^
      胶料混炼工艺规划的好坏评价方法之一就是各种成分是否能够在橡胶中能够敏捷的涣散;混炼作用的好坏,则能够经过各种成分在橡胶中能否均匀涣散其间来衡量。这两个目标都首要取决于合作成分与橡胶之间的互溶性、滋润性。
    “互溶性”这个词咱们可能会以为橡胶那么大的分子怎么可能溶解在各种合作成分里许多配方里,应该是合作成分溶解在橡胶里才对。其实,所谓的溶质、溶剂也是相对的,量少的惯称为溶质,量多的则为溶剂,习惯性的以为溶质溶解在溶剂中,假如“溶质”的量比“溶剂”的量大许多的话,那就是“溶剂”溶解在“溶质”中。所以,也就能够了解为互溶性了。为了能让胶料到达多种归纳功能都很优异的作用,许多配方用到的橡胶都不止一种,可能2、3、4、5种橡胶并用,这就涉及到这些橡胶之间的互溶性(或许橡胶之间的互溶性咱们更好了解一些)。混炼后的胶料假如电镜图片里显现各相之间没有显着的别离、橡胶之间、橡胶与各合作成分之间涣散的十分均匀那就表明互溶性好,不然互溶性就差。互溶性差的配方系统所对应的胶料的各种物性也就不能得到好的体现。) q+ R& u5 C# J3 s
      其实,橡胶合作系统是不能像盐溶于水那样做到分子级的互溶性,一是因为橡胶是由不同分子量的高分子杂乱系统组成,二是各种合作成分也不是简略的小分子化合物,三它们是固相之间的溶解性。橡胶对合作剂的滋润性或许更能清楚的解说混炼工艺及作用的好坏。2 R  Q; z5 A% G% b' {( [
      橡胶对合作成分的滋润性凹凸首要决议于合作成分本身的特性,当然与橡胶的性质也有联系。有机的、非极性的大多数化学样品(塑解剂、涣散剂、操作油等软化剂、防老剂、硫化系统等)都易溶解在橡胶里,被橡胶滋润。无机的氧化物、盐类、各种土等则不易被橡胶滋润。类似相容原理也解说了这些现象。/ a# @4 g2 f! a5 S' U
      各种有机化学药品,增塑剂、塑解剂、涣散剂、塑分、防老剂、促进剂、SA包括各种硫化都易混入橡胶中,而且参加的量比较少,这儿就不对它们多加剖析。
     填料一般能够分为亲水性的和疏水性的两种。氧化锌、氧化镁等无机氧化物及硫酸钡、硫酸镁、轻钙、重钙等盐类因为是极性的、亲水性的,在混炼时简略发作负电荷,而橡胶也存在相同的状况,所以二者便会彼此排挤,所以难以涣散橡胶之中。陶土、云母、滑石粉、高岭土等虽然也是无机的、极性的,与橡胶之间的构成的界面亲和力小,虽不易被橡胶滋润,可是因为这些资料的粒径比较大且结构性比较低,混入橡胶的速度仍是比较快的,涣散的作用也能够接收,但补强性都比较差。白炭黑虽然是亲水性的,但它的粒径十分小、结构性高、视密度小、易飞扬,且简略发作静电,使得它很难混入橡胶中。炭黑是最典型的疏水性填料,简略被橡胶滋润,十分简略混入橡胶中并均匀涣散其间。别的,因为炭黑的粒径小、结构度高,混炼时生热性强,高填充量下混入橡胶就比较困难,所以炭黑不适合高填充量。选用结构性低、粒径大的炭黑能够减小生热高、吃粉慢等缺点,填充量能够增大些。
      为了能让这些亲水性填料也能简略混入橡胶中并能有好的涣散性且还能够发挥更好的补强性,需求对这些填料进行外表改性来进步它们与橡胶间的亲和力。配方中,咱们常见到的参加的硅烷偶联剂、SA等都有这方面的作用。最有用的方法仍是在出产这些填料的时候直接对其进行外表处理。% ^4 n( R% W' B
      烷烃油、环烷油、芳烃油、DOP、DBP等软化剂的参加能够改善混炼作用。的参加能加速这些填料混入胶料里,可是涣散的作用会打扣头。橡胶吸油的速度会直接影响混炼时刻和混炼作用。油品的粘度比重常数越高、芳香烃含量越高、分子量越小,则越简略被橡胶吸收。7 J* @0 G: K. J0 F, ?
