橡胶混炼工艺培训

▪（3）常用促进剂：M,DM,TT,CZ,BZ,NOBS,NA-22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
▪（2）常用防焦剂：常用只有PVI(或CTP)
（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,
石蜡等
（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。
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）
炼胶是重要工序！！！
生胶（原胶）部分
▪分类（已作为专题讲座）
▪通用橡胶（价格便宜，产量大） ▪NR,IR,SBR,BR,NBR,CR,IIR,EPDM 等 ▪特种橡胶（价格贵，要求高） ▪FKM,ECO,CSM,CPE,ACM,PU， MVQ,MFQ 等
氯醚橡胶(ECO)
➢ECO一般不经塑炼即可进行混炼。均聚型氯醚橡胶门尼粘 度低,包辊性良好,但易粘辊造成混炼困难;共聚型氯醚橡 胶门尼粘度高,虽无粘辊倾向,但不易包辊。
➢开炼机混炼均聚型氯醚橡胶要添加防粘剂－硬脂酸、硬 脂酸锌或硬脂酸锡。开炼机混炼共聚型氯醚橡胶时,可先 将生胶薄通2－3次,促进其包辊。开炼机混炼,辊温比一般 橡胶要高一些,前辊70－75℃,后辊85－90℃。
▪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。
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。
▪保证原材料不吸潮，不变质。
塑炼
橡胶加工过程
生胶的塑炼
❖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。 ❖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。
✓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。
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。
❖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。
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：
几种橡胶的混炼工艺
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℃。
丁基橡胶混炼工艺(IIR)
▪ 1.着色剂（色粉） ▪ （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
橡胶配方知识
▪（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
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。
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。
塑炼工艺条件举例
▪（2）还有一些专用炭黑，如导电炭黑等
▪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。
▪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
（四）橡胶的软化（增塑）体系
▪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。
▪保持操作条件的恒定！
混炼工艺
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。
▪ 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
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
（五）其它配合剂
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。
❖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。
▪ 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）
▪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。
橡胶混炼工艺控制
2004.6
培训目标
➢熟悉不同橡胶材料的混炼特性 ➢影响混炼胶质量的因素 ➢混炼胶质量的检验判定方法
培训系列内容
▪橡胶种类和性能（已作专题） ▪橡胶配合剂的基本知识※ ▪橡胶的塑炼※ ▪橡胶的混炼※ ▪混炼胶的判定检验项目※ ▪硫化原理及质量控制（将作专题）
橡胶加工过程
生胶
塑炼
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？
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。
（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
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。
后前
后前
后前
后前
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
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。
▪ 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。
▪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。
橡胶配合剂
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
❖配合剂种类繁多，包括以下几大体系： ❖采购部－名称 炼胶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ－代号
（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。
(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
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
开炼机混炼不同橡胶的最佳温度条件
密炼机混炼工艺参数
✓大批量生产胶料时，主要应用密炼机。
▪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。
▪混炼胶不稳定就会给啤塑工序带来严重影响。
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。
✓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。
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。
▪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 ▪（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
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。
❖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。
❖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。