硅橡胶工艺教材(1)

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❖无论是一段混炼还是两段混炼,在混炼操作时,都先 沿驱动端加入生胶、母炼胶或并用胶,然后根据配方加 入各种配合剂进行混炼。
❖在吃粉时注意不要割刀,否则粉状配合剂会侵入前辊 和胶层的内表面之间, 也会通过辊缝被挤压成硬片,造 成混炼困难。
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当所有配合剂吃凈后,加入余胶,进行翻炼,翻炼操作方 法主要有:
(1)薄通法 (2)三角包操作法 (3)斜刀法(八把刀法) (4)打扭操作法和割倒操作法 (5)打卷操作法
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工艺条件对混炼效果的影响
有以下几个重要影响因素:
(1)容量 (2)辊距 (3)辊速与速比 (4)辊温 (5)加料顺序 (6)混炼时间
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开炼机混炼不同橡胶的最佳温度条件
▪保证原材料不吸潮,不变质。
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塑炼
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橡胶加工过程
❖橡胶的弹性给工艺加工带来很大困难,必须 把生胶由弹性状态变为可塑性状态,这个过程
称为塑炼。生胶的塑炼
❖有开炼机低温塑炼,密炼机和螺杆挤出机高 温塑炼,添加塑解剂塑炼。 ❖橡胶的可塑性不宜太大,太大会使橡胶制品 的机械强度降低,永久变形增大,耐老化性、 耐磨性和弹性降低,因此要防止生胶塑炼过度, 要在满足工艺性能要求下,具有最适当的可塑 度。
蜡等
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(三)橡胶的补强和填充体系
▪ 橡胶必须加入一些非常微小的刚性粒子,才能有足 够的强度,才能有好的加工性能,又可以降低成本。
▪ 1.黑色补强填料——炭黑(乌烟) ▪ 到目前为止,所有填料中,炭黑对橡胶的补强加工
性能最好,所以绝大部分橡胶制品都是黑色的。浅 色制品和彩色制品综合性能一般都不如黑色制品。 ▪ 塑料不加补强剂已有很高强度,只需要加填充剂降 低成本,因此大多数塑料制品是彩色的。
❖配合剂种类繁多,包括以下几大体系: ❖采购部-名称 炼胶部-代号
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(一)橡胶硫化体系
▪ 1.橡胶硫化剂
▪ 硫化剂在所有配合剂中最重要,是它通过化学 反应使橡胶从塑性粘流状态变成高强度弹性状 态 (啤塑时的高温条件使该反应发生)。硫 化剂在混炼过程后期加入。
▪ 2.常用硫化剂(化学工程师根据微观结构分类) ▪ (1)硫磺(绝大部分通用胶采用) ▪ (2)过氧化物类(即俗称熟水类) ▪ (3)特种橡胶专用硫化剂(如硫化剂F,双酚AF)
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(五)其它配合剂
▪ 4.阻燃剂 ▪ 5.抗菌剂和防霉剂 ▪ 6.偶联剂:提高橡胶和填料的结合 ▪ 7.其它:现在越来越多功能性添加剂
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对配合剂的要求
▪配合剂对橡胶制品质量有很大影响,必须满足以下要 求: ▪(1)具有高度分散性,配合剂易于与生胶混合均匀, 橡胶制品质量也就越好; ▪(2)容易被生胶湿润,与生胶有良好的亲和力和相 容性; ▪(3)水分不能超标,否则会导致起泡、脱层等毛病; ▪(4)不能含有外来杂质,或能对生胶加速老化的有 害金属,如铜、锰等; ▪(5)不应含有无机酸和能溶于水的盐类,这些对设 备和模具有腐蚀作用。
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橡胶可塑度的测定方法
▪物体加外力产生变形,当外力去掉后,变形一点也不恢复, 这是完全的塑性体,变形完全恢复则是完全弹性体,橡胶介 于二者之间,未硫化胶偏于塑性体,硫化胶偏于弹性体。
▪将来会从塑炼工序就开始进行控制,要保持可塑度 和门尼粘度的稳定。
▪测定方法有:
▪1.压缩型可塑计
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丁基橡胶混炼工艺(IIR)
❖丁基橡胶的内聚强度低,自粘性差,包辊性差,与其它 橡胶兼容性差,混炼丁基橡胶之前彻底清洗机台,以免 混入其它生胶,影响胶料质量,丁基橡胶混炼时,配合剂 分散困难。
❖开炼机焜炼时,采用引料法(即待引料胶包辊后再加 生胶和配合剂)或薄通法,将配方中一半生胶以小辊矩 反复薄通,待包辊后再加入另一半。
▪保持操作条件的恒定!
