12橡胶基复合材料制备技术解析

橡胶种类 天然橡胶
密炼机温度/℃ <165
开炼机温度/℃ 45~55
化学塑解剂 五氯硫酚锌盐，促进剂M
异戊橡胶
丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 丁基橡胶
80~110
130~140 140~190 50~70
50~60
40~50 70~80 40~50 30~40
五氯硫酚锌盐，促进剂M
甲基苯硫酚 二硫化物 2-甲基-4-叔丁基苯硫酚 促进剂M 五氯硫酚，过氧化二异丙苯
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三、橡胶材料的制备过程-塑炼、混炼、硫化
塑炼：目的是增大橡胶的可塑度,使配合剂易于混入,
强度和老化性。 但过度塑炼会降低弹性,
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塑炼机理
可塑度与分子量密切相关,分子量小,粘度小,可塑
度大.橡胶经塑解后,分子量降低,粘度下降,可塑度增 大. 生胶的塑炼实质是橡胶分子链的断裂,大分子长度 变短的过程.
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120~140
30~40
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混炼
为提高橡胶使用性能,改进工艺,降低成本,必须在生胶
中加入配合剂.在炼胶机上将配合剂加入生胶中制成均匀的 混炼胶的过程称为混炼. 混炼的要求:

各种配合剂均匀分散于生胶中,保证胶料性能均匀一致.
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开炼机的规格与用途
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混炼前配合剂的准备

固体配合剂
粉碎-便于在胶料中分散 干燥-除去配合剂中的水分和低分子杂质 筛选-除去配合剂中大颗粒与杂质
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二、主要原料与配合剂
橡胶、 填料、 硫化体系、 增塑剂、防老化剂 、着色剂． 橡胶： 碳链橡胶（1）非极性： 天然橡胶（ＮＲ）--异戊二烯 丁苯橡胶（ＳＢＲ）--丁二烯76.5%、苯乙烯23.5% 顺丁橡胶（BR）--丁二烯 异戊橡胶（IR）--异戊二烯 丁基橡胶（ＩＩＲ）--异戊二烯0.6~3.0%、异丁烯99.4~97% 三元乙丙橡胶（EPDM）--乙烯与丙烯的共聚物 （2）极性： 氯丁橡胶（Ｃ）--氯丁二烯 丁腈橡胶（ＮＢＲ）--丙烯腈17~40%，丁二烯83~60% 丙烯酸酯橡胶（ＡＣＭ）--丙烯酸酯 杂链橡胶：聚氨酯橡胶（ＰＵ）、硅橡胶、氟橡胶（ＫＦＭ）、聚硫橡胶． 填料：碳黑、白碳黑、陶土等． 硫化体系： （１）硫化剂：硫磺、树脂、皂类、过氧化物、氧化锌 （２）促进剂：
使配合剂尤其是补强性配合剂达到一定分散度,并与生胶产
生结合橡胶,以达到良好的补强效果.

胶料具有一定可塑性,使加工顺利进行.

混炼速度快,生产效率高,耗能少.
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混炼设备
混炼设备-开炼机、密炼机. 开炼机-适于生产规模小、批量小的产品.缺点是劳动强 度大,效率低,污染环境. 密炼机-效率高,但散热困难.
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塑炼方法—机械法和化学法

塑解剂-作用与氧相似,分为低温塑解剂和高温塑解剂两种.低温塑解剂 如苯醌和偶氮苯,高温塑解剂如过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈. 硫醇和 二邻苯甲酰氨基苯基二硫化物在高温和低温均有效. 橡胶的塑炼与塑解剂
生胶的初始门尼粘度.
橡胶种类 门尼粘度 天然橡胶 95~120 异戊橡胶 55~90 丁腈橡胶 -18 120 丁腈橡胶 -26 95±7 丁腈橡胶 -40 90 丁基橡胶 38~75
可塑度的测定--威廉氏法,门尼粘度,德弗硬度法. 门尼粘度—在一定温度、时间、压力下在活动面与固定面之间变形 时所受的扭力. 测试值ML1+4100℃表示用大盘测定(小盘用于焦烧)测定,在100 ℃下 预热1分钟,转动4分钟.

粘性配合剂的熔化和过滤-除去杂质 液体配合剂的脱水和过滤-除去杂质
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混炼前常用配合剂的加工条件
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混炼过程


在开炼机中混炼时,胶料在辊筒间的流动为层流,配合剂加 入后也按层流规律混入胶料,总被局限在一定范围内,如果 不改变流动方向,配合剂就不能渗入全部橡胶层中,所以要 采用切割,打三角包,翻转等方法,以达到均匀分散的目的. 粒状配合剂混入胶料中时,其表面吸附了空气,通过辊筒的 机械剪切作用,以及低分子配合剂如增塑剂,促进剂,老化剂, 硫化剂等都可以加快空气的消除.
塑炼效果的影响因素-温度,时间,气氛,塑解剂,胶类
橡胶的塑炼温度范围
橡胶种类 辊温范围/℃ 天然胶 45~55 异戊胶 50~60 丁苯胶 45 丁腈胶 <40 氯丁胶 40~50 顺丁胶 70~80
一般而言，天然胶塑炼容易，合成胶比较困难。异戊胶、氯丁胶塑炼的难易程度与天然胶接 近，丁苯、丁基胶次之，丁腈胶最困难。 橡胶种类 天然胶 合成胶 塑炼难易 易 难 生热 小 难 塑解剂 有效 效果低 复原性 小 大 收缩性 小 大 粘着性 大 小
《复合材料制备新技术》
橡胶基复合材料制备技术
主讲：梅启林 单位：材料学院
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一、橡胶复合材料的分类


制品：轮胎、胶管、输送带、传送带、板材等． 增强材料：颗粒增强、纤维增强． 成型方法：压出、压延、浇注、 浸渍． 橡胶基体：单一材料、并用材料
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