橡胶加工过程中的工艺问题及理论分析.ppt

橡胶加工过程中的工艺问题及理论分析 吴明生 青岛科技大学高分子学院 一、配合剂分散性 提高配合剂分散性的方法 1、配合剂的选取与处理 （1）选用与橡胶相容性好的配合剂； （2）选用粒径大、结构性高的填料； （3）配合剂表面改性如活化、接枝、包膜等，改善与橡胶的相容性； （4）配合剂造粒 （5）制备配合剂母炼胶 2、加工助剂的使用 （1）添加分散剂、润滑剂 （2）使用硬脂酸、古马隆树脂、松焦油、油膏等增塑剂 3、混炼工艺控制 （1）延长混炼时间 （2）增大转速和速比，减小间距，增大剪切作用 （3）采用合理的加料顺序和合适的加料时间 （4）用开炼机补充混炼 （5）采用分段混炼 4、其他方法：乳液附聚、种子聚合、原位生成、插层等。 二、喷霜 喷霜：在一定的温度下，溶解在橡胶中的硫黄等配合剂的量超过它们在该温度下的溶解度，达到过饱和，多余的硫黄等配合剂就会自动地从胶料内部向表面迁移，重新结晶，形成一层白霜的现象。 减轻喷霜的措施： （1）低温炼胶； （2）使用不溶性硫黄； （3）采用配合剂并用； （4）加入防喷剂； （5）用不易喷出的硫载体代替硫黄； （6）加入煤焦油、古马隆、松焦油、油膏等软化剂； （7）加入少量硫化胶粉或再生胶。 三、焦烧 焦烧：又称自硫，加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。 胶料焦烧后，流动性明显变差，甚至不能流动，后续加工工序无法正常进行。 焦烧时间：从开始加热起，至胶料的转矩由最低值上升0.1N.m（或10个单位）所需要的时间。用ts1（tc10）表示。 焦烧时间长短，反映胶料的加工安全性，焦烧时间长，加工安全性好。 焦烧现象的理论分析 硫化剂与橡胶分子链之间发生化学反应需要一定的能量（E），即发生焦烧所需要的最低能量。 橡胶做成制品需要经过炼胶、停放、热炼、压延或挤出、成型、硫化等过程。炼胶过程中由于剪切生热，积累一部分能量（E1），在停放过程中由于温度较高又积累一部分能量（E2），热炼过程中对橡胶加热，积累能量E3，压延或挤出时胶料仍要受热，积累能量E4，胶料在硫化设备中受热，积累能量E5。 如果：E1＞E，胶料在炼胶过程中焦烧； E1+E2 ＞E，胶料在停放过程中焦烧； E1+E2+E3 ＞E，胶料在热炼过程中焦烧； E1+E2+E3+E4 ＞E，胶料在压延或挤出过程中发生焦烧； E1+E2+E3+E4+E5 ＞E，胶料在模具内硫化。 操作焦烧时间：胶料在加工过程中由于热积累效应所消耗的焦烧时间； 剩余焦烧时间：胶料在模具内保持流动的时间。 操作焦烧时间长，剩余焦烧时间就短，在装模期间容易焦烧，给成品带来质量缺陷。因此，希望剩余焦烧时间长一些，产品加工安全。 影响焦烧时间长短的因素： （1）促进剂的品种：次磺酰胺类促进剂焦烧时间长，秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类促进剂焦烧时间极短。 （2）加工温度：温度越高，越易焦烧； （3）加工时间：时间越长，越易焦烧； （4）配合剂分散性：分散不均匀，容易焦烧。 预防焦烧现象的措施 （1）使用迟效性促进剂，如次磺酰胺类促进剂（如DZ、DIBS、NBS、NS等）； （2）控制加工温度不要过高； （3）在保证配合剂分散的情况下，尽可能缩短加工时间； （4）使用防焦剂（如CTP）。 四、硫化返原 返原：又称返硫，是胶料处于过硫化状态，胶料的性能不断下降的现象。 返原的原因： （1）胶料中含有大量—Sx—； （2）胶料的耐热性差； （3）工艺条件不合适。 五、压延效应 压延效应：压延后胶片出现性能上的各项异性现象。 产生原因： （1）剪切力使分子链沿压延方向取向； （2）形状不规则的配合剂粒子的长轴沿压延方向取向。 六、辊筒挠度 辊筒挠度：压延时，在胶料横压力的作用下辊筒产生的弹性弯曲的程度，其大小用辊筒轴线中央处偏离原来位置的距离表示。 挠度产生的原因是胶料对压延机辊筒施加的横压力。 辊筒挠度会使胶片的厚度出现中间厚两边薄，不均匀。 七、挤出胀大和破裂 口型膨胀：压出后胶料断面尺寸大于口型尺寸的现象。 产生的原因：胶料流过口型时，同时经历粘性流动和弹性变形。由于入口效应，在流动方向上形成速度梯度（拉伸弹性变形）。拉伸变形来不及恢复，压出后由于口型壁的挤压力消失，由于橡胶的弹性记忆效应，使胶料沿挤出方向收缩，径向膨胀。压出膨胀