橡膠配合與開煉機混煉工藝

1、實驗一 橡膠配合與開煉機混煉工藝一、實驗目的橡膠配合與混煉工藝實驗主要內(nèi)容是根據(jù)實驗配方，準確稱量生膠、各種配合劑的用量，將配合劑與生膠混合均勻并達到一定分散度，制備符合性能要求的混煉膠。該實驗的目的是使學生熟悉并掌握橡膠配合方法，熟練掌握開煉機混煉的操作方法、加料順序，了解開煉機混煉的工藝條件及影響因素，培養(yǎng)學生獨立進行混煉操作的能力。二、實驗設備及工作原理160×320mm雙輥筒開煉機，上海機械技術研究所產(chǎn)品，主要由機座、溫控系統(tǒng)、前后輥筒、緊急剎車裝置、擋膠板、調(diào)節(jié)輥距大小的手輪、電機等部件組成。開煉機的結構圖如圖1所示。圖1-1 開煉機結構示意圖圖1-2160×32

2、0mm雙輥筒開煉機開煉機混煉的工作原理是利用兩個平行排列的中空輥筒，以不同的線速度相對回轉，加膠包輥后，在輥距上方留有一定量的堆積膠，堆積膠擁擠、縐塞產(chǎn)生許多縫隙，配合劑顆粒進入到縫隙中，被橡膠包住，形成配合劑團塊，隨膠料一起通過輥距時，由于輥筒線速度不同產(chǎn)生速度梯度，形成剪切力，橡膠分子鏈在剪切力的作用下被拉伸，產(chǎn)生彈性變形，同時配合劑團塊也會受到剪切力作用而破碎成小團塊，膠料通過輥距后，由于流道變寬，被拉伸的橡膠分子鏈恢復卷曲狀態(tài)，將破碎的配合劑團塊包住，使配合劑團塊穩(wěn)定在破碎的狀態(tài)，配合劑團塊變小。膠料再次通過輥距時，配合劑團塊進一步減小，膠料多次通過輥距后，配合劑在膠料中逐漸分散開來。

3、采取左右割刀、薄通、打三角包等翻膠操作，配合劑在膠料中進一步分布均勻，從而制得配合劑分散均勻并達一定分散度的混煉膠。三、實驗步驟1、根據(jù)實驗配方，準確稱量生膠和除液體軟化劑以外的各種配合劑的量，觀察生膠和各種配合劑的顏色與形態(tài)；2、檢查開煉機輥筒及接料盤上有無雜物，如有先清除雜物；3、開動機器，檢查設備運轉是否正常，通熱水預熱輥筒至規(guī)定的溫度（由膠種確定）；4、將輥距調(diào)至規(guī)定大小（根據(jù)煉膠量確定），調(diào)整并固定擋膠板的位置；5、將塑煉好的生膠沿輥筒的一側放入開煉機輥縫中，采用搗膠、打卷、打三角包等方法使膠均勻連續(xù)的包于前輥，在輥距上方留適量的堆積膠，經(jīng)過23分鐘的滾壓、翻煉，形成光滑無隙的包輥膠

4、；6、按下列加料順序依次沿輥筒軸線方向均勻加入各種配合劑，每次加料后，待其全部吃進去后，左右3/4割刀各兩次，兩次割刀間隔20秒鐘；加料順序：小料（固體軟化劑、活化劑、促進劑、防老劑、防焦劑等）大料（炭黑、填充劑等）液體軟化劑硫黃和超速級促進劑7、割斷并取下膠料，將輥距調(diào)整到0.5mm，加入膠料薄通，并打三角包，薄通5遍；8、按試樣要求，將膠料壓成所需厚度，下片稱量質量并放置于平整、干燥的存膠板上(記好壓延方向、配方編號)待用。9、關機，清洗機臺。四、影響因素影響開煉機混煉效果的因素主要有膠料的包輥性、裝膠容量、輥溫、輥距、輥筒的速比、加料順序、加料方式及混煉時間等。1、膠料的包輥性膠料的包輥

5、性好壞會影響混煉時吃粉快慢、配合劑分散，如果包輥性太差，甚至無法混煉。膠料的包輥性與生膠的性質（如格林強度、斷裂拉伸比、最大松弛時間等）、輥溫和剪切速率有關，格林強度高、斷裂拉伸比大、最大松弛時間長的生膠包輥性好，如NR；格林強度低、斷裂拉伸比小、最大松弛時間短的生膠包輥性差，如BR。影響生膠這些性質的因素都會影響生膠的包輥性，如加入補強劑，提高膠料的格林強度，增大松弛時間，會明顯改善BR的包輥性；膠料中過多加入液體軟化劑，降低格林強度，縮短松弛時間，包輥性變差，甚至脫輥。輥溫在膠料玻璃化轉變溫度（Tg）以下，無法包輥，在粘流溫度（Tf）以上，膠料粘輥，也不能混煉，只有在Tg Tf之間某一溫度

