橡膠加工原理和工藝

橡膠加工原理和工藝1.橡膠的分類橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。一.天然橡膠

從橡膠樹流出的膠乳是中性乳白色液色膠粒一般帶負(fù)電，粒徑平均在o．25一o．50微米之間。這種天然膠乳除直接用于膠乳工業(yè)，其它絕大部分經(jīng)凝聚(加入醋酸)后，壓片成天然生膠，以便于運(yùn)輸和加工。天然橡膠在結(jié)構(gòu)上分為順式和反式兩種。以三葉橡膠為代表，在室溫下具有彈性和柔軟性，是名副其實(shí)的彈性橡膠，順式—1，4結(jié)構(gòu)橡膠的等同周期較大(8．16A)，因而彈性較好。以馬來膠為代表，在室溫下呈硬固狀態(tài)，在50℃方能軟化成為類似橡膠的彈性體，是一種天然硬橡膠。反式—1，4結(jié)構(gòu)橡膠的等同周期小(4．8A)，兩個(gè)取代基相距較近，分子結(jié)構(gòu)較緊密而不易內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以致彈性較差。天然橡膠無一定熔點(diǎn)，加熱后慢慢地軟化到140℃時(shí)融熔，至200℃左右開始分解；270℃則劇烈分解；常溫下稍帶塑性，溫度降低則逐漸變硬，至0℃時(shí)，彈性大大地減小，—70℃時(shí)變成脆性物質(zhì)。受冷陳的生膠加熱到常溫，可恢復(fù)原狀。天然橡膠是非極性物底易溶于汽油、苯、二硫化碳及鹵代烴等溶劑中，不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等極性溶劑。天然橡膠因結(jié)構(gòu)中含有不飽和雙鍵，所以容易進(jìn)行加成、取代、氧化、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)。天然橡膠的彈性卓越，彈性伸長率可達(dá)1000％；它還具有較高的機(jī)械強(qiáng)良且因其系結(jié)晶性橡膠，故自補(bǔ)強(qiáng)性能良好，天然橡膠的耐屈撓性、透氣性、電性能都很好。這些性能都是合成橡膠所不及。因此，天然橡膠至今仍是最主要的一種橡膠。二.合成膠合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。用以代替天然橡膠來制造輪胎及其它常用橡膠制品備稱為通用合成橡膠；具有耐寒、耐熱、耐臭氧、耐油等特殊性能，用來制造特定條件下使用的橡膠制品，稱為特種合成橡膠。特種橡膠隨著其綜合性能的改進(jìn)、成本的降低、以及逐步推廣應(yīng)用，也有可能作為通用合成橡膠來使用。例如丁基膠起初以氣密性及耐老化性見長而被列為特種橡膠，但目前已推廣使用到輪胎的內(nèi)胎及其它許多制品方面所以亦屬于通用橡膠。常用的通用合成橡膠備丁苯、順丁、氯丁、丁基、聚異戊二烯、乙丙、丁腈等。特種橡膠則包括三元乙丙、氯璜化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨基甲酸酯以及硅橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇膠、聚硫橡膠等。一般地講，合成膠由于分子鏈組成和不飽和性，鏈的規(guī)整性和立體構(gòu)型，分子量和分子量分布以及橡膠的極性等與天然膠不同，均具有某些特性，在一些性能上優(yōu)于天然膠，但綜合性能仍不及天然橡膠，所以技術(shù)上也將多種合成膠并用或?qū)⒑铣赡z與天然膠并用以改善某些性能。2.配合劑一.硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線型長鏈分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子的物質(zhì)，這種轉(zhuǎn)變過程稱為硫化?？勺鳛榱蚧瘎┑奈镔|(zhì)有硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化合物、重氮化合物、有機(jī)過氧化物以及某些金屬(鋅、鉛、錫、鎂)的氯化物等。但使用最普便的是硫磺．只有硅橡膠等飽和膠采用有機(jī)過氧化物為硫化劑，氯丁膠采用氧化鋅為硫化劑。橡膠工業(yè)中一般都采用硫磺粉，它是將硫磺塊粉碎篩選得到的，粒子較粗，純度較低，粉末呈淡黃，無臭，比重1．96—2．07；焰點(diǎn)114—118℃，為斜方形結(jié)晶。硫黃的用量在軟質(zhì)膠料中為1—4份(即100重量份的生膠用硫黃1—4份，以下同)。