實(shí)驗(yàn)一__橡膠配合與開煉機(jī)混煉工藝設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)橡膠配合與開煉機(jī)混煉工藝一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鹉z配合與混煉工藝實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方，準(zhǔn)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(dá)到一定分散度，制備符 合性能要求的混煉膠。該實(shí)驗(yàn)的目的是熟悉并掌握橡膠配合方法，熟練掌 握開煉機(jī)混煉的操作方法、加料順序，了解開煉機(jī)混煉的工藝條件及影響 因素。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工作原理4)160X 320mm®輻筒開煉機(jī)，主要由機(jī)座、溫控系統(tǒng)、前后輻筒、緊急剎車裝置、擋膠板、調(diào)節(jié)輯距大小的手輪、電機(jī)等部件組成。開煉機(jī)的 結(jié)構(gòu)圖如圖1所示迸水閥-so、機(jī)座圖1-1開煉機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖1-2 6 160 X 320mmz輻筒開煉機(jī)開煉機(jī)混煉的工作原

2、理是利用兩個(gè)平行排列的中空輻筒，以不同的線 速度相對回轉(zhuǎn)，加膠包輻后，在輯距上方留有一定量的堆積膠，堆積膠擁 擠、給塞產(chǎn)生許多縫隙，配合劑顆粒進(jìn)入到縫隙中，被橡膠包住，形成配 合劑團(tuán)塊，隨膠料一起通過輯距時(shí)，由于輻筒線速度不同產(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(shí) 配合劑團(tuán)塊也會(huì)受到剪切力作用而破碎成小團(tuán)塊，膠料通過輯距后，由于 流道變寬，被拉伸的橡膠分子鏈恢復(fù)卷曲狀態(tài)，將破碎的配合劑團(tuán)塊包住, 使配合劑團(tuán)塊穩(wěn)定在破碎的狀態(tài)，配合劑團(tuán)塊變小。膠料再次通過輯距時(shí), 配合劑團(tuán)塊進(jìn)一步減小，膠料多次通過輯距后，配合劑在膠料中逐漸分散 開來。采取左右割刀、薄通

3、、打三角包等翻膠操作，配合劑在膠料中進(jìn)一 步分布均勻，從而制得配合劑分散均勻并達(dá)一定分散度的混煉膠。據(jù)fi低生腔力學(xué) 狀需田性固悻-*高鼻性圖體一粘事性流體以利現(xiàn)教生股不醒進(jìn)入輒即質(zhì) 強(qiáng)腳壓入則成砰片第包前推禽.成為 彈作腔帶，不破裂 溫?zé)挿肿龊妹撚?，酸帚成袋囊?亂破*不險(xiǎn)程炮呈枯微帶片怛輟膠料肝開煉機(jī)上的依掘狀需牛放在的狀況三、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方，準(zhǔn)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(jī)輻筒及接料盤上有無雜物，如有先清除雜物；3、開動(dòng)機(jī)器，檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；4、將輯距調(diào)至規(guī)定大?。ǜ鶕?jù)煉膠量確定），調(diào)整并固定擋膠板的位 置；

4、5、將塑煉好的生膠沿輻筒的一側(cè)放入開煉機(jī)輻縫中， 采用搗膠、打卷、 打三角包等方法使膠均勻連續(xù)的包于前輻，在輯距上方留適量的堆積膠，經(jīng)過23分鐘的滾壓、翻煉，形成光滑無隙的包輻膠；6、按下列加料順序依次沿輻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(jìn)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(jìn)劑、防老劑、防焦劑等）一大料（炭黑、填充劑等）一液體軟化劑一硫黃和超速級促進(jìn)劑7、割斷并取下膠料，將輯距調(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(zhì)量并放置于平整、 干燥的存膠板上（記好壓延（

