橡膠加工過程中的工藝問題及理論

1、吳明生吳明生 青島科技大學(xué)高分子學(xué)院青島科技大學(xué)高分子學(xué)院 工藝問題工藝問題 噴霜噴霜 橡膠粘合橡膠粘合 焦燒焦燒 壓延效應(yīng)壓延效應(yīng) 氣泡或氣孔氣泡或氣孔 硫化返原硫化返原 配合劑分散配合劑分散 擠出脹大和破裂擠出脹大和破裂 橡膠加工中的工藝問題橡膠加工中的工藝問題 制品性能制品性能 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 配方配方 工藝工藝 工藝為什么會影響制品性能？工藝為什么會影響制品性能？ 混煉膠結(jié)構(gòu)混煉膠結(jié)構(gòu) 半成品質(zhì)量半成品質(zhì)量 硫化膠質(zhì)量硫化膠質(zhì)量 平均分子量平均分子量 配合劑分散性配合劑分散性 可塑度均勻性可塑度均勻性 尺寸尺寸 粘合性粘合性 彈性變形彈性變形 交聯(lián)程度交聯(lián)程度 硫化返原硫化返原 成品中膠成品

2、中膠 的性能的性能 膠種及混煉膠的結(jié)構(gòu)膠種及混煉膠的結(jié)構(gòu) 交交 聯(lián)聯(lián) 鍵鍵 類類 型型 交交 聯(lián)聯(lián) 密密 度度 開煉機(jī)塑煉及混煉工藝對開煉機(jī)塑煉及混煉工藝對NRNR結(jié)構(gòu)與性能的影響結(jié)構(gòu)與性能的影響 -50510152025303540 10 20 30 40 50 60 70 Mooney Viscovity ? NR NR+ZnO NR+SA NR+S NR+ZnO +SA+S Thin-pass Times 圖圖1 1 不同配合劑對不同配合劑對NRNR門尼黏度的影響門尼黏度的影響 02468101214 0 5 10 15 20 25 30 rid1A/MMD Retention time

3、 NR NR+ZnO NR+SA NR+ZnO +SA+S 圖2配合劑品種對NR塑煉膠分子量及其分布的影響（薄通5遍） 010203040 20 30 40 50 60 70 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm Thin-Pass times Mooney Viscosity 圖3 輥距對NR塑煉膠門尼黏度的影響 051015202530 95.0 95.5 96.0 96.5 97.0 97.5 98.0 98.5 99.0 99.5 100.0 disper grade of carbon black Thin-Pass times 40 50 60 圖4 輥溫對NR混煉膠炭黑

4、分散度的影響 40 50 60 圖5 輥溫對NR混煉 膠炭黑分散度的影響 051015202530 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 Tensile Strength /MPa Thin-Pass times 40 50 60 圖6 輥溫對NR硫化膠拉伸強(qiáng)度的影響 051015202530 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Tear Strength /KN/m Thin-Pass times 40 50 60 圖7 輥溫對NR硫化膠撕裂強(qiáng)度的影響 051015202530 95.0 95.5 96.0 96.5 97.0

5、 97.5 98.0 98.5 99.0 99.5 100.0 disper grade of carbon black 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm Thin-Pass times 圖 8 不同輥距對NR炭黑分散度的影響 051015202530 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 Tensile.Strength/MPa Thin-Pass times 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm 圖9 不同輥距對NR拉伸強(qiáng)度的影響 051015202530 0 1 2 3 4

6、 5 6 7 8 Modulus at 300%/MPa Passing times 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm 圖10 輥距對NR硫化膠300%定伸應(yīng)力的影響 (a)60r/min (b) 70r/min (c)77r/min (d)90r/min(c)77r/min (d)90r/min 圖圖11不同轉(zhuǎn)速下密煉機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩及溫度曲線不同轉(zhuǎn)速下密煉機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩及溫度曲線 （a）60r/min 5級 （b）70r/min 6級 （c c）77r/min 577r/min 5級級 （4 4）90r/min 490r/min 4級級 圖圖12 不同轉(zhuǎn)速下混煉的不同轉(zhuǎn)速下混煉的N

7、R混煉膠中填料的分散性照片混煉膠中填料的分散性照片 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 物物 性性 60 r/min60 r/min70 r/min70 r/min77 r/min77 r/min90 r/min90 r/min 143143tc90tc90物性物性 邵邵A A硬度硬度/ /度度64666360 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa/MPa25.425.424.924.6 扯斷伸長率扯斷伸長率/%/%635589594591 100%100%定伸定伸/MPa/MPa2.12.52.01.9 300%300%定伸定伸/MPa/MPa9.810.910.110.1 撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度/kNm/kNm-1 -1 102.8

8、104.4104.737.4 回彈率回彈率/%/%45474745 DIN DIN 磨耗體積磨耗體積/mm/mm3 3123109110125 壓縮疲勞溫升壓縮疲勞溫升/ /12.5012.0512.3514.10 100100下老化下老化24h24h后物性后物性 硬度邵硬度邵A/A/度度73746766 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa/MPa26.726.023.423.3 扯斷伸長率扯斷伸長率/%/%655545524509 100%100%定伸定伸/MPa/MPa1.83.01.92.2 300%300%定伸定伸/MPa/MPa10.813.911.312.2 拉伸強(qiáng)度保持率拉伸強(qiáng)度保持率/%

