丁基橡胶炼胶工艺及质量控制

1、江阴职业技术学院毕业论文课题： 丁基橡胶的混炼及混炼胶的质量控制 专 业 高分子材料应用技术 学生姓名 郭振平 班 组 10高分子（1）班 学 号 10050426 指导教师 宋功品 完成日期 2013.4.15 摘 要丁基橡胶（简称IIR）是世界上第四大合成橡胶（SR）胶种，是异丁烯和异戊二烯在Friedel-Craft催化剂作用下进行阳离子聚合反应的产物。丁基橡胶具有优良的气密性、水密性以及优良的耐候性和耐化学腐蚀性，是内胎和无内胎轮胎密封内衬不可替代的胶种。本文介绍了丁基橡胶的生产技术现状，重点介绍了丁基橡胶的胶料配方、混炼设备、混炼工艺，总结出不同混炼设备的特点以及不同混炼方法优缺，并

2、在此基础上分析了丁基橡胶炼胶质量的影响因素，最后本文结合正规的混炼胶质量检测标准对常见的质量问题加以分析并提出合理化建议和优化方案。关键词：胶料配方、设备、炼胶工艺、质量控制AbstractButyl rubber (IIR is the world's fourth largest synthetic rubber (SR adhesive, Is the product of isobutylene and isoprene cationic polymerization catalyzed by Friedel-Craft catalyst. Butyl rubber has e

3、xcellent air tightness, water tightness and excellent weather resistance and chemical corrosion resistance, is a kind of tube and tubeless tire seal liner irreplaceable. This paper introduces the present status of production technology of butyl rubber, focuses on the formulation, butyl rubber mixing

4、 equipment, mixing process, summed up the different characteristics of different mixing device and mixing methods advantages and disadvantages, and based on the analysis of influence factors of butyl rubber mixing quality, and finally with the mix quality detection standard to analyze the common qua

5、lity problems and put forward reasonable suggestions and optimization scheme.Key word: The formulation equipment mixing process quality control目 录摘要Absract第一章 丁基橡胶概述11.1丁基橡胶介绍11.2丁基橡胶的炼胶原材料11.3丁基橡胶的应用与发展3第二章 丁基橡胶的混炼设备52.1密炼设备52.1.1密炼机结构52.1.2密炼机操作方法62.2开炼设备72.2.1开炼机结构72.2.2开炼机操作方法8第三章 丁基橡胶的混炼工艺93.1丁

6、基橡胶混炼配方93.2丁基橡胶混炼工艺流程93.2.1上料辅机系统93.2.2胶料混炼系统103.2.3下料辅机组103.3混炼工艺参数113.4混炼胶的混炼特性11第四章 丁基橡胶混炼质量控制134.1密炼工艺对质量的影响134.2开练工艺对质量的影响134.3配方对质量的影响154.4混炼胶的质量检测控制15结论17参考文献18致谢19第一章 丁基橡胶概述1.1丁基橡胶介绍丁基橡胶（简称IIR）是世界上第四大合成橡胶（SR）胶种，是异丁烯和异戊二烯在Friedel-Craft催化剂作用下进行阳离子聚合反应的产物，外观为白色或淡黄色晶体，无臭无味，玻璃化温度很低，不溶于乙醇和丙酮。丁基橡胶的

7、性能主要由聚异丁烯主链及其不饱和度极底的结构所决定，其不饱和度仅为0.5%3.3%(mol约为天然橡胶的1/50，因此丁基橡胶具有一系列的优良特性。丁基橡胶具有良好的气密性，气体通过聚合物的扩散速度和聚合物分子的热运动有关，丁基橡胶分子链中侧甲基排列密集，限制了聚合物分子的热运动，因此透气率低，气密性好。丁基橡胶具有良好的热稳定性，丁基橡胶硫化胶具有优良的耐热稳定性硫磺硫化的丁基橡胶可在100或稍低温度下于空气中长期使用，用树脂硫化的丁基橡胶使用温度可达150200。丁基橡胶的热氧老化属降解型，老化趋向为软化。丁基橡胶具有良好的耐臭氧和耐天候老化性，丁基橡胶分子链的高饱和度使之具有很高的耐臭氧

8、和耐天候老化性耐臭氧性能约优于天然橡胶，丁苯橡胶的10倍。丁基橡胶具有吸能性（减震性能），丁基橡胶分子结构中缺少双键，且侧链甲基分布密度较大因此具有良好的吸收震动和冲击能量的特性，在很宽的温度范围内(-30-50丁基橡胶的回弹特性都不大于20%，这表明了丁基橡胶的吸收机械性能的能力优于其它橡胶，丁基橡胶在高变形速度下的阻尼性质是聚异丁烯链段所固有的，在很大程度上，它不受使用温度，不饱和度水平，硫化状态和配方变化的影响。丁基橡胶具有良好的化学稳定性，丁基橡胶的高饱和结构,使之具有较高的化学稳定性。丁基橡胶特别耐动植物油，对多数无机酸和有机酸都具有良好的抗侵蚀性，虽然它不耐浓氧化酸，如硝酸和硫酸，