      2.合作系统对开炼时的包辊性的影响
      橡胶的包辊性对胶料的涣散作用也有很重要的影响。包辊性是橡胶具有流变特性的一个典型的体现。要想让胶料有杰出的包辊性,最重要的是设置合理的温度和橡胶的合作系统。当橡胶能紧紧地、均匀地、平整地、包裹在辊筒上,而不是呈现脱辊、破边、掉渣、粘辊等,合作成分才能简略混入橡胶、涣散作用才会好。一般地,具有自补强性、可结晶、强度高的原资料橡胶的包辊性会比较好些,如NR等。相反,假如原资料橡胶的本身强度假如很差,则包辊性就会比较差,如BR等。
     配方系统中的滑石粉、云母、SA、防护蜡会使胶料有托辊的倾向;操作油及粘合树脂等能够进步其包辊性。一般地,软化剂的用量太大则易形成托辊,增粘剂的用量过大则会形成粘辊。8 x( p1 }9 ~/ x9 C
      3.合作系统对焦烧的影响
      焦烧的发作是胶料操作进程中及停放时十分忌讳的一个危害极大的现象,为了后续工段的操作安全及硫化后的产品不会发作不良影响,有必要避免焦烧的发作。
     发作焦烧的最首要原因仍是硫化系统挑选不当或用量过多形成的。所以在挑选促进剂时尽量挑选焦烧时刻长的次磺酰胺类及噻唑类促进剂为宜,并尽量操控运用份数。别的,填料的酸碱性、结构度对焦烧也有必定的影响,酸性的、结构性低的填料能按捺焦烧。操作油等软化剂对焦烧也有必定的按捺作用。最有用的方法仍是在配方里参加少数的防焦剂来避免焦烧的发作。望文生义,防焦剂是避免焦烧用的,所以用多了肯定会影响硫化速度的,而且对硫化胶的弹性、老化性等也晦气!
     4.合作系统对喷霜的影响
     有的也叫出霜、喷粉、喷油等,是指软化剂、防老剂、SA、促进剂、硫化等小分子合作成分从胶里内部迁移到胶里外表的现象。喷霜会严峻影响胶料的外表粘性、混炼后胶料的均匀性、硫化胶的功能,总之(除了白腊迁移到胶料外表其物理防护作用外的任何)尽量下降喷霜的发作。' W' T! T- @3 u
      最简略喷霜的就是硫磺,常常看到的胶料外表一层薄薄的黄色粉末就是硫磺从胶料内部迁移到外表的现象。为避免硫磺的喷霜,配方里许多运用硫磺时可运用不溶性硫磺而且做到正硫化来加强对硫单质含量的操控。! e5 G, x- U, Y* {4 m1 x
      一般状况下,SA、防老剂的用量不宜过大,在2phr一下喷霜会好些。胶料里参加适量的操作油等软化剂也能够下降喷霜的发作。& ?% @5 \4 R8 E' ]& V& x+ W
      5.合作系统对粘性的影响4 f7 a$ f) a% T% f, x" C
      像轮胎等由多种半制品贴合在一起的橡胶产品在出产的进程中对胶料的外表粘性有必定的要求,不能不粘,也不能太粘。   / b3}7 l7 e7 i$ I, t& t
      参半制品所用的主体胶料可能不一样,比方有的可能用NR为主,有的可能用SBR为主,还有的可能用BR为主等等,这就要求胶料之间不光要有很好的自粘性,还要有很好的互粘性。假如要贴合在一起的两种胶料粘合性不这么好的话,在同一配方里增加一些第三种与这两种橡胶粘合性都比较好的橡胶是一个方法,也能够在这两种胶料的配方里都参加一些另一种胶料也是一个方法。不管怎样,要想进步或有个杰出的粘性,以下几点是基本原则:
     ①挑选粘性高的橡胶为上
     通常状况下,橡胶的分子链越和婉、活动性高、生胶强度大,粘性就会高些。所以,通用胶里,NR\CR的粘性比较好,尤其是自粘性更好。
     ②挑选高补强性的填料
     基于①中所说生胶强度大粘性会好的说法,假如填料的补强性好,那么就能进步未硫化胶的格林强度,从而进步粘性。假如填料过多的话,会是胶料变“干”,粘性反而会下降。
     ③运用增粘树脂  @6o9 F+ X0 G7 G( Q
      很显着,增粘树脂的首要作用就是增粘。萜烯树脂、石油类树脂、酚醛树脂、古马隆等都能够有用进步未硫化胶料的粘合性。9 K, o5 U" f/ |) _& e6 v* F3 M
      ④操作油等软化剂能够进步粘合性