9、/%1051039494 硬度變化值硬度變化值+9+8+4+6 表表1 轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)速對NR硫化膠物理機(jī)械性能的影響硫化膠物理機(jī)械性能的影響 (1) (3) (2) (4) 圖圖13 不同混煉時間下密煉機(jī)的轉(zhuǎn)矩及溫度曲線不同混煉時間下密煉機(jī)的轉(zhuǎn)矩及溫度曲線 2min 4級 3min 5級 4min 5級 5min 6級 圖圖14 NR硫化膠的炭黑分散度硫化膠的炭黑分散度 混煉時間混煉時間 物物 性性 2 min2 min3 min3 min4 min4 min5 min5 min 143143tc90tc90物性物性 邵邵A A硬度硬度/ /度度69727070 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa/MPa2

10、4.424.625.824.2 扯斷伸長率扯斷伸長率/%/%498.6445.8464.6424.8 100%100%定伸定伸/Mpa/Mpa3.233.743.493.75 300%300%定伸定伸/Mpa/Mpa14.0116.3516.2317.17 撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度/kNm/kNm-1 -1 58.975.250.048.4 回彈率回彈率/%/%47484848 DIN DIN 磨耗體積磨耗體積/mm/mm3 3119110116118 壓縮疲勞溫升壓縮疲勞溫升/ /13.6012.5513.4013.30 100100下老化下老化24h24h后物性后物性 硬度邵硬度邵A/A/度度73

11、747272 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/Mpa/Mpa21.723.824.123.3 扯斷伸長率扯斷伸長率/%/%319.9320.2339.5316.5 100%100%定伸定伸/Mpa/Mpa5.416.495.565.9 300%300%定伸定伸/Mpa/Mpa19.7023.2921.7221.59 拉伸強(qiáng)度保持率拉伸強(qiáng)度保持率/%/%89979396 硬度變化值硬度變化值+4+2+2+2 表表2 混煉時間對混煉時間對NR硫化膠物理機(jī)械性能的影響硫化膠物理機(jī)械性能的影響 正常順序 7級 膠+小料 6級 油+炭黑 5級 膠+小料，油+炭黑 4級 圖圖4-18 NR混煉膠的炭黑分散度混煉膠的炭黑

12、分散度 表表3 加料順序?qū)恿享樞驅(qū)R硫化膠物理機(jī)械性能的影響硫化膠物理機(jī)械性能的影響 加加 料順序料順序 物物 性性 順序順序1 1順序順序2 2順序順序3 3順序順序4 4 143143tc90tc90物性物性 邵邵A A硬度硬度/ /度度70706866 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa/MPa22.924.024.323.4 扯斷伸長率扯斷伸長率/%/%538.4590.8633.9627.5 100%100%定伸定伸/MPa/MPa2.502.122.032.06 300%300%定伸定伸/MPa/MPa11.289.439.089.31 撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度/kNm/kNm-1 -1 69.

13、178.986.783.7 回彈率回彈率/%/%40424040 DIN DIN 磨耗體積磨耗體積/mm/mm3 3181144166177 壓縮疲勞溫升壓縮疲勞溫升/ /16.3515.714.6515.5 100100下老化下老化24h24h后物性后物性 硬度邵硬度邵A/A/度度77767676 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa/MPa22.423.825.125.1 扯斷伸長率扯斷伸長率/%/%430.5447.8463.0480.5 100%100%定伸定伸/MPa/MPa4.033.523.683.44 300%300%定伸定伸/MPa/MPa16.7314.9315.3414.63 拉伸強(qiáng)

14、度保持率拉伸強(qiáng)度保持率/%/%9899103107 硬度變化值硬度變化值+7+6+8+12 （1）相容性）相容性，膠料中極性配合劑（如ZnO、白炭黑、 促進(jìn)劑、防老劑）與非極性橡膠（如NR、SBR、BR、 EPM、EPDM、IIR等）之間相容性差，分散困難； （2）粒徑）粒徑，粒子細(xì)、表面能高的配合劑如超耐磨炭黑、 白炭黑、無機(jī)納米材料等，易團(tuán)聚，分散也困難； （3）用量）用量，用量大，表面活性低的填料，如輕質(zhì)碳酸 鈣、陶土、滑石粉等，分散困難； （4）混煉工藝）混煉工藝，高溫機(jī)械混煉配合劑分散性差。 影響配合劑分散性的因素影響配合劑分散性的因素 提高配合劑分散性的方法提高配合劑分散性的方法

