橡胶混炼工艺

1、 混混 炼工艺炼工艺 一、定义一、定义 指在炼胶机上将各种配合剂加入指在炼胶机上将各种配合剂加入 到橡胶中制成混炼胶的工艺过程到橡胶中制成混炼胶的工艺过程 二、混炼的二、混炼的 目的和意义目的和意义 1.保证产品的质量保证产品的质量 3.高效节能高效节能 2.适合于进一步的加工适合于进一步的加工 第一节第一节 配合剂的加工和准备配合剂的加工和准备 一、固体一、固体 配合剂的粉碎配合剂的粉碎 二、粉状二、粉状 配合剂的干燥配合剂的干燥 配合剂粉碎以便在胶料中分散配合剂粉碎以便在胶料中分散 粉碎设备：盘式粉碎机，球磨粉碎设备：盘式粉碎机，球磨 机刨片机，锤式破碎机机刨片机，锤式破碎机 干燥的目的是

2、除去或减少干燥的目的是除去或减少 配合剂中的水分及其他挥配合剂中的水分及其他挥 发分含量。发分含量。 干燥设备：干燥室，真空干燥设备：干燥室，真空 干燥箱，烘箱及螺旋式连干燥箱，烘箱及螺旋式连 续干燥机等续干燥机等 。 三、粉状三、粉状 配合剂的筛选配合剂的筛选 四、软化剂四、软化剂 的预热和过滤的预热和过滤 其目的是除去混夹在配合剂其目的是除去混夹在配合剂 中的机械杂质，配合剂本身的中的机械杂质，配合剂本身的 大颗粒及结团等。大颗粒及结团等。 筛选设备有振动筛、鼓式筛筛选设备有振动筛、鼓式筛 选机和螺旋式筛选机等。选机和螺旋式筛选机等。 低熔点固体软化剂可将其加低熔点固体软化剂可将其加 热熔

3、化，达到干燥脱水和降低热熔化，达到干燥脱水和降低 粘度作用，再经过滤去掉其中粘度作用，再经过滤去掉其中 的机械杂质。的机械杂质。 1. 定义定义 膏剂膏剂：液体软化剂与易飞扬配合剂混合制成：液体软化剂与易飞扬配合剂混合制成 的膏状混合物。的膏状混合物。 母炼胶母炼胶：某些配合剂以较大的剂量预先与生：某些配合剂以较大的剂量预先与生 胶混炼在一起制成简单组分的混合物料，称为胶混炼在一起制成简单组分的混合物料，称为 该配合剂的母炼胶。最常见的有促进剂母胶、该配合剂的母炼胶。最常见的有促进剂母胶、 炭黑母胶、化学塑解剂母胶等炭黑母胶、化学塑解剂母胶等。 2.膏剂的制造膏剂的制造 配合剂：软化剂配合剂：

4、软化剂=2.5：1 3.母炼胶的制造母炼胶的制造 干法干法 ；湿法；湿法 五、膏剂与母炼胶的制造五、膏剂与母炼胶的制造 六、配合剂的六、配合剂的 称量与配合称量与配合 要求：要求： 精密、准确、不漏、不错精密、准确、不漏、不错 称量操作称量操作 手工称量手工称量 ；自动称量；自动称量 一混炼胶的结构一混炼胶的结构 混炼胶是由粒状配合剂（如炭黑、促进剂、填充混炼胶是由粒状配合剂（如炭黑、促进剂、填充 剂等）分散于生胶中组成的分散体系。在分散体剂等）分散于生胶中组成的分散体系。在分散体 系中，生胶的分散呈连续状态，称为分散质，粒系中，生胶的分散呈连续状态，称为分散质，粒 状配合剂为分散相。状配合剂

5、为分散相。 混炼胶不同于一般的胶体分散体系：混炼胶不同于一般的胶体分散体系： （1）橡胶的粘度很高，胶料的热力学不稳定性在）橡胶的粘度很高，胶料的热力学不稳定性在 一般情况下不太显著；一般情况下不太显著； （2）某些组分（如再生胶、增塑剂等）与橡胶能）某些组分（如再生胶、增塑剂等）与橡胶能 互容，从而构成了混炼胶的复合分散介质；互容，从而构成了混炼胶的复合分散介质； （3）粒状配合剂（如炭黑合促进剂等）与橡胶在）粒状配合剂（如炭黑合促进剂等）与橡胶在 接触界面上产生了一定的物理和化学结合，这对接触界面上产生了一定的物理和化学结合，这对 胶料和硫化胶的性能起着重要的影响。胶料和硫化胶的性能起着重

