高分子材料成型與加工

1、1第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備 混合設(shè)備是完成混合操作工序必不可少的工具，混合物的混合設(shè)備是完成混合操作工序必不可少的工具，混合物的混合質(zhì)量指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其其他各項(xiàng)指標(biāo)在很大程度上混合質(zhì)量指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其其他各項(xiàng)指標(biāo)在很大程度上取決于混合設(shè)備的性能。取決于混合設(shè)備的性能。一、混合設(shè)備的分類一、混合設(shè)備的分類 操作方式：操作方式：間歇式、連續(xù)式混合過程特征：混合過程特征：分布式、分散式混合物強(qiáng)度大?。夯旌衔飶?qiáng)度大?。焊邚?qiáng)度、中強(qiáng)度、低強(qiáng)度21、間歇式和連續(xù)式、間歇式和連續(xù)式 間歇式混合設(shè)備間歇式混合設(shè)備：混合過程是不連續(xù)的?；旌线^程三個(gè)主要步驟：投料、混煉、卸料，周而復(fù)始。特點(diǎn)：特點(diǎn)：可見

2、在整個(gè)混合周期內(nèi)非混合時(shí)間占相當(dāng)比例，因此間歇混合設(shè)備的生產(chǎn)效率較低。但可以在混合操作過程中隨時(shí)調(diào)整混合工藝，特別是某些間歇式混合設(shè)備具有很高的混合強(qiáng)度，有利于混合均勻；典型設(shè)備：典型設(shè)備：捏合機(jī)、開煉機(jī)等。第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備 3連續(xù)式混合設(shè)備：連續(xù)式混合設(shè)備：混合過程是連續(xù)的。特點(diǎn)：特點(diǎn)：由于連續(xù)操作，可以調(diào)高生產(chǎn)能力，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減小能源消耗，混合質(zhì)量穩(wěn)定，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其是配備相應(yīng)裝置后，可以連續(xù)混合-成型，所以連續(xù)式混合設(shè)備是目前發(fā)展的趨勢(shì)。典型設(shè)備：如單、雙螺桿擠出機(jī)典型設(shè)備：如單、雙螺桿擠出機(jī)。盡管連續(xù)混合設(shè)備較間歇式混合設(shè)備有許多優(yōu)點(diǎn)，但是目前許多加

3、工工序仍是間歇式的，再加上間歇式混合設(shè)備具有隨時(shí)調(diào)整混合工藝且具有高的混合強(qiáng)度，因而間歇式混合設(shè)備仍然具有廣泛的應(yīng)用。第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備 4第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備 2、分布式混合設(shè)備和分散式混合設(shè)備、分布式混合設(shè)備和分散式混合設(shè)備 分布混合設(shè)備：分布混合設(shè)備：具有使混合物中組分?jǐn)U散、位置更換、形成各組分在混合物中濃度趨于均勻的能力，即具有分布混合的能力。分布混合作用：分布混合作用：通過對(duì)物料的攪動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、推拉作用使物料中各組分發(fā)生位置更換。對(duì)于熔體則可使其產(chǎn)生大的剪切應(yīng)變和拉伸應(yīng)變，增大組分的界面面積等達(dá)到分布混合的目的。代表性設(shè)備：代表性設(shè)備：有重力混合器、氣動(dòng)混合器及一

4、般用于干混合的中、低強(qiáng)度混合器等。5第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備 分散混合設(shè)備：分散混合設(shè)備：主要具有使混合物中組分粒度減小，即具有分散混合的能力。分散混合作用：分散混合作用：設(shè)備主要通過向物料施加剪切力、擠壓力而達(dá)到分散目的。代表性設(shè)備：代表性設(shè)備：開煉機(jī)、密煉機(jī)等。注意注意: 分散混合能力和分布混合能力往往是混合設(shè)備同時(shí)具有的，因?yàn)槿魏我粋€(gè)混合過程總是同時(shí)具有分散與分布的要求，只是側(cè)重點(diǎn)不同。6第二節(jié)第二節(jié) 混合設(shè)備混合設(shè)備 3高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備高強(qiáng)度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備 根據(jù)混合設(shè)備在混合過程中向混合物施加的速度、壓力、剪切力及能量損耗的大小，可以分為高強(qiáng)高強(qiáng)度、中強(qiáng)度