半硬質(zhì)膠料中用10份左右，在硬質(zhì)膠料中用30一50份。為了獲得高質(zhì)量的硫化應(yīng)，硫黃等物質(zhì)在膠料中的均勻分布是非常必要的。因此硫黃在生膠中的溶解、擴(kuò)散和結(jié)晶作用，對于正確制定混煉工藝十分必要。硫磺能溶于橡膠中。其溶解度因橡膠類型而不同，但都隨溫度增加而增大。在天然橡膠中，若配合硫黃4份，當(dāng)溫度超過68℃以上時(shí)，硫黃完全溶解成穩(wěn)定的溶液；當(dāng)膠料冷卻到35—68℃之間時(shí)，則一部分硫黃處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)膠料表面粘上灰塵或手撫摸時(shí)，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的硫黃便在膠料表面呈細(xì)微結(jié)晶而析出，這種現(xiàn)象叫噴硫。噴硫現(xiàn)象破壞了硫黃在膠料中分散的均勻性，以致使硫化膠的質(zhì)量降低同時(shí)也會降低膠料表面的粘著能力，給生產(chǎn)造成困難?；鞜挷痪鶆?、混煉溫度過高、配方中硫磺用量過多、以及停放時(shí)問過長等都是產(chǎn)生噴硫現(xiàn)象的原因。為了減少和避免噴硫現(xiàn)象，應(yīng)盡可能采用低溫短時(shí)間混煉，使硫黃在膠科中均勻分散。此外，在配方中加入再生膠、瓦斯炭黑、軟化劑等都能增加硫黃溶解度，加入吸附硫磺的配合劑也可抑制膠料的噴硫現(xiàn)象。二.硫硫化促進(jìn)進(jìn)劑硫化促進(jìn)進(jìn)劑可促促進(jìn)橡膠膠的硫化化作用，，降低硫硫化所需需溫度，，縮短硫硫化時(shí)間間，并改改善硫化化膠的物物理機(jī)械械性能。。硫化促進(jìn)進(jìn)劑的種種類很多多。無機(jī)機(jī)類硫化化促進(jìn)劑劑(如氧氧化鉛，，氧化鎂鎂等）硫硫化效果果較差，，已被淘淘汰。目目前主要要使用有有機(jī)類硫硫化促進(jìn)進(jìn)劑，例例如：對硫化劑劑的基本本要求有有四點(diǎn)：：(1)有有較高的的活性硫硫化化促進(jìn)劑劑的活性性是指縮縮短橡膠膠達(dá)到正正硫化化所需時(shí)時(shí)間的能能力。(2)硫硫化平坦坦線長正正硫硫化之前前及其后后，硫化化膠性能能均不理理想。促促進(jìn)劑的的類型對對正硫化化階段的的長短很很有影響響，以硫硫化曲線線表示(稱硫化化平坦線線)。顯顯然，硫硫化乎坦坦線較長長者為好好。(3)硫硫化的臨臨界溫度度較高臨臨界界溫度是是指硫化化促進(jìn)劑劑對硫化化過程發(fā)發(fā)生促進(jìn)進(jìn)作用的的溫度。。為了防防止膠科科早期硫硫化通常常要求促促進(jìn)劑的的臨界溫溫度不應(yīng)應(yīng)過低。。(4)對對橡膠老老化性能能及物理理機(jī)械性性能不產(chǎn)產(chǎn)生惡化化作用三.防防老劑橡膠的分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)極易受受氧及臭臭氧的氧氧化作用用，光和和熱都能能促進(jìn)氧氧化作用用，使橡橡膠分子子鏈斷裂裂，支化化或進(jìn)一一步交聯(lián)聯(lián)，從而而使橡膠膠發(fā)粘變變硬，物物理機(jī)械械性能變變壞，以以至失去去使用價(jià)價(jià)值，這這種情況況叫做老老化。凡凡能抑制制橡膠老老化現(xiàn)象象的物質(zhì)質(zhì)就叫做做防老劑劑。防老劑一一般可分分為兩類類，即物物理防老老劑和化化學(xué)防老老劑。物物理防老老劑主要要有石蠟蠟、微晶晶蠟等物物質(zhì)。由由于在常常溫下此此種物質(zhì)質(zhì)在橡膠膠中的溶溶解度較較少，因因而逐漸漸遷移到到橡膠制制品表面面，形成成一層薄薄膜，起起隔離臭臭氧、氧氧氣與橡膠膠的接觸觸作用，，用量一一斑為1—3份份?；瘜W(xué)防老老劑主要要有酚類類和胺類類。酚類類一股無無污染，，但防老老性能較較差，主主要用于于淺色和和透明制制品，而而胺類一一般部有有污染做做主要用用于黑色色和深色制品品?；瘜W(xué)學(xué)防老劑劑的作用用是終止止橡膠的的自催化化性游離離基斷鏈鏈反應(yīng)。。橡膠在在氧、熱熱、光和和應(yīng)力的的作用下下會產(chǎn)生生游離基基，并進(jìn)進(jìn)而與橡橡膠分子子反應(yīng)，，使橡膠膠分子斷斷鏈。游游離基產(chǎn)產(chǎn)生的歷歷程：四.增增塑劑增塑劑按按作用機(jī)機(jī)理可分分為物理理增塑劑劑(也稱稱為軟化化劑)和和化學(xué)增增塑劑(也叫塑塑解劑)。