工作原理和主要参数2－1工作原理2－2主要参数2－1.PPT

第二节 工作原理和主要参数 §2－1 工作原理 §2－2 主要参数 §2－1 工作原理 在密炼室内，生胶的混炼和混炼胶的混炼过程，比开炼机的塑炼和混炼要复杂的多，物料加入密炼室后，就在由两个具有螺旋棱、有速比、相对回转的转子与密炼室壁，上、下顶栓组成的混炼系统内受到不断变化反复进行的强烈剪切和挤压作用，使胶料产生剪切变形，进行了强烈的捏炼。由于转子有螺旋棱，在混炼时胶料反复地进行轴向往复运动，起到了搅拌作用，致使混炼更为强烈。 密炼机的炼胶过程是比较复杂的，我们可以从下面的图简单地表示炼胶过程。 一 、混炼过程 1 、细分（break） : 将较大的配合剂团块或聚集体进一步粉碎、分细 2、混入(捏炼) 将粉状或液态物料混入橡胶中形成粘结块(需要较长时间),要使配合剂混入，首先必须使块状橡胶变形，以形成与填充剂接触的新界面.此界面形成的方式，从理论上分析有两种。 A、在低速下拉伸橡胶时,它可像液体一样的流动。被充分拉伸后，填充剂就会粘着在新生的界面上。然后，橡胶收缩将粘着的填充剂包围起来，并形成一个整体，就像把橡胶的棱边拉伸、包卷，再拉伸等，最后在挤压下形成一个整体。 B、在高速下使橡胶变形时,它呈现固体性质，即发生脆性破坏而成粒状。这些新生成的胶粒表面上就布满了填充剂接着就在压力下，结合成一整体，成为块胶料。 由于天然胶强度大，尤其在采用老式慢速密炼机时，其混入方式显然属于A的形式；而丁苯胶,顺丁胶,乙丙胶等所谓干酪状橡胶(与天然胶相比)，在密炼机转子转速达到某种程度以上时，即不能发挥其弹性，就可能出现B的形式。 有人做过实验：充油丁苯与顺丁胶并用进行混炼，1.3kg胶，在混炼初期竟被分割成1800块，表面布满炭黑的颗粒，但进一步混炼结合为30块胶料，再进一步混炼，则成为一个整体了。 由此可见，B的形式简单又有效。故近代的高速密炼机是较理想的混炼设备。 3、分散(微观分散，分散混炼) Dispersive Mixing 在混入阶段，虽然填充剂混入橡胶中，并形成了一个整体，但填充剂的粒子仍为较大的团聚集体(二次聚集体)。要使这些由范德华力(附聚集力)而结合的二次聚集体破坏，则需施加一定外力。由于混炼胶的粘度和转子转速的影响，在填充剂粒子中产生了牵引力(即剪切力)，一旦这个力超过了填充剂二次聚集体的聚集力后，填充剂就逐渐分散开来，生成的各个粒子(炭黑一次聚集体)就沿着橡胶滚动的方向而移动。 因此在分散阶段,需要一定的剪应力,以便破坏聚集体,若剪应力小于附聚力,则分散难于进行。 对于非牛顿流体 最大剪切应力: 最大剪切速率: η1－胶料粘度 m－流变常数 －转子棱处剪切速率 D－转子棱回转直径 n－转速 h－间隙 则τmax=η1 (πDn/h)m 4、简单结合(单纯混合，宏观分散，分布混炼) 将粒子从一点移到另一点，并不改变其物理形状和大小，主要是使物种进一步分散均匀。 均匀化需要使胶料如在开炼机上那样往复捣动(用人工或翻胶装置)，在密炼机中则主要靠转子螺旋突棱的作用使其在密炼室中往复运动。当剪切应力一旦超过破碎填充剂二次聚集体的吸附力之后，填充剂的分散就与剪切应力无关，而决定于施加给混炼胶总剪切应变量。 总剪切变形 由式可知，剪切速率与混炼时间对剪切应变量影响很大，若要在相同的混炼时间内达到一定的 ，则需增加D、n ，减小h。 实际上，在密炼过程中，在密炼机的密炼室内，以上几个基本过程是同时进行的。 5、塑化阶段 由于力－化学作用而使高聚物主链断裂，从而使之变化更易变形如弹性较小的状态，即改变物料的流变特性，使之适应于后面各加工过程的需要。 二、胶料在密炼室中所受的机械作用 1、 转子外表面与密炼室内壁间的捏炼作用 （ 椭圆型转子密炼机尤为明显） 转子表面与密炼室内壁间形成了一个环形间隙，当胶料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。 由于转子表面制有螺旋突棱，它与密炼室形成的间隙是变化的（如XM-50密炼机间隙为4-80mm,XM-250密炼机间隙为2.5-120mm），最小间隙在转子棱峰与密炼室内壁之间。当胶料通过此最小间隙时，受到强烈的挤压、剪切、拉伸作用，这种作用与开炼机两辊距的作用相似，但比开炼机的效果要大的多。这是由于转动的转子与固定不动的室壁之间胶料的速度梯度比开炼机大的多，而且，转子突棱与密炼室壁所形成的透射角尖锐。胶料在转子突棱尖端与密炼室内壁之间边捏炼，边通过，同时，还受到转子其余表面的类似滚压作用。 2 、两转子之间的混合搅拌、挤压作用（啮合型