9、但是能耐非氧化酸和中等浓度的氧化酸，并耐碱溶液和氧化还原溶液。在70%的硫酸中浸泡13周后，丁基橡胶强度和伸长率几乎没有损失,而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降。1.2丁基橡胶炼胶原材料(1生胶橡胶：提取橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。生胶稳定性差，不易保存。使用温度 范围：约45100。主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护 套、保护罩；耐油、耐化学腐蚀的胶

10、管、胶带和化工衬里；耐燃的地下采矿用橡胶制品，以及各种模压制品、密封圈、垫、粘结剂等。丁基橡胶（IIR）是异丁烯和少量异戊二烯或丁二烯的共聚体。 最大特点是气密性好，耐臭氧、耐老化性能好，耐热性较高，长期工作温度可在130以下；能耐无机强酸（如硫 酸、硝酸等）和一般有机溶剂，吸振和阻尼特性良好，电绝缘性也非常好。缺点是弹性差，加工性能差，硫化速度慢，粘着性和耐油性差。使用温度范围：约40120。 主要用作内胎、水胎、气球、电线电缆绝缘层、化工设备衬里及防震制品、耐热运输带、耐热老化的胶布制品。（2）配合剂在生胶中加入的各种原材料，统称为橡胶配合剂，常见的橡胶配合助剂参见表1.1。软化增塑体系：

11、分为软化剂及增塑剂两种、 软化剂：物理增塑剂一般为软化油，通过降低分子间作用力 达到软化效果，加入后可以降低材料硬度，改善低温性能等。增塑剂：化学增塑剂，加入后可以使橡胶分子发生断裂，从而达到增塑效果。硫化体系：硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂。由于硫化剂不同所以硫化体系一般有：硫磺硫化体系（S-80GA）；及载硫剂硫化过氧化物硫化（F-40、DCP99%、DCP40%）；金属氧化物硫化（ZnO-A）。补强填充体系：包括补强剂和填充剂。补强剂：指填充后起到显著补强作用的助剂。防老化体系：橡胶制品在贮存和使用一定时间以后，就会变硬、龟裂的发粘，以至不能使用，这种现象称之为“老化”。为了获得经久耐用

12、的橡胶制品，就要在胶料配方中加一些能抑制上述导致橡胶老化的物质。防老剂一般指蜡，它可以析出到橡胶表面形成一层保护膜，但在介质中或动态条件下无作用。表1.1 常见橡胶中的配合助剂列表作用橡皮组成材料含义常用配合剂举例硫化体系硫化剂使塑性橡胶转化为弹性橡皮硫磺粉，TMTD，DCP，氧化锌，氧化镁，硫化促进剂促进橡皮硫化，缩短硫化时间MBT，DM，DPG，TMTD，NA-22活化剂增大硫化剂和促进剂的活性氧化锌，氧化镁，硬脂酸，防护体系防老剂抗氧剂防止和延迟橡皮氧化老化D，RD，抗臭氧剂防止臭氧老化有害金属抑制剂防止橡皮老化MB，DNP，光吸收剂防止和延迟橡皮光氧老化其它防护剂避鼠剂防止鼠害杀蚁剂杀

13、灭白蚁防霉剂防止霉菌繁殖软化体系软化剂调节橡皮塑性和柔软性石蜡，机油，硬脂酸，变压器油，M，DM填充补强体系补强剂提高橡皮弹性、耐磨性、抗撕裂性、抗张强度、耐曲挠性炭黑、陶土、白炭黑填充剂增加橡皮容积，降低成本滑石粉、碳酸钙特殊用途体系着色剂使橡皮具有所需颜色炭黑阻燃剂使橡皮具有难燃性能三氧化二锑、氯化石蜡导电剂石墨其它注：硫化剂TMTD：二硫化四甲基秋兰姆；硫化剂DCP： 过氧化二异丙苯；促进剂MBT或M：2-硫醇基苯并噻唑；促进剂DM：二硫化二苯并噻唑；促进剂DPG或D：二苯胍；促进剂NA-22：乙烯基硫脲；防老剂D：苯基-2-萘胺；防老剂MB：硫醇基苯胼咪唑。1.3丁基橡胶的应用与发展丁