使用增塑塑劑的目目的有：：使生較較軟化，，增加可可塑性便便于加工工，減少少動力消消耗；能能潤濕炭炭黑等粉粉狀配合合劑，使使其易于于分散在在膠料中中，縮短短混煉時(shí)時(shí)間，提提高混煉煉效果，，增加制制品的柔柔軟性和和耐寒性性；增進(jìn)進(jìn)膠料的的自粘性性和粘性性。物理增塑塑劑的作作用的原原理是使使橡膠溶溶脹。增增大橡膠膠分子之之間的距距離降低低分子間間的作用用力，從從而使膠膠料的塑塑性增加加?；瘜W(xué)學(xué)增塑劑劑則是加加速橡膠膠分子在在混煉時(shí)時(shí)的斷鏈鏈作用，，這類物物質(zhì)還起起著游離離基接受受體的作作用，因因此在缺缺氧和低低溫情況況下同樣樣能起作作用。常用的物物理增塑塑列包括括硬脂酸酸、油酸酸、松焦焦油、三三線油、、六線油油等。化化學(xué)增塑塑劑大多多是合硫硫化合物物，如噻噻唑類、、胍類促促進(jìn)劑、、硫酚、、亞硝基基化合物物等均能能用作化化學(xué)增塑塑劑。增塑劑的的選擇應(yīng)應(yīng)根據(jù)生生膠結(jié)構(gòu)構(gòu)來決定定，增塑塑劑分子子的極性性要與橡橡膠的極極性相對對應(yīng)，才才能促進(jìn)進(jìn)兩者相相溶；增增塑劑的的凝固點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)低于于橡膠的的玻璃化化溫度，，且差值值愈大愈愈好。此此外還必必須考慮慮制品的的性能與與成本。。五.填填充劑填充劑按按用途可可分為兩兩大類；；即補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)填充劑劑和惰性性填充劑劑。補(bǔ)強(qiáng)填充充劑簡稱稱補(bǔ)強(qiáng)劑劑，是能能夠提高高硫化橡橡膠的強(qiáng)強(qiáng)力，撕撕裂強(qiáng)度度，定伸伸強(qiáng)度，，耐磨性性等物理理機(jī)械性性能的配配合劑。。最常用用的補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)劑是炭炭黑，其其次是白白炭黑、、碳酸鎂鎂、活性性碳酸鈣鈣，活性性陶土、、古馬隆隆樹脂、、松香樹樹脂、苯苯乙烯樹樹脂、酚酚醛樹脂脂、木質(zhì)質(zhì)素等。。惰性填充充劑又稱稱增容劑劑，是對對橡膠補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效果果不大，，僅僅是是為了增增加膠料料的容積積以節(jié)約約生脫從從而降低低成本或或改善工工藝性能能(特別別是壓出出、壓延延性能)的配合合劑。增增容劑只只好是比比重小的的、這時(shí)時(shí)重量經(jīng)經(jīng)而體積積大，雖雖常用的的增容劑劑有硫酸酸鈣，滑滑石粉、、云母粉粉等。下面著重重討論炭炭黑的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理理及影響響補(bǔ)強(qiáng)效效果的因因素。炭黑的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)作用用在于它它的表面面活性而而能與橡橡膠相結(jié)結(jié)合。物理吸附附作用：：橡膠膠能夠很很好地吸吸附在炭炭黑表面面，濕潤潤了炭黑黑。吸附附是一種種物理過過程，即即炭黑與與橡膠分分子之間間的吸引引力大于于橡膠分分子間的的內(nèi)聚力力，稱為為物理吸吸附。這這種結(jié)合合力比較較弱，還還不足以以說明主主要的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)作用用。主要要的補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)作化學(xué)吸附附作用：：由于炭炭黑的不不均勻比比有些活活性很大大的活化化點(diǎn)，具具有不配配對的電電子，能能與橡膠膠起化學(xué)學(xué)作用。。橡膠吸吸附在炭炭黑的表表面上而而有若干干個(gè)點(diǎn)與與炭黑表表面起化化學(xué)的結(jié)結(jié)作用，，這種作作用稱為為化學(xué)吸吸附。化學(xué)吸附附的強(qiáng)度度比單純純的物理理吸附大大得多。。這種化化學(xué)吸附附的特點(diǎn)點(diǎn)是分子子鏈比較較容易在在炭黑表表面上滑滑動，但但不易和和炭黑脫脫離。