6、要的影响。 第二节混炼工艺 二、生胶的混炼性二、生胶的混炼性 生胶混炼时常出现的流动状态生胶混炼时常出现的流动状态 第一种状态：第一种状态：不能紧包前辊不能紧包前辊 第二种状态：第二种状态：紧包前辊紧包前辊 第三种状态：第三种状态：脱辊脱辊出兜出兜 第四种状态：第四种状态：粘流态包辊粘流态包辊 原因：混炼温度低，胶料的可塑性小。原因：混炼温度低，胶料的可塑性小。 原因：温度适宜，胶料的可塑性中。原因：温度适宜，胶料的可塑性中。 原因：温度略高，胶料的可塑性略大。原因：温度略高，胶料的可塑性略大。 原因：温度太高，可塑度太大原因：温度太高，可塑度太大 （二）影响因素（二）影响因素 1.生胶本身的

7、粘弹性能生胶本身的粘弹性能 m 表示橡胶由粘弹性变形转为完表示橡胶由粘弹性变形转为完 全塑性流动所需要的时间。全塑性流动所需要的时间。 2. 温度温度 3.切变速率（外力作用速率）切变速率（外力作用速率） 二、配合剂的混炼性及表面活性剂的作用二、配合剂的混炼性及表面活性剂的作用 1.亲水性亲水性 的配合剂的配合剂 其粒子表面的分子特性与生胶其粒子表面的分子特性与生胶 不同，两者界面极性相差较大，不同，两者界面极性相差较大， 不易被橡胶所湿润。不易被橡胶所湿润。 2.疏水性疏水性 的配合剂的配合剂 其表面张力与油相近，能与油亲和，其表面张力与油相近，能与油亲和， 易为橡胶所湿润，混炼时易分散。易

8、为橡胶所湿润，混炼时易分散。 3.添加表添加表 面活性剂面活性剂 提高亲水性的配合剂与橡胶的提高亲水性的配合剂与橡胶的 亲和性，改善其分散性能。此外，亲和性，改善其分散性能。此外， 表面活性剂又是一种良好的稳定剂。表面活性剂又是一种良好的稳定剂。 三、填料混炼的工艺过程三、填料混炼的工艺过程 1.湿润阶段（吃粉）湿润阶段（吃粉） 要求：要求： 生胶：可塑度大，门尼粘度低，生胶：可塑度大，门尼粘度低， 流动性好。流动性好。 炭黑：粒子大（比表面积小），炭黑：粒子大（比表面积小）， 结构性低。结构性低。 附聚物附聚物 三、填料混炼的工艺过程三、填料混炼的工艺过程 2.分散阶段分散阶段 要求：要求：

9、 生胶：可塑度小生胶：可塑度小 炭黑：粒子大，结构性高。炭黑：粒子大，结构性高。 Re C 炭黑在胶料中的分散程度对性能的影响炭黑在胶料中的分散程度对性能的影响 分散率：橡胶颗粒团块小于分散率：橡胶颗粒团块小于6um的百分数的百分数 混炼时间混炼时间/min 2 4 8 16 分散率分散率/% 300%定伸应力定伸应力/MPa 拉伸强度拉伸强度/MPa 拉断伸长率拉断伸长率/% 磨耗磨耗/（cm3/106转）转） 71.4 99.3 100 100 14.3 12.6 12 11.7 21.6 25.5 26 25 460 530 540 530 289 142 136 四、结合橡胶四、结合橡

10、胶 混炼时，橡胶分子能与活性填料（主要是炭混炼时，橡胶分子能与活性填料（主要是炭 黑）的粒子结合生成不溶性的炭黑黑）的粒子结合生成不溶性的炭黑橡胶凝胶，橡胶凝胶， 称为结合橡胶。称为结合橡胶。 1. 形成结合橡胶的原因形成结合橡胶的原因 橡胶分子通过范德华力吸附在炭黑表面颗粒上。橡胶分子通过范德华力吸附在炭黑表面颗粒上。 炼胶时橡胶分子断裂形成的游离基与炭黑粒子表面的活炼胶时橡胶分子断裂形成的游离基与炭黑粒子表面的活 性部位结合而成。性部位结合而成。 炼胶时炭黑附聚物破裂后生成活性的新表面直接与橡胶炼胶时炭黑附聚物破裂后生成活性的新表面直接与橡胶 分子反应而结合。分子反应而结合。 橡胶分子缠结