14、基橡胶是世界上第四大合成橡胶胶种，具有优良的气密性和良好的耐热、耐老化、耐酸碱、耐臭氧、耐溶剂、电绝缘、减震及低吸水等性能，广泛应用于内胎、水胎、硫化胶囊、气密层、胎侧、电线电缆、防水建材、减震材料、药用瓶塞、食品(口香糖基料、橡胶水坝、粘合剂、内胎气门芯、防腐蚀制品、码头船护旋、桥梁支承垫以及耐热运输带等方面。制作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、各种密封垫圈，在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带，农业上用作防水材料。 2005年，我国丁基橡胶消费量近15万吨，国产丁基橡胶不足3万吨，80%依靠进口，从1999年至2004年，进口量年均增长率达26.9%。由于，国际石油市场

15、价格不断上升，丁基橡胶价格也不断攀升。近几年来丁基橡胶的价格由15000元/T左右，上升至现在的32000元/T以上。而丁基橡胶制品的价格虽然有所上升，但整体算价格上升幅度不超过30，远远赶不上丁基橡胶价格成倍的上升。所以很多使用丁基橡胶的企业把目光转向了丁基橡胶的最佳替代产品丁基再生橡胶。 丁基再生橡胶除了类似原聚合物的性能之外，还具有某些特殊的配合优点，如改善尺寸稳定性，升热性较低，减少焦烧。气密性同原丁基橡胶一样，比其它合成橡胶更好地保留原生胶的各种性能，所以丁基再生胶的经营良好，是制造轮胎内胎最佳选择材料。丁基橡胶中含有少量的异戊二烯，故其不饱和度较低，其硫化胶耐老化性能非常优良，这说

16、明其很耐氧化，经试验也证明，废硫化丁基橡胶再生时，氧起的作用很小，所以再生脱硫比天然橡胶困难。第二章 丁基橡胶的混炼设备2.1密炼设备密闭式炼胶机简称密炼机，主要用于橡胶的塑炼和混炼。 密炼机是一种设有一对特定形状并相对回转的转子、在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械。常见密炼机的型号参数可见表2.1。表2.1 密炼机的性能参数表型号混合室容量/L一次投料容量/L电机最低功率/KW密炼机202014(A25183840403095M35753575808060130(3A755011012012090195160160120225(920012015025025

17、0162360(11D2701602402703702002602.1.1密炼机结构密炼机一般由密炼室、两个相对回转的转子、上顶栓、下顶栓、测温系统、加热和冷却系统、排气系统、安全装置、排料装置和记录装置组成。转子的表面有螺旋状突棱，突棱的数目有二棱、四棱、六棱等，转子的断面几何形状有三角形、圆筒形或椭圆形三种，有切向式和啮合式两类。测温系统是由热电偶组成，主要用来测定混炼过程中密炼室内温度的变化；加热和冷却系统主要是为了控制转子和混炼室内腔壁表面的温度。密炼机工作时，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子

18、之间缝隙再回到辊隙上方。在绕转子流动的一周中，物料处处受到剪切和摩擦作用，使胶料的温度急剧上升，粘度降低，增加了橡胶在配合剂表面的湿润性，使橡胶与配合剂表面充分接触。配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙，受到剪切而破碎，被拉伸变形的橡胶包围，稳定在破碎状态。同时，转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动，起到搅拌混合作用，使配合剂在胶料中混合均匀。配合剂如此反复剪切破碎，胶料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配合剂在胶料中分散均匀，并达到一定的分散度。密炼机的优点：胶料在密闭的密炼室内混炼，操作者不直接接触机器的作业部位，操作的安全性较大；混合过程在

19、密炼室中进行，粉尘飞扬的情况明显改善；投料、捏炼、加压和排胶都是机械化的 ，减少了手工操作所占比例，降低了劳动强度；能显著缩短混炼时间，提高生产效率。密炼机的缺点：混炼室温度很高，容易使对温度敏感的胶料焦烧；炼得的胶料形状不固定，需经压片机补充加工；投资较大。2.1.2密炼机操作方法按照密炼机密炼室的容量和合适的填充系数（0.60.7），计算一次炼胶量和实际配方；根据实际配方，准确称量配方中各种原材料的用量，将生胶、小料（ZnO、SA、促进剂、防老剂、固体软化剂等）、补强剂或填充剂、液体软化剂、硫黄分别放置，在置物架上按顺序排好；打开密炼机电源开关及加热开关，给密炼机预热，同时检查风压、水压、