這這樣橡膠膠與炭黑黑就構(gòu)成成了一種種能夠滑滑動的強(qiáng)強(qiáng)固的鍵鍵，這種種能在表表面上滑滑動而強(qiáng)強(qiáng)固的化化學(xué)健，，產(chǎn)生了了二個(gè)補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)應(yīng)：第一一個(gè)效應(yīng)應(yīng)是當(dāng)橡橡膠受外外力作用用而變形形時(shí)，分分子鏈的的滑移及及大量的的物理吸吸附作用用能吸收收外力的的沖擊，，對外力力引起的的摩擦或或滯后形形變起緩緩沖作用用，第二二個(gè)效應(yīng)應(yīng)是使應(yīng)應(yīng)力分布布均勻。。這兩個(gè)個(gè)效應(yīng)的的結(jié)果使使橡膠增增加強(qiáng)力力，抵抗抗破裂，，同時(shí)又又不會過過于損害害橡腔的的彈性(即分子子鏈的運(yùn)運(yùn)動)。。這是炭炭黑補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)作用的的基本原原理。影響炭黑黑補(bǔ)強(qiáng)效效果的因因素主要要炭黑的的種類、、用量、、粒徑和和結(jié)構(gòu)。。1.炭炭黑的種種類不同同其補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)效果就就不同，，且同一一種炭黑黑其用量量不同補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效果果也不同同。2.炭炭黑的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效果果在很大大程度上上取決于于粒子的的粗細(xì)，，粒子愈愈細(xì)(即即比表面面積愈大大)，活活性和補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)作用用也愈大大。一般般粒徑小小于0.11微微米的，，具有顯顯著的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效果果。粒徑徑在0．．1—1．5微微米者則則略有補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)作用用，粒徑徑過大者者只能單單純地起起填充作作用。3.配方設(shè)計(jì)計(jì)的基本概念念現(xiàn)在配方和初初期配方不同同，初期的配配方著重考慮慮硫化系統(tǒng)，，現(xiàn)在趨向兼兼顧操作方便便，提高性能能及降低成本本等方面。就就配合組分類類別來看，可可概括為五個(gè)個(gè)系統(tǒng)：凡是用于工業(yè)業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)的配方，上上述各方面都都霜兼顧，因因而配方具有有多組成特點(diǎn)點(diǎn)。一個(gè)具有有實(shí)用意義的的常用配方，，其配合組分分?jǐn)?shù)如下：配方種類有三三類，即基礎(chǔ)礎(chǔ)配方、性能能配方和生產(chǎn)產(chǎn)配方?；A(chǔ)配方是專專供研究或鑒鑒定新膠種，，新配合劑用用的，其配合合組分的比例例一般采用傳傳統(tǒng)的使用量量，以便對比比，并要求盡盡可能簡單。。通用的基礎(chǔ)礎(chǔ)配方其組分分和用量如下下；配方設(shè)計(jì)的原原則：在配方設(shè)計(jì)之之前，首先必必須了解制品品的使用條件件，并考慮制制品的質(zhì)量，，使用壽命及及物理機(jī)械性性能。第二必必須了解對使使用的生膠和和配合劑的性性質(zhì)以及各種種配合利的相相互間的關(guān)系系，尤其是使使用新型原材材料時(shí)，對其其質(zhì)量，等級級情況要有分分折和實(shí)驗(yàn)的的結(jié)果。第三原原材料的使使用必須立足足于國內(nèi)，因因地制宜。最后，在制制定配方時(shí)，，還必須考慮慮到設(shè)備的特特點(diǎn)和制造工工藝上的方便，盡量量降低成本，，降低原材料料消耗。4.膠料的的加工一.膠料料的加工性能能生膠或膠料的的流動性質(zhì)是是整個(gè)橡膠加加工過程中最最重要的基本本性質(zhì)。橡膠膠的塑煉、混混煉、壓延、、壓出、鑄模模等操作都是是通過膠料的的流動來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。所以，，討論橡膠的的流動性質(zhì)具具有十分重要要的意義。目前認(rèn)為，影影響生膠加工工性能的流動動性質(zhì)的因素素主要是粘度度、彈性記憶憶和斷裂過程程的力學(xué)特性性(以下簡稱稱斷裂特性)。