丁苯橡胶的塑炼和混炼

丁苯橡胶的塑炼和混炼

宋啸

北京石油化工学院高063班

摘要：简单介绍了乳聚丁苯橡胶的塑炼和混炼方法。

关键词：丁苯橡胶塑炼混炼

丁苯橡胶是产量最大的通用合成橡胶，是橡胶工业的骨干产品，它是合成橡胶第一大品种，综合性能良好，价格低，在多数场合可代替天然橡胶使用，主要用于轮胎工业，汽车部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。下面介绍丁苯橡胶的两种加工技术——塑炼和混炼。

1 丁苯橡胶的塑炼

丁苯橡胶可以通过调节平均分子量来改善其加工性能，一般来说，丁苯橡胶的门尼粘度多在35—60之间。因此丁苯橡胶也可不用塑炼。但实际上经过塑炼后，可增进配合剂的分散性，有助于提高产品质量。特别是海绵橡胶创品，丁苯橡胶经过塑炼后，容易发泡，且泡孔大小均匀。因此，丁苯橡胶与天然橡胶一样，塑炼也是重要工艺之一。

1.1塑炼与分子量分布

丁苯橡胶的加工性能不仅受微观结构如顺式、反式及乙烯型等的影响，而且也受其平均分子量与分子量分布的影响。经过塑炼后，橡胶分子量中的大分子发生解聚，使得平均分子量降低，加工性能改善。研究表明丁苯橡胶比在相同条件下薄通的天然橡胶塑炼效果小，但高粘度的丁苯橡胶有较明显的塑炼效果。

1.2塑炼条件对塑炼效果的影响

丁苯橡胶塑炼时，炼胶机的辊筒转速、速比、辊距及橡胶混度等各种条件对塑炼效果均有影响。

辊筒速比愈大，亦即前后辊筒平均转速愈快，则塑炼效果亦愈大。此时也意味着橡胶通过辊缝次数愈多，塑炼效果愈好。另外根据炼胶机的塑炼条件，存在一定的极限粘度。随着辊筒平均转速的增加，辊距的减小及橡胶温度的降低极限粘度值也低。要想在某个极限粘度以下进行塑炼时，需要变换塑炼条件以适应低极限粘度要求。

辊筒大小对塑炼效果没有多大影响，而辊距大小确有显著影响。辊筒温度愈低，塑炼效果越大。辊距愈小，速比愈大，塑炼橡胶的门尼粘度愈低。

1.3塑炼条件与凝胶生成

塑炼温度对丁苯橡胶的塑炼效果影响颇大，当塑炼辊温超过120o C时，会迅速产生凝胶。在150o C时凝胶生成可高达44.3%，一般认为，在这么高温度下生成的凝胶属于自动氧化类型。凝胶含量与门尼粘度之间不一定成比例，在凝胶含量非常高时，会出现假门尼现象，门尼粘度反而会低。另外辊筒收缩性与凝胶含量关系也不大，与上述门尼现象相似。

1.4塑炼对硫化橡胶的影响

对不同塑炼程度的丁苯橡胶1502和丁苯橡胶1507进行温炼，其硫化橡胶橡胶物理性能要有所变化，研究结果表明，在塑炼过度时有降低抗张强度的趋向。

2 丁苯橡胶的混炼

丁苯橡胶混炼系指在其塑炼胶中均匀混入硫化剂、补强剂、软化剂等配合剂的作业。混炼胶质量对最终产品物理性能有直接影响，因此要认真操作。丁苯橡胶在设计时虽已考虑了使其易于加工，但由于聚合温度、乳化剂种类、结合苯乙烯含量及凝聚剂种类等制造条件的变化，也会产生种种性质上的差别。因此日本工业标准(JIS)在丁苯橡胶的试验方法中规定了