20、电压是否符合工艺要求，检查测温系统、计时装置、功率系统指示和记录是否正常；密炼机预热好后，稳定一段时间，准备炼胶；提起上顶栓，将已切成小块的生胶从加料口投入密炼机，落下上顶栓，炼胶1min；提起上顶栓，加入小料，落下上顶栓混炼1.5min；提起上顶栓，加入炭黑或填料，落下上顶栓混炼3min；提起上顶栓，加入液体软化剂，落下上顶栓混炼1.5min；排胶，用热电偶温度计测胶料的温度，记录密炼室初始温度、混炼结束时密炼室温度及排胶温度，最大功率、转子的转速；将开炼机的辊距调到3.8mm，打开电源开关，使开炼机运转，打开循环水阀门，再将从密炼机排出的胶料投到开炼机上包辊，待胶料温度降到110以下，加入

21、硫黄，左右割刀各二次，待硫黄全被吃进去，胶料表面比较光滑，割下胶料。将开炼机辊距调到0.5mm，投入胶料薄通，打三角包，薄通5遍，将辊距调到2.4mm左右，投入胶料包辊，待表面光滑无气泡，下片，称量胶料的总质量，放在平整、洁净金属表面上冷却至室温，贴上标签注明胶料配方编号和混炼日期，停放待用。密炼机在日常操作注意事项：在投产的第一个星期内，需随时拧紧密炼机各部位的紧固螺栓，以后则每月要拧紧一次。在低温情况下，为防止管路冻坏，需将冷却水从机器各冷却管路内排除，并用压缩空气将冷却水管路喷吹干净。 按负载试运转时炼最后一车料时的要求停机。主电机停机后，关闭润滑电机和液压电机，切断电源，再关闭气源 和

22、冷却水源。当机器的压砣处在上部位置，卸料门处在关闭位置和转子在转动情况下，方可打开加料门向密炼室投料。当密炼机在混炼过程中因故临时停车时，在故障排除后，必须将密炼室内胶料排出后方可启动主电机。密炼室的加料量不得超过设计能力，满负荷运转的电流一般不超过额定电流，瞬间过载电流一般为额定电流的1.21.5倍，过载时间不大于l0s。大型密炼机，加料时投放胶块质量不得超过20kg，塑炼时生胶块的温度需在30以上。2.2开炼设备开炼机目前仍然是最基本的混炼设备，不仅是工业橡胶制品和胶鞋，即便是轮胎也离不开它。半密闭式炼胶机的捏炼机，对非轮胎橡胶制品的生产更为有利。常见开炼机的型号参数可见表2.2。表2.2

23、 开炼机的性能参数表机型型号辊筒直径及长度/mm一次投料容量/L电机最低功率/KW开炼机250250×620（10×20）818350360×900（14×30）1828400400×1000（16×42）2837450450×1200（18×48）3655550550×1530（22×60）5595650660×2130（26×84）92180750750×2500（30×100）1262502.2.1开炼机结构开炼机是通过一对具有一定速比的相对回转的辊

24、筒，靠其不同的线速度形成对胶料的摩擦力和粘附力将加在上边的胶料拽入可调整的辊隙中，在机械力(强烈的剪切和碾压和温度的共同作用下，胶料的分子链得以适度的氧化断链、物料得以充分的分散和均化，从而通过不同的操作工艺炼制出所需的胶料。开炼机的特点：开炼机混炼是橡胶工业中最老的混炼方法。对于品种变换频繁、胶料需量不大的橡胶杂品生产来说，开炼有其特殊用途。此外，开炼机还特别适用于几种特殊胶料如海绵胶、硬质胶、某些生热较大的合成橡胶（如丁腈橡胶）胶料的制备。百余年来，开炼机之所以久盛不衰，迄今仍在大量使用的要原囚是:结构简中，价格低廉，易于维修，使用方便;机动灵活，容易安装，有的甚至不需要安装可以随意整个移

25、动;操作直观，投料多少随意改变，混炼质量随时观察;辊筒的间隙大小、旋转速度可以自由调整，适于天然及各类合成橡胶，对配合剂材料吞噬“吃药”的范围很适应，既能炼黑胶又能炼白胶及彩色胶料，清洗非常方便;可以一机多用，不仅能有效地进行混炼，同时也用于塑炼、热炼以及压片、出片甚至破胶、洗胶和粉碎、精炼等。开炼的缺点是生产效率低、劳动强度高、环境卫生不易保持，容易发生人身安全事故。但是开炼机的灵活机动性大，适用于规模小、批量小的生产。2.2.2开炼机操作方法开炼过程大致如下：遵照分段加药的原则，将生胶或塑炼胶、促进剂母胶或并用胶等沿大牙轮一侧投入开炼机的两辊缝隙中。此时宜将辊距控制在34mm，经滚压34分