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混炼工艺
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混炼工艺
▪就是将各种配合剂均匀地分散在橡胶中,使胶料 成分完全均匀一致。 ▪硫化剂分散不均,就会使硫化曲线相差很大; ▪炭黑分散不均就会使门尼粘度相差很大。
▪整体混炼不好也会在各种物理及物化指标上反应出来。
▪这些都可以检验出来,以评价胶料性能的一致性。
▪3.其它填充剂:基本不起补强作用,主要降低成本,还 可通过加工性能。 ▪(1)碳酸钙 ▪(2)陶土 ▪(3)碳酸镁 ▪(4)硫酸钡 ▪(5)立德粉等等
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(四)橡胶的软化(增塑)体系
▪ 1.橡胶的软化(增塑)剂 ▪ 在橡胶中加入后能改善加工性能,并能降低制品硬度的
有机物质。
▪ 2.种类 ▪ (1)石油或煤焦油产品,如环烷油、芳烃油、沥青、石
1) 生胶不能进入辊距或强制压入则成碎块 2)紧包前辊,成为弹性胶带,不破裂 3)脱辊,胶带袋囊状或破裂 4)呈黏流态包辊
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开炼机混炼方法
❖开炼机混炼有一段混炼和分段混炼两种工艺方法。 对含胶率高或天然橡胶与少量合成橡胶,并且补强填充 剂用量少的胶料,通常采用一段混炼法。对天然橡胶与 较多合成橡胶并用,且补强填充剂较多的胶料,可采用 两段混炼法,以便两种橡胶与配合混炼得更均匀。
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密炼机混炼工艺参数
✓大批量生产胶料时,主要应用密炼机。
✓密炼机的基本参数:密炼机容量、转子转速、 胶料承受的压力,功率。
✓混炼过程的特征取决于密炼室的体积填充度、 密炼机的上顶栓压力、转子的转速和温度。一 般填充系数为0.6-0.8。
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密炼机混炼工艺过程
✓普遍采用二段混炼法,在密炼机中一段混炼, 不加硫化剂冷却下片,存放一段时间再在开炼 机上加入硫化剂。
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塑炼工艺条件举例
▪22寸开炼机塑炼NR为例,其工艺条件:炼胶 容量50-55升;时间15min;辊温 前辊55- 60℃ ,后辊50-55 ℃ ;速比1: 1.15;薄通 7次(1.5mm辊距),辊距放宽至9mm后下片, 冷却后备用。
▪塑炼胶经检验后可塑度为0.34±0.005。
▪(1)威廉姆可塑计
▪(2)德弗可塑计
▪2.旋转扭力型可塑计
▪门尼粘度计
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几种合成胶的塑炼
▪NBR:粘度高,可塑度低,韧性大,生热多,塑炼 困难,一般采用低温薄通的方法(30-40℃ ), 容量为NR的1/2-1/3左右。
▪IIR:塑炼困难,采用低温、小辊距操作,温度升高 时,割下胶片,冷却后再塑炼。关键是必须注意清 洁,塑炼前应清楚其它不饱和橡胶残余物,以免混 入后影响质量。
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▪炭黑的品种和分类 ▪(1)主要根据微观粒经的大小(可通过仪器测出), 用数字分类,如N220,3N30,N550,N990等数字越 小,粒子越细,补强性能越好,但加工性能也越差,硬 度上升也越快。 ▪(2)还有一些专用炭黑,如导电炭黑等
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▪2.白炭黑(白乌) ▪主要用于硅橡胶中,补强性能也很好,但加工性能差, 加入量不能太多。
✓停放的时间对于二段混炼的质量非常重要。 在较低的温度下,胶料变硬,在二段混炼时再 次受到激烈的机械作用,将一段混炼时没有混 炼均匀的配合剂粒子(主要是炭黑粒子)搓开。 加入不把胶料冷透,二段混炼效果则失去意义。
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密炼机混炼过程终点控制
✓通过下列参数控制
✓给定的混炼时间; ✓给定混炼室的最高温度,达到这一温度自动 排料; ✓给定单位能耗,即达到给定能耗水平后自动 排料。
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▪3.促进剂(数十种以上) ▪(1)促进剂的作用:使硫化剂反应加速 ▪(2)促进剂的类型和选用原则
▪化学家按结构分类,工艺人员按酸性、中性、碱性 分类,或按超速、中速、慢速分类。
▪(3)常用促进剂:M,DM,TT,CZ,BZ,NOBS,NA22等等 ▪4.活性剂 ▪(1)活性剂的作用:使促进剂反应加速 ▪(2)活性剂种类:主要就是氧化锌(ZnO)氧化镁 (MgO)和硬脂酸 ▪5.防焦剂 ▪(1)防焦剂的作用:使硫化开始时间延迟,又不 影响总硫化时间
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Hale Waihona Puke Baidu胶配方知识
▪(1)配方以上各种组分的比例 ▪(2)胶料配方的表示方法及换算关系 ▪(3)配方及物性指标的关系
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橡胶配料工艺
▪配方再好,也要通过配合工序的精确无 误的计量来加以兑现,如果用错了配合 剂,将造成不可补救的损失。
▪原材料配合的公差以及配料误差对混炼 工艺、质量有很大影响,要保证精度要 求。
▪混炼胶不稳定就会给啤塑工序带来严重影响。
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开炼机混炼
❖开炼机混炼生产效率低、劳动强度大、操作安全性 差、粉料飞扬损失大、污染环境、胶料质量不高,所以 在大规模生产中已不采用。
❖但其灵活性大,适用于多品种、小批量生产,尤其适用 于特种胶料和某些生热大的合成橡胶、硅橡胶和混炼 型聚氨酯橡胶以及彩色胶料的混炼。所以开机混炼仍 然占有一定的位置。
❖若采用密炼机混炼时,装胶容量比其它橡胶大些,填 充系数取70%-75%,排胶温度在105-110℃以下,胶片 后要注意干燥,因为水会促进其交联,导致焦烧。
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开炼机加料顺序
❖先加入生胶及固体软化剂,其次加入促进剂、 活性剂、防老剂,再加补强填充剂、液体配合 剂。如果补强填充剂和液体软化剂较多时,可 以分批加入。最后加入硫磺。
❖想一想为什么?