15、1、配合劑的選取與處理 （1）選用與橡膠相容性好的配合劑； （2）選用粒徑大、結(jié)構(gòu)性高的填料； （3）配合劑表面改性如活化、接枝、包膜等，改善與橡膠的相容性； （4）配合劑造粒 （5）制備配合劑母煉膠 2、加工助劑的使用 （1）添加分散劑、潤滑劑 （2）使用硬脂酸、古馬隆樹脂、松焦油、油膏等增塑劑 3、混煉工藝控制 （1）延長混煉時間 （2）增大轉(zhuǎn)速和速比，減小間距，增大剪切作用 （3）采用合理的加料順序和合適的加料時間 （4）用開煉機(jī)補(bǔ)充混煉 （5）采用分段混煉 4、其他方法：乳液附聚、種子聚合、原位生成、插層等。 表表4 4 分散劑對膠料門尼粘度的影響分散劑對膠料門尼粘度的影響( (溫度：

16、溫度：100)100) 配方號無膠易素1膠易素2Zr-201萊茵散 ML(1+4)10045.5140.1434.5833.5535.57 表表5 膠料的物理機(jī)械性能膠料的物理機(jī)械性能(硫化條件：硫化條件：143t90) 力學(xué)特性力學(xué)特性無膠易素1膠易素2Zr-201萊茵散 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa16.027.427.829.627.4 100%定伸應(yīng)力定伸應(yīng)力/MPa2.93.13.73.44.7 300%定伸應(yīng)力定伸應(yīng)力/MPa13.814.316.315.118.3 扯斷伸長率扯斷伸長率/%605640624650635 撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度/(kNm-1)63.467.8100.0104

17、.4108.4 邵爾邵爾A型硬度型硬度/度度7572747576 沖擊彈性沖擊彈性/%4247464846 磨耗體積磨耗體積0.1280.1210.1210.1130.124 老化后的拉伸強(qiáng)度老化后的拉伸強(qiáng)度/MPa15.626.623.424.820.0 100%定伸應(yīng)力定伸應(yīng)力/MPa5.46.56.36.66.1 扯斷伸長率扯斷伸長率/%305346399389358 噴霜：在一定的溫度下，溶解在橡噴霜：在一定的溫度下，溶解在橡 膠中的硫黃等配合劑的量超過它們在該膠中的硫黃等配合劑的量超過它們在該 溫度下的溶解度，達(dá)到過飽和，多余的溫度下的溶解度，達(dá)到過飽和，多余的 硫黃等配合劑就會自動

18、地從膠料內(nèi)部向硫黃等配合劑就會自動地從膠料內(nèi)部向 表面遷移，重新結(jié)晶，形成一層白霜的表面遷移，重新結(jié)晶，形成一層白霜的 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 噴霜會引起未硫化膠之間以及膠料與骨架噴霜會引起未硫化膠之間以及膠料與骨架 材料之間的粘著性下降，不利于成型和制品的材料之間的粘著性下降，不利于成型和制品的 性能；使產(chǎn)品的外觀質(zhì)量下降。性能；使產(chǎn)品的外觀質(zhì)量下降。 產(chǎn)生噴霜的原因：產(chǎn)生噴霜的原因： （1 1）配合劑與橡膠的相容性差；）配合劑與橡膠的相容性差； （2 2）配合劑用量過多；）配合劑用量過多； （3 3）加工溫度過高，時間過長；）加工溫度過高，時間過長； （4 4）配合劑分散不均勻）配合劑分散不均勻;

19、; （5 5）硫化不熟。）硫化不熟。 （6 6）膠料的可塑度過大。膠料的可塑度過大。 容易噴霜的配合劑容易噴霜的配合劑 ：S、TT、DM、M、NA-22、防、防 老劑老劑D、4010、H、DNP、MB、石蠟、石蠟、ZnO、硬脂酸、硬脂酸、 CTP、輕鈣、碳酸鎂、機(jī)油、酯類增塑劑。、輕鈣、碳酸鎂、機(jī)油、酯類增塑劑。 減輕噴霜的措施：減輕噴霜的措施： （1）低溫?zé)捘z；）低溫?zé)捘z； （2）使用不溶性硫黃；）使用不溶性硫黃； （3）采用配合劑并用；）采用配合劑并用； （4）加入防噴劑；）加入防噴劑； （5）用不易噴出的硫載體代替硫黃；）用不易噴出的硫載體代替硫黃； （6）加入煤焦油、古馬隆、松焦油、油

20、膏等軟化劑；）加入煤焦油、古馬隆、松焦油、油膏等軟化劑； （7）加入少量硫化膠粉或再生膠。）加入少量硫化膠粉或再生膠。 三、焦燒三、焦燒 焦燒：又稱自硫，加有硫化劑的混煉膠在加工焦燒：又稱自硫，加有硫化劑的混煉膠在加工 或停放過程中產(chǎn)生的早期硫化現(xiàn)象。或停放過程中產(chǎn)生的早期硫化現(xiàn)象。 膠料焦燒后，流動性明顯變差，甚至不能流動，膠料焦燒后，流動性明顯變差，甚至不能流動， 后續(xù)加工工序無法正常進(jìn)行。后續(xù)加工工序無法正常進(jìn)行。 焦燒時間：從開始加熱起，至膠料的轉(zhuǎn)矩由最焦燒時間：從開始加熱起，至膠料的轉(zhuǎn)矩由最 低值上升低值上升0.1N.m（或（或10個單位）所需要的時間。用個單位）所需要的時間。用 t

