膠料的制備-成型-硫化

1、第四章 膠料的制備、成型 與硫化 第一節(jié) 膠料配方 第二節(jié) 膠料的制備 第三節(jié) 膠料的成型與硫化 第 一 節(jié) 膠料配方 一、橡膠配方的基本組成體系 二、生膠的選用 三、硫化體系 （硫化劑、 促進(jìn)劑、 活性劑） 四、防老體系 五、補(bǔ)強(qiáng)填充體系 六、軟化體系 一、橡膠配方的基本組成體系 1、生膠； 2、硫化體系（硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑)； 3、防老體系； 4、補(bǔ)強(qiáng)填充體系； 5、軟化體系； 6、其它（橡塑并用、阻燃、發(fā)泡、著 色） 二、生膠的選用 1、 高彈、耐屈撓、動(dòng)態(tài)生熱小（輪胎胎面 膠）NR、IR、BR 2、 耐油 NBR、AU、ACM、FPM 3、 高強(qiáng)度并耐磨 NR、AU（EU） 4、

2、耐熱 （1）CR、EPM、EPDM、IIR、； （2）ACM、MVQ、MQ、FPM 5、 介電性 SBR、IIR、EPM、EPDM 6、 耐老化 EPM、EPDM、IIR、CR、ACM、 FPM、MVQ、MQ 7、 耐燃 CR、CSM、 8、 氣密性 IIR、AU（EU）、NBR 9、 透氣 MVQ、MQ 10、導(dǎo)電、高回彈性 MQ、MVQ 三、硫化體系 （1）硫黃 膠種 NR SBR NBR IIR BR IR EPDM 用量 常硫 23 1.5-2 1.5-2 1.5-2 1.5-2 2-3 1.5-2 低硫0.5-1 （2）硫給予體（TMTD） 二烯類橡膠的無硫配合（1份TMTD相當(dāng)于

3、0.8份硫黃） 膠種 如 NR 23; NBR 1 . 52 . 5; SBR 23 （3）有機(jī)過氧化物 膠種 NR NBR EPM MVQ 用量 1.5-2 1.5-2 2-3 1.5-4 （4）樹脂（2401、2402、201） 膠種 IIR EPDM 用量 812 812 （5）金屬氧化物 膠種 CR 用量 ZnO 5 MgO 4 （6）胺類 膠種 ACM FPM(F26) 已二胺氨基甲酸鹽 0.8-2 1.5-2 2、硫化促進(jìn)劑 (1) NR 促DM（0.3-0.5,0.5-0.7）;促DDM（0.5-0.7,0.3-0.5） 促M(fèi)H（0.5,0.5）； 促CZTMTD（0.5-0.7

4、,0.1-0.2） 促DMM（0.5,0.5）；促CZ（NOBS）0.5-1.0 （2）SBR 促DMTMTD(1.0-1.5,0.2-0.4);促M(fèi)TMTD(1.2,0.3-0.5) 促CZTMTD（0.6-1.2,0.3-0.5） 促M(fèi)TMTM(1.2-1.5,0.2-0.3);促CZ0.8-1.2 （3）BR 以次磺酰胺類為最宜，促CZ 0.7-1.2 （4）NBR 促DM（1.5）; 促TMTM(0.4-0.5) 促DMTMTD（1.2-1.5,0.6-0.8） 促DMD(1.2-1.5,0.4-0.6) 促TMTDCZ（0.8-1.0,0.8-1.0） （5）IIR 硫黃硫化 ：促T

5、MTDZDC(1.2,0.6) 促TMTDM（1.5,1.0） 促TMTDD（1.5,1.0） （6）EPDM 基本同IIR （7）CR 促NA22DM（0.4-1.0,0.6-1.0） 3、硫化活性劑 ZnO 3.0-5.0,硬脂酸 1.0-2.0 四、防老體系 總用量 12份，品種隨生膠品種、 制品使用條件、防老劑特性而定。 五、補(bǔ)強(qiáng)填充體系 1、一般情況 可用炭黑與碳酸鈣組成； 2、電絕緣制品可配加陶土等； 3、導(dǎo)電與防靜電制品配用CF、SCF、XCF 4、白色、淺色制品可用沉淀法白炭黑、超 細(xì)活性碳酸鈣； 5、半透明或透明制品采用輕質(zhì)碳酸鎂、氣 相法白炭黑。 六、軟化體系 膠種 用軟化