5、出片）方向、配方編號）待用。9、關(guān)機(jī)，清洗機(jī)臺(tái)。四、影響因素影響開煉機(jī)混煉效果的因素主要有膠料的包根性、裝膠容量、輻溫、 輻距、輻筒的速比、加料順序、加料方式及混煉時(shí)間等。1、膠料的包輯性膠料的包輻性好壞會(huì)影響混煉時(shí)吃粉快慢、配合劑分散，如果包輻性 太差，甚至無法混煉。膠料的包輻性與生膠的性質(zhì)（如格林強(qiáng)度（格林強(qiáng) 度為生膠基本強(qiáng)度）、斷裂拉伸比、最大松弛時(shí)間等）、輻溫和剪切速率有 關(guān)，格林強(qiáng)度高、斷裂拉伸比大、最大松弛時(shí)間長的生膠包輻性好，如 NR 格林強(qiáng)度低、斷裂拉伸比小、最大松弛時(shí)間短的生膠包輻性差，如BR影響生膠這些性質(zhì)的因素都會(huì)影響生膠的包根性，如加入補(bǔ)強(qiáng)劑，提高膠料 的格林強(qiáng)度，增大

6、松弛時(shí)間，會(huì)明顯改善 BR的包根性；膠料中過多加入液 體軟化劑，降低格林強(qiáng)度，縮短松弛時(shí)間，包輻性變差，甚至脫輻。輻溫 在膠料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以下，無法包輻，在粘流溫度（Tf）以上，膠 料粘輻，也不能混煉，只有在Tg Tf之間某一溫度范圍內(nèi)，膠料才有良好的 包根性，適于混煉。如采取減小輻距、增大速比或提高輻筒轉(zhuǎn)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(shí)間，因而也能改 善膠料的包輯性。2、裝膠容量裝膠容量過大，增加了堆積膠量，使堆積膠在輻縫上方自行打轉(zhuǎn)，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(shí)間，膠 料的物性下降，同時(shí)會(huì)增大能耗，增加煉膠機(jī)的負(fù)荷，

7、易使設(shè)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(jī)混煉時(shí)裝膠量要合適?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)用下列公式計(jì)算裝膠容量：Q=K?D?L? pQ-裝膠量，Kg;裝料系數(shù)，K取 0.0065 0.0085L/cm2;D1滾筒直徑，cm;L-輻筒工作部分的長度，cm;P 一膠料的密度，g/cm3。當(dāng)煉膠量較少時(shí)，為了保證輯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(shí)現(xiàn)* （目的縮短滾筒工作部分長度）。3、輻距膠料通過輯距時(shí)受到的剪切變形速率，與輻距、輻筒轉(zhuǎn)速和速比之間 的關(guān)系為："9- 1）丫機(jī)械切變速率，s-1 ;f 滾筒白速比，f=Vl/V2；上前輻筒表面

8、旋轉(zhuǎn)線速度，m/min;V后輻筒表面旋轉(zhuǎn)線速度， m/min;e輻距，mm減小輻距，剪切變形速率增大，橡膠分子鏈和配合劑團(tuán)塊受到的剪切 作用增大，配合劑團(tuán)塊容易破碎，因此有利于配合劑的分散，但橡膠分子 鏈?zhǔn)芗羟袛嗔训臋C(jī)會(huì)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(jī)械性能降低。輻距過大，剪切作用太小， 配合劑不易分散，給混煉操作帶來困難。因此開煉機(jī)混煉時(shí)，輻距要合適。 合適的輯距大小與裝膠量有關(guān)，如表 1-1所示。天然膠與合成膠并用時(shí), 并用比例相等，總膠量可按天然膠來定根距；合成膠大于天然膠比例時(shí)， 總膠量可按合成膠定輯距。表1-1輻距大小與裝膠量的關(guān)系膠量（克

9、）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、速比與輻速速比和輻速增大，對混煉效果的影響與減小輯距的規(guī)律一致，會(huì)加快 配合劑的分散，但對橡膠分子鏈剪切也加劇，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(jī)混煉的輻筒速比一般在 1.151.27范圍內(nèi)。國標(biāo)建議速比1.40慶 大公司試驗(yàn)用開煉機(jī)是1.35。5、輻溫表1-2不同膠料