5、和低強(qiáng)度混合設(shè)備度、中強(qiáng)度和低強(qiáng)度混合設(shè)備。 強(qiáng)度的大小區(qū)分沒有嚴(yán)格的數(shù)量指標(biāo)，有些資料建議以混合物料的批量多的混合設(shè)備為低強(qiáng)度混合設(shè)備，反之，能混合物料的批量少的混合設(shè)備為高強(qiáng)度混合設(shè)備；習(xí)慣上，常以物料所受的剪切力大小或剪切變形程度來(lái)決定混合強(qiáng)度的高低。7二、間歇混合設(shè)備二、間歇混合設(shè)備 靜式混合設(shè)備：靜式混合設(shè)備：重力混合器和氣動(dòng)混合器，混合器的混合室是靜止的，依靠重力和氣動(dòng)力使得物料流動(dòng)混合，是溫和的低強(qiáng)度混合器，適用于大批量固態(tài)物料的分布混合。滾筒類混合設(shè)備：滾筒類混合設(shè)備：利用混合室的旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到混合目的，如鼓式混合機(jī)、雙錐混合機(jī)和V形混合機(jī)。是中、低強(qiáng)度的分布混合設(shè)備，適于粉料，粒

6、狀料固態(tài)物料的初混，也可適用于固態(tài)物料加入少量液態(tài)添加劑。轉(zhuǎn)子類混合設(shè)備：轉(zhuǎn)子類混合設(shè)備：利用混合室的轉(zhuǎn)動(dòng)部件-轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行混合，如螺帶混合機(jī)、錐筒螺桿混合機(jī)、犁狀混合機(jī)、雙行星混合機(jī)、Z形捏合機(jī)、高速混合機(jī)等。是高強(qiáng)度混合設(shè)備。 最主要設(shè)備最主要設(shè)備是開煉機(jī)與密煉機(jī)，從結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，應(yīng)屬于轉(zhuǎn)子類混合器，用途廣泛，混合強(qiáng)度高。8在高分子材料加工過程中，間歇設(shè)備用的最多的是Z型捏型捏合機(jī)，高速混合機(jī)，開煉機(jī)和密煉機(jī)合機(jī)，高速混合機(jī)，開煉機(jī)和密煉機(jī)。9Z型捏合機(jī)混合過程型捏合機(jī)混合過程 混合時(shí)，物料借助于相向運(yùn)動(dòng)的一對(duì)攪拌器沿著混合室的側(cè)壁上翻而后在混合室的中間下落，再次為攪拌器所用。這樣，周而

7、復(fù)始，物料得到折迭和撕捏作用，從而達(dá)到混合均用的目的。加熱和冷卻：加熱和冷卻：（1）加熱套加熱和冷卻；（2）攪拌器中心開設(shè)通道，捏合時(shí)溫度控制更為準(zhǔn)確而及時(shí)；真空或者惰性氣體封閉工作：真空或者惰性氣體封閉工作：排除水分與揮發(fā)物及防止氧氣影響；卸料：卸料：一般是混合室的傾斜，或者底部卸料1011折流擋板：折流擋板：使物體運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)流化狀，更有利于分散；使物體運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)流化狀，更有利于分散；高速混合機(jī)混合過程：高速混合機(jī)混合過程：u高速混合機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側(cè)面對(duì)物料的推力使得物料沿葉輪切向運(yùn)動(dòng)。u由于離心力作用，物料拋向混合室內(nèi)壁，沿壁面上升；u上升到一定高度后，由于重