而影響這這些性質(zhì)的鏈鏈結(jié)構(gòu)參數(shù)主主要是平均分分子量，分子子量分布和長長支鏈支化(以下簡稱支支化)．（1）粘度度剪切速率對膠膠料粘度的影影響剪切速率0，，粘粘度最大。剪切速率較大大，粘粘度較小。。膠料的松弛時(shí)時(shí)間2.粘度的的時(shí)溫等效原原理。3.分子量量及分子量分分布的影響。4.支化對對其粘度的影影響。（2）彈性性記憶生膠粘彈性在在橡膠加工中中的表現(xiàn)，是是所謂彈性記記億，即橡膠膠在流動中除除發(fā)生不可恢恢復(fù)的形變外外，還存在著著可恢復(fù)的彈彈性形變。例例如在給定剪剪切速率下流流動忽然停止止，可以觀察察到回縮，即即彈性恢復(fù)。。生膠在壓出出機(jī)頭口模時(shí)時(shí)，入口瑞和和出口端表現(xiàn)現(xiàn)明顯的入口口效應(yīng)和離模模膨脹等。彈性記憶效應(yīng)應(yīng)的大小取決決于流動時(shí)可可恢復(fù)形變量量和松弛時(shí)間間的大小，如如果松弛時(shí)間間短并很快地地恢復(fù)，到觀觀察效應(yīng)的時(shí)時(shí)候已不復(fù)存存在，好象發(fā)發(fā)生過形變已已經(jīng)忘掉了，，如果松弛時(shí)時(shí)間長，到觀觀察效應(yīng)的時(shí)時(shí)候留存可恢恢復(fù)形變還很很大，就可能能觀察到達(dá)部部分形變的恢恢復(fù)。所以生膠的彈彈性模量和生生膠最大松弛弛時(shí)間是影響響彈性記憶效效應(yīng)的因素。。生膠的分子量量、分子量分分布、長支鏈鏈支化對彈性性模量的影響響目前還不大大清楚；但是是分子量大，，高分子量級級分多和長支支鏈多，則育育定都會使最最大松弛時(shí)間間增長，也就就是說，都會會使彈性記憶憶效應(yīng)顯著。。橡膠的種類，，膠料中的含含膠率、炭黑黑、軟化別的的含量以及溫溫度和剪切速速率部影響彈彈性記憶效應(yīng)應(yīng)，以下分別別加以討論．．天然膠由于其其分子間作用用力較小，松松弛時(shí)間短，，因而其膨脹脹率小于丁苯苯膠、氯丁膠膠和丁腈膠。。膠料中含膠率率高，彈性及及壓出膨脹串串較大，半成成品表面粗糙糙。膠料中加入炭炭黑使得膨脹脹率降低，其其原因除含膠膠率降低外，，還因?yàn)樘亢诤诘拇罅靠障断赌芪M(jìn)橡膠膠，從而使流流動過程中，，可能引起蟬蟬性形變的““自由橡膠””減少。加入軟化劑也也可降低橡膠膠膨脹率，這這是因?yàn)檐浕瘎┙档土舜蟠蠓肿又g的的作用力，使使松弛時(shí)間縮縮短。溫度高可導(dǎo)致致分子間距離離增大，分子子間作用力降降低，松弛時(shí)時(shí)間縮小，因因而膨脹率減減少。壓出速度提高高，使剪切速速率增；作用用時(shí)間短、如如作用時(shí)間比比松弛肘間短短，則會產(chǎn)生生壓出膨脹。。所以壓出速速度高，膨脹脹率就大；反反之，如壓出出速度低，作作用時(shí)間長于于松弛時(shí)間，，則壓出膨脹脹率較少，膠膠片光滑，所所以調(diào)整壓出出機(jī)的壓出速速度是獲得良良好半成品的的一個(gè)手段。。在高分子物中中，橡膠壓出出膠的彈性記記憶特別明顯顯，因而為控控制橡膠制品品的質(zhì)量，要要合理進(jìn)行壓壓出機(jī)口型設(shè)設(shè)計(jì)，配方設(shè)設(shè)計(jì)以及加工工條件的制訂訂。（3）膠膠料的斷裂特特性影響生膠斷裂裂特性的因素素有分子量，，分子量分布布，支化度等等。分子量分布寬寬的加工性能能較好；分子量大，支支化程度高向向上移(高溫溫乳聚丁苯由由于凝膠的生生成其分子量量和文化度都都較低溫乳聚聚丁苯高)。。因此為了使生生膠有好的加加工性能，必必須控制生膠膠的分子量，，分子量分布布和支化度。。二塑煉1.塑煉的的目的：橡膠受外力作作用產(chǎn)生變形形，當(dāng)外力消消除后橡膠仍仍能保持其形形變的能力稱稱為可塑性。。增加橡膠可可塑性的工藝藝過程稱為塑塑煉。使橡膠膠具有必要的的可塑性的工工藝過程稱為為塑煉，因?yàn)闉橄鹉z有恰當(dāng)當(dāng)?shù)目伤苄圆挪拍茉诨鞜挄r(shí)時(shí)與各種配合合劑均勻混合合；在壓延加加工時(shí)易于滲滲入紡織物中中；在壓型、、注壓時(shí)具有有較好的流動動性。此外，，塑煉還能使使橡膠的性質(zhì)質(zhì)均勻，便于于控制生產(chǎn)過過程。但是，，過渡塑煉會會降低硫化膠膠的強(qiáng)度、彈彈性、耐磨等等性能．因此此塑煉操作需需嚴(yán)加控制。。2.