     首要是因为软化剂的参加能够扩大橡胶大分子间的空地,使得橡胶分子链的活动性进步,粘合性天然进步。别的,也能避免填料的过量参加而形成的胶料发“干”。8 k& J$ |* Z( P0 G" _
      ⑤操控简略喷霜的化学品的合作量
     喷霜后,胶料的光亮的外表被损,会大大下降胶料的粘合性。" [" v0 a7 a2 x& |# r- ^
      6.合作系统对胶料的门尼粘度影响4 I* W: J% i! r: I
      胶料的门尼粘度(原资料橡胶和混炼胶)对密炼、开炼、压延、压出、挤出、成型等都有很重要的作用。生胶的粘度过高,密炼、开炼困难,能耗高;混炼胶粘度过高,则压延、压出、挤出都比较困难;混炼胶粘度过低,半制品及硫化后的制品简略呈现质量缺点。" [3 f. G' p* R
      ①一般生胶的门尼粘度在60以上的主张对其先塑炼,所以烟片、皱片、风干胶片、标胶最好进行塑炼后再运用。
     ②适量的塑解剂有助于塑炼的时刻缩短、能耗下降、而且能够进步塑炼的作用。常用的A-86、AP等,别的,一些促进剂也有塑解作用,如DM。) e+ M: n0 v0 D) C
      ③软化剂的参加能够有用下降门尼粘度,配方中参加的DOP、DBP、P#2等都能够有用下降门尼粘度。9 ^! q: _! q, q$ x7 ^* [
      ④填料的参加会增加胶料的粘度,其间炭黑和白炭黑对胶料的增粘最为凶猛。炭黑的结构性越高,增粘程度就越大。其他的一些无机填料则增粘作用要小一些。依据这个现象,假如要求半制品的挺性好就能够恰当增加填料的用量。* T# [+ v7 U  ]%
      二、挤出(压出)功能      9 R/ [* K2 `8 p
      混炼胶的含胶率、门尼粘度、格林强度、弹性、胀大率、缩短率等对胶料的挤出功能有着直接的影响。含胶率高,弹性形变就大,故而挤出后的胀大性强,高速挤出时半制品的变形就大,影响出产功率;格林强度高,进胶简略、进胶速度快,挤出功率进步;混炼胶的弹性好,挤出时简略呈现熔体割裂,形成挤出的半制品外表变的粗糙。为了进步挤出功能,尽量考虑一下几个合作系统方面:
     ①胶种及含胶率。不同的生胶因为分子链不同,弹性等也不同,挤出功能差别很大,NR、BR、CR等因为分子链上的侧基比较小,挤出简略;SBR、IIR等侧基大,挤出比较困难。含胶率不能太高也不能太低,太高则弹性大,挤出后的半制品在挤出方向就会呈现大的缩短率,影响尺度稳定性和外观质量;太低则胶料变的“干”,塑性变差,挤出困难且半制品外表粗糙。- [  G: n% H# N9 X( W
      ②参加再生胶能够增加在高温下的活动才能,挤出才能进步。
     ③不同的填料对挤出功能的影响不同。整体而言,填料的参加能够下降含胶率,下降弹性,能够进步挤出功能。假如用量过高,呈现含胶率极低现象,则是胶料变“干”,对挤出反而晦气。
      ④参加软化剂能够下降胶料的缩短率、且有进步胶料与挤出机桶间的润滑作用而进步胶料的挤出功能。    
     三、压延功能9 M6 u1 W0 L3 \' _! n; X9 R# w4 g% I
         压延和挤出对胶料的许多功能要求大体相同,不同的压延类型对胶料的合作系统要求也不尽相同。压延大体分三种类型:胶片的压延、纤维帘线(布)的压延、钢丝帘线(布)的压延。但大体对胶料的要求整体相同,比方混炼胶要操控恰当的含胶率、门尼粘度、格林强度、可塑性、弹性、胀大率、缩短率等。含胶率高,弹性形变就大,压拖延的缩短率大,影响压延物的外表质量;门尼粘度高、可塑度低时,活动性差,压延物缩短率也高,外表质量就差;格林强度高,进胶简略、进胶速度快、出胶时胶料不简略被拉断,压延功率进步;胀大率或缩短率较大,则压延进程的尺度操控就比较困难,且压延物的外表将会变的粗糙、不润滑。; D; ?- I( b( b4 N/ G! C
      ①不管哪种压延,含胶率都不要太高。含胶率高,压延速度要慢一些;含胶率低、可塑度高则能够供给压延速度。, R6 Q( l. ]0 a+ f7 @3 }
