橡胶类产品母料加工工艺

密炼机塑炼的主要影响因素：转子转 速、温度、时间、容量和上顶栓压力
密炼机
温度： 密炼机塑炼为高温塑炼 ，温度一般在 120 ℃以上 。随着塑炼温度的提高， 胶料可塑度几乎按比例迅 速增大。但是温度过高会
可 塑 度
导致橡胶分子过度降解，
使物理机械性能下降。
密炼机
时间： 与开炼机不同，生胶的可
塑性随在密炼机中塑炼时间的
增长而不断地增大。但到后期 ，可塑度增长放缓，可根据实 际情况确定塑炼时间。
密炼机
转子转速： 一定温度条件下，塑炼胶可塑度随转子转速的增加而增
大。但是，转子转速不宜过快，否则会使生胶温度过高，致
使橡胶分子剧烈氧化裂解，或引起支化交联而产生凝胶。
密炼机
装胶容量： 密炼机塑炼时，必须首先合理确定装胶容量(称工作容量
螺杆机塑炼的特点是高温下连续进行。在螺杆机中， 生胶一方面受到螺杆的强烈机械搅拌作用，另一方面 由于生胶受螺杆与机身间的摩擦而产生大量热，温度 可高达150-180℃，从而加速氧化裂解，获得塑炼效
果。
螺杆机塑炼的主要影响因素： 机温、胶温、填胶速度、出胶空隙
螺杆机塑炼
C、螺杆机塑炼 螺杆机塑炼具有连续化、自动化程度高，生产能 力大，劳动强度低等优点。最适用于生胶品种少、耗 胶量大的大规模工业生产。 但从目前国内使用螺杆机塑炼来看，还存在一些如 排胶温度高、塑炼胶热可塑性大、可塑性不均匀(夹 生现象)和较低等缺陷，因此在应用上受到一定限制。
薄通塑炼法、包辊塑炼、分段塑炼法、化学塑解剂法。
开炼机
开炼机塑炼的主要影 响因素： 辊温 辊距 辊速 时间 容量
开炼机
辊温：
开炼机塑炼为低温塑炼，为提高塑炼效果，应加强辊
筒的冷却，严格控制辊温。 生产中，由于辊筒冷却受到各种条件的限制，如辊筒 导热性差和冷却水温度不易降低等，使辊温不易达到理想 要求。因此，采用冷却胶片的方法是提高塑炼效果的有效
硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用，降低硫化 所需温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理 机械性能。 硫化促进剂的种类很多。无机类硫化促进剂 (如氧化铅，氧化镁等）硫化效果较差，已被淘汰。 目前主要使用有机类硫化促进剂。
橡胶配合剂
防老剂
橡胶的老化：橡胶在加工、贮存和使用过程中，由于受
到各种外界因素（如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、
混炼 二、混炼：将配合剂加入到橡胶中去制成混合胶。
为了提高橡胶产品使用性能，改进橡胶工艺性能和降低
成本，必须在生胶中加入各种配合剂。混炼就是通过机械作
用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。
混炼是橡胶加工过程中最易影响质量的工序之一。混炼
不良，胶料会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过低或过
高、燋烧、喷霜等现象，使后续工序难以正常进行，并导致 成品性能下降。
惰性填充剂增加胶料体积，节约成本，改善加
工性能。
云母粉、滑石粉、沉淀碳酸钙、硫酸钡。
橡胶配合剂
软化剂和增塑剂
目的：改善橡胶的加工和成型性能，增加橡胶的塑 性。
物理增塑剂：使橡胶溶胀，增大橡胶分子间的距
离，降低分子间的作用力，从而使胶料的塑性增
加。
化学增塑剂：加速橡胶分子在塑炼时的断链作用， 并使已断链的橡胶分子趋于稳定
混炼
分散程度的提高与配合剂的表面性质有着重要的联系。
配合剂类别虽多，但依据表面性质基本分为两类：
亲水性配合剂：碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡、陶土、氧化锌、 锌钡白、氧化镁、氧化钙和其它碱性无机物等。这类配合 剂的表面特性与生胶不同，两者界面极性相差很大，因此 与生胶作用的活性较小，不易被橡胶润湿，在混炼中难以 均匀分散； 疏水性即亲胶性配合剂，如各种炭黑。这类配合剂粒子表 面特性与生胶相近，两者界面极性相差较小，相互作用活
• • 优点：生产效率高、操作方便、劳动强度低、可塑度比较 均匀 。 缺点：高温氧化裂解会使胶料的物理机械性能有所下降， 造价较高，占地面积大，设备清理维修较困难。 操作方法：称量→投料→塑炼→排胶→倒合→压片→冷却下片 →存放。