8、力原因，又回到葉輪中心；u又被葉輪拋起，重復(fù)以上過程；葉輪轉(zhuǎn)速很快：葉輪轉(zhuǎn)速很快： 快速運(yùn)動(dòng)的粒子相互碰撞，摩擦，使得團(tuán)塊快速運(yùn)動(dòng)的粒子相互碰撞，摩擦，使得團(tuán)塊 破碎；破碎；升到物料溫度：升到物料溫度：物料迅速進(jìn)行交叉的混合；物料迅速進(jìn)行交叉的混合；促進(jìn)了物料組分的均勻分布和對(duì)液態(tài)添加劑的吸收促進(jìn)了物料組分的均勻分布和對(duì)液態(tài)添加劑的吸收12加料：加料：混合室的上部混合室的上部卸料：卸料：混合式的下部混合式的下部上下兩部分的關(guān)閉和開啟均有壓縮空氣上下兩部分的關(guān)閉和開啟均有壓縮空氣操縱；操縱； 混合器夾套混合器夾套加熱加熱常在常在開車開車時(shí)進(jìn)時(shí)進(jìn)行，以后行，以后剪切作用增加剪切作用增加，物料，物料

9、產(chǎn)生熱量，因此有時(shí)要通過產(chǎn)生熱量，因此有時(shí)要通過夾夾套冷卻套冷卻，冷卻時(shí)，冷卻時(shí)葉輪相應(yīng)減速葉輪相應(yīng)減速；物料溫度的控制：物料溫度的控制：13開煉機(jī)又稱雙輥煉塑機(jī)或者煉膠機(jī)。開煉機(jī)又稱雙輥煉塑機(jī)或者煉膠機(jī)。它是通過兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的輥筒將物料混合或使得物料達(dá)到規(guī)定它是通過兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的輥筒將物料混合或使得物料達(dá)到規(guī)定狀態(tài)；狀態(tài)；主要應(yīng)用：主要應(yīng)用：橡膠的塑煉和混煉橡膠的塑煉和混煉塑料的塑化和混合塑料的塑化和混合填充與共混改性物的混煉填充與共混改性物的混煉母料的制備等母料的制備等1415-開煉機(jī)混合過程：開煉機(jī)混合過程：開煉機(jī)工作時(shí)，兩個(gè)滾筒相向旋轉(zhuǎn)，且速度并不等；開煉機(jī)工作時(shí)，兩個(gè)滾筒相向旋轉(zhuǎn)，且速度并不

10、等；放在滾筒上的物料由于和滾筒表面的摩擦和粘附作用以及放在滾筒上的物料由于和滾筒表面的摩擦和粘附作用以及 物料之間的粘力拉入輥隙之間；物料之間的粘力拉入輥隙之間；輥隙間的物料受到強(qiáng)烈的擠壓和剪切作用，物料產(chǎn)生很大輥隙間的物料受到強(qiáng)烈的擠壓和剪切作用，物料產(chǎn)生很大 的形變，增加各組分之間的界面，產(chǎn)生分布混合；的形變，增加各組分之間的界面，產(chǎn)生分布混合；剪切力大于物料的許用應(yīng)力時(shí)，物料就會(huì)分散開；剪切力大于物料的許用應(yīng)力時(shí)，物料就會(huì)分散開；許用應(yīng)力：許用應(yīng)力：材料所能承受材料所能承受的最大應(yīng)力值的最大應(yīng)力值16密煉機(jī)：密煉機(jī)：即是封閉性塑煉機(jī)或者即是封閉性塑煉機(jī)或者煉膠機(jī)，是在煉膠機(jī)，是在開煉機(jī)的

11、基礎(chǔ)上開煉機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)發(fā)展而來(lái)的。展而來(lái)的。密煉機(jī)的混煉室是密閉的，混密煉機(jī)的混煉室是密閉的，混合過程物料不會(huì)外泄，可以避合過程物料不會(huì)外泄，可以避免添加劑氧化與揮發(fā)，且容易免添加劑氧化與揮發(fā)，且容易加入液態(tài)添加劑；加入液態(tài)添加劑；有效的改善工作環(huán)境，降低勞有效的改善工作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期；動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期；17-結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖18-密煉機(jī)混合過程：密煉機(jī)混合過程：u密煉機(jī)工作時(shí)，物料有加料口加入，密煉機(jī)工作時(shí)，物料有加料口加入， 上丁栓在氣壓驅(qū)動(dòng)下將物料壓入混上丁栓在氣壓驅(qū)動(dòng)下將物料壓入混 煉室；煉室；u工作過程，上丁栓始終壓住物料；工作過程，上丁栓始終壓住物料；u各