26、钟后，一般便能均匀连续地包于前辊，形成光滑无隙的辊胶。此时，可将胶全部取下，将辊距调宽到1011mm，再把胶投入轧炼1分钟左右。根据包辊胶的多少割下部分余胶，使包辊胶的上端保持一定量的堆积胶。此时便可开始投加配合剂，一般先加促进剂、防老剂、硬脂酸等小药，随后加难分散的氧化锌，然后再加填充剂。加填充剂时应注意让粉剂自然地进入胶中，与橡胶充分混合，而勿过早地采取割刀。同时要逐步调厚辊距，以使堆积胶数量保持在适宜的范围内。待粉剂全部吃完后，投入割下的余胶，由中央割刀分往两端，然后将液态软化剂徐徐加入，继续滚压45分钟（在填充剂和软化剂用量都比较多的情况下，也可采用两者分批交替投加的方法）。在滚压的前

27、半段时间，按前法由中央向两端割刀，待全部混匀后，将胶割下一卷，减少堆积胶。加入硫化剂，此时应严禁割刀。待硫磺全部混入后再将余胶投入。到此各种配合剂已先后加毕，接下来就要进行翻炼，以进一步达到均匀。一般常用的翻炼方法有左右割刀、折扭、打三角包和割刀打卷等数种，其中比较有效的是“八把刀法”，即沿辊筒轴向平行的方向以450角卷切，左右个进行四次，翻炼时间约34分钟。此外还有采用机械割刀法的，即在靠近前辊处安装一架机械割刀，它能沿着辊筒表面左右来回往复移动，自动划割胶料，使胶条落盘，然后再送入辊筒间隙继续翻炼，如此周而复始，能取得较好的补充加工的效果。翻炼完毕后，再一次调节辊距到45mm，再用切落法补

28、充翻炼23次，辊温宜控制在45左右。开炼机日常操作中的注意事项：除非在相应国际标准中另有规定，每批胶料在混炼时都要包在前辊上。在混炼过程中，应确保辊筒始终保持规定温度，可采用连续式温度自动记录仪，也可采用手动测温计，连续测量辊筒表面中间部位的温度。为测量前辊筒表面温度，可以把胶料迅速地从炼胶机上取下，测温后再将胶料放回。割刀时规定:切割包辊胶宽度的同时割刀保持在这一位置，直到积胶全部通过辊筒间隙。配合剂应沿着整个辊筒的长度加入。当堆积胶或辊筒表面上还有明显的游离粉料时，不应切割胶料，应将从间隙散落的配合剂小心收集并重新混人胶料中。除非在相应的国际标准中另有规定，每次按规定作连续3/4割刀应交替

29、方向进行，并且两次连续割刀之间允许间隔时间为20s。第三章 丁基橡胶的混炼工艺3.1丁基橡胶的混炼配方橡胶的配方一般有生胶、柔软剂、硫化剂、助硫化剂、补强剂、防老剂等原料组成。某公司的丁基橡胶配方参见表3.1。表3.1丁晴橡胶配方表原料名称简称成分质量/g丁腈橡胶NR200邻苯二甲酸二辛酯DOP10硫磺S4四甲基秋兰姆二硫化物TMTD1氧化锌ZnO10硬脂酸SA2高耐磨炭黑HAF10N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA43.2丁基橡胶的混炼工艺流程补强填充剂、软化剂、硫化剂、硫化助剂、促进剂、防老剂、其他图3.1混炼胶制备工序的工艺流程简图图3.1是某公司的丁基橡胶的炼胶工艺流程。目前普遍采

30、用的炼胶设备现主要有开放式练胶机和密闭式炼胶机两大类。比较成功的炼胶方式是以密炼机为中心的现代化炼胶系统，它是以密炼机为中心，并与上、下辅机系统联结成一条完整的炼胶生产线。3.2.1上料辅机系统与密炼机配套的上辅机系统主要由炭黑、油料、胶料四个系统的原材料输送、储存、称量和投料装置以及生产全过程的集中控制系统所组成。（1）炭黑与大粉料系统炭黑进厂可采用槽车散装运输或袋装运输两种方法，袋装进厂后需经拆包机拆包，然后在密闭状态下用气流输送到炭黑大储仓。槽车散装运输可防止粉尘污染，运输距离较近时（25km以内）宜采用汽车槽车运输。该系统主要包括了给料机、自动称、卸料斗等。（2）油料系统液体油料从加温

31、储罐中经泵送入中间保温储罐备用（罐内温度为：松焦油90；芳烃油、三线油60）。若油料品种单一，可用容积法计量；轮胎厂多用油料电子自动称，它可累计称量六种以上油料，计量精度高。一般而言，用重量法比较准确。（3）小料称配系统各种原料分别存放在依次排列的储斗内，用微处理机控制称量。微量的促进剂、防老剂和硫磺等也可人工称量，用低熔点聚乙烯塑料袋包装。（4）胶料系统 生胶块经皮带秤计量后放到投料皮带机上投入密炼机进行塑炼。（5）控制系统控制系统设一级微机和二级微机集中控制，两级控制的前位机为PLC，也可采用工业控制计算机。用模拟生产控制屏还可对炭黑二级输送、大仓储存及下辅机的压片机、冷却等过程全部模拟显