密炼机
密炼机主要部件包括密炼室、转子、 上顶栓、下顶栓、冷却系统、润滑系统、 密封装置和传动装置。
措施，如使用胶片循环爬架装置以及采用薄通塑炼和分段
塑炼等均属于这类措施。
注：合成橡胶的塑炼温度一般为：30～45℃。当添加了化学塑解剂后，为了使化学 塑解剂产生最佳效果，炼胶温度一般以70～75℃为宜。
开炼机
辊距： 辊筒的速度恒定时，辊距减小会使生胶通过辊缝时所受 的摩擦、剪切力、挤压力增大，同时胶片变薄易于冷却。 辊速： 塑炼时，辊筒转速快，即单位时间内生胶通过辊缝次 数多，所受机械力的作用大，塑炼效果好。但辊筒速度过
橡胶分子链断裂的主要影响因素
由于橡胶在塑炼时，遭受到氧、热，机械力和增塑
剂等因素的作用，所以塑炼机理与这些因素密切相关。
机械力的作用 氧的作用 温度的作用
增塑剂的作用
机械力的作用
生胶在塑炼机械剧烈的拉伸、挤压和剪切应力的反复
作用下，长链分子产生局部应力集中，致使分子链断裂，然
后断链的活性自由基为氧或其他自由基受体所俘获而稳定， 变成较短的分子而增加了可塑性。 机械断链一般只对一定长度的橡胶分子链有效，当橡 胶分子量小到一到一定程度后，因内聚力小，链段相对运动 容易，机械力作用产生的切应力小，则不足以使其断裂。
会无效地消耗在橡胶的可逆变形上。为此，需将生胶经过机 械加工、热处理或加入某些化学助剂，使其由强韧的弹性状
态转变为柔软而便于加工的塑性状态。
塑炼结果：
使生胶获得一定的可塑性，适合于混炼等后段工序。
使生胶的可塑性均匀化，使胶料的质量均匀。 改善胶料的流动性，便于压延、压出操作。
塑 炼
塑炼机理：橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使
快，塑炼胶升温快，反而会使塑炼效果下降，同时操作也
不安全。
开炼机
时间： 生胶塑炼效果与时间有一
定关系。在一定的时间范围内
，塑炼时间越长，塑炼效果越 好。超过这个时间范围后，可 塑性趋于平稳。 在用开炼机作包辊塑炼时，般塑炼时间不宜超过20min。
密炼机 B、密炼机
密炼机主要部件包括密炼室、转子、上顶栓、下顶栓、 冷却系统、润滑系统、密封装置和传动装置。
密炼机
上顶栓压力： 上顶栓压力的大小，对塑炼效果影响很大。实验表明，
适当增加上顶栓压力，提高对胶料的剪切力作用，是缩短塑
炼时间的有效方法。当压力不足时，上顶栓被塑炼胶推动产 生上、下浮动，不能使胶料压紧，减小对胶料的剪切力作用 。但压力太大，上顶栓对胶料阻力增大，使设备负荷增大。
螺杆机塑炼
C、螺杆机塑炼
3.橡胶母料的加工工艺
橡胶的主要性能指标
可塑度


门尼粘度
门尼烧焦


抗张强度、定伸强度、扯断伸长率和扯断永久 变形
磨耗 弹性 耐低温性能
橡胶制品的工艺流程图
挤出
塑炼 混炼 百度文库型 硫化
压制
去边
母料加工工艺
塑 炼
一、塑炼：高弹性是橡胶最可宝贵的性能，但却给加工
工艺带来极大的困难，这是因为在加工过程中施加的机械功
•
•
高温塑解剂：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈
高低温通用型塑解剂：硫醇及其二硫化物类、二邻苯甲酰胺二苯基二
硫化物
低温塑解剂起自由基受体的作用，使断链的橡胶自由基稳定，从而生
成较短的分子。 高温塑解剂在高温时分解成极不稳定的自由基，促使橡胶分子生产自
由基，进而氧化断链，起引发剂的作用。
而高低温通用型的塑解剂兼有上述两项功能。
有缓冲减震作用。
对温度依赖性大。 具有电绝缘性。 有老化现象。 需进行硫化。 必须加入配合剂。
表征橡胶物理机械性能的指标
拉伸强度 定伸应力
撕裂强度
伸长率 永久变形 回弹性 硬度
分类
橡胶的分类
按材料来源
按性能和用 途
天然橡胶
合成橡胶
通用橡胶
特种橡胶
通 用 合 成 橡 胶
)。容量过大或过小，都影响生胶获得良好的塑炼效果。容量
过小，生胶会在密炼室中打滚，不能获得有效塑炼；容量过 大会使生胶塑炼不均匀，排胶温度升高，设备因超负荷运转 而易于损坏。装胶容量应根据密炼室壁和转子突棱磨损后的 缝隙大小，通过实验确定。通常，装胶容量为密炼室容量的 55%～75％(即填充系数为0.55～0.75)。
橡胶分子链断裂，降低大分子长度。 橡胶的分子链很长，分子间吸引力大且线性分子之间
存在大量缠结点，大大阻碍了长链分子的位移运动。要增加