      ②生胶的种类对压延作用至关重要。NR是最适合压延的胶种,压延物外表润滑、平整、厚度均匀、少气泡且缩短率也比较低。而大多数合成橡胶的压延都比较困难,需求经过操控辊温、辊速才能够。所以,在有必要运用合成橡胶时,配方中最好并用部分NR来进步压延功能。SBR\IIR\NBR\BR等压拖延缩短率都比较大,形成压延物外表粗糙;CR\EPDM\CSM等简略粘辊、焦烧、掉皮等不良现象。, |7 c) X; t3 k9 u- W; g; [6 S2 |
      ③尽量选用软质炭黑、热裂法炉黑或其他活性较高的无机填料,如碳酸钙、陶土等;参加一些片层结构的活性填料对压延作用的进步有利,压延效应的存在使得压延物在压延方向上进步拉伸强度,缩短率下降,压延物外表润滑、平整、尺度稳定,如滑石粉、石墨及近年市道呈现的一种叫强威粉的片层纳米无机填料。
     ④恰当增加软化剂的合作量能够进步压延性。古马隆、沥青、油膏、操作油的参加对胶料的可塑度进步十分有利,还能够下降胶料的缩短率。
     ⑤合作系统中能够参加一些防焦剂。压延时一般都是热供料,胶料在辊子上堆积过多时及压延温度高时简略发作焦烧现象,防焦剂的参加能够减小焦烧的发作。
     ⑥避免配方中各合作系统受潮。受潮后,混炼胶在压延时简略发作气泡,对压延物的质量影响严峻。5 ^2 p1 D! d) q+ L( N' S6 j
      ⑦纤维帘线(布)的压延胶还要求二者的粘合力好、胶料的浸透性好并简略覆胶。% a0 d2 ?# q  W( U$ ~
      a、贴胶相对简略,要求合作系统的可塑度恰当大些即可。
     b、擦胶则对胶料的要求高些,配方中含胶率要高,包辊性要求高,对纤维帘线(布)的浸透要好。此外,无机填料的种类应考虑擦胶的厚度进行调整,薄擦胶可选硬质填料如白炭黑、碳酸钙、硬质陶土等,厚擦胶则可选用软质陶土、锌钡白等能够使胶料变软的的填料;增塑剂宜选用液体古马隆和松焦油系;合作系统中参加年和系统。
     ⑧用于钢帘线(布)的压延胶要求定伸应力比较高和粘合性好。配方系统应该以NR等强度比较高的橡胶为主,且应该参加年和系统(间甲白、粘合树脂、钴盐等),填料增加、少用增塑剂使胶料的变硬。+ g( p0 ]3 f  ]9 S! b+ Y8 ~
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 四、注压(打针)功能, ~4 \7 [0 i0 C8 e
      因为注压工艺特殊性,需求对胶料的门尼粘度、焦烧时刻和硫化速度有着相对严厉的要求。前二者是衡量胶料打针才能的首要目标。只要打针才能高的胶料才能用于打针。门尼粘度对应的胶料的活动性、焦烧时刻和硫化速度三者要归纳考虑以到达最佳的注压功能和出产功率。: x9 N( i9 U+ \) x, b
①生胶以NR、SBR等通用橡胶为佳,这些胶料易充模、硫化时刻适中,EPDM、CR则硫化时刻长不太适合做注压胶。5 P% N2 G) \& e
②填料以选用半补强炭黑、陶土、碳酸钙、云母等优先,注压的进程是高压进程,胶料生热很高,简略焦烧,假如选用高补强、粒径细的炭黑则生热更严峻。别的,增加量不易过大,对胶料的活动性会有影响。* v5 Q3 n! }. M5 F5 M
③软化剂的参加能够进步胶料的活动性,充模时刻缩短,但胶料生热性会下降、胶温不高、硫化时刻延伸。8 h; L; B1 F7 D' n
④防老剂需用到耐热老化、抗返原性的种类,如RD、4010等

⑤硫化系统要做到焦烧时刻长、硫化速度快、硫化平整期长的要求,挑选有用、安全的硫化系统为上。

⑥胶料的门尼粘度不能太高,一般65以上的就很难用于注压。40~60为宜,太高影响注压时刻、焦烧性加大;太低充模时刻虽缩短,但胶料的硫化时刻往往增加。 

                          

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