21、s1（tc10）表示。）表示。 焦燒時間長短，反映膠料的加工安全性，焦燒焦燒時間長短，反映膠料的加工安全性，焦燒 時間長，加工安全性好。時間長，加工安全性好。 焦燒現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：焦燒現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： （1）促進(jìn)劑選用不當(dāng)；）促進(jìn)劑選用不當(dāng)； （2）加工溫度過高；）加工溫度過高； （3）加工時間過長；）加工時間過長； （4）配合劑分散不均勻。）配合劑分散不均勻。 焦燒現(xiàn)象的理論分析焦燒現(xiàn)象的理論分析 硫化劑與橡膠分子鏈之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要一硫化劑與橡膠分子鏈之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要一 定的能量（定的能量（E），即發(fā)生焦燒所需要的最低能量。），即發(fā)生焦燒所需要的最低能量。 橡膠做成制品需要經(jīng)過煉膠、

22、停放、熱煉、壓橡膠做成制品需要經(jīng)過煉膠、停放、熱煉、壓 延或擠出、成型、硫化等過程。煉膠過程中由于延或擠出、成型、硫化等過程。煉膠過程中由于 剪切生熱，積累一部分能量（剪切生熱，積累一部分能量（E1），在停放過程），在停放過程 中由于溫度較高又積累一部分能量（中由于溫度較高又積累一部分能量（E2），熱煉），熱煉 過程中對橡膠加熱，積累能量過程中對橡膠加熱，積累能量E3，壓延或擠出時，壓延或擠出時 膠料仍要受熱，積累能量膠料仍要受熱，積累能量E4，膠料在硫化設(shè)備中，膠料在硫化設(shè)備中 受熱，積累能量受熱，積累能量E5。 如果：如果：E1E，膠料在煉膠過程中焦燒；，膠料在煉膠過程中焦燒； E1+E2

23、 E，膠料在停放過程中焦燒；，膠料在停放過程中焦燒； E1+E2+E3 E，膠料在熱煉過程中焦燒；，膠料在熱煉過程中焦燒； E1+E2+E3+E4 E，膠料在壓延或擠出過程中發(fā)，膠料在壓延或擠出過程中發(fā) 生焦燒；生焦燒； E1+E2+E3+E4+E5 E，膠料在模具內(nèi)硫化。，膠料在模具內(nèi)硫化。 操作焦燒時間：膠料在加工過程中由于熱積累效操作焦燒時間：膠料在加工過程中由于熱積累效 應(yīng)所消耗的焦燒時間；應(yīng)所消耗的焦燒時間； 剩余焦燒時間：膠料在模具內(nèi)保持流動的時間。剩余焦燒時間：膠料在模具內(nèi)保持流動的時間。 操作焦燒時間長，剩余焦燒時間就短，在裝模期操作焦燒時間長，剩余焦燒時間就短，在裝模期 間容

24、易焦燒，給成品帶來質(zhì)量缺陷。因此，希望剩余間容易焦燒，給成品帶來質(zhì)量缺陷。因此，希望剩余 焦燒時間長一些，產(chǎn)品加工安全。焦燒時間長一些，產(chǎn)品加工安全。 影響焦燒時間長短的因素：影響焦燒時間長短的因素： （1）促進(jìn)劑的品種）促進(jìn)劑的品種：次磺酰胺類促進(jìn)劑焦燒時：次磺酰胺類促進(jìn)劑焦燒時 間長，秋蘭姆類、二硫代氨基甲酸鹽類促進(jìn)間長，秋蘭姆類、二硫代氨基甲酸鹽類促進(jìn) 劑焦燒時間極短。劑焦燒時間極短。 （2）加工溫度）加工溫度：溫度越高，越易焦燒；：溫度越高，越易焦燒； （3）加工時間）加工時間：時間越長，越易焦燒；：時間越長，越易焦燒； （4）配合劑分散性）配合劑分散性：分散不均勻，容易焦燒。：分散不

25、均勻，容易焦燒。 預(yù)防焦燒現(xiàn)象的措施預(yù)防焦燒現(xiàn)象的措施 （1 1）使用遲效性促進(jìn)劑，如次磺酰胺類促進(jìn)）使用遲效性促進(jìn)劑，如次磺酰胺類促進(jìn) 劑（如劑（如DZDZ、DIBSDIBS、NBSNBS、NSNS等）；等）； （2 2）控制加工溫度不要過高；）控制加工溫度不要過高； （3 3）在保證配合劑分散的情況下，盡可能縮）在保證配合劑分散的情況下，盡可能縮 短加工時間；短加工時間； （4 4）使用防焦劑（如）使用防焦劑（如CTPCTP）。）。 四、硫化返原四、硫化返原 返原：又稱返硫，是膠料處于過硫化狀返原：又稱返硫，是膠料處于過硫化狀 態(tài)，膠料的性能不斷下降的現(xiàn)象。態(tài)，膠料的性能不斷下降的現(xiàn)象。