32、示。3.2.2胶料混炼系统第一段混炼（母炼）所用的天然胶多为标准胶，不需塑炼。它除整块投入外还切成小块，放在皮带秤上计量后送到投料胶带机上，由计算机按生产指令投料。第二段混炼（终炼），通常在密炼机中加硫，混炼胶片可由冷却装置直接提升至二楼，叠放在胶料托盘上，再送入供胶皮带机，将胶片连续供给皮带秤计量，在接近给定称量值时胶片自动被切断。增加密炼机的加料量和以分段加入橡胶的方法，可以提高炼胶设备的生产率20-30和改善橡胶的规定指标及使用指标。总之橡胶混炼的目的是将橡胶中的补强性填充剂分别微粒化，使混炼状态持续稳定。填充剂吸附了橡胶后，必定生成被称作“结合橡胶”的中间体，这种中间体具有与表面活性剂

33、相同的作用。这样橡胶和填充剂稳定下来，达到适合于后工序成型加工的要求。3.2.3下料辅机组密炼机排出的胶料需要接取压片（或补充加工），以适用于冷却、储存、计量和二次投料。下辅机组由带辊筒机头的螺杆挤出机、开放式压片机和胶片冷却吹干装置组成。当终炼胶从密炼机出来后，采用12台开放式压片机出片，可较快降低胶料温度和补充加工。再经夹离喷涂室，挂片风冷，最后折叠胶片。3.3混炼工艺参数（1）橡胶塑炼工艺条件的确定塑炼温度：80。塑炼时间：5min（2）混炼工艺条件的确定加料顺序：固体软化剂（石蜡、硬脂酸）、小药（促进剂、活化剂、防老剂）、补强剂（炭黑、碳酸钙）液体软化剂。混炼温度：85。混炼时间：5m

34、in.（3）硫化工艺条件的确定硫化温度：150。硫化时间：6min。硫化压力：115kg/cm²3.4混炼胶的混炼特性不同橡胶和不同配合剂之间有着不同的浸润性，由此设计配方时要考虑不同橡胶配方有不同的的混炼特性。对每一种配合剂来说，它在不同胶种中的分散难易程度并不相同，故要求在设计配方时加以考虑和选择，并在混炼中适当处置。生胶的混炼特性：生胶因分子量、黏度及浸润性等的不同，其对分散效果的影响在混炼初期最为显著。硫磺分散困难，且熔点较低，100左右即液化而结团，当密炼机排胶温度较高时，这种倾向尤为显著。因此无论采用密炼机或开炼机混炼，加硫磺是胶料温度都必须冷却到100以下，以利分散，同

35、时可以防止焦烧。此外，硫磺也可与其它添加剂（如油类、石蜡、碳酸镁、陶土等）制成膏体或母胶使用，以促进分散，并防止飞扬。氧化锌是胶料中应用最广泛的配合剂之一。一般用作活性剂，有时用作填充剂。由于其本身化学特性，氧化锌在橡胶中极易混入，但分散极难。有时会导致胶料凝胶或焦烧。氧化锌不易分散的原因是混炼时与生胶一样带负电荷，两者相斥。改善氧化锌混炼分散的方法有四种：表面处理；造粒；母炼；选择适当加料方式。碳黑 碳黑是橡胶的重要补强剂，用量较大，对橡胶性能的影响也较大。如果碳黑分散不良，则橡胶的性能明显下降。碳黑表面与橡胶湿润性较好，混炼时比碳酸钙、陶土等浅色填料容易。其混炼特性主要取决于其结构、粒径（

36、比表面积）和表面化学性质。一般来说，粒径越小，越难分散。碳黑添加量较大，为了获得良好分散，应采取分批投加或碳黑母胶的办法。特别应避免与软化剂同时加入，以防止碳黑结团，一般要碳黑分散均匀后再加软化剂。浅色填充剂 浅色填充剂多为亲水性物质，与碳黑相比，对橡胶湿润性较差，混炼也较为困难，须仔细对待。常用浅色填充剂的亲水性能大小顺序如下：白碳黑陶土滑石粉碳酸钙氧化锌碳黑。填料亲水性可可作为填充剂混入橡胶难易的判据和标准，亲水性越强，混入橡胶越困难。促进剂 促进剂大部分都是粉状物质，在配合剂中用量较少。用开炼机混炼时很难达到熔点，粉状促进剂即可适用。为了防止粉尘飞扬所引起的损耗，便于混入分散，可将促进剂