12、種物料在轉(zhuǎn)子的作用下進(jìn)行強(qiáng)烈的各種物料在轉(zhuǎn)子的作用下進(jìn)行強(qiáng)烈的 混合；混合；u混合完畢后，下頂栓開啟，物料混合完畢后，下頂栓開啟，物料 由排料口排出；由排料口排出；19三、連續(xù)混合設(shè)備三、連續(xù)混合設(shè)備 20211、組成： 加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭、口模等222、作用 2324第三節(jié)第三節(jié) 橡膠的塑煉與混煉橡膠的塑煉與混煉 橡膠制品成型前的準(zhǔn)備工藝包括橡膠制品成型前的準(zhǔn)備工藝包括原材料處理，生膠的塑煉，原材料處理，生膠的塑煉，配料和膠料的混煉配料和膠料的混煉等工藝。等工藝。圖圖3.1 橡膠制品成型前的準(zhǔn)備工藝橡膠制品成型前的準(zhǔn)備工藝 問題：?jiǎn)栴}：（1）生膠，塑煉和混煉的概念應(yīng)該怎么理解？）生膠

13、，塑煉和混煉的概念應(yīng)該怎么理解？ （2）生膠為什么要進(jìn)行塑煉的過程，為什么不能直）生膠為什么要進(jìn)行塑煉的過程，為什么不能直接進(jìn)行混煉的過程？接進(jìn)行混煉的過程？25第三節(jié)第三節(jié) 橡膠的塑煉與混煉橡膠的塑煉與混煉 2. 常見橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：常見橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度： 順順1,4-1,4-聚異戊二烯聚異戊二烯 玻璃花轉(zhuǎn)變溫度玻璃花轉(zhuǎn)變溫度-70-70o oC C 丁苯橡膠丁苯橡膠 玻璃花轉(zhuǎn)變溫度玻璃花轉(zhuǎn)變溫度-60oC 順順1,4-聚丁二烯聚丁二烯 玻璃花轉(zhuǎn)變溫度玻璃花轉(zhuǎn)變溫度-105oC 以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，橡膠在常溫下時(shí)，都處于高彈態(tài)。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，橡膠在常溫下時(shí)，都處于高彈態(tài)。1. 當(dāng)溫度高于

14、玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，當(dāng)溫度高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，聚合物處于高彈態(tài)聚合物處于高彈態(tài)，也就也就是聚合物受到較小的應(yīng)力產(chǎn)生較大的形變。是聚合物受到較小的應(yīng)力產(chǎn)生較大的形變。生膠：生膠：線性的高分子化合物，在常溫下大多數(shù)處于高彈態(tài)。線性的高分子化合物，在常溫下大多數(shù)處于高彈態(tài)。高彈性高彈性是橡膠制品最寶貴的性質(zhì)，然而生膠的這一寶貴性質(zhì)是橡膠制品最寶貴的性質(zhì)，然而生膠的這一寶貴性質(zhì)卻給制品的生產(chǎn)帶來(lái)極大的困難卻給制品的生產(chǎn)帶來(lái)極大的困難！26第三節(jié)第三節(jié) 橡膠的塑煉與混煉橡膠的塑煉與混煉 如果不降低生膠的彈性：如果不降低生膠的彈性：1. 1. 加工過程中，各種添加劑無(wú)法在生膠加工過程中，各種添加劑無(wú)法在生膠中