详细的标准混炼方法。

2.1 JIS规定的丁苯橡胶混炼方法

丁苯橡胶胶料用试验开放式炼胶机混炼，按下述操作顺序进行。

(1)塑炼胶在辊距0.20±0.05毫米下薄通2次(不包辊)。

(2)放大辊距到1.4±0.1毫米，胶料包辊以后，进行左右交替3/4搁胶。

(3)加硕脂酸。

(4)均匀分批加入炭黑。当炭黑加入一半之后，将辊距放大到1.6毫米，左右3/4捣胶各1次。然后加入剩余炭黑，待炭黑全部加完后，将辊距放大到1.9毫米，再从两边各捣胶1次。

在炭黑没有全部混入橡胶之前，不能进进捣胶。

从辊筒上落到炼胶机底盘上的炭黑应及时收集起来加到辊筒上。

混炼No.3配方时，当硅酸钙加入一半后即从两边各作3/4捣胶，然后将混炼胶料移到后辊筒上，继续加完全部硅酸钙后进行左右3/4捣胶3次，方转入下一操作。

(5)辊距调到1.9毫米，加其它配合剂，向时要注意防止飞扬。

(6)从左右两方进行3/4捣胶3次。

(7)从辊筒上将胶料刻下，辊距调到0.75±0.15毫米，再使整个胶料通过辊距6次。

(8)混炼胶在7毫米厚度下出片、过秤，重量误差应在配方量的±1％以内。

(9)混炼胶冷却2小时后，用试验开放式炼胶机在辊距0.20±0.05毫米下薄通10次，然后将辊距调到1.4毫米使胶科包到前辊筒上，按3/4捣胶左右往返3次后下片，胶片收缩后的厚度约为2.2毫米，放置1—6小时后送去硫化。

所谓3/4捣胶是将胶料在辊筒工作面长度之3/4处切断后，使胶落到底盘上，至辊缝间无积胶后再翻捣上去，这种操作左右交替一次约30秒钟。

在混炼No.10配方时要将辊距调到1.9毫米时再包辊，胶料进行不割胶的塑炼。

2.2 混炼条件对物理性能的影响

前已述及，即使规定了丁苯橡胶的标准混炼方法，但实际上还会由于设备条件如炼胶机的规格、辊筒速比、回转速度等，以及人为因素如辊距、混炼温度、混炼时间和加料顺序等的变化而产生硫化橡胶物理性能上的波动。分析其原因不外乎炼胶过程中使橡胶分子链断裂，配合剂分散不匀或配合剂中水分影响以及聚合物凝胶和结合凝胶(填充剂凝胶)的生成等。

一般来说，薄通得好时物理性能提高。另外，炭黑及白炭黑等配合剂中的水分会缩短焦烧时间与加快硫化速度。

在密炼机混炼时，混炼温度、混炼时间、转子速度、上顶栓压力以及加料方法等对配合剂的分散性和加工性及硫化橡胶的物理性能等都有一定影响。

在丁苯橡胶中混炼炭黑或白炭黑等活性补强剂时，由于混炼条件变化会生成结合凝胶。一般是炼胶温度提高则凝胶生成也多。将炭黑混炼胶薄片在不同温度下加热一小时生成的结合凝胶量随温度提高而急剧增加。结合凝胶可提高胶料定伸强度与抗张强度，但凝胶量大时会降低加工性能。

2.3 母炼胶法

橡胶配合中某些用量较少的配合剂。例如着色剂或者混炼中容易飞扬而污染环境的炭黑，以及难于混炼操作的油等，往往是将其预先与丁苯橡胶胶乳混合共凝聚成湿法母炼胶，或者将丁苯橡胶(干胶)与配合剂用密炼机混炼制成干法母炼胶后再行使用。在湿法母炼胶中有着色剂母炼胶、木质素母烁胶，炭黑母炼胶、油母炼胶(充油橡胶)、高苯乙烯母炼胶等。干法母炼胶有炭黑母炼胶、白填充刑母炼胶及着色剂母炼胶等。

使用母炼胶的优点是配合剂分散性好，可提高混炼效率，节约电能，并防止因配合剂飞