塑煉機(jī)機(jī)理橡膠經(jīng)塑煉以以增加其可塑塑性，其實(shí)質(zhì)質(zhì)乃是使橡膠膠分子鏈斷裂裂，降低大分分子長度。斷斷裂作用既可可發(fā)生于大分分子主鏈，又又可發(fā)生于側(cè)側(cè)鏈。由于橡橡膠在塑煉時(shí)時(shí)，遭受到氧氧、電、熱，，機(jī)械力和增增塑劑等因素素的作用，所所以塑煉機(jī)理理與這些因素素密切相關(guān)，，其中起重要要作用的則是是氧和機(jī)械力力，而且兩者者相輔相成。。通?？蓪⑺軣挓拝^(qū)分為低溫溫塑煉和高溫溫塑煉，前者者以機(jī)械降解解作用為主，，氧起到穩(wěn)定定游離基的作作用，后者以以自動氧化降降解作用為主主，機(jī)械作用用可強(qiáng)化橡膠膠與氧的接觸觸。低溫塑煉機(jī)理理：高溫塑煉機(jī)理理塑煉的影響因因素：（1）.塑煉煉對分子量的的影響：當(dāng)剪應(yīng)力作用用于橡膠時(shí)，，其分子將沿沿著流動方向向伸展，其中中央部分受力力最大，伸展展也最大，同同時(shí)鏈段的兩兩端卻仍多少少保持一定的的卷曲狀。當(dāng)當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到到一定值時(shí)，，大分子中央央部分的鏈便便首先斷裂。。同時(shí)分子量量愈大，分子子鏈中央部位位歷受剪應(yīng)力力也愈大。剪剪應(yīng)力一般隨隨著分子量的平方方而增加。因因此，分子鏈鏈愈長愈容易易切斷。順丁膠等之所所以難以機(jī)械械斷鏈，重要要原因之一就就是因?yàn)樯z膠中缺乏較高高的分子量級級分。當(dāng)加入入高分子量級級分后，低溫溫塑煉時(shí)就能能獲得顯著的的效果。（2）.塑塑煉對分子量量分布的影響響在塑煉過程中中，生膠的最最大分子量級級分將最先受受斷鏈作用而而消失，低分分子量部分可可以不變，而而中等分于量量級分得以增增加。因此，，生膠的初始始分子量分布布將隨之發(fā)生生顯著的變化化，對初始分分子量分布較較寬的生膠來來講，分子量量分布隨塑煉煉過程，將變變窄。隨著塑煉時(shí)間間的增加，生生膠分子量分分布變窄，這這是總的趨勢勢，但是有時(shí)時(shí)(如天然膠膠)也會出現(xiàn)現(xiàn)第二個(gè)波峰峰。產(chǎn)生這一一現(xiàn)象的主要要原因是生膠膠分子鏈斷裂裂后，由于供供氧不足等緣緣故，斷裂分分子又相互結(jié)結(jié)合，構(gòu)成較較大的分子。。不過，與前前者相比，這這種現(xiàn)象仍是是次要的。機(jī)械斷鏈作用用在塑煉的最最初時(shí)期表現(xiàn)現(xiàn)得最為劇烈烈，分子量下下降得最快，，以后漸趨乎乎緩，并進(jìn)而而達(dá)到極限，，即分子量不不再隨塑煉而而變化，此時(shí)時(shí)的分子量即即稱為極限分分子量。每一種橡膠都都有特定的極極限分子量。。經(jīng)低溫塑煉煉后，天然膠膠分子量可小小至7—10萬。分子量量小于7萬的的則不再受煉煉膠機(jī)上機(jī)械械力破壞(這這時(shí)，生腔太太粘、太軟，，其硫化膠性性能極低，所所以稱為過煉煉)。順丁膠膠缺乏天然膠膠的結(jié)晶性，，分子量在4萬以下即不不受機(jī)械力破破壞。丁苯膠膠和丁腈膠雖雖然由丁二烯烯合成，但由由于分子內(nèi)聚聚力比順丁膠膠大，玻璃化化溫度較高，，所以分于量量降低程度介介于順丁膠和和天然膠之間間。但是總的的來說，這些些合成膠塑煉煉后平均分子子量都比天然然應(yīng)為高，所所以，都不容容易產(chǎn)生過煉煉。（3）.氧氧氣的影響在高溫塑煉時(shí)時(shí)并不發(fā)生分分子量分布過過窄的情況，，因?yàn)檠趸瘜Ψ肿恿孔畲蟠蠛妥钚〔糠址侄计鹜瑯幼髯饔?。在高溫溫塑煉中機(jī)械械力作用與低低溫塑煉中的的斷鏈作用不不同，主要是是不斷翻動生生膠，以增加加橡膠與氧的的接觸，促進(jìn)進(jìn)橡膠分子自自動氧化斷裂裂。從上述塑煉原原理中，已可可明顯地看到到，氧是塑煉煉中不可缺少少的因索，缺缺氧時(shí)．就無無法獲得領(lǐng)期期的塑煉效果果。氧在塑煉煉中與橡膠分分子起到加成成作用的事實(shí)實(shí)，可由生膠膠經(jīng)塑煉后不不飽和度下降降及質(zhì)量增加加等事實(shí)證明明。試驗(yàn)還表表明，生膠結(jié)結(jié)合0.03％的氧，可可使分子量減減少50％。。生膠塑煉過過程的靜電電現(xiàn)象相會會促進(jìn)氧對對橡膠分子子的氧化斷斷鏈作用。。靜電是由由于輥簡表表面與橡膠膠不斷摩擦擦而產(chǎn)生的的，電位差差以及電火火花促使塑塑煉膠附近近空氣中的的氧話化(可能生成成原子態(tài)氧氧和臭氧)。