15、分散均勻；中分散均勻；2. 大部分機(jī)械能都消耗在彈性形變上；大部分機(jī)械能都消耗在彈性形變上； 因此，為了滿足加工工藝的需求，因此，為了滿足加工工藝的需求，必須使生膠由強(qiáng)韌的必須使生膠由強(qiáng)韌的高彈態(tài)轉(zhuǎn)變成柔軟而具有可塑性的狀態(tài)高彈態(tài)轉(zhuǎn)變成柔軟而具有可塑性的狀態(tài)。這種使得彈性膠變。這種使得彈性膠變成可塑狀態(tài)的工藝過程稱為成可塑狀態(tài)的工藝過程稱為塑煉塑煉；27一、生膠的塑煉一、生膠的塑煉2. 2. 塑煉的機(jī)理塑煉的機(jī)理 （1 1）機(jī)械塑煉：）機(jī)械塑煉：在在機(jī)械力作用下機(jī)械力作用下及在及在氧或者其他自由基受體氧或者其他自由基受體體存在下進(jìn)行的。體存在下進(jìn)行的。 機(jī)械力作用機(jī)械力作用：對(duì)橡膠塑煉的直接結(jié)

16、果，就是使橡膠分 子鏈發(fā)生斷裂。問題：為什么機(jī)械力可以使得高分子鏈斷裂？問題：為什么機(jī)械力可以使得高分子鏈斷裂？ 非晶態(tài)橡膠高分子的構(gòu)象是卷曲的，分子之間以范德華力相非晶態(tài)橡膠高分子的構(gòu)象是卷曲的，分子之間以范德華力相互作用互作用28(1).塑煉時(shí)，卷曲的高分子鏈相互纏結(jié)，容易受到機(jī)械應(yīng)力 集中，當(dāng)應(yīng)力大于分子鏈上的某一個(gè)鍵的斷裂能時(shí)，則造成大分子鏈斷裂，相對(duì)分子量降低，塑性增加；(2).當(dāng)橡膠分子鏈?zhǔn)艿郊羟袘?yīng)力時(shí)，大分子鏈沿外力方向伸展，分子鏈中央受力最大，伸展也最大，鏈段的兩端仍然保持卷曲狀，應(yīng)力達(dá)到一定值后，大分子鏈中央首先斷裂；2. 塑煉的機(jī)理塑煉的機(jī)理(3).相對(duì)分質(zhì)量越大，受力越大

17、，分子鏈也越容易斷裂；(4).橡膠大分子鏈上的主鏈比側(cè)鏈長(zhǎng)的多，大分子鏈間的范德華力和鏈纏結(jié)使得主鏈上受到的應(yīng)力要比側(cè)鏈大的多，所以主鏈斷裂的幾率要比側(cè)鏈高；29機(jī)械力作用機(jī)械力作用的結(jié)果的結(jié)果1. 生膠中較大分子量的分子鏈?zhǔn)紫劝l(fā)生生膠中較大分子量的分子鏈?zhǔn)紫劝l(fā)生斷裂，含量顯著降低；斷裂，含量顯著降低；2. 低分子量的聚合物組分含量幾乎不變低分子量的聚合物組分含量幾乎不變3. 中等分子量的聚合物組分含量增加中等分子量的聚合物組分含量增加也就是說(shuō)塑煉過程使得生膠相對(duì)分子質(zhì)量下降，也就是說(shuō)塑煉過程使得生膠相對(duì)分子質(zhì)量下降，分子量分布變窄分子量分布變窄2. 塑煉的機(jī)理塑煉的機(jī)理 302. 塑煉的機(jī)理