6、劑品種 NR 松焦油，古馬隆，油膏、瀝青、石油操作油 SBR 芳烴油、古馬隆、松焦油、瀝青 CR 酯類、古馬隆、油膏、石油操作油 BR 石油操作油 NBR 酯類、古馬隆、油膏、液體丁腈橡膠 EPDM 石油操作油（石蠟油、環(huán)烷油） IIR 石油操作油 第二節(jié) 塑煉 一、塑煉的目的 1、降低彈性；2、降低粘度；3、獲得適當(dāng)?shù)目伤芏?（壓出膠料 P0.30左右；壓延膠料 P0.35-0.45 胎面膠料 P0.21-0.25； 泡沫橡膠 P0.50-0.60; 三角帶膠料 P0.50左右） 二、塑煉的原理 1、塑煉的本質(zhì)通過力化學(xué)作用，使橡膠大分子鏈斷裂，分子量 降低，粘度下降。（由機(jī)械活化引發(fā)的化學(xué)

7、反應(yīng)） 產(chǎn)生力化學(xué)作用的原因： （1）塑煉過程中，開煉機(jī)輥筒、密煉機(jī)轉(zhuǎn)子、螺桿對橡膠產(chǎn)生強(qiáng)烈 的剪切力； （2）剪切力易使大分子鏈斷裂，產(chǎn)生大分子自由基，引起各種化學(xué) 變化 2、塑煉反應(yīng)機(jī)理 （1）低溫塑煉 （2）高溫塑煉 三、塑煉工藝方法 1、開煉機(jī)塑煉（適用于低溫塑煉） （1）開煉機(jī) （2）塑煉方法 A、按塑煉次數(shù) 一段塑煉使生膠經(jīng)一次塑煉達(dá)到所要求的可塑度 分段塑煉一次塑煉1215分鐘，停放48h 后， 再 行塑煉，一般為24次。 B、按操作方法 包輥塑煉生膠包在輥筒上，輥縫上方一直有 一定量的堆積膠，并需經(jīng)常割刀。 薄通塑煉在輥距小于1.0毫米，生膠連續(xù)多次 經(jīng)過輥縫而獲得一定的可塑性

8、。 （3） 一般工藝與過程（為制備質(zhì)量均一、可塑度較高的塑煉膠） 包輥塑煉分段塑煉薄通塑煉 2、密煉機(jī)塑煉（適用于高溫塑煉） 特點(diǎn)（1）機(jī)械作用復(fù)雜（轉(zhuǎn)子與腔壁間的剪切和摩擦；轉(zhuǎn)子之間的 撕捏；上頂栓的外壓； （2）煉膠時(shí)生熱量很大，即使冷卻也能達(dá)到相當(dāng)高的溫度 （3）只適用于高溫塑煉；（120以上，一般140160） （4）高溫、強(qiáng)機(jī)械作用引起劇烈氧化，短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到所需可塑度。 第 三 節(jié) 混煉 一、何謂混煉？ 二、混煉的目的與要求 1、 配合劑均勻分散，膠料性能均勻一致； 2、 膠料具有一定的可塑度，保證各項(xiàng)加工操作能順利進(jìn)行 3、 補(bǔ)強(qiáng)性配合劑通過力化學(xué)作用與生膠產(chǎn)生結(jié)合橡膠，以達(dá)到

9、良 好的補(bǔ)強(qiáng)效果。 三、混煉過程中的力化學(xué) 1、結(jié)合橡膠的生成 （1） 部份橡膠分子通過范德華力吸附在炭黑等活性補(bǔ)強(qiáng)劑粒子 表面上； （2）部份橡膠分子斷裂生成大分子自由基與炭黑表面活性部份 結(jié)合； （3）混煉時(shí)炭黑聚集體破裂生成活性很高的新鮮表面直接與橡 膠分子反應(yīng)而結(jié)合； （4）部份橡膠分子纏結(jié)在已與炭黑粒子結(jié)合的橡膠分子上。 2、橡膠并用時(shí)嵌段橡膠的生成 幾種橡膠混合并用時(shí)，因高溫或機(jī)械力的作用，使橡膠大分子斷 裂產(chǎn)生，躲藏躲藏的再結(jié)合作用就會(huì)導(dǎo)致嵌段橡膠的生成。 四、混煉前的準(zhǔn)備工作 1、塊狀配合劑的粉碎； 2、吸濕性配合劑的干燥； 3、粒狀配合劑的過篩； 4、固體軟化劑的加熱熔化與過