26、返原的原因：返原的原因： （1 1）膠料中含有大量）膠料中含有大量SxSx； （2 2）膠料的耐熱性差；）膠料的耐熱性差； （3 3）工藝條件不合適。）工藝條件不合適。 預(yù)防硫化返原的措施：預(yù)防硫化返原的措施： （1）選擇合適的硫化體系，如）選擇合適的硫化體系，如EV、SEV、EC、 硫載體、過氧化物、樹脂體系等；硫載體、過氧化物、樹脂體系等； （2）選擇合適的硫化條件，硫化溫度、時間、）選擇合適的硫化條件，硫化溫度、時間、 壓力等；壓力等； （3）提高促進(jìn)劑、硫化劑或氧化鋅的用量，提）提高促進(jìn)劑、硫化劑或氧化鋅的用量，提 高交聯(lián)密度；高交聯(lián)密度； （4）加入抗返原劑，如）加入抗返原劑，如Pe

27、rkerlink 900、HTS、 PDM、DL-268、TP/S、ZDT/S、Si-69、AKT- 73等。等。 五、壓延效應(yīng)五、壓延效應(yīng) 壓延效應(yīng)：壓延后膠片出現(xiàn)性能上的各項異性壓延效應(yīng)：壓延后膠片出現(xiàn)性能上的各項異性 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： （1 1）剪切力使分子鏈沿壓延方向取向；）剪切力使分子鏈沿壓延方向取向； （2 2）形狀不規(guī)則的配合劑粒子的長軸沿壓延方）形狀不規(guī)則的配合劑粒子的長軸沿壓延方 向取向。向取向。 減輕措施：減輕措施： （1）提高壓延溫度和半成品停放溫度；）提高壓延溫度和半成品停放溫度； （2）減慢壓延速度；）減慢壓延速度； （3）適當(dāng)提高膠料可塑度；）適當(dāng)

28、提高膠料可塑度； （4）將膠料調(diào)轉(zhuǎn)方向；）將膠料調(diào)轉(zhuǎn)方向； （5）使用各向同性的填料）使用各向同性的填料 六、輥筒撓度六、輥筒撓度 輥筒撓度：壓延時，在膠料橫壓力的作用下輥輥筒撓度：壓延時，在膠料橫壓力的作用下輥 筒產(chǎn)生的彈性彎曲的程度，其大小用輥筒軸線中央筒產(chǎn)生的彈性彎曲的程度，其大小用輥筒軸線中央 處偏離原來位置的距離表示。處偏離原來位置的距離表示。 撓度產(chǎn)生的原因是膠料對壓延機(jī)輥筒施加的橫撓度產(chǎn)生的原因是膠料對壓延機(jī)輥筒施加的橫 壓力。壓力。 輥筒撓度會使膠片的厚度出現(xiàn)中間厚兩邊薄，輥筒撓度會使膠片的厚度出現(xiàn)中間厚兩邊薄， 不均勻。不均勻。 補(bǔ)償措施：補(bǔ)償措施： （1）輥筒中高度法（凹凸

29、系數(shù)法）輥筒中高度法（凹凸系數(shù)法） （2）輥筒軸交叉法）輥筒軸交叉法 （3）輥筒預(yù)彎曲法）輥筒預(yù)彎曲法 （4）浮動輥筒法）浮動輥筒法 七、擠出脹大和破裂七、擠出脹大和破裂 口型膨脹口型膨脹：壓出后膠料斷面尺寸大于口型尺寸的現(xiàn)象。：壓出后膠料斷面尺寸大于口型尺寸的現(xiàn)象。 產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因：膠料流過口型時，同時經(jīng)歷粘性流動和：膠料流過口型時，同時經(jīng)歷粘性流動和 彈性變形。由于入口效應(yīng)，在流動方向上形成速度梯彈性變形。由于入口效應(yīng)，在流動方向上形成速度梯 度（拉伸彈性變形）。拉伸變形來不及恢復(fù)，壓出后度（拉伸彈性變形）。拉伸變形來不及恢復(fù)，壓出后 由于口型壁的擠壓力消失，由于橡膠的彈性記憶效應(yīng)，

30、由于口型壁的擠壓力消失，由于橡膠的彈性記憶效應(yīng)， 使膠料沿擠出方向收縮，徑向膨脹。壓出膨脹量主要使膠料沿擠出方向收縮，徑向膨脹。壓出膨脹量主要 取決于膠料流動時可恢復(fù)變形量和松弛時間的長短。取決于膠料流動時可恢復(fù)變形量和松弛時間的長短。 影響因素：影響因素： （1 1）口型結(jié)構(gòu)：口型形狀、口型（板厚）口型結(jié)構(gòu)：口型形狀、口型（板厚 度）壁厚度；度）壁厚度； （2 2）工藝因素：機(jī)頭、口型溫度、壓）工藝因素：機(jī)頭、口型溫度、壓 出速度等；出速度等； （3 3）配方因素：生膠和配合劑的種類、）配方因素：生膠和配合劑的種類、 用量、膠料可塑性等。用量、膠料可塑性等。 擠出物表面粗糙、出現(xiàn)花紋、螺旋性