18、塑煉的機(jī)理 氧氣和溫度作用：氧氣和溫度作用：對(duì)橡膠塑煉的直接結(jié)果，就是使橡膠分子鏈更加容易斷裂。低溫下（低溫下（110oC以下）：以下）： 機(jī)械力作用首先使得橡膠大分子斷裂生成大分子自由基。自 由基的化學(xué)性質(zhì)很活波，生成的自由基重新結(jié)合起來(lái)，從而 得不到塑煉效果。因此單純靠機(jī)械力是不夠的，實(shí)踐證明，在惰性氣體中進(jìn)行 長(zhǎng)時(shí)間的塑煉，生膠的可塑性幾乎不變。在氧氣氣氛中塑煉，生膠的粘度迅速下降，這是因?yàn)檠鯕饪?以作為自由基的穩(wěn)定劑使自由基轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的過氧自由基， 然后分解稱為穩(wěn)定的分子。31高溫下（高溫下（110oC以上）：以上）： 高溫下，生膠粘度下降，生膠所受到的剪切應(yīng)力有所下降。 但是高溫下的

19、熱和氧的自動(dòng)催化氧化破壞作用隨著溫度的提 高而急劇增加，大大加快了橡膠分子的氧化降解速度，塑煉 效果也迅速增大。生成的橡膠分子過氧化物很不穩(wěn)定，生成分子量小的分子生成的橡膠分子過氧化物很不穩(wěn)定，生成分子量小的分子 2. 塑煉的機(jī)理塑煉的機(jī)理 32靜電作用靜電作用橡膠塑煉中，分子反復(fù)摩擦 表面帶電（電壓可達(dá)幾千、數(shù)萬(wàn)伏） 引起高壓放電 放電使周圍空氣中的氧活化為原子態(tài)氧或臭氧 促使橡膠分子進(jìn)一步氧化斷裂。交聯(lián)的作用交聯(lián)的作用橡膠分子斷裂成鏈自由基后，有幾種變化的可能：1）被氧和塑解劑封閉；2）本身分子在斷裂處重新再鍵合；3）斷裂分子與另一個(gè)斷裂分子鍵合。 顯然 2）和 3）是不希望發(fā)生的。其中

20、3）對(duì)塑煉效果更有危害，因?yàn)橐坏┙宦?lián)成為不溶不熔的體型結(jié)構(gòu)（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）后，對(duì)后續(xù)加工十分有害。 塑煉中：一要保證物料與空氣充分接觸； 二要根據(jù)情況使用塑解劑。33（2 2）化學(xué)塑煉化學(xué)塑煉-塑解劑的作用塑解劑的作用 塑解劑化學(xué)增塑劑塑解劑化學(xué)增塑劑，其作用是通過化學(xué)作用來(lái)提高塑煉效果。有三種類型：引發(fā)型：引發(fā)型：塑煉時(shí)自身能生成自由基，引發(fā)橡膠分子斷裂。主要品種：過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈。接受型：接受型：塑煉時(shí)能使橡膠大分子自由基喪失活性，從而達(dá)到使分子量不再增大的目的。主要品種：硫酚、苯醌。混合型（鏈轉(zhuǎn)移型）：混合型（鏈轉(zhuǎn)移型）：兼具引發(fā)型和接受型的功能。主要品種：硫醇類化合物2.塑煉的機(jī)

21、理塑煉的機(jī)理 34以機(jī)械塑煉應(yīng)用最廣泛。機(jī)械塑包括煉開煉機(jī)塑煉、密開煉機(jī)塑煉、密煉機(jī)塑煉、螺桿塑煉機(jī)塑煉煉機(jī)塑煉、螺桿塑煉機(jī)塑煉。生膠在塑煉之前要先經(jīng)過烘膠、切膠、選膠和破膠烘膠、切膠、選膠和破膠等準(zhǔn)備工作，然后進(jìn)行塑煉。烘膠是為了降低生膠的硬度，便于切割，同時(shí)還能解除有些生膠的結(jié)晶。烘膠多數(shù)是在烘房?jī)?nèi)進(jìn)行，溫度一般是50-70oC，不宜過高，時(shí)間需長(zhǎng)達(dá)數(shù)十小時(shí)。切膠是把從烘房?jī)?nèi)取出的生膠用切膠機(jī)切成10kg左右的小塊，便于塑煉。切膠后應(yīng)人工選除表面和雜質(zhì)。破膠是在輥筒粗而短的破膠機(jī)中進(jìn)行，以提高塑煉效率。破膠時(shí)的輥距一般是2-3mm，輥溫在45oC以下。3 3、塑煉工藝、塑煉工藝35（1 1

