實驗一__橡膠配合與開煉機混煉工藝設(shè)計

1、實驗橡膠配合與開煉機混煉工藝一、實驗?zāi)康南鹉z配合與混煉工藝實驗主要內(nèi)容是根據(jù)實驗配方，準(zhǔn)確稱量生膠、 各種配合劑的用量，將配合劑與生膠混合均勻并達(dá)到一定分散度，制備符 合性能要求的混煉膠。該實驗的目的是熟悉并掌握橡膠配合方法，熟練掌 握開煉機混煉的操作方法、加料順序，了解開煉機混煉的工藝條件及影響 因素。二、實驗設(shè)備及工作原理4)160X 320mm®輻筒開煉機，主要由機座、溫控系統(tǒng)、前后輻筒、緊急剎車裝置、擋膠板、調(diào)節(jié)輯距大小的手輪、電機等部件組成。開煉機的 結(jié)構(gòu)圖如圖1所示迸水閥-so、機座圖1-1開煉機結(jié)構(gòu)示意圖圖1-2 6 160 X 320mmz輻筒開煉機開煉機混煉的工作原

2、理是利用兩個平行排列的中空輻筒，以不同的線 速度相對回轉(zhuǎn)，加膠包輻后，在輯距上方留有一定量的堆積膠，堆積膠擁 擠、給塞產(chǎn)生許多縫隙，配合劑顆粒進入到縫隙中，被橡膠包住，形成配 合劑團塊，隨膠料一起通過輯距時，由于輻筒線速度不同產(chǎn)生速度梯度， 形成剪切力，橡膠分子鏈在剪切力的作用下被拉伸，產(chǎn)生彈性變形，同時 配合劑團塊也會受到剪切力作用而破碎成小團塊，膠料通過輯距后，由于 流道變寬，被拉伸的橡膠分子鏈恢復(fù)卷曲狀態(tài)，將破碎的配合劑團塊包住, 使配合劑團塊穩(wěn)定在破碎的狀態(tài)，配合劑團塊變小。膠料再次通過輯距時, 配合劑團塊進一步減小，膠料多次通過輯距后，配合劑在膠料中逐漸分散 開來。采取左右割刀、薄通

3、、打三角包等翻膠操作，配合劑在膠料中進一 步分布均勻，從而制得配合劑分散均勻并達(dá)一定分散度的混煉膠。據(jù)fi低生腔力學(xué) 狀需田性固悻-*高鼻性圖體一粘事性流體以利現(xiàn)教生股不醒進入輒即質(zhì) 強腳壓入則成砰片第包前推禽.成為 彈作腔帶，不破裂 溫?zé)挿肿龊妹撚海嶂愠纱倚?亂破*不險程炮呈枯微帶片怛輟膠料肝開煉機上的依掘狀需牛放在的狀況三、實驗步驟1、根據(jù)實驗配方，準(zhǔn)確稱量生膠和除液體軟化劑以外的各種配合劑的量，觀察生膠和各種配合劑的顏色與形態(tài)；2、檢查開煉機輻筒及接料盤上有無雜物，如有先清除雜物；3、開動機器，檢查設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常；4、將輯距調(diào)至規(guī)定大?。ǜ鶕?jù)煉膠量確定），調(diào)整并固定擋膠板的位 置；

4、5、將塑煉好的生膠沿輻筒的一側(cè)放入開煉機輻縫中， 采用搗膠、打卷、 打三角包等方法使膠均勻連續(xù)的包于前輻，在輯距上方留適量的堆積膠，經(jīng)過23分鐘的滾壓、翻煉，形成光滑無隙的包輻膠；6、按下列加料順序依次沿輻筒軸線方向均勻加入各種配合劑，每次加料后，待其全部吃進去后，左右 3/4割刀各兩次，兩次割刀間隔20秒鐘;加料順序：小料（固體軟化劑、活化劑、促進劑、防老劑、防焦劑等）一大料（炭黑、填充劑等）一液體軟化劑一硫黃和超速級促進劑7、割斷并取下膠料，將輯距調(diào)整到 0.5mm加入膠料薄通，并打三角包，薄通5遍；8、按試樣要求，將膠料壓成所需厚度，下片稱量質(zhì)量并放置于平整、 干燥的存膠板上（記好壓延（