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开炼机混炼历程
开炼机混炼可分为包辊、吃粉、翻炼三个阶段。
▪包辊是开炼机混炼前提。由于生胶的性质和混炼工条 件不同,混炼时生胶在开炼机辊筒上的行为有四种状态。 如下图所示。
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2020/11/30
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橡胶加工过程
生胶
塑炼
密炼机或开 炼机混炼
配合剂
开炼机加硫
硫化成型(压 机或注塑机)
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橡胶配合剂
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配合剂部分要求
❖熟悉橡胶配合剂的分类、性质、用途 ❖懂得橡胶配合剂对工艺性能和成品性能 的影响 ❖简单了解配合剂的主要作用机理
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影响塑炼的因素
▪塑炼对后期的混炼、对混炼胶的门尼粘度影 响非常大,为保持胶料的稳定性,必须严格执 行工艺条件!! ▪开炼机塑炼
▪辊距、滚筒转速与速比、温度、时间和炼胶容量必 须按照工艺要求,不可随意!
▪密炼机塑炼
▪以高温氧化占优势,因此与温度的关系最为密切, 还取决于时间、转速、压力等因素。
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几种橡胶的混炼工艺
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丁腈橡胶混炼工艺(NBR)
❖NBR在混炼时发热量大,配合剂难于分 散。
❖NBR在开炼机上混炼时,应采取低温、 小容量、小辊矩、慢加料的操作方法,以 促进配合剂的均匀分散。
❖NBR若用密炼机混炼,应加强混炼室冷 却,炭黑和酯类软化剂要分批交替加入, 排胶温度不得高于130℃。
❖丁基胶包冷辊,粘辊要升高辊温,脱辊要降低辊温, 速比不能超过1:1.25,否则空气易混入胶料中,引起 产品起泡。
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氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)
❖特种胶基本上都采用开炼机混炼。
❖氯磺化聚乙烯橡胶具有热塑性,加工中随着胶料温度 上升,粘度迅速下降, 氯磺化聚乙烯橡胶采用开炼机混 炼时,包辊性良好,但因生热大,应注意冷却,辊温保持 在40-70℃范围内。
油树脂、古马隆树脂等 ▪ (2)植物油系,如松焦油、松香、大豆油等 ▪ (3)合成酯类,如DOP、DBP、DINP、TP-95等
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▪ 1.着色剂(色(粉五))其它配合剂
▪ (1)着色剂的作用和要求:耐热、耐日光要好 ▪ (2)无机着色剂 ▪ (3)有机着色剂 ▪ 2.发泡剂 ▪ (1)发泡剂的作用和要求:发孔要均匀可控 ▪ (2)无机发泡剂 ▪ (3)有机发泡剂 ▪ (4)发泡助剂 ▪ 3.隔离剂、脱模剂:不能影响产品表面 ▪ (1)无机隔离剂、脱模剂 ▪ (2)有机隔离剂、脱模剂 ▪ (3)聚合物隔离剂、脱模剂
▪(2)常用防焦剂:常用只有PVI(或CTP)
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(二)橡胶防护体系
▪ 1.橡胶的老化:有的变硬、有的发粘、有的龟裂 ▪ (1)橡胶的热氧老化 ▪ (2)橡胶的臭氧老化 ▪ (3)橡胶的疲劳老化
▪ 2.橡胶防老剂 ▪ 常用防老剂:A,D,4010,4010NA,264,SP,MB,7F,石
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