（4）.溫溫度的影響響：塑煉時(shí)，設(shè)設(shè)備與橡膠膠之間的摩摩擦顯然使使得膠溫升升高。熱對對塑煉效果果極為重要要，而且在在不同溫度度范圍內(nèi)的的影響也不不同。由于低溫塑塑煉時(shí)，主主要依靠機(jī)機(jī)械力使分分子鏈斷裂裂，所以在在低溫區(qū)域域內(nèi)(天然然膠低于110℃)隨溫度升升高，生膠膠粘度下降降，塑煉時(shí)時(shí)受到的作作用力較小小，以致塑塑煉效果反反而下降。。相反，高溫溫塑煉時(shí)，，主要是氧氧化分解反反應(yīng)起主導(dǎo)導(dǎo)作用，因因而塑煉效效果在高溫溫區(qū)(天然然膠高于110℃)將隨溫度度的升高而而增大，所所以溫度對對塑煉起著著促進(jìn)作用用。于是溫溫度對塑煉煉效果的影影響曲線，，呈現(xiàn)“U”形(見見圖)，中中間范圍效效果偏低。。各種橡膠由由于特性不不同，對應(yīng)應(yīng)于最低塑塑煉效果的的溫度范圍圍也不一樣樣，但溫度度對塑煉效效果影響的的曲線形狀狀是相似的的。（5）.化化學(xué)增塑塑劑的影響響不論低溫塑塑煉還是高高溫塑煉，，使用化學(xué)學(xué)增塑劑皆皆能提高塑塑煉效果。。接受劑型型增塑劑，，如苯醌和和偶氮苯等等，它們在在低溫塑煉煉時(shí)起游離離基接受劑劑作用，能能使斷裂的的橡膠分子子游離基穩(wěn)穩(wěn)定，進(jìn)而而生成較短短的分子，，引發(fā)劑型型增塑劑，，如過氧化化二苯甲酰酰和偶氮二二異丁腈等等，它們在在高溫下分分解成極不不穩(wěn)定的游游離基，再再引發(fā)橡膠膠分子生成成大分子游游離基，并并進(jìn)而氧化化斷裂。此此外，如硫硫醇類及二二鄰苯甲酰酰胺基苯基基二硫化物物類物質(zhì)，，它們既能能使橡膠分分子游離基基穩(wěn)定，又又能在高溫溫下引發(fā)橡橡膠形成游游離基，加加速自動氧氧化斷裂，，所以，這這類化學(xué)增增塑劑稱為為混合型增增塑劑，或或鏈轉(zhuǎn)移型型增塑劑．．3.塑煉煉工藝生膠在塑煉煉前通常需需進(jìn)行烘膠膠、切膠、、選膠和破破膠等處理理。供膠是是為了使生生膠硬度降降低以便切切膠，同時(shí)時(shí)還能解除除結(jié)晶，烘烘膠要求溫溫度不高，，但時(shí)間較較長，故需需注意不致致影響橡膠膠的物理機(jī)機(jī)械性能；；例如天然然膠烘膠溫溫度一般為為50一60℃，時(shí)時(shí)間則需長長達(dá)數(shù)十小小時(shí)，生膠膠自烘房中中取出后即即初成10一20公公斤左右的的大塊，人人工選除其其雜質(zhì)后再再用破膠機(jī)機(jī)破膠以便便塑煉。1．開煉機(jī)機(jī)塑煉開放式煉膠膠機(jī)塑煉是是使用最早早的塑煉方方法，其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是塑煉煉膠料質(zhì)量量好，收縮縮小但生產(chǎn)產(chǎn)效率低，，勞動強(qiáng)度度大。此法法適宜于膠膠料變化多多和耗膠量量少的工廠廠。開煉機(jī)塑煉煉屬于低溫溫塑煉。因因此，降低低橡膠溫度度以增大作作用力是開開煉機(jī)塑煉煉的關(guān)鍵。。與溫度和和機(jī)械作用用力有關(guān)的的設(shè)備特性性和工藝條條件都是影影響塑煉效效果的重要要因素。2．密煉機(jī)機(jī)塑煉密煉機(jī)塑煉煉的生產(chǎn)能能力大、勞勞動強(qiáng)度較較低、電力力消耗少；；但由于是是密閉系統(tǒng)統(tǒng)，所以清清理較難，，故僅適用用于膠種變變化少的場場合。密煉機(jī)的結(jié)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜雜，生膠在在密煉室內(nèi)內(nèi)一方面在在轉(zhuǎn)子與腔腔壁之間受受剪應(yīng)力和和摩擦力作作用，另一一方還受到到上頂栓的的外壓。密密煉時(shí)生熱熱量極大，，物料來不不及冷卻，，所以屬高高溫塑煉，，溫度通常常高于120℃，甚甚至處于160一180℃之之間。依據(jù)據(jù)前述之高高溫塑煉機(jī)機(jī)理，生膠膠在密煉機(jī)機(jī)中主要是是借助于高高溫下的強(qiáng)強(qiáng)烈氧化斷斷鏈來提高高橡膠的可可塑性；因因此，溫度度是關(guān)鍵。。3．螺桿機(jī)機(jī)塑煉螺桿塑練的的特點(diǎn)是在在高溫下進(jìn)進(jìn)行連續(xù)塑塑煉。在螺螺桿塑煉機(jī)機(jī)中生膠一一方面受到到強(qiáng)烈的攪攪拌作用，，另一方面面由于生膠膠受螺桿與與機(jī)筒內(nèi)壁壁的摩擦產(chǎn)產(chǎn)生大量的的熱，加速速了氧化降降解。