橡胶配合与混炼

　　所谓“配合”就是将按照经过设计的配方，把所需要的原料进行称量。主要原料是橡胶，炭黑和石蜡油等。

　　所谓“混炼”就是把称量好的各种原料经过机械方法与橡胶均匀的混合在一起的过程。而这个过程终结后得到的产品就是混炼胶。

　　橡胶的混炼及混炼工艺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，使之处于包辊状态，以便进行混炼。

　　加料顺序是提高开炼机混炼质量的一个重要因素。加料顺序不当会导致分散不均匀，脱辊、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）。

　　湿法混炼：

　　简单的说，湿法混炼技术是指将经过预先加工的炭黑、白炭黑等填料制成水分散体，在液态下与橡胶胶乳充分混合，再经凝聚、脱水、干燥等过程生产橡胶混炼胶的方法。与传统的将干胶与炭黑、白炭黑等配合剂在密炼机中进行多段干法混炼完全不同。

　　白炭黑湿法混炼共沉胶制备的关键技术包括：天然胶乳的预处理；白炭黑的表面处理及水分散体的制备、白炭黑填充量的控制；天然胶乳与白炭黑水分散体的液态混合、分散、絮凝和干燥等工艺过程的全自动化贯通。

　　湿法混炼橡胶新材料新技术的优势主要有：橡胶工业绿色制造、节能减排的重要措施；满足绿色轮胎大量添加白炭黑的需求；提高白炭黑在橡胶中的分散度，改善胶料的物理机械性能。

　　湿法混炼概述

　　许春华 毕业于复旦大学高分子专业，曾任北京橡胶工艺研究设计院副院长和中国橡胶工业协会副会长，教授级高工，长期从事橡胶新材料开发应用研究，下面，就让我们一起来看看许春华对于湿法混炼橡胶新材料工艺技术的看法与观点。

　　记者：目前，在我国的橡胶业加工混炼过程中，大多采用密炼机干法混炼方式，对于湿法混炼少有提及，您可否先给我们简单介绍下湿法混炼技术的概况？

　　许春华：在橡胶胶料加工过程中，混炼是最关键的工序，通过混炼将天然橡胶、合成橡胶、补强材料、硫化材料、防老化材料等十数种配合剂均匀混合，制成混炼胶料，成为生产各类橡胶产品的原料，因此，混炼胶性能和混炼工艺直接影响橡胶产品的加工性能和产品的各项使用性能。混炼工艺也是橡胶加工中能耗最高的工序，占轮胎生产过程全部能耗的40％。

　　但目前我国橡胶工业仍沿用能耗高、产业链长、环保差的机械干炼法，在密炼机中对橡胶／填料／配合剂进行多段混炼，制造每吨混炼胶耗电约400 kW·H，年耗电平均达50亿kW·H，约合人民币近40亿元。因此，混炼工艺的创新改造、节能混炼工艺的开发成为橡胶行业中节能措施的重中之重。混炼工艺的创新主要是将目前的间歇法混炼向连续法混炼工艺发展，其中低温一次法混炼和湿法混炼技术是发展前景最好、节能效果最显著的工艺技术。其他还有串联式密炼机、螺杆挤出等混炼技术，这里重点讨论白炭黑湿法混炼技术；

　　简单的说，湿法混炼技术是指将经过预先加工的炭黑、白炭黑等填料制成水分散体，在液态下与橡胶胶乳充分混合，再经凝聚、脱水、干燥等过程生产橡胶混炼胶的方法。与传统的将干胶与炭黑、白炭黑等配合剂在密炼机中进行多段干法混炼完全不同。

　　天然胶乳是橡胶胶束粒子在水中的悬浮体....