37、加工成疏松球状或颗粒状；亦可用23%矿物油包覆；或用48%油和硬脂酸盐作分散剂进行预处理或制成2025%促进剂母炼胶供用。促进剂在胶料中必须混合均匀，并分散良好，特别是电线电缆用胶料，否则会影响硫化胶性能。软化剂又称增塑剂或操作油，用以改善橡胶的操作性能。天然橡胶工艺性能较好，对软化剂操作油依赖性较小，一般用一些松焦油即可。防老剂一般分散快，不需做表面涂覆处理，也不做母胶形式。常在混炼初期加入，有阻止凝胶的作用，在丁苯橡胶中还可以改善塑性。第四章 丁基橡胶混炼的质量控制4.1密炼工艺对质量的影响影响密炼机混炼的工艺因素有装料容量、加料顺序、上顶栓压力、转子转速、混炼温度和混炼时间等。装料容量

38、系指密炼机的实际投料容量。适当的装料容量是获得良好混炼效果的必要条件。装料容量不足，胶料不能获得必要的剪切力和捏炼,甚至造成空转，导致混炼效果不好。设备利用率也降低；装料过多，有一部分配合剂会停留在加料斗颈口处，更重要的是胶料充满混炼室，无翻动回转余地，破坏了转子突棱后面胶料形成紊流的条件，导致混合不匀，并容易造成电动机超荷。因此，装料量总是小于混炼室总容量，往往只占总容量的6070%，粉料配合剂松散度大、密度小，在混炼初期配合剂和生胶总体积大于混炼室容量，随后在混炼过程中，将逐渐缩小。加料顺序 加料顺序对密炼操作很重要。一般，表面活性剂（如硬脂酸）应在橡胶塑炼之后、碳黑加入之前加入，或与碳黑

39、同时加入；促进剂和硫化剂等则应在碳黑分散后加入，一般与软化剂同时加入。因为这时胶料温度已下降，否则可能产生焦烧。生胶、碳黑和软化剂这三种主要物料的投料顺序和加工时间特别重要。一般，生胶投料后应先加入碳黑，待碳黑在橡胶中分散后在加入软化剂，以利于橡胶与碳黑之间的相互作用。最好的方法使用少量碳黑于软化剂一起投料，配比通常为11.2：1（重量份）；或者用逆混炼法，也可获得较好效果。正确投入软化剂，可消除打滑现象。功率稳定升高，碳黑混入正常。混炼时间缩短。上顶栓压力 上顶栓主要作用是将胶料保持在转子的工作区域内，给胶料造成局部压力，防止胶料在室壁和转子的表面上滑动，防止胶料进入加料斗颈部，离开混炼区。

40、上顶栓压力不足，会引起胶料滑动，延长炼胶时间。适当 提高上顶栓压力能减少混合物内的空隙，增加橡胶与转子表面之间接触力，从而缩短混炼周期，提高混合效果。转子转速 提高转子转速是强化混炼过程有效的措施之一。密炼机的平均剪切速率与转子转速成正比。随着剪切速率增大，总剪切变形量增大，则均匀混炼加快。提高密炼机转子转速，电机功率亦随之增大，大体上与转子转速成正比。提高转子转速会使胶温升高，导致胶料黏度和剪切应力降低，不利于分散混炼。因此为平衡混炼速度和分散效果，转子实际转速应适当选择。混炼温度 混炼过程中由于摩擦作用，胶温不断变化。为了很好的控制混炼温度，必须有效的降温。胶料冷却的主要问题是胶料导热性差

41、。只有胶料与冷却表面接触部分才能得到冷却。因此胶料冷却效果与转子几何形状有关。冷却的方法通常是加大密炼机冷却水流速、流量和降低水温（控制在1214）。新型密炼机采用密炼机夹套和转子双重冷却，效果显著。采用5060的循环冷却水冷却时混炼效果最佳。实际上最佳温度范围即为橡胶正常包辊的温度范围。混炼时间 密炼机混炼比开炼机短的多。因为混炼在整个密炼室内进行，而不是象开炼机那样仅仅在两辊间进行。时间长短与填充量的多少有关，填充量高的，所需时间长。4.2开练工艺对质量的影响影响开炼机操作的因素很多，有橡胶的包辊性、装胶容量、辊距、混炼温度、辊速、加料顺序和翻炼方法等。装料容量 容量大固然可以提高产量，但