11、在已与炭黑粒子结合的橡胶分子中，或与橡胶分子缠结在已与炭黑粒子结合的橡胶分子中，或与 之发生交联作用，形成结构复杂的结合橡胶。之发生交联作用，形成结构复杂的结合橡胶。 四、结合橡胶四、结合橡胶 2.影响结合橡胶生成量的因素影响结合橡胶生成量的因素 填料性质填料性质 a .表面性质表面性质 b. 粒子大小粒子大小 c . 结构性结构性 生胶的化学活性生胶的化学活性 混炼时间混炼时间 混炼温度混炼温度 一般操作方法是先让生胶包于前辊，并一般操作方法是先让生胶包于前辊，并在在 辊距的上方留有适量的存胶辊距的上方留有适量的存胶，再按规定加，再按规定加 料顺序往存胶上依次加入配合剂。当配合料顺序往存胶上

12、依次加入配合剂。当配合 剂完全混入生胶后立即进行切割翻炼，以剂完全混入生胶后立即进行切割翻炼，以 保证混合均匀，再经薄通后下片。保证混合均匀，再经薄通后下片。 混炼过程分为包辊、吃粉和翻炼混炼过程分为包辊、吃粉和翻炼 翻炼时，周向：混炼最均匀；轴向：不均匀；翻炼时，周向：混炼最均匀；轴向：不均匀； 径向：均匀性最差径向：均匀性最差 第三节开炼机的混炼工艺第三节开炼机的混炼工艺 一、开炼机混炼过程一、开炼机混炼过程 1.包辊包辊2.吃粉吃粉 3.翻炼翻炼 四种包辊状态：四种包辊状态： 即湿润阶段。即湿润阶段。 咬胶角（接触角咬胶角（接触角） 控制条件：控制条件： 紧包前辊，辊筒上方有紧包前辊，辊

13、筒上方有 适量的堆积胶适量的堆积胶. （理论上要堆到（理论上要堆到3245之间）之间） （1）斜刀法）斜刀法 （八把刀法）（八把刀法） （2）三角包法）三角包法 （3）走刀法）走刀法 （捣胶法）（捣胶法） 不能包辊不能包辊 紧包前辊紧包前辊 脱辊脱辊 粘流态包辊粘流态包辊 吃粉时，在胶料包辊，加入配合剂之前，要使辊距吃粉时，在胶料包辊，加入配合剂之前，要使辊距 上端保留适当的堆积胶，适量的堆积胶是吃粉的必上端保留适当的堆积胶，适量的堆积胶是吃粉的必 要条件。要条件。 周向：混炼最均匀；周向：混炼最均匀； 轴向：不均匀；轴向：不均匀； 径向：均匀性最差径向：均匀性最差 P N O 要使要使TQ

14、二、开炼机混炼的工艺条件二、开炼机混炼的工艺条件* 1.装胶容量：理论量装胶容量：理论量 V=0.0065DL 2.辊距辊距：48mm为宜，实验室为宜，实验室23mm 3.辊速和速比辊速和速比 辊速一般为辊速一般为1618 r/min 适宜速比：适宜速比：1：1.11.2 4.辊温：一般控制辊温：一般控制5060， 前后辊温度差前后辊温度差T=510 5.混炼时间：应根据胶料的配方和操作的混炼时间：应根据胶料的配方和操作的 熟练程度而定。熟练程度而定。 二、开炼机混炼的工艺条件二、开炼机混炼的工艺条件 6.加料顺序加料顺序 一般原则：一般原则： 用量少，难分散的配合剂先加；用量大，易分用量少，

15、难分散的配合剂先加；用量大，易分 散的后加；为了防止焦烧，硫黄和超速促进剂一散的后加；为了防止焦烧，硫黄和超速促进剂一 般都放在最后加入。般都放在最后加入。 NR胶料通常采用的加料顺序：胶料通常采用的加料顺序： 塑炼胶，再生胶，母炼胶塑炼胶，再生胶，母炼胶固体软化剂固体软化剂促进促进 剂、活性剂、防老剂、防焦剂剂、活性剂、防老剂、防焦剂补强填充剂补强填充剂液液 体软化剂体软化剂硫黄、超速促进剂硫黄、超速促进剂 三密炼机的混炼工艺三密炼机的混炼工艺 优点：混炼容量大，混炼时间短，效率高； 投料、捏炼、加压和排料操作易于机械化、 自动化，劳动强度低，操作安全性大，配 合剂损失、粉尘飞扬状况得到改善