用螺桿機(jī)塑塑煉時(shí)，溫溫度條件很很重要，實(shí)實(shí)踐表明，，機(jī)筒溫度度以95——110℃℃為宣，機(jī)機(jī)頭溫度以以80一90℃為宜宜。因?yàn)闄C(jī)機(jī)筒高于210℃，，生膠的可可塑性也不不會再有大大的變化。。機(jī)簡溫度度超過120℃則排排膠溫度太太高而使膠膠片發(fā)粘、、粘輥，不不易補(bǔ)充加加工。機(jī)筒筒溫度低于于90℃時(shí)時(shí)，設(shè)備負(fù)負(fù)荷增大，，塑練膠會會出現(xiàn)夾生生現(xiàn)象。用螺桿機(jī)塑塑煉的生產(chǎn)產(chǎn)效率比密密練機(jī)塑煉煉高，并能能連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)，這是它它的優(yōu)點(diǎn)。。但在操作作運(yùn)行中產(chǎn)產(chǎn)生大量的的熱，對生生膠物理機(jī)機(jī)械性能的的破壞性較較大是其缺缺點(diǎn)。如果果對塑練溫溫度加以合合理控制，，可以將這這種破壞限限制在最低低程度上。。四、各種橡橡膠的塑煉煉特性在低溫塑煉煉隊(duì)員好滿滿足下列主主要條件：：(1)橡橡膠分子主主鏈中有結(jié)結(jié)合能鉸低低的弱鍵存存在；(2）橡膠所所受剪應(yīng)力力較大；(3)被切切斷的橡膠膠大分子游游離基不易易發(fā)生再結(jié)結(jié)合或與其其它橡膠分分子反應(yīng)；；(4)盡盡可能使橡橡膠大分子子在斷鏈氧氧化反應(yīng)中中生存的過過氧化物對對橡膠分子子產(chǎn)生破壞壞作用，而而不成為交交聯(lián)反應(yīng)的的引發(fā)劑。。但是是，，大大多多數(shù)數(shù)二二烯烯類類合合成成橡橡膠膠，，都都不不具具備備上上述述條條件件。。首首先先，，在在天天然然膠膠聚聚異異戊戊二二烯烯鏈鏈中中存存在在的的甲甲基基共共頗頗效效應(yīng)應(yīng)在在聚聚丁丁二二烯烯橡橡膠膠和和丁丁苯苯胺胺中中是是不不存存在在的的。。機(jī)機(jī)械械塑塑煉煉時(shí)時(shí)，，二二烯烯類類橡橡膠膠分分子子鏈鏈的的斷斷裂裂就就不不如如天天然然膠膠容容易易。。第第二二，，合合成成膠膠初初始始粘粘度度一一般般較較低低分分子子鏈鏈短短。。在在塑塑煉煉時(shí)時(shí)，，分分子子間間易易滑滑動動，，剪剪切切作作用用減減少少。。同同時(shí)時(shí)合合成成膠膠在在輥輥壓壓伸伸長長時(shí)時(shí)的的結(jié)結(jié)晶晶也也不不如如天天然然膠膠那那樣樣顯顯著著。。因因此此在在相相同同條條件件所所受受機(jī)機(jī)械械剪剪切切力力顯顯然然比比天天然然膠膠低低。。第第三三．．在在機(jī)機(jī)械械力力作作用用下下生生成成的的了了二二烯烯類類橡橡膠膠分分子子游游離離基基穩(wěn)穩(wěn)定定性性比比聚聚異異戊戊二二烯烯低低在在缺缺氧氧條條件件，，會會再再結(jié)結(jié)合合成成長長鏈鏈型型分分子子或或產(chǎn)產(chǎn)生生支支化化和和凝凝膠膠。。在在有有氧氧存存在在的的條條件件T，，能能產(chǎn)產(chǎn)生生氧氧化化作作用用，，并并同同時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)生生分分解解和和支支化化等等反反應(yīng)應(yīng)。。分分解解導(dǎo)導(dǎo)致致分分子子量量降降低低，，支支化化導(dǎo)導(dǎo)致致凝凝膠膠的的生生成成。。三混煉煉1.混混煉煉的目的的為了提高高橡膠產(chǎn)產(chǎn)品使用用性能，，改進(jìn)橡橡膠工藝藝性能和和降低成成本，必必須在生生膠中加加入各種種配合劑劑?；鞜挓捑褪峭ㄍㄟ^機(jī)械械作用使使生膠與與各種配配合劑均均勻混合合的過程程。混煉是橡橡膠加工工過程中中最易影影響質(zhì)量量的工序序之一。?；鞜挷徊涣?，膠膠料會出出現(xiàn)配合合劑分散散不均，，膠料可可塑度過過低或過過高、燋燋燒、噴噴霜等現(xiàn)現(xiàn)象，使使后續(xù)工工序難以以正常進(jìn)進(jìn)行，并并導(dǎo)致成成品性能能下降。。2混混煉理理論由于生膠膠粘度很很高，為為使各種種配合劑劑均勻混混入和分分散，必必須借助助煉膠機(jī)機(jī)的強(qiáng)烈烈機(jī)械作作用進(jìn)行行混煉。。各種配合合劑，由由于其表表面性質(zhì)質(zhì)的不同同，它們們對橡膠膠的活