31、畸變及擠出擠出物表面粗糙、出現(xiàn)花紋、螺旋性畸變及擠出 物破裂的現(xiàn)象。物破裂的現(xiàn)象。 用加維口型來判斷膠料擠出穩(wěn)定，考察指標(biāo)：用加維口型來判斷膠料擠出穩(wěn)定，考察指標(biāo)： （1 1）斷面輪廓線對口型形狀保持性；）斷面輪廓線對口型形狀保持性； （2 2）刃邊要平滑，不粗糙、不破裂；）刃邊要平滑，不粗糙、不破裂； （3 3）平面上要平滑光亮，不暗淡，沒有紋或多瘤；）平面上要平滑光亮，不暗淡，沒有紋或多瘤； （4 4）棱角要尖銳平滑。）棱角要尖銳平滑。 擠出破裂的原因：擠出破裂的原因： 膠料在擠出時受到的剪切速率或剪切應(yīng)力過大，即擠出速度過快以及膠料的膠料在擠出時受到的剪切速率或剪切應(yīng)力過大，即擠出速度過

32、快以及膠料的 彈性收縮。彈性收縮。 擠出破裂的影響因素：擠出破裂的影響因素： （1 1）口型的幾何尺寸）口型的幾何尺寸 入口角入口角：增大，臨界剪切速率減小，易出現(xiàn)破裂；：增大，臨界剪切速率減小，易出現(xiàn)破裂； 口型長度：對口型長度：對SBRSBR，口型長，擠出穩(wěn)定性好；，口型長，擠出穩(wěn)定性好； 對對BRBR、EPDMEPDM，口型短，擠出穩(wěn)定性好。，口型短，擠出穩(wěn)定性好。 （2 2）擠出工藝）擠出工藝 機(jī)頭和口型溫度高，臨界剪切速率增大，穩(wěn)定，但易焦燒機(jī)頭和口型溫度高，臨界剪切速率增大，穩(wěn)定，但易焦燒 螺桿轉(zhuǎn)速過快，易出現(xiàn)擠出破裂。螺桿轉(zhuǎn)速過快，易出現(xiàn)擠出破裂。 （3 3）膠料）膠料 含膠率：

33、高，易破裂；含膠率：高，易破裂； 粘度：過低，易形成渦流，擠出速度慢，且易破裂。粘度：過低，易形成渦流，擠出速度慢，且易破裂。 防止擠出破裂的措施：防止擠出破裂的措施： （1 1）適當(dāng)升高口型溫度；）適當(dāng)升高口型溫度； （2 2）適當(dāng)降低擠出速度；）適當(dāng)降低擠出速度； （3 3）采用喇叭形口型；）采用喇叭形口型； （4 4）加填料降低含膠率；）加填料降低含膠率； （5 5）加增塑劑或提高膠料可塑度，降低膠料粘度；）加增塑劑或提高膠料可塑度，降低膠料粘度； （6 6）在口型上加一個適當(dāng)?shù)膿跄z板，防止渦流產(chǎn)生。）在口型上加一個適當(dāng)?shù)膿跄z板，防止渦流產(chǎn)生。 八、氣泡或氣孔八、氣泡或氣孔 氣泡的形成：

34、氣體被膠料包圍。氣泡的形成：氣體被膠料包圍。 產(chǎn)生的條件：產(chǎn)生的條件：（1）有氣源有氣源 （2）膠料具有一定的黏度）膠料具有一定的黏度 氣源：（氣源：（1）膠料中的水份或低分子揮發(fā)份，如配合）膠料中的水份或低分子揮發(fā)份，如配合 劑、骨架材料吸水、設(shè)備漏水等；劑、骨架材料吸水、設(shè)備漏水等； （2）加工過程中夾帶入氣體；）加工過程中夾帶入氣體； （3）膠料中組分分解；）膠料中組分分解； （4）高結(jié)構(gòu)配合劑粒子窩藏的氣體；）高結(jié)構(gòu)配合劑粒子窩藏的氣體； （5）加工過程中配合劑與膠相互作用反應(yīng)生）加工過程中配合劑與膠相互作用反應(yīng)生 成氣體。成氣體。 影響因素：影響因素： （1 1）配合劑品種，極性分子

35、，尤其是含有）配合劑品種，極性分子，尤其是含有-OH-OH、-COOH-COOH、-NH2-NH2、 環(huán)氧基團(tuán)、酯基等基團(tuán)的配合劑，容易吸潮；如白炭黑、樹環(huán)氧基團(tuán)、酯基等基團(tuán)的配合劑，容易吸潮；如白炭黑、樹 脂、氧化鋅、碳酸鈣、酯類增塑劑等；脂、氧化鋅、碳酸鈣、酯類增塑劑等； （2 2）纖維骨架，如棉、人造絲、尼龍、聚酯等纖維易吸潮；）纖維骨架，如棉、人造絲、尼龍、聚酯等纖維易吸潮； （3 3）工作環(huán)境，如濕度大，膠料及骨架表面吸附水珠；）工作環(huán)境，如濕度大，膠料及骨架表面吸附水珠； （4 4）加工溫度，過高，導(dǎo)致組分分解；）加工溫度，過高，導(dǎo)致組分分解； （5 5）膠料的黏度，過高或過低，氣