5、出片）方向、配方編號）待用。9、關(guān)機，清洗機臺。四、影響因素影響開煉機混煉效果的因素主要有膠料的包根性、裝膠容量、輻溫、 輻距、輻筒的速比、加料順序、加料方式及混煉時間等。1、膠料的包輯性膠料的包輻性好壞會影響混煉時吃粉快慢、配合劑分散，如果包輻性 太差，甚至無法混煉。膠料的包輻性與生膠的性質(zhì)（如格林強度（格林強 度為生膠基本強度）、斷裂拉伸比、最大松弛時間等）、輻溫和剪切速率有 關(guān)，格林強度高、斷裂拉伸比大、最大松弛時間長的生膠包輻性好，如 NR 格林強度低、斷裂拉伸比小、最大松弛時間短的生膠包輻性差，如BR影響生膠這些性質(zhì)的因素都會影響生膠的包根性，如加入補強劑，提高膠料 的格林強度，增大

6、松弛時間，會明顯改善 BR的包根性；膠料中過多加入液 體軟化劑，降低格林強度，縮短松弛時間，包輻性變差，甚至脫輻。輻溫 在膠料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以下，無法包輻，在粘流溫度（Tf）以上，膠 料粘輻，也不能混煉，只有在Tg Tf之間某一溫度范圍內(nèi)，膠料才有良好的 包根性，適于混煉。如采取減小輻距、增大速比或提高輻筒轉(zhuǎn)速等方法增 大剪切速率，可提高膠料的斷裂拉伸比、延長最大松弛時間，因而也能改 善膠料的包輯性。2、裝膠容量裝膠容量過大，增加了堆積膠量，使堆積膠在輻縫上方自行打轉(zhuǎn)，失 去了起折紋夾粉作用，影響配合劑的吃入和分散效果，延長混煉時間，膠 料的物性下降，同時會增大能耗，增加煉膠機的負(fù)荷，

7、易使設(shè)備損壞。如 果裝膠量過少，堆積膠沒有或太少，吃粉困難，生產(chǎn)效率太低。因此，開 煉機混煉時裝膠量要合適。可根據(jù)經(jīng)驗用下列公式計算裝膠容量：Q=K?D?L? pQ-裝膠量，Kg;裝料系數(shù)，K取 0.0065 0.0085L/cm2;D1滾筒直徑，cm;L-輻筒工作部分的長度，cm;P 一膠料的密度，g/cm3。當(dāng)煉膠量較少時，為了保證輯距上方留有適量的堆積膠，可通過調(diào)整 擋膠板的距離來實現(xiàn)* （目的縮短滾筒工作部分長度）。3、輻距膠料通過輯距時受到的剪切變形速率，與輻距、輻筒轉(zhuǎn)速和速比之間 的關(guān)系為："9- 1）丫機械切變速率，s-1 ;f 滾筒白速比，f=Vl/V2；上前輻筒表面

8、旋轉(zhuǎn)線速度，m/min;V后輻筒表面旋轉(zhuǎn)線速度， m/min;e輻距，mm減小輻距，剪切變形速率增大，橡膠分子鏈和配合劑團塊受到的剪切 作用增大，配合劑團塊容易破碎，因此有利于配合劑的分散，但橡膠分子 鏈?zhǔn)芗羟袛嗔训臋C會也增大，容易使分子鏈過度斷裂，造成過煉，橡膠分 子量降得過低，使膠料的物理機械性能降低。輻距過大，剪切作用太小， 配合劑不易分散，給混煉操作帶來困難。因此開煉機混煉時，輻距要合適。 合適的輯距大小與裝膠量有關(guān)，如表 1-1所示。天然膠與合成膠并用時, 并用比例相等，總膠量可按天然膠來定根距；合成膠大于天然膠比例時， 總膠量可按合成膠定輯距。表1-1輻距大小與裝膠量的關(guān)系膠量（克

9、）30050070010001200天然膠mm1.4 ±0.22.2 ±0.23.8 ±0.23.8 ±0.24.3 ±0.2合成膠mm1.1 ±0.21.8 ±0.22.0 ±0.24、速比與輻速速比和輻速增大，對混煉效果的影響與減小輯距的規(guī)律一致，會加快 配合劑的分散，但對橡膠分子鏈剪切也加劇，易過煉，使膠料物性降低， 使膠料升溫加快，能耗增加。速比過小，配合劑不易分散，生產(chǎn)效率低。開煉機混煉的輻筒速比一般在 1.151.27范圍內(nèi)。國標(biāo)建議速比1.40慶 大公司試驗用開煉機是1.35。5、輻溫表1-2不同膠料

