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橡胶加工工艺 湖北派克密封件有限公司 1 目录 2 橡胶的简介 3 橡胶是一种高分子弹性化合物 其分子量一般都在10万以上 有的甚至达到100万以上 组成这种大分子的原子通常排列成柔性的直链或支链 由于原子的不断旋转和振动 分子链一般呈卷缩状态 橡胶区别于其它工业材料的最主要标志是它在很宽的温度范围内 50 150 具有优异的弹性 例如其伸长率可达100 1000 为钢的300倍 但其弹性模量仅为2 4MPa 约为钢材的1 30000 橡胶经过硫化可将线型高分子交联成三维网状高分子量聚合物 这种已硫化交联的橡胶称作硫化橡胶 俗称熟橡胶 未硫化的橡胶俗称生胶或生橡胶 橡胶的作用 橡胶的简介 4 橡胶是橡胶工业的重要原料 用以制造轮胎 胶管 胶带 胶辊等各种橡胶制品 橡胶还广泛用于电线电缆 纤维和纸加工 石棉以及塑料改性等方面 世界橡胶耗量中 约80 用于橡胶工业 在橡胶制品中 轮胎是其典型的代表性产品 轮胎的用胶量约占全部橡胶耗用量的50 70 橡胶的分类 橡胶的简介 5 外观形态 固态橡胶 又称为干胶 乳状橡胶 简称为乳胶 液体橡胶 来源 天然橡胶 来自于天然植物 合成橡胶 来自于人工合成 其中固态橡胶的产量约占橡胶总产量的85 90 两种橡胶的消耗量在橡胶总耗量中所占的比例 分别是天然橡胶约占1 3 合成橡胶约占2 3 配合剂 硫化剂 硫化剂是一类使橡胶由线形长链分子转变为网状大分子的物质 这种转变称为硫化 硫化剂 硫磺 一氯化硫 硒 碲及其氯化物 硝基化物 有机过氧化物以及某些金属氧化物 橡胶的简介 6 硫化促进剂 硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用 降低硫化所需温度 缩短硫化时间 并改善硫化胶的物理机械性能 硫化促进剂的种类很多 无机类硫化促进剂 如氧化铅 氧化镁等 硫化效果较差 已被淘汰 目前主要使用有机类硫化促进剂 橡胶的简介 7 防老剂 物理防老剂 石蜡 微晶蜡 化学防老剂 酚类与胺类 橡胶的分子结构极易受氧及臭氧的氧化作用 光和热都能促进氧化作用 使橡胶分子链断裂 支化或进一步交联 从而使橡胶发粘变硬 物理机械性能变坏 以至失去使用价值 这种情况叫做老化 凡能抑制橡胶老化现象的物质就叫做防老剂 橡胶的简介 8 增塑剂 物理和化学增塑 目的 使生胶软化 增加可塑性便于加工 减少动力消耗 润湿炭黑等粉状配合剂 提高混炼效果 增加制品柔软性和耐寒性 增进胶料的自粘性和粘性 橡胶的简介 9 填充剂 补强填充剂提高硫化橡胶的强力 撕裂强度 定伸强度 耐磨性等物理机械性能 炭黑 白炭黑 活性陶土 苯乙烯树脂 木质素等 惰性填充剂增加胶料体积 节约成本 改善加工性能 云母粉 滑石粉 硫酸钡 橡胶的简介 10 橡胶制品生产工艺流程 塑炼 混炼 成型 硫化 挤出 检验 二次硫化 去边 工艺流程图 一 塑炼1 塑炼的目的 橡胶受外力作用产生变形 当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力称为可塑性 增加橡胶可塑性的工艺过程称为塑炼 使橡胶具有必要的可塑性的工艺过程称为塑炼 因为橡胶有恰当的可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合 在压延加工时易于渗入纺织物中 在压型 注压时具有较好的流动性 此外 塑炼还能使橡胶的性质均匀 便于控制生产过程 但是 过渡塑炼会降低硫化胶的强度 弹性 耐磨等性能 因此塑炼操作需严加控制 橡胶的塑炼和混炼 12 2 