橡胶的可塑性或塑性变形，必须使橡胶分子易于发生大分子 链的位移运动，所以减少橡胶分子链的长度（降低分子量）, 是降低分子间作用力、增大橡胶分子的塑性变形的最有效方 法。 一般门尼粘度在60以下的均可不经过塑炼而直接混炼。
塑炼方法
机械塑炼法：采用开炼机、密炼机、螺杆塑炼机
等的机械作用切断分子链而获得生胶可塑性。 化学塑炼法：在化学药品的作用下，使橡胶大分 子链解聚而达到塑化的目的。
塑炼的机器
A、开炼机
•
•
优点：比较机动灵活、投资小、适用于变化较多的场合。
缺点：劳动强度大、生产效率低、操作条件差。
开炼机的两个滚筒的速比：前比后（1：1.15-1.27） 操作方法：
性较大。
混炼
为了提高配合剂(特别是亲水性配合剂)的分散程度，行 之有效的方法是在胶料内加入表面活性剂，常用的有硬脂 酸、高级醇、含氮化合物、某些树脂和增塑剂等。它们的
1 丁腈橡胶 2 硅橡胶 3 氟橡胶 4 聚氨酯橡胶 5 丙烯酸酯橡胶 6 氯磺化聚乙烯
2.橡胶的配合剂
橡胶配合剂
硫化剂
硫化剂是一类使橡胶由线形长链分子转变为
网状大分子的物质，这种转变称为硫化。
硫化剂：硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化
物、硝基化物、有机过氧化物以及某些金属氧化
物。
橡胶配合剂
硫化促进剂
光、机械力等）的作用，而逐步失去其原有的优良性能，以 至最后丧失了使用价值。 添加防老剂的目的：抑制橡胶的老化现象。 • 物理防老剂：石蜡
• 化学防老剂：热稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、光屏蔽剂
橡胶配合剂
填充剂
补强填充剂提高硫化橡胶的强力，撕裂强度， 定伸强度，耐磨性等物理机械性能。
炭黑、白炭黑、活性陶土、超细活性碳酸钙。
橡胶是高弹性的高分子材料，由于橡胶具有其他材料所没有的高弹
性，因而也称作弹性体。 橡胶经过硫化可将线型高分子交联成三维网状高分子量聚合物。这 种已硫化交联的橡胶称作硫化橡胶，俗称熟橡胶。未硫化的橡胶俗称生胶 或生橡胶。 用途：广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。
橡胶的共性
具有橡胶状弹性。 具有粘弹性。
橡胶类产品母料加工工艺
长园电子研发部 王华东
内容
1 2 3 4 橡胶的基本概念 橡胶的配合剂 橡胶母料的加工工艺 我司用胶介绍
1.橡胶的基本概念
定义和用途
橡胶：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。其伸长率可达100%～
1000%，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃
化转变温度（Tg）低，其分子量一般都在10万以上，有的甚至达到100万 以上。
无氧（氮气保护）存在时，断
链所形成的自由基可发生偶合或 支化反应，此时则得不到塑炼效 果。
温度的作用
低温塑炼：分子链断裂
的主要原因是由于机械力的作
高 温 塑 炼
用。随着温度的升高，生胶粘 度的降低，分子滑动性增加，
低温塑炼
塑炼时遭受机械力的作用降低。
因此，在低温塑炼时要注意降 温，防止随着炼胶时间的增加，
胶料温度升高。
高温塑炼：主要是氧化使分子链断裂。适当的高温有利于胶料 的热氧断链，但要注意：温度过高，胶料降解严重，会影响物理机械 性能。
增塑剂的作用
使用化学塑解剂能提高塑炼效果。它在塑炼中的作用与氧相似。不同 塑解剂的作用机理也各不相同。根据他们的使用温度，可分为： • 低温塑解剂：苯醌和偶氮苯
• 凡是性能与天然橡胶相近，物理机械性能和 加工性能较好，能广泛用于轮胎和其他一般 橡胶制品的，称为通用合成橡胶。
1 丁苯橡胶 2 顺丁橡胶 3 异戊橡胶 4 乙丙橡胶 5 丁基橡胶
6 氯丁橡胶
特 种 合 成 橡 胶
凡是具有特殊性能，专门用于制作耐热、耐寒、 耐化学物质腐蚀、耐溶剂、耐辐射等特种橡 胶制品橡胶称为特种合成橡胶。
机械力的作用
当温度一定时，随着施 加于橡胶上的总机械功的增 大（如增加塑炼机械的转速、 增加薄通次数等），分子链 降解程度就愈大。 塑炼的结果：使橡胶的 分子量变小，分子量分布变 窄。
氧的作用
在低温塑炼时，橡胶大分子 受机械力的作用，分子链被切断 而形成自由基，这种自由基能迅 速地与氧产生化学反应，从而使 断链后自由基得到稳定。