10、開煉機(jī)混煉時(shí)輻筒溫度膠種輻溫（C）后輻天然膠55 6050 55J咪膠45 5050 55氯膠35 4540 50Jra膠40 4555 60丁睛膠至40至45順膠40 6040 60三元乙丙膠60 7585左右氯磺化聚乙烯40 7040 70氟橡膠232777 8777 87丙烯酸酯橡膠40 5530 50隨輯溫升高，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(tuán)塊在柔軟的膠料中受到的剪切作用會(huì)減弱，不容易 破碎，不利于配合劑的分散，結(jié)合橡膠的生成量也會(huì)減少。因此開煉機(jī)混 煉時(shí)輻筒的溫度要合適。由于溫度對不同膠料包輯性的影響不同，因此不 同膠料混煉時(shí)輻溫也應(yīng)不同。N

11、R包熱輻，前輻溫度要高于后輻；而大多數(shù) 合成橡膠包冷輻，前輻溫度要低于后輻。常用的橡膠開煉機(jī)混煉時(shí)輻溫如 表1-2所不。6、加料順序混煉時(shí)加料順序不當(dāng)，輕則影響配合劑分散不均，重則導(dǎo)致焦燒、脫 輯或過煉，加料順序是關(guān)系到混煉膠質(zhì)量的重要因素之一，因此加料必須 有一個(gè)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(jìn)劑分開加等原則。因此開煉機(jī)混煉時(shí)，最先加入生膠、再生 膠、母煉膠等包輻，如果配方中有固體軟化劑如石蠟，可在膠料包輻后加 入，再加入小料如活化劑（氧化鋅、硬脂酸）、促進(jìn)劑、防老劑、防焦劑等, 再次加

12、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(shí)，兩者可交替加入，最后加硫化劑。如果配方 中有超速級促進(jìn)劑，應(yīng)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(qiáng)，粒子之間易形成氫鍵，難分散，應(yīng)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(jìn)劑放到最后加。7、加料方式加料方式不同也會(huì)影響吃粉速度和分散效果。如果配合劑連續(xù)加在某 一固定位置，其它部位膠料不吃粉，相當(dāng)于減少了吃粉面積，吃粉時(shí)間延 長，吃粉慢，配合劑由吃入位置分散到其他地方需要的時(shí)間延長，因此也 不利于配合劑的分散。加料時(shí)應(yīng)將

13、配合劑沿輻筒軸線方向均勻撒在堆積膠 上，使堆積膠上都覆蓋有配合劑，這樣會(huì)縮短吃粉時(shí)間，也有利于配合劑 在膠料中的分散，縮短混煉時(shí)間，減小對橡膠分子鏈的剪切破壞。避免膠 料過煉，膠料過煉會(huì)導(dǎo)致物性下降。四、采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6038-2006橡膠試驗(yàn)?zāi)z料配料、混煉和硫化設(shè)備及操作程序小配合煉膠時(shí)，不同人員，會(huì)有不同的操作方式，有的喜歡打三角包, 有的喜歡打卷，過程雖然不同，但最終是為了保證膠料的分散，保證檢測 數(shù)據(jù)的一致性。我們在實(shí)際操作中會(huì)發(fā)現(xiàn)同樣的材料，不同人員，甚至自己本人煉膠 的時(shí)候也很難保證數(shù)據(jù)一致性。困擾的原因很多，不同批次原材料，滾筒 溫度，外部環(huán)境溫度，生膠門尼，可以理解成不可能有兩車一模一樣的膠 料。甚至同一車膠料取3個(gè)點(diǎn)測試結(jié)果也會(huì)不相同。小開煉機(jī)及上煉膠時(shí)，由于經(jīng)驗(yàn)的原因，每個(gè)人對膠料分散性都有不 同的理解，往往會(huì)導(dǎo)致膠料過煉，經(jīng)常困擾的問題是我們通過劃刀（兩面 三刀），打卷，打三角包。國標(biāo)原標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定操作步驟但是最新國標(biāo)GB/T6038-20