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第十二章混炼工艺Chapter12Compoundingprocess计划学时:2-4学时主要参考书:1、现代橡胶工艺学2、ScienceandTechnologyofRubber3、橡胶原材料手册主要内容:混炼工艺混炼前的准备混炼胶的质量检验橡胶的混炼特性一、定义指在炼胶机上将各种配合剂加入到橡胶中制成混炼胶的工艺过程二、混炼的目的和意义1.保证产品的质量3.高效节能2.适合于进一步的加工混炼:通过适当的加工将配合剂与生胶均匀混合在一起，制成质量均一的混合物的工艺过程。混炼胶的质量要求:（1）胶料应具有良好的加工工艺性能;（2）保证成品具有良好的使用性能。混炼工艺中必须满足的要求：（1）保证配合剂的均匀分散，避免结团现象。（2）使补强剂与生胶产生一定数量的结合橡胶，达到良好的补强效果，以利于制品性能的提高。（3）使胶料应具有良好的加工工艺性能;（4）在保证混炼胶质量的前提下，尽量缩短混炼时间，减少动力消耗，避免出现过炼现象。三、油膏和母炼胶的制造油膏:液体软化剂与易飞扬配合剂混合制成的膏状混合物。将配合剂如促进剂、防老剂等事先以较大比例与液体软化剂混合制成的膏状混合物.配合剂：软化剂=2.5：1母炼胶:将某些配合剂以较大的比例事先与生胶单独混合,制成组分比较简单的混合物料。如促进剂母胶、炭黑母胶、化学塑解剂母胶等。炭黑母炼胶中炭黑的最大填充量由炭黑的DBP吸油值决定。DBP值越高，炭黑的最大填充量越低。四、称量配合要求称量配合操作做到:精密、准确、不漏、不错。称量配合的操作方式有两种:（1）手工操作;（2）机械化自动称量配合。12.2混炼工艺主要内容:.混炼胶的结构.开炼机的混炼工艺.密炼机的混炼工艺.混炼胶后胶料的补充加工与处理二.开炼机的混炼工艺（一）开炼机混炼原理开炼机混炼过程一般包括包辊、吃粉和翻炼三个阶段。1、包辊图1-3橡胶在开炼机中的几种状态1-橡胶不易进入辊缝;2-紧包前辊;3-脱辊成袋囊状;4-呈粘流包辊一、生胶的混炼性㈠生胶混炼时常出现的流动状态第一种状态：不能紧包前辊第二种状态：紧包前辊第三种状态：脱辊——出兜第四种状态：粘流态包辊原因：混炼温度低，胶料的可塑性小。原因：温度适宜，胶料的可塑性中。原因：温度略高，胶料的可塑性略大。原因：温度太高，可塑度太大2、吃粉在胶料包辊，加入配合剂之前，要使辊距上端保留适当的堆积胶，适量的堆积胶是吃粉的必要条件。利用堆积胶的绉缩夹带配合剂进入辊距并产生径向混合作用，加快配合剂的混合吃粉。否则只有周向剪切，无径向混合作用，配合剂不能进入包辊胶内部。但堆积胶的作用只能达到包辊胶厚度的2／3处。在胶片贴近辊筒表面一边，还有约1／3的厚度无配合剂进入，这叫死层或呆滞层。这时胶料的混合状态是周向均匀度较好，轴向均匀度较差，径向均匀度最差。3、切割翻炼周向:混炼最均匀;轴向:不均匀;径向:均匀性最差堆积胶的径向混合作用是有限的，为了使胶料各部分之间难合均匀，必须进行切割翻炼操作。如打三角包法、斜切法(斜刀法，八把刀法)、打扭法和薄通法等。通常都是采用几种方法并用，不仅提高混合均匀程度，而且加快混炼速度。不管如何，最后都要薄通3-5遍才能结束混炼并出片。必须注意，切割翻炼操作只能在配合剂混入胶料(吃粉完毕)之后才能进行，否则会造成胶料脱辊而无法止常进行操作。一般的加料原则是：1、用量少、难分散的配合剂先加用量少而在胶料中所起的作用又很大的配合剂如促进剂、活性剂、防老剂和防焦剂等应尽可能早加或先加。用量大、易分散的后加；②在胶料中难以混合分散的配合剂，如氧化锌和固体软化剂，亦应适当早加，只是因软化剂容易使胶料产生脱辊，最好将其与粉料预混后再加入。