请各位指导一下天然橡胶塑炼的具体步骤,以及所需要的助剂

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/14 05:07:26

请各位指导一下天然橡胶塑炼的具体步骤,以及所需要的助剂
请各位指导一下天然橡胶塑炼的具体步骤,以及所需要的助剂

请各位指导一下天然橡胶塑炼的具体步骤,以及所需要的助剂
生胶的塑炼混炼工艺
§11.1 生胶的塑炼原理
一.塑炼的定义
通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式,使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程.
塑性(可塑性):橡胶在发生变形后,不能恢复其原来状态,或者说保持其变形状态的性质.
二.塑炼的目的和要求
1.塑炼的目的
减小弹性,提高可塑性;降低粘度;改善流动性;提高胶料溶解性和成型粘着性.
2.塑炼胶的质量要求
(1)可塑度要适当
应满足加工工艺要求,在此基础上应具有最小的可塑性.过度塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨性等,而且会增加动力消耗.
塑炼程度:根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定.
如:供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海绵等用途的胶料,要求的可塑度较大,生胶的塑炼程度要高些.供模压用的胶料,则要求可塑性宜小.
一般:胶管外层胶可塑度:0.3~0.35;
胶管内层胶: 0.25~0.3;
胎面胶: 0.22~0.24;
胎侧胶 0.35左右;
海绵胶 0.5~0.6
(2)塑炼均匀
三.生胶的增塑方法和原理
(一)增塑方法
(二)塑炼原理
生胶的分子量与可塑性有着密切的关系.分子量越小,可塑性就越大.生胶经过机械塑炼后,分子量降低,粘度下降,可塑性增大.由此可见,生胶在塑炼过程中,可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的.
η0—聚合物熔体的最大粘度;A—特性常数;MW—聚合物的重均分子量
1.机械塑炼过程机理
在低温下:在机械力作用下首先切断橡胶大分子链生成大分子自由基.
(机械力引发橡胶大分子的断链,氧作为自由基接受体,起着阻断自由基的作用.)
在高温下:机械力切断橡胶大分子生成自由基的几率减少.橡胶大分子在机械力的活化作用下,氧引发橡胶大分子的断链.
(机械力起到应力活化作用,氧作为自由基引发体,引发橡胶大分子的断链.)
链终止:橡胶氢过氧化物不稳定,分解生成较小的大分子,连锁反应终止.
2.影响塑炼的因素:
(1)机械力的作用
根据理论分析,机械力对橡胶分子的断链作用,可表示为:
式中 ρ—分子链断链的几率;K1、K2—常数;E—分子链的化学键能;F0—作用于分子链上的力;δ—分子链断链时伸长长度;F0 δ—分子链断链时消耗的机械功;
低温塑炼要求尽可能地降低辊温和胶温.
(2)氧的作用
实验证明,生胶结合0.03%的氧就能使分子量减少50%;结合0.5%的氧,分子量由10万降到5000.生胶塑炼时,随着塑炼时间的延长,橡胶质量和丙酮抽出物(其中含有氧化合物)的含量不断增加,可见氧在塑炼过程中与橡胶分子起了某种加成作用,参与了橡胶的化学反应.
(3)温度的作用
存在双重影响:低温区(110℃),随着温度升高,塑炼效果提高.——氧的氧化作用
(4)静电作用
塑炼过程中,胶料受到强烈的摩擦作用产生静电.静电积累产生放电现象,使空气中的氧活化变为原子态氧和臭氧,加速橡胶分子的氧化断链作用.
(5)化学塑解剂
a.接受型塑解剂(低温塑解剂):苯硫酚、五氯硫酚等.
b.引发型塑解剂(高温塑解剂):过氧化苯甲酰(BPO)、偶氮二异丁腈(AIBN)等.
c.混合型塑解剂(链转移型塑解剂):促进剂M、DM和2,2’-二苯甲酰胺二苯基二硫化物等.
§11.2 可塑性的测定方法
生胶和混炼胶可塑度的测定通常有三种方法:压缩法、旋转扭力法和压出法.它们均需在恒温下进行,因为可塑度随温度变化而变化.
一.压缩法
这种类型的测定方法常用的有:威廉氏法、华莱氏快速可塑度法和德弗可塑度法三种.
1.威廉氏法(Williams)
在恒温、定负荷下,经过一定时间后根据试样高度的变化来评定可塑度.将Φ=16mm,h0=10mm的圆柱试样在T=70±1℃或100±1℃下预热3min,压缩3min,除去负荷取出试样在室温下恢复3min,测量试样高度的压缩变形量及去掉负荷后的变形量,计算可塑度P.
h0 —试样原始高度,mm;h1—试样压缩3min后的高度,mm;h2—恢复3min后的高度,mm
如果试样为绝对流体,即h1=h2=0,P=1;
若试样为绝对弹性体,即h2=h0,P=0;
生胶和混炼胶为粘弹体,它们的可塑度在0~1之间,数值越大表示可塑性越大.