16、，胶料 质量和环境卫生条件好。 缺点：混炼时温度较高，对温度敏感的胶 料易发生焦烧，需要对排胶进行补充加工。 三、密炼机的混炼工艺三、密炼机的混炼工艺 密炼机混炼密炼机混炼 的特点的特点 密炼机的密炼机的 混炼历程混炼历程 湿润阶段湿润阶段 分散阶段分散阶段 捏炼阶段捏炼阶段 （塑化阶段）（塑化阶段） 周向流动周向流动 轴向流动轴向流动 密炼机混炼密炼机混炼 的工艺条件的工艺条件 装胶容量：可根据填充系数装胶容量：可根据填充系数f值来确定值来确定 上顶栓压力：一般控制在上顶栓压力：一般控制在6105Pa以上以上 转子转速与混炼时间：转子转速与混炼时间：4060r/min， 45min 混炼温度

17、：混炼温度： 100130。 加料顺序：生胶加料顺序：生胶 活性剂、固体软化剂、防老剂、活性剂、固体软化剂、防老剂、 普通促进剂普通促进剂炭黑炭黑液体软化剂液体软化剂硫磺和超速促进硫磺和超速促进 剂剂 （一）密炼机混炼工艺操作方法（一）密炼机混炼工艺操作方法 1一段混炼法一段混炼法 （1）传统一段混炼法）传统一段混炼法 把塑炼胶和各种配合剂逐步分次加入，每 次加料后，放下上顶栓，加压程度视具体 情况而定。 传统一段混炼法的混炼程序一般为： 橡胶（生胶、塑炼胶、再生胶等）橡胶（生胶、塑炼胶、再生胶等） 硬脂酸硬脂酸 促进剂、活性剂、防老剂促进剂、活性剂、防老剂 补强填充剂补强填充剂 液液 体软化

18、剂体软化剂 排胶排胶 压片机加硫黄和超速促进剂压片机加硫黄和超速促进剂 下片下片 冷却、停放冷却、停放 （2）分段投胶一段混炼法）分段投胶一段混炼法 分批加入生胶，以强化炭黑的分散，达到 改善合提高胶料的工艺性能及硫化较的物 理机械性能。 具体操作：投入60%80%生胶和配合剂 （硫化剂和超促进剂除外），在70120 混炼温度下，混炼到总混炼时间的7080%， 再把其余生胶并同硫化剂和超促进剂一起 投入，再混炼12min后，排胶下片。 2两段混炼两段混炼 （1）传统两段混炼法）传统两段混炼法 用高速高压密炼机进行第一段的粗混炼，使 橡胶与配合剂混炼制成母胶，下片后经停放 一段时间后，再送入低速

19、密炼机加硫黄和促 进剂进行混炼，再经压片机补充加工胶片。 （2）分段投胶两段混炼法）分段投胶两段混炼法 第一段混炼时，把80%左右的生胶投入进行 与传统两段混炼法一样的混炼，制备母胶。 在第二段混炼时将剩余20%左右的生胶投入 母胶中混炼，均匀后排胶。 3逆混（倒混）炼法逆混（倒混）炼法 先把除硫黄和促进剂以外的所有其它配合 剂全部装入密炼机中，然后再投入生胶进 行混炼。 优点：充分利用装料容积，改善分散性， 缩短混炼时间。适用于生胶挺性差和高炭 黑合高油量配合胶料的混炼，如BR、 EPDM等。 四混炼胶后胶料的补充加工与处理四混炼胶后胶料的补充加工与处理 1压片与冷却压片与冷却 压片后立即浸

20、涂隔离剂液进行冷却与隔离，并经进一步吹 风干燥，使胶片温度降低到50以下。 2滤胶滤胶 对于质量和性能要求比较严格的某些胶料，特别是气密性 要求严格的内胎胶料、气囊胶和其他气动薄膜制品的胶料， 混炼后必须滤胶。 3停放与管理停放与管理 一般需要停放48小时以上才能使用。 停放的目的是：a使胶料进行松弛，减小收缩；使胶料进行松弛，减小收缩； b使配合剂继续扩散，促使胶料进一步均匀；使配合剂继续扩散，促使胶料进一步均匀； c使橡胶与炭黑进一步相互作用，生成更多的结合橡胶。使橡胶与炭黑进一步相互作用，生成更多的结合橡胶。 在储存期间注意胶料的通风和散热，以防焦烧。在储存期间注意胶料的通风和散热，以防焦烧。 第四节第四节 混炼胶的质量检查及质量毛病混炼胶的质量检查及质量毛病 一、意义一、意义 二、混炼胶二、混炼胶 的快速检验的快速检验 保证胶料在以后各工序中的工保证胶料在以后各工序中的工 艺性能和最终产品的质量艺性能和最终产品的质量,以及发以及发 现问题能及时补救。现问题能及时补救。 1