10、濾 5、稱量。 五、混煉工藝方法 1、開煉機(jī)混煉 混煉操作的三個(gè)步驟： （1）、包輥； （2）、“吃粉” ； （3）、翻煉。 2、密煉機(jī)混煉（與壓片機(jī)配合進(jìn)行） （1）一段混煉法（分批加料，分批加壓） 生膠（塑煉膠） 配合劑 密煉1012分鐘120140時(shí) （按順序分批加入） 排膠于壓片機(jī)上膠溫降至100，加入硫化劑（或超 促進(jìn)劑）翻煉出片 密煉機(jī)加料順序：塑煉膠或生膠小料（防老劑、促進(jìn) 劑、活性劑、固體軟化劑）填充劑液體軟化 劑 （2）二段混煉法 經(jīng)密煉機(jī)密煉后，由壓片機(jī)下片冷卻，并停放一定時(shí) 間，充分冷卻，再次回到密煉機(jī)上進(jìn)行混煉，然后再在 壓片機(jī)上冷卻至較低溫度后加入硫化劑和超促進(jìn)劑。

11、第 四 節(jié) 膠料的成型與硫化 一、 膠料的成型 1、 壓出（對應(yīng)于塑料的擠出成型） （1）、設(shè)備：橡膠壓出機(jī) 螺桿特征：L/D 一般10；壓縮比 1.2-1.4； 不等距；中心設(shè)有冷卻水道。 機(jī)筒特征：備有夾套，可通蒸汽加熱和水冷 卻，并可調(diào)和蒸汽及水調(diào)節(jié)機(jī)筒溫度。 （2） 壓出操作： 熱煉（4070）供膠（412mm厚 度的膠條）壓出壓出物的冷卻得到 半成品 2、壓延（生產(chǎn)半成品） （1） 延生產(chǎn)主要設(shè)備：開煉機(jī)（預(yù)熱膠料或 稱熱煉）；向壓延機(jī)輸送膠料的運(yùn)送裝置；壓 延機(jī)（三輥、四輥）；紡織物浸膠、干燥裝置； 壓延后冷卻裝置。 （2） 壓延物的類型： a、膠片壓延 將預(yù)熱好的膠料壓延成一定規(guī)

12、格 的膠片 b、壓型 將預(yù)熱好的膠料壓延成具有一定斷 面形狀或表面有某種花紋的膠片。 C、紡織物的貼膠或擦膠 在作為制品骨架的 織物上復(fù)合一薄層膠料。 3、注壓硫化（類似于熱固性塑 料的注射成型） 卷狀膠片送入螺桿式橡膠注壓機(jī) （機(jī)筒溫度控制較低，防止焦燒） 注射入模（模具控制在硫化溫度） 硫化取出制品 4、模壓硫化（平板硫化）（類 似于熱固性塑料的模壓成型） 膠片裁剪（稱量）填入（連同嵌件） 模具合模，加壓加熱硫化 取出制品 一、 硫化 1、硫化方法 （1） 直接硫化法：直接蒸汽硫化罐 硫化；熱水硫化 （2） 間接硫化法：采用臥式硫化罐， 蒸汽通入雙層罐壁夾層中。（適用于制 品不宜接觸蒸汽的

13、場合） （3） 加壓硫化法：平板硫化法；注 壓硫化法； 連續(xù)硫化法：（無模硫化）熱空氣連續(xù) 硫化；蒸汽管道連續(xù)硫化；液體介質(zhì)連 續(xù)硫化；微波連續(xù)硫化；輻射硫化。 2、硫化工藝條件 （1）硫化溫度 一般，120180；最常，140160； 確定硫化溫度時(shí)常需考慮的因素：膠種；硫化體系；期望的硫化 速度；制品厚度。 （2）硫化時(shí)間（總要求：服從正硫化時(shí)間，使各種物性達(dá)到較 佳；要嚴(yán)格防止嚴(yán)重過硫或嚴(yán)重欠硫；視制品厚度而異；應(yīng)隨硫 化溫度作相應(yīng)調(diào)整。） （3）硫化溫度(T)和時(shí)間(t)的調(diào)整（硫化溫度系數(shù)K） t1/t2=K(T2-T1)/10 硫化溫度系數(shù)在特定溫度下，橡膠達(dá)到一定硫化程度所需 的時(shí)間與在相差10溫度條件下所需的時(shí)間之比。 一般，12