2.华莱氏(Wallace)快速可塑度法
其原理与Williams法相同,以定温、定负荷、定时间下胶片厚度的变化表示可塑度.
该法操作方便,多用于工业生产中作快速检验.
3.德弗法
以在定温和定时间内试样压缩至规定高度时所需负荷值来表示.
二.旋转扭力法—门尼(Mooney)粘度法
原理是:在一定温度、时间和压力下,根据试样在活动面(转子)与固定面(模腔)之间变形时所受扭力来确定胶料可塑度.
试验时,将试样按要求放入模腔里,在100℃下预热1min,使转子在2r/min速度转动4min,所测的扭力值即为门尼粘度,一般用 表示,L表示用大转子(直径为38.1±0.03mm).
门尼粘度法比压缩法迅速简便,且表示的动态流动性更接近于工艺实际情况.
三.压出法
用毛细管流变仪来测定.
在一定温度、压力、口型下,于一定时间内用毛细管流变仪测定胶料的压出速度,以每分钟压出的毫克数表示可塑度.
优点:此法与压出机口型的工作状况相似,可更具体地了解混炼胶可塑性对压出性能的影响.
缺点:压出法试样需要较多的胶料,且试样必须经较长时间预热.
§11.3 塑炼方法及影响因素
一.准备工艺
1.烘胶
NR烘胶温度一般在50~60℃,时间为24~36h,冬季加热时间为36~72h.
CR烘胶温度一般在24~40℃,时间为4~6h.
烘胶温度不宜过高,否则会影响橡胶的物理机械性能.
2.切胶
用切胶机将生胶切成小块,每块重量视胶种而异,NR每块10~20kg,CR每块不超过10kg.
3.破胶
橡胶块需用破胶机破胶,以便塑炼.破胶辊距一般为2~3mm,辊温控制在45℃以下.
二.开炼机塑炼工艺
(一)开炼机塑炼的原理
开炼机的两个辊筒以不同的转速相对回转,胶料放到两辊筒间的上方,在摩擦力的作用下被辊筒带入辊距中.由于辊筒表面的旋转线速度不同,使胶料通过辊距时的速度不同而受到摩擦剪切作用和挤压作用,胶料反复通过辊距而被塑炼.
(二)开炼机塑炼的工艺方法
1.包辊塑炼法
把胶片包在前辊上,让其自然地反复过辊塑炼,直至达到规定的可塑度要求为止.
缺点:塑炼时间长,效率低,最终获得的可塑度也较低.
又分为:一段塑炼:塑炼时间长,效率低,不适用于可塑度要求较高的生胶塑炼.
分段塑炼:包辊塑炼10~15min,下片、冷却、停放4~8h后,再进行下一次塑炼,直至达到要求的可塑度为止.通常分为两段塑炼和三段塑炼,具体依可塑度要求而定.
2.薄通塑炼法
辊距在1 mm以下,胶料通过辊距后不包辊而直接落到接胶盘,让胶料返回到辊距上方重新通过辊距,这样反复数次.
优点:胶料散热快,冷却效果较好,塑炼胶可塑度均匀,质量高,能达到任意的塑炼程度.
3.化学增塑塑炼法
采用化学塑解剂增加塑炼效果,提高塑炼生产效率并节约能耗.化学塑解剂应以母胶的形式使用,并应适当提高开炼机的辊温.
(三)开炼机塑炼的影响因素
1.装胶容量
装胶容量取决于开炼机的规格,容量大,散热困难,胶温升高,降低塑炼效果;容量过小则降低生产效率.
合理的容量根据经验公式计算:
Q—塑炼容量,L;K—经验系数,取值一般为0.0065~0.0085,L/cm3;D—辊筒直径,cm;L—辊筒工作部分长度,cm
合成橡胶塑炼时生热大,装胶容量应比NR少.
2.辊距
辊距越小,机械塑炼效果越明显.薄通时实际使用辊距一般为0.5~1mm.
3.辊速和速比
辊距一定,提高开炼机的辊速或速比会增大胶料的机械剪切作用,从而提高机械塑炼效果.开炼机的速比一般在1.15~1.27之间.速比过大,升温加快.
4.辊温
辊温低,塑炼效果好.辊温过低容易造成设备超负荷而受到损害.塑炼温度与生胶胶种有关,NR通常控制前辊温度在45~55℃,后辊温度在40~50℃为宜.
5.塑炼时间
在塑炼过程的最初10~15min,胶料的门尼粘度迅速降低,此后渐趋缓慢.
6.化学塑解剂
使用塑解剂能提高塑炼效果,缩短塑炼时间,减小弹性复原.使用化学塑解剂时,适当提高温度会提高塑炼效果,塑炼温度一般以70~75℃为宜.
塑解剂的用量,在NR中一般为生胶重量的0.1~0.3%,合成橡胶则应增大到2~3%.
三.密炼机塑炼工艺
优点:自动化程度高,生产效率高,节能,劳动强度低;
缺点:温度高,冷却困难,易过炼,出料为无定形状,需要配备相应的压片机.
(一)密炼机的工作原理
物料从加料斗加入密炼室后,加料门关闭,压料装置的上顶栓降落,对物料加压.物料在上顶栓压力及摩擦力的作用下,被带入两个具有螺旋棱、有速比的、相对回转的两转子的间隙中,致使物料在由转子与转子,转子与密炼室壁、上顶栓、下顶栓组成的捏炼系统内,受到不断变化和反复进行的剪切、撕拉、搅拌和摩擦的强烈捏炼作用,从而达到塑炼的目的.
物料在密炼室中主要受到几种作用:
1.转子间及转子与混炼室内壁间的作用;
2.转子棱间的搅拌作用;
3.转子轴向的往复切割作用.
(二)密炼机塑炼的工艺方法
密炼机塑炼的工艺方法有一次塑炼法、分段塑炼法和化学增塑塑炼法三种.

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