塑炼机理橡胶经塑炼以增加其可塑性 其实质乃是使橡胶分子链断裂 降低大分子长度 断裂作用既可发生于大分子主链 又可发生于侧链 由于橡胶在塑炼时 遭受到氧 电 热 机械力和增塑剂等因素的作用 所以塑炼机理与这些因素密切相关 其中起重要作用的则是氧和机械力 而且两者相辅相成 橡胶的塑炼和混炼 13 2 塑炼作用分子量变小分子量分布变窄 橡胶的塑炼和混炼 14 二 混炼1 混炼的目的为了提高橡胶产品使用性能 改进橡胶工艺性能和降低成本 必须在生胶中加入各种配合剂 混炼就是通过机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程 混炼是橡胶加工过程中最易影响质量的工序之一 混炼不良 胶料会出现配合剂分散不均 胶料可塑度过低或过高 燋烧 喷霜等现象 使后续工序难以正常进行 并导致成品性能下降 橡胶的塑炼和混炼 15 开放式炼胶机 开炼机 橡胶的塑炼和混炼 16 密闭式炼胶机 密炼机 橡胶的塑炼和混炼 17 2 混炼方法开放式混炼 生胶 小料 促进剂 活性剂 防老剂等 液体软化剂 补强剂 填充剂 硫化剂 密炼机混炼 生胶 小料 促进剂 活性剂 防老剂等 补强剂 填充剂 液体软化剂压片机 硫化剂 橡胶的塑炼和混炼 19 橡胶的塑炼和混炼 混炼示意图 橡胶的塑炼和混炼 混炼示意图 后辊 前辊 橡胶的塑炼和混炼 混炼示意图 后辊 前辊 橡胶的塑炼和混炼 后辊 前辊 橡胶的塑炼和混炼 后辊 前辊 橡胶的挤出 三 挤出 挤出设备包括挤出机 挤出机头 挤出口型三大部分 机头是挤出成型模具的主要部件 它有下述四种作用 1 使物料由螺旋运动变为直线运动2 产生必要的成型压力 保证制品密实3 使物料得以进一步塑化4 成型制品的断面形状 挤出机1 挤出机头 挤出机2 挤出设备 挤出机出料口 胶料 橡胶硫化 四 硫化 橡胶制造中最为关键的工艺定义 通过一定的温度 压力和时间后 使橡胶大分子发生化学反应产生交联的过程 硫化剂 S 牵线搭桥 硫化前 线形结构 分子间以范德华力相互作用性能 可塑性大 伸长率高 具可溶性 硫化时 分子被引发 发生化学交联反应 硫化后 网状结构 分子间主要已以化学键结合结构 1 化学键 2 交联键的位置 3 交联程度 4 交联性能 1 力学性能 定伸强度 硬度 拉伸强度 伸长率 弹性 2 物理性能 3 化学稳定性 橡胶硫化 硫化后橡胶的性能变化以EPDM为例 随硫化程度的提高 1 力学性能的变化弹性扯断强度定伸强度撕裂强度提高硬度伸长率压缩永久变形疲劳生热 降低 2 物理性能的变化透气率 透水率降低不能溶解 只能溶胀耐热性提高3 化学稳定性的变化化学稳定性提高 原因 a 交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在 使老化反应难以进行 b 网状结构阻碍了低分子的扩散 导致橡胶老化的自由基难以扩散 硫化历程在硫化过程中 各种性能均会随硫化的进程而发生变化 这种变化曲线能够反映胶料的硫化历程 故称为硫化历程图 下图为用硫化仪测出的硫化历程曲线 该曲线反映胶料在一定硫化温度下 转子的转矩随硫化时间的变化 橡胶硫化 A 焦烧阶段 A1 操作焦烧时间A2 剩余焦烧时间B 热硫化阶段 C 平坦硫化阶段 D 过硫化阶段 橡胶制品的去边 五 去边通过手工或机械的方式 将制品飞边修整干净 二次硫化 六 二次硫化二次硫化也叫后硫化或二段硫化 是指橡胶制品达到一定硫化程度 除去热源继续进行加热硫化的工艺 从广义上讲 橡胶制品硫化到一定程度 即使不加热 它仍可在余热的作用下 或在制品储存过程中 继续加深硫化程序 或在动态作用下产生继续交联现象 当然也包括继续加热进