10、開煉機混煉時輻筒溫度膠種輻溫（C）后輻天然膠55 6050 55J咪膠45 5050 55氯膠35 4540 50Jra膠40 4555 60丁睛膠至40至45順膠40 6040 60三元乙丙膠60 7585左右氯磺化聚乙烯40 7040 70氟橡膠232777 8777 87丙烯酸酯橡膠40 5530 50隨輯溫升高，膠料的粘度降低，有利于膠料在固體配合劑表面的濕潤， 吃粉加快；但配合劑團塊在柔軟的膠料中受到的剪切作用會減弱，不容易 破碎，不利于配合劑的分散，結(jié)合橡膠的生成量也會減少。因此開煉機混 煉時輻筒的溫度要合適。由于溫度對不同膠料包輯性的影響不同，因此不 同膠料混煉時輻溫也應(yīng)不同。N

11、R包熱輻，前輻溫度要高于后輻；而大多數(shù) 合成橡膠包冷輻，前輻溫度要低于后輻。常用的橡膠開煉機混煉時輻溫如 表1-2所不。6、加料順序混煉時加料順序不當(dāng)，輕則影響配合劑分散不均，重則導(dǎo)致焦燒、脫 輯或過煉，加料順序是關(guān)系到混煉膠質(zhì)量的重要因素之一，因此加料必須 有一個合理的順序。加料順序的確定一般遵循用量小、作用大、難分散的 配合劑先加，用量多、易分散的配合劑后加，對溫度敏感的配合劑后加， 硫化劑與促進劑分開加等原則。因此開煉機混煉時，最先加入生膠、再生 膠、母煉膠等包輻，如果配方中有固體軟化劑如石蠟，可在膠料包輻后加 入，再加入小料如活化劑（氧化鋅、硬脂酸）、促進劑、防老劑、防焦劑等, 再次加

12、炭黑、填充劑，加完炭黑和填充劑后，再加液體軟化劑，如果炭黑 和液體軟化劑用量均較大時，兩者可交替加入，最后加硫化劑。如果配方 中有超速級促進劑，應(yīng)在后期和硫化劑一起加。配方中如有白炭黑，因白 炭黑表面吸附性很強，粒子之間易形成氫鍵，難分散，應(yīng)在小料之前加入， 而且要分批加入。對NBR由于硫黃與其相容性差，難分散，因此要在小料 之前加，將小料中的促進劑放到最后加。7、加料方式加料方式不同也會影響吃粉速度和分散效果。如果配合劑連續(xù)加在某 一固定位置，其它部位膠料不吃粉，相當(dāng)于減少了吃粉面積，吃粉時間延 長，吃粉慢，配合劑由吃入位置分散到其他地方需要的時間延長，因此也 不利于配合劑的分散。加料時應(yīng)將

13、配合劑沿輻筒軸線方向均勻撒在堆積膠 上，使堆積膠上都覆蓋有配合劑，這樣會縮短吃粉時間，也有利于配合劑 在膠料中的分散，縮短混煉時間，減小對橡膠分子鏈的剪切破壞。避免膠 料過煉，膠料過煉會導(dǎo)致物性下降。四、采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6038-2006橡膠試驗?zāi)z料配料、混煉和硫化設(shè)備及操作程序小配合煉膠時，不同人員，會有不同的操作方式，有的喜歡打三角包, 有的喜歡打卷，過程雖然不同，但最終是為了保證膠料的分散，保證檢測 數(shù)據(jù)的一致性。我們在實際操作中會發(fā)現(xiàn)同樣的材料，不同人員，甚至自己本人煉膠 的時候也很難保證數(shù)據(jù)一致性。困擾的原因很多，不同批次原材料，滾筒 溫度，外部環(huán)境溫度，生膠門尼，可以理解成不可能有兩車一模一樣的膠 料。甚至同一車膠料取3個點測試結(jié)果也會不相同。小開煉機及上煉膠時，由于經(jīng)驗的原因，每個人對膠料分散性都有不 同的理解，往往會導(dǎo)致膠料過煉，經(jīng)常困擾的問題是我們通過劃刀（兩面 三刀），打卷，打三角包。國標(biāo)原標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定操作步驟但是最新國標(biāo)GB/T6038-20