常见的橡胶混炼工艺概述
正 文
橡胶的混炼就是将各种配合剂借助炼胶机机械力的作用,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。
1、天然橡胶的混炼
天然橡胶是生胶塑炼的主要胶种,用开炼机和密炼机进行塑炼均能获得良好效果。用开炼机塑炼时,通常采用低温(40~50℃)薄通(辊距0.5~1 mm)塑炼法和分段塑炼法效果最好。用密炼机塑炼时,温度宜在155℃以下,时间约在13 min左右。塑炼时间增加,塑炼胶的可塑性随之增大。但不要过炼,否则可塑性变得过高而使物理机械性能下降。
天然橡胶塑炼时常加入促进剂M作塑解剂,来提高塑炼效果。促进剂M 对开炼机塑炼和密炼机塑炼都适用。天然橡胶塑炼后,为使橡胶分子链得到松弛(俗称恢复疲劳)和可塑性均匀,需停放一定时间(4~8 h),才能供下道工序使用。目前国内使用的天然橡胶主要品种有:国产烟片胶和标准胶,进口烟片胶和马来西亚标准胶等。
由于上述胶种的初始门尼粘度不同,欲获得相同的可塑性,所需的塑炼时间当然不同。其塑炼时间按长短排列的顺序为:进口烟片胶>国产烟片胶>国产标准胶>马来西亚标准胶。恒粘和低粘标准马来西亚橡胶、充油天然橡胶、轮胎橡胶、易操作橡胶的初始门尼粘度较低(一般小于65),可不经塑炼直接混炼。
天然混炼胶(NR)具有综合性好的物理机械性能,在常温下具有很高的弹性,弹回率可达50%~85%以上。天然胶还具有较高的机械强度,很好的耐屈挠疲劳性能,滞后损失小,多次变形下生热量低,撕裂强度高,耐磨性和耐寒性良好,以及良好的气密性、防水性、电绝缘性和绝热性。天然胶的耐碱性好,对一般酸的抗耐性也较好,但不耐浓强酸,并且天然胶还有很好的工艺加工性能。天然橡胶具有良好有混炼性能,包辊性良好,生胶强力和初粘性较高,塑性、并用性及对配合剂的浸润性都较好,胶料的塑性增加速度快而且生热量低。因此,对配合剂的湿润性好,吃粉快,分散也比较容易;混炼时间短,混炼操作工艺易于掌握。但天然胶对混炼时间较敏感,混炼时间过短,混炼胶表面会呈现颗粒状, 造成压延挤出困难;混炼时间过长,又会导致过炼。开炼机混炼,辊温在45~55℃之间,前辊比后辊高5℃。密炼机混炼多采用一段混炼法,排胶温度在120℃以下。
2、丁苯橡胶的混炼
丁苯橡胶(SBR)又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能,加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶,有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良,可与天然橡胶及多种合成橡胶并用。
丁苯橡胶在混炼时配合剂分散困难,电能消耗大,生热大,胶料质量受温度的影响较大,所以在制造丁苯橡胶胶料时,应针对其特点而规定混炼条件。在开炼机混炼时,较适宜的方法是将配方中的炭黑制成母炼胶直接加入,掺用丁苯橡胶的胶料,在未加配合剂以前,要求丁苯橡胶和天然橡胶先混合均匀后再加入。由于丁苯橡胶对配合剂的湿润性比天然橡胶差,故混炼时间较天然橡胶延长。以22 in(55.9 cm)开炼机混炼胎面胶为例,若采用炭黑母炼胶,混炼时间为25~30 min。不采用炭黑母炼胶, 其混炼时间可适当延长。辊温不宜过高, 一般前辊55℃以下,后辊50℃以下为宜。胶料温度在55~60℃左右。容量的选择视丁苯橡胶的掺用量而定,掺30%的丁苯橡胶,其容量与天然橡胶相同;掺50%的丁苯橡胶,其容量可适当减少。
丁苯橡胶混炼时生热大,升温快,因此混炼温度应比天然橡胶适当低些。配合剂在丁苯橡胶中较难混合分散,故混炼时间要比天然橡胶长。用开炼机混炼包辊性较好,但易包冷辊,因此前辊温度应比后辊温度低5~10℃。需增加薄通次数和进行补充加工,以利配合剂的均匀分散,用密炼机混炼应采用两段混炼,容量应小些。混炼时间过长,可塑度变化不大,但会产生凝胶,影响物理机械性能。排胶温度要低于130℃。
3、顺丁橡胶的混炼
顺丁橡胶内聚强度低,粘附性自粘性较弱,在混炼过程中,生胶呈破碎状, 配合剂分散不良,易发生脱辊。顺丁胶在开炼机上混炼不易压合成片,且容易脱辊,故宜采用小辊矩、低辊温(40~50℃)混炼。为使配合剂均匀分散,需进行补充加工,用密炼机混炼时,容量可增加10%,混炼温度也可稍高,以利于配合剂分散,排胶温度一般在....
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