③临界温度低，化学活性大，对温度比较敏感的配合剂，如为了防止焦烧，硫黄和超速促进剂应当在混炼后期降温后加入。通常采用的加料顺序如下：生胶、塑炼胶、再生胶、母炼胶→固体软化剂→促进剂、活性剂、防老剂、防焦剂→补强、填充剂→液体软化剂→硫黄、超速促进剂三.密炼机的混炼工艺◆优点:混炼容量大，混炼时间短，效率高;投料、捏炼、加压和排料操作易于机械化、自动化，劳动强度低，操作安全性大，配合剂损失、粉尘飞扬状况得到改善，胶料质量和环境卫生条件好。◆缺点:混炼时温度较高，对温度敏感的胶料易发生焦烧，需要对排胶进行补充加工。（一）密炼机混炼原理◆湿润阶段:也称吃粉阶段橡胶对炭黑表面湿润和接触，并逐渐渗入到炭黑结构的内部空隙，将内部空气完全排除而充满空隙的过程。◆分散阶段:炭黑-橡胶结合胶块在机械剪切、拉伸变形下被进一步粉碎分开而使颗粒尺寸逐渐变小，分散到整个生胶中的过程。◆捏炼阶段：继续混炼，炭黑附聚体进一步破坏，弹性复原率下降。（二）密炼机混炼工艺操作方法1、一段混炼法一段混炼法是指混炼操作在密炼机中一次完成，胶料无需中间压片和停放。其优点是胶料管理方便，节省车间停放面积，但混炼胶的可塑度较低，混炼周期较长，容易出现焦烧现象;填料不易分散均匀，一段混炼法又分为传统法和分段投胶法两种混炼方式。（1）传统一段混炼法把塑炼胶和各种配合剂逐步分次加入，每次加料后，放下上顶栓，加压程度视具体情况而定。传统一段混炼法的混炼程序一般为:橡胶(生胶、塑炼胶、再生胶等)→固体软化剂（硬脂酸）→促进剂、氧化锌、防老剂→补强填充剂→液体软化剂→硫黄排胶→压片机加硫黄和超速促进剂→下片→冷却、停放（2）分段投胶一段混炼法（又称母胶法）分批加入生胶，以强化炭黑的分散，达到改善和提高胶料的工艺性能及硫化较的物理机械性能。具体操作：方法1：投入60%-80%生胶和配合剂(硫化剂和超促进剂除外)，在70-120℃混炼温度下，混炼到总混炼时间的70-80%制成母胶。然后再投入其余生胶和硫化剂，混炼约1-2min排料，压片、冷却、停故，混炼操作结束。第二次投入的生胶温度低，可便机内胶料温度暂时降低15-20℃，可提高填料的机械剪切分散混合效果，避免发生焦烧，能在混入热胶料的同时使部分炭黑从母胶中迁徙至后加的生胶中。密炼室装填系数可提高15%-30%，提高混炼生产效率和硫化胶性能。具体操作：方法2：将60%-80%的生胶和基本配合剂（硫化剂和促进剂除外）投入密炼机，混炼3min制得母胶，然后排料到开炼机投加其余20%-40%的生胶和硫黄、促进剂，混炼均匀后下片。与传统的一段混炼法相比，该法胶料的工艺性能良好，硫化胶性能也明显提高;只是胶料在开炼机上的操作时间较长，所需开炼机台数较多。(1)两段混炼多数合成胶配方和子午线轮胎的胎面胶胶料因高补强性炭黑用量较多，胶料硬度较大，混炼生热多，升温快，一段混炼法不能满足胶料的混炼质量和性能要求，必烦采用分段法，通常用两段混炼法混炼。a、传统两段混炼法用高速高压密炼机进行第一段的粗混炼，使橡胶与配合剂混炼制成母胶，下片后经停放一段时间后，再送入低速密炼机加硫黄和促进剂进行混炼，再经压片机补充加工胶片。b、分段投胶两段混炼法第一段混炼时，把80%左右的生胶投入进行与传统两段混炼法一样的混炼，制备母胶。在第二段混炼时将剩余20%左右的生胶投入母胶中混炼，均匀后排胶。2、分段混炼法分段混炼法是将胶料的混炼过程分为几个阶段完成，在两个操作阶段之间胶料要经过出片、冷却和停放。主要是两段混炼法，亦有分三段和分四段混炼的。3、逆混(倒混)炼法先把除硫黄和促进剂以外的所有其它配合剂全部装入密炼机中，然后再投入生胶进行混炼。优点:充分利用装料容积，改善分散性，缩短混炼时间。适用于生胶挺性差和高炭黑和高油量配合胶料的混炼，如BR,EPDM等。