22、）開煉機(jī)塑煉）開煉機(jī)塑煉開煉機(jī)塑煉主要為機(jī)械塑煉，溫度越低，效果越好；塑煉中因擠壓和剪切作用，產(chǎn)生大量熱量，需對(duì)雙輥通冷水冷卻（膠料溫度一般控制在55以下）；可采用分段塑煉，一般塑煉10 15分鐘后冷卻一段時(shí)間再塑煉。因?yàn)殚_放式，開煉中空氣中的氧與物料接觸較多，塑煉作用較好；使用塑解劑，但塑煉溫度可低一些；輥距、輥速比、溫度是影響塑煉效果的主要因素，如何影響？ 輥距 輥速比 溫度 塑煉效果36生膠在密煉室內(nèi)一方面在轉(zhuǎn)子和密煉室壁之間受到剪切和摩擦作用，另外一方面受到上頂拴的外壓作用；由于是密閉系統(tǒng)，清理相對(duì)困難，散熱也比較困難；屬高溫塑煉（天然橡膠溫度一般為140 -160），要嚴(yán)格控制時(shí)間，

23、防止橡膠分子鏈過度氧化降解，影響物理性能；生膠在密煉室主要借助高溫下的強(qiáng)烈氧化斷鏈來(lái)提高 橡膠的可塑性；化學(xué)塑解劑在密煉機(jī)中的應(yīng)用比開煉機(jī)更為有效，因?yàn)闇囟葘?duì)化學(xué)塑解劑分解有促進(jìn)作用；（ 2） 密煉機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉37生膠進(jìn)入料筒后，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，向口模方向行進(jìn)；螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于螺桿與料筒間間隙很小，形成較大的剪切作用而使生膠塑煉；膠料在料筒內(nèi)因剪切摩擦而升溫，屬高溫機(jī)械塑煉；屬連續(xù)式塑煉，生產(chǎn)能力較大，但由于溫度高，膠料的塑煉質(zhì)量不均，對(duì)加工后的制品性能會(huì)造成不利影響。溫度條件相當(dāng)重要，機(jī)筒溫度：95110，機(jī)頭溫度：8090。（3 3）螺桿塑煉機(jī)塑煉）螺桿塑煉機(jī)塑煉38二、膠料的混煉二、

24、膠料的混煉混煉的定義混煉的定義將可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠與配合劑，在一定的溫度和機(jī)械力作用下混合均勻，制成性能均一、可供成型的混煉膠的過程?；鞜挼娜蝿?wù)混煉的任務(wù)使各種配合劑都能均勻地分散在橡膠中?；鞜挼某善坊鞜捘z。1. 混煉理論混煉理論 混煉膠組份比較復(fù)雜，不同性質(zhì)的組份對(duì)混煉過程、分散程度及混煉膠的結(jié)構(gòu)有很大的影響。39（1）配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系）配合劑的性質(zhì)與混煉工藝的關(guān)系 分散性分散性能溶于橡膠的配合劑，容易混合均勻。如軟化劑、促進(jìn)促進(jìn)劑劑、硫黃。不能溶于橡膠的配合劑，不容易混合均勻。如填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑。 幾何形狀幾何形狀球狀配合劑（即使不溶于橡膠），相對(duì)而言可以容易混合均勻。