36、體不易排除；）膠料的黏度，過高或過低，氣體不易排除； （6 6）設(shè)備，設(shè)計不當(dāng)或變形造成窩氣，因磨損、密封失靈、）設(shè)備，設(shè)計不當(dāng)或變形造成窩氣，因磨損、密封失靈、 砂眼而漏水；壓力不夠而不易排氣；排氣線或孔堵塞；砂眼而漏水；壓力不夠而不易排氣；排氣線或孔堵塞； （7 7）操作不當(dāng)，夾帶入氣體，如壓延供膠過多，硫化裝模不）操作不當(dāng)，夾帶入氣體，如壓延供膠過多，硫化裝模不 正，壓力不足等；正，壓力不足等； （8 8）生產(chǎn)速度，如擠出、壓延速度過快，氣體來不及排出；）生產(chǎn)速度，如擠出、壓延速度過快，氣體來不及排出； （9 9）配方設(shè)計不當(dāng)，如配合劑之間的化學(xué)反應(yīng)，配合劑引起）配方設(shè)計不當(dāng)，如配合劑之

37、間的化學(xué)反應(yīng)，配合劑引起 橡膠分子鏈脫氫或氯或水。橡膠分子鏈脫氫或氯或水。 九、橡膠的粘合九、橡膠的粘合 1 1、粘合的概念、粘合的概念 （1 1）膠粘劑）膠粘劑 是指將兩種或兩種以上的制件（或材料）是指將兩種或兩種以上的制件（或材料） 連接在一起的一類物質(zhì)，多是膠液或膠膜形式，通連接在一起的一類物質(zhì)，多是膠液或膠膜形式，通 過涂抹的方法完成粘接。過涂抹的方法完成粘接。 （2 2）直接粘合劑）直接粘合劑 是指直接配入膠料中，在硫化時使被粘表是指直接配入膠料中，在硫化時使被粘表 面制件產(chǎn)生化學(xué)鍵合或強(qiáng)烈的物理吸附，形成牢固面制件產(chǎn)生化學(xué)鍵合或強(qiáng)烈的物理吸附，形成牢固 粘合的物質(zhì)。常用的直接粘合劑

38、為間甲白（粘合的物質(zhì)。常用的直接粘合劑為間甲白（HRHHRH） 體系。體系。 （3 3）粘合促進(jìn)劑（）粘合促進(jìn)劑（adhesion promoting agentadhesion promoting agent） 自身不直接產(chǎn)生材料之間的物理吸附作用或化學(xué)自身不直接產(chǎn)生材料之間的物理吸附作用或化學(xué) 鍵合作用，但是能夠促進(jìn)粘合作用發(fā)生的物質(zhì)，如鍵合作用，但是能夠促進(jìn)粘合作用發(fā)生的物質(zhì)，如 有機(jī)鈷鹽。有機(jī)鈷鹽。 （4 4）浸漬粘合劑）浸漬粘合劑 將間苯二酚、甲醛和膠乳三組分的氫氧化鈉乳將間苯二酚、甲醛和膠乳三組分的氫氧化鈉乳 液通過浸漬工藝覆著在纖維織物表面，在硫化溫度液通過浸漬工藝覆著在纖維織物

39、表面，在硫化溫度 下，粘合劑膠膜可使橡膠與織物產(chǎn)生化學(xué)鍵合，這下，粘合劑膠膜可使橡膠與織物產(chǎn)生化學(xué)鍵合，這 種浸漬液稱為浸漬粘合劑（種浸漬液稱為浸漬粘合劑（RFLRFL浸漬粘合劑）浸漬粘合劑） （5 5）增粘劑（）增粘劑（tackifiertackifier） 能夠增加未硫化膠粘性的化學(xué)物質(zhì)，如石油樹脂、能夠增加未硫化膠粘性的化學(xué)物質(zhì)，如石油樹脂、 古馬隆樹脂、非熱反應(yīng)性對烷基苯酚甲醛樹脂等古馬隆樹脂、非熱反應(yīng)性對烷基苯酚甲醛樹脂等。 類型工藝特 征 典型品種粘合材料 膠粘劑噴、刷、 涂 NR膠粘劑、SBR膠粘 劑、NBR膠粘劑、 CR膠粘劑、IIR膠粘劑 橡膠、織物、 金屬、木材 直接粘合劑

40、 配合、 混煉 間-甲-白體系、三嗪體 系 橡膠、織物、 黃銅、鋅 浸漬粘合劑 浸漬RFL體系 RFLPexul體系 橡膠、織物 粘合促進(jìn)劑 配合、 混煉 硼?；?、新癸酸鈷、 環(huán)烷酸鈷、硬脂酸鈷、 金屬復(fù)鹽 橡膠、黃銅、 鋅、織物 增粘劑配合、 混煉 環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、 古馬隆樹脂、RX-80樹 脂、松焦油、煤焦油等 未硫化橡膠 2 2、粘合面的性質(zhì)、粘合面的性質(zhì) （1 1）吸附特性）吸附特性 固體表面層分子由于力場不平衡，需要吸附周固體表面層分子由于力場不平衡，需要吸附周 圍環(huán)境中的水分子、空氣、灰塵或油液使其平衡，圍環(huán)境中的水分子、空氣、灰塵或油液使其平衡， 因此固體表面均有較強(qiáng)的吸附