6、范圍內(nèi)，膠料才有良好的包輥性，適于混煉。如采取減小輥距、增大速比或提高輥筒轉速等方法增大剪切速率，可提高膠料的斷裂拉伸比、延長最大松弛時間，因而也能改善膠料的包輥性。2、裝膠容量裝膠容量過大，增加了堆積膠量，使堆積膠在輥縫上方自行打轉，失去了起折紋夾粉作用，影響配合劑的吃入和分散效果，延長混煉時間，膠料的物性下降，同時會增大能耗，增加煉膠機的負荷，易使設備損壞。如果裝膠量過少，堆積膠沒有或太少，吃粉困難，生產(chǎn)效率太低。因此，開煉機混煉時裝膠量要合適?？筛鶕?jù)經(jīng)驗用下列公式計算裝膠容量：Q=KDLQ裝膠量，Kg；K裝料系數(shù)，K取0.00650.0085L/cm2；D滾筒致敬，cm；L輥筒工作部分的

7、長度，cm；膠料的密度，g/cm3。當煉膠量較少時，為了保證輥距上方留有適量的堆積膠，可通過調(diào)整擋膠板的距離來實現(xiàn)。3、輥距膠料通過輥距時受到的剪切變形速率，與輥距、輥筒轉速和速比之間的關系為：機械切變速率，s-1；f滾筒的速比，f=V1/V2；V2前輥筒表面旋轉線速度，m/min；V1后輥筒表面旋轉線速度，m/min； e輥距，mm；減小輥距，剪切變形速率增大，橡膠分子鏈和配合劑團塊受到的剪切作用增大，配合劑團塊容易破碎，因此有利于配合劑的分散，但橡膠分子鏈受剪切斷裂的機會也增大，容易使分子鏈過度斷裂，造成過煉，橡膠分子量降得過低，使膠料的物理機械性能降低。輥距過大，剪切作用太小，配合劑不易

8、分散，給混煉操作帶來困難。因此開煉機混煉時，輥距要合適。合適的輥距大小與裝膠量有關，如表1-1所示。天然膠與合成膠并用時，并用比例相等，總膠量可按天然膠來定輥距；合成膠大于天然膠比例時，總膠量可按合成膠定輥距。表1-1 輥距大小與裝膠量的關系膠量（克）30050070010001200天然膠mm1.4±0.22.2±0.23.8±0.23.8±0.24.3±0.2合成膠mm1.1±0.21.8±0.22.0±0.24、速比與輥速速比和輥速增大，對混煉效果的影響與減小輥距的規(guī)律一致，會加快配合劑的分散，但對橡膠分子鏈

9、剪切也加劇，易過煉，使膠料物性降低，使膠料升溫加快，能耗增加。速比過小，配合劑不易分散，生產(chǎn)效率低。開煉機混煉的輥筒速比一般在1.151.27范圍內(nèi)。5、輥溫表1-2 不同膠料開煉機混煉時輥筒溫度膠 種輥 溫前輥后輥天然膠55605055丁苯膠45505055氯丁膠35454050丁基膠40455560丁腈膠4045順丁膠40604060三元乙丙膠607585左右氯磺化聚乙烯40704070氟橡膠232777877787丙烯酸酯橡膠40553050隨輥溫升高，膠料的粘度降低，有利于膠料在固體配合劑表面的濕潤，吃粉加快；但配合劑團塊在柔軟的膠料中受到的剪切作用會減弱，不容易破碎，不利于配合劑的分

10、散，結合橡膠的生成量也會減少。因此開煉機混煉時輥筒的溫度要合適。由于溫度對不同膠料包輥性的影響不同，因此不同膠料混煉時輥溫也應不同。NR包熱輥，前輥溫度要高于后輥；而大多數(shù)合成橡膠包冷輥，前輥溫度要低于后輥。常用的橡膠開煉機混煉時輥溫如表1-2所示。6、加料順序混煉時加料順序不當，輕則影響配合劑分散不均，重則導致焦燒、脫輥或過煉，加料順序是關系到混煉膠質量的重要因素之一，因此加料必須有一個合理的順序。加料順序的確定一般遵循用量小、作用大、難分散的配合劑先加，用量多、易分散的配合劑后加，對溫度敏感的配合劑后加，硫化劑與促進劑分開加等原則。因此開煉機混煉時，最先加入生膠、再生膠、母煉膠等包輥，如果配方中有固體軟化劑如石蠟，可在膠料包輥后加入，再加入小料如活化劑（氧化鋅、硬脂酸）、促進劑、防老劑、防焦劑等，再次加炭黑、填充劑，加完炭黑和填充劑后，再加液體軟化劑，如果炭黑和液體軟化劑用量均較大時，兩者可交替加入，最后加硫化劑。如果配方中有超速級促進劑，應在后期和硫化劑一起加。配方中如有白炭黑，因白炭黑表面吸附性很強，粒子之間易形成氫鍵，難分散，應在小料之前加入，而且要分批加入。對NBR，由于硫黃與其相容性差，難分散，因此要在小料之前加，將小料中的促進劑放到最后加。7、加料方式加料方式不同也會影響吃粉速度和分