25、如炭黑。片、針狀等不對(duì)稱形狀的配合劑，不容易混合均勻。如陶土、滑石粉、石棉。1. 混煉理論混煉理論40 表面性質(zhì)表面性質(zhì)表面性質(zhì)與橡膠相近的配合劑，容易混合均勻。如炭黑；表面性質(zhì)與橡膠相差較大的配合劑，不容易混合均勻。如陶土、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化鋅、氧化鎂。對(duì)于表面性質(zhì)與橡膠相差較大的配合劑，可采用加表面活性劑的辦法解決。常用的表面活性劑：硬脂酸、高級(jí)醇、含氮化合物或者某些樹脂等。一、混煉理論一、混煉理論 聚集體聚集體對(duì)于粒徑很小的配合劑（如炭黑、某些填充劑），顆粒團(tuán)聚傾向很大，必須在混煉時(shí)使其搓開。 膠料粘度高有利于分散團(tuán)聚體，因?yàn)槟z料黏度高一些，受到的剪切作用更大一些。因此，塑煉時(shí)可塑性不

26、能過大，混煉時(shí)溫度不能過高。41混煉過程中，當(dāng)橡膠分子被斷裂成鏈自由基時(shí)，炭黑粒子表面的活性部位就能與鏈自由基結(jié)合，產(chǎn)生結(jié)合橡膠；已經(jīng)與炭黑結(jié)合的橡膠分子，又會(huì)通過纏結(jié)、交聯(lián)等結(jié)合更多的橡膠分子，生成更多的結(jié)合橡膠。不僅在混煉中會(huì)生成結(jié)合橡膠，在混煉后的停放過程中，也會(huì)生成結(jié)合橡膠。結(jié)合橡膠的生成，有利于補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑的分散，有利于改善物料性能。但如果生成了與橡膠結(jié)合的炭黑凝膠過多，則難以進(jìn)一步分散。（2）結(jié)合橡膠與混煉工藝的關(guān)系）結(jié)合橡膠與混煉工藝的關(guān)系一、混煉理論一、混煉理論42（3 3）混煉膠的結(jié)構(gòu)）混煉膠的結(jié)構(gòu)與生膠不相容的配合劑以細(xì)粒狀分散在生膠中-細(xì)分散體；生膠與溶于生膠的配合劑成

27、為復(fù)合分散介質(zhì)（生膠介質(zhì)）；所以混煉膠的實(shí)質(zhì)是由多種細(xì)分散體和生膠介質(zhì)組成的膠態(tài)分散體。與一般的膠態(tài)分散體系相比：與一般的膠態(tài)分散體系相比：u分散介質(zhì)不是單一物質(zhì)；u配合劑和橡膠的接觸面上產(chǎn)生一定的化學(xué)和物理作用；u橡膠的粘度較大，膠料的熱力學(xué)不穩(wěn)定性不明顯；一、混煉理論一、混煉理論432 2、混煉工藝、混煉工藝混煉需借助強(qiáng)大機(jī)械力作用進(jìn)行?；鞜挄r(shí)加料順序的基本原則：先加塑煉膠（或具有一定可塑性的生膠）；后加用量少的、難分散的配合劑；再加用量多的、易分散的配合劑；最后加硫黃等硫化劑?；鞜捲O(shè)備主要是開煉機(jī)和密煉機(jī)。44（1）開煉機(jī)混煉）開煉機(jī)混煉u適應(yīng)性強(qiáng)，可以混煉各種膠料；u混煉后的膠料成片狀

28、，直接可進(jìn)行后加工，不需輔助混煉；u但生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。開煉機(jī)混煉的工藝控制：輥速：15 35 rpm（一般是固定的）；速比：1:1.1 1:1.2（一般是固定的）；輥溫：50 60（因剪切升溫，混煉中需通冷卻水）45混煉一開始就應(yīng)將配合劑加足，并及時(shí)將其余配合劑加入，以減少混煉時(shí)間；混煉中采用割開、翻動(dòng)、折迭等方法，使各配合劑與膠料混合均勻；開煉混合中最常用的投料順序是：生膠 固體軟化劑 促進(jìn)劑、促進(jìn)助劑、防老劑 補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑 液體軟化劑 硫黃（1）開煉機(jī)混煉）開煉機(jī)混煉膠料混煉的原則膠料混煉的原則 用量少的、難分散的配合劑；再加用量多的、易分散的配合劑；硫化劑和促進(jìn)劑要分開加入，以免一起加入因局部溫度過高而使得膠料