41、能力。因此固體表面均有較強(qiáng)的吸附能力。 （2 2）表面能）表面能 取決于兩表面材料的內(nèi)聚能密度，二者相差越取決于兩表面材料的內(nèi)聚能密度，二者相差越 大，表面能越高，越難粘合。大，表面能越高，越難粘合。 （3 3）極性）極性 極性分子之間的相互作用力強(qiáng)，容易實現(xiàn)粘合。極性分子之間的相互作用力強(qiáng)，容易實現(xiàn)粘合。 （4 4）表面粗糙程度）表面粗糙程度 表面粗糙，有利于增大兩表面的接觸面積，會表面粗糙，有利于增大兩表面的接觸面積，會 提高粘合效果。提高粘合效果。 （1 1）機(jī)械理論）機(jī)械理論 該理論將粘合力歸因于機(jī)械黏附作用。機(jī)械 黏附作用形式主要有： A） 嵌入；B） 錨合； C） 釘合； D） 樹

42、根固定 機(jī)械結(jié)合力取決于兩個面之間的摩擦力，與 粘合壓力、表面不平度有關(guān)。 與該理論相關(guān)的粘合方法有與該理論相關(guān)的粘合方法有： A）光滑致密表面機(jī)械打磨 B）光滑致密表面噴砂處理 C）光滑致密表面蝕刻 D） 多孔材料浸膠 E） 增大粘合壓力 3 3、粘合理論、粘合理論 （2）吸附理論 當(dāng)兩個表面充分接近（0.5nm以下），次價力開始起作用， 并隨距離的進(jìn)一步減小而增至最強(qiáng)。該理論將吸附力作為最 主要的粘合力。 吸附力為分子間作用力，主要是范德華力，取決于兩表 面的濕潤性和極性。兩表面濕潤性越好，極性越強(qiáng)，吸附作 用越強(qiáng)，粘合效果越好。 與該理論相關(guān)的粘合方法與該理論相關(guān)的粘合方法： A A 提

43、高粘合面的極性，如選用極性表面或引入極性提高粘合面的極性，如選用極性表面或引入極性 基團(tuán)、加增黏劑；基團(tuán)、加增黏劑； B B 對粘合面進(jìn)行改性，提高粘合面的濕潤性；對粘合面進(jìn)行改性，提高粘合面的濕潤性； C C 降低某一粘合面的黏度，提高其流動性；降低某一粘合面的黏度，提高其流動性； D D 對粘合面加壓；對粘合面加壓； E E 粘合面清潔。粘合面清潔。 （3）靜電理論 該理論認(rèn)為在粘合接觸面上存在雙電層，膠該理論認(rèn)為在粘合接觸面上存在雙電層，膠 接力主要來自于雙電層的靜電引力。雙電層是存接力主要來自于雙電層的靜電引力。雙電層是存 在于不同相內(nèi)的荷電粒子（電子或離子），因兩在于不同相內(nèi)的荷電粒

44、子（電子或離子），因兩 相性質(zhì)差異引起荷電粒子轉(zhuǎn)移而形成的。靜電引相性質(zhì)差異引起荷電粒子轉(zhuǎn)移而形成的。靜電引 力實際上也是通過范德華力和氫鍵實現(xiàn)的。力實際上也是通過范德華力和氫鍵實現(xiàn)的。 高聚物與金屬粘合時容易產(chǎn)生靜電引力。高聚物與金屬粘合時容易產(chǎn)生靜電引力。 （4 4）擴(kuò)散理論）擴(kuò)散理論 兩表面接觸時，表面分子會越過界面相互擴(kuò)散產(chǎn)生分 子纏繞，增大接觸面而強(qiáng)化結(jié)合，產(chǎn)生粘合力。該理論對 同屬于線性高分子或輕度交聯(lián)的高分子材料粘合是有效的， 可以用來解釋未硫化橡膠的自粘性和互粘性。 擴(kuò)散取決于分子鏈的活動能力及相容性，受溫度、壓 力、時間的影響。一般黏度低、相容性好，溫度高、壓力 大、時間長，

45、擴(kuò)散程度大，粘合力大。 與此相關(guān)的粘合方法：與此相關(guān)的粘合方法： A） 高溫高壓粘合； B） 降低黏度，提高流動性，如粘合面涂刷良溶劑； C） 延長固化或交聯(lián)時間。 （5）化學(xué)鍵理論 要獲得牢固而持久的粘合，必須在粘合面上形成化 學(xué)鍵，化學(xué)鍵力是主要粘合力。 化學(xué)鍵的形成取決于兩相表面可反應(yīng)活性中心的品 種和數(shù)量及接觸面積。 化學(xué)鍵形成途徑：化學(xué)鍵形成途徑： A）兩表面上活性基團(tuán)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如活潑氫與 NCO、COOH、COCl反應(yīng)，OH與NCO、環(huán) 氧基團(tuán)、OH反應(yīng) B）通過偶聯(lián)劑與兩表面分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如硅烷、 鈦酸酯偶聯(lián)劑等 C）通過表面處理獲得活性基團(tuán)，再發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如 鍍層、放電處理、氧化、陽極化處理或酸洗等。