42、势必要增加堆积胶量，使堆积胶只能自身打转而失去作用，影响分散效果。如果为了使堆积胶保持一定量而增加割下的余胶量的话，则可能影响最后的分散均匀度。容量过小影响设备利用率，并易造成过炼。辊距 在装胶容量合理的情况下，辊距一般为48mm。辊距过小使配合剂粉粒和橡胶分子接触机会增多，使混入速度加快，但由于堆积胶多了，反而会使堆积胶以自身为轴心而打转，失去应有的作用，使一部分粉剂停滞在堆积胶的表层。辊距太大又会减弱剪切效果，使配合剂不易分散。辊温 在开炼机混炼时，辊筒的剧烈剪切作用使橡胶摩擦生热。这种摩擦作用在辊缝处最为剧烈，温度也最高。通过辊缝后辊温逐步下降，一直到第二次通过辊缝时又重新上升。高温对开

43、炼是不利的，因为温度上升导致胶料软化，剪切效果减弱，其后果是容易引起焦烧；有些低熔点配合剂熔化后结团，无法分散。辊筒速比 设置速比使为了加强剪切作用，促进配合剂的分散。混炼适用的速比范围为1：1.11.2。总的说来，速比应该适当。速比过大，则橡胶分子内摩擦增大，生热加快，易于焦烧，且配合剂易被压成硬块或鳞片。速比过小，则起不到有效的剪切作用。辊筒转速 转速应适当，转速过大，操作不安全；过小则混炼时间延长，影响炼胶机效率，一般控制在1618r/min。加料顺序 加料顺序是影响开炼机混炼质量的重要因素之一，加料顺序不当，轻则影响分散均匀性，重则导致焦烧、脱辊或过炼。加料顺序的先后，首先要服从配合剂

44、所起的作用，同时也要兼顾用量的多少。配合量少、难分散的先加;用量多而易分散的后加。4.3配方对质量的影响配合剂对粘度影响很大，其中以炭黑类填充剂和软化剂（增塑剂）等尤为显著。炭黑会与橡胶产生某些物理或化学结合，阻碍橡胶分子链的运动和滑动，所以增加粘度。炭黑用量越大，粒径越小，结构性越高胶料的粘度越大。软化剂能降低胶料的粘度和弹性，降低脆性温度，因而能显著改善胶料流动性能，使胶料柔软、压出膨胀率减小和压出速度的提高等。因为软化剂能减少橡胶分子间的作用力，又起稀释作用。在一定范围内，软化剂用量越多，胶料粘度越低，胶料流动性越好。除常用的增塑剂、软化剂外，能有效降低胶料粘度的还有石蜡、乙二醇、硬脂酸

45、盐、改性脂肪酸、低分子聚乙烯和热塑性树脂等。4.4混炼胶的质量检测控制硫黄分散不均，有麻点(凝集物现象 将粉末状硫黄中的结块打碎，硫磺用40目或20目过筛。在开炼机上面边过筛边添加为好，在这种场合，即使筛目粗一些也是可以的。在使用传统的方法时，先将盛在盘子中的硫黄搁在一边，再放入等容积的轻质碳酸钙或白呈粉，搅拌均匀后在开炼机上进行添加。 硫黄喷霜 橡胶中的硫黄向其表面迁移并在表面形成结晶，这种现象称之为喷霜。不论是未硫化胶或硫化胶都会发生这种现象。未硫化胶发生喷霜时，对胶料的粘接会带来困难，导致粘接不良;若喷霜现象严重，在制造模压制品或移模注片制品时，喷出的硫黄会滞留在横具的凹陷部，这样，容易

46、形成缺胶。这是由于硫黄在短时间内不能溶解于橡胶中造成的。防止未硫化橡胶喷霜的第一项措施是减少硫黄的配合量，但减少硫黄配合量后，硫化胶的弹性模量会急剧下降，硬度也降低。因此，减少硫黄配合量要慎重。该文作者认为半成品胶料的硫黄配合量可降低到2份这样的临界点。假如不减少硫黄量，则可以通过添加不溶性硫黄来解决该问题。若不能把全部硫黄换成不溶性硫黄，可将一半硫黄置换成不溶性硫黄。这样几乎可达到预期的目的。橡胶制品在硫化后应避免日光直射与急剧冷却，应注意存放在自然通风的地方。在这种情况下，在容器上盖上由帆布等制成的布套，这样可以防止喷霜现象的发生。在硫化后产生的喷霜现象中，不溶性硫黄是不起作用的。与喷霜稍

47、有不同的是，冬季橡胶胶浆中会出现肉眼看得见的硫黄结晶，若用放大镜看，则能清楚地看出这是一些斜方晶体。一旦有这样的结晶产生，在用毛刷涂布胶浆时会在毛刷的端部附着结晶体，在胶浆涂面上形成凹痕；而用涂胶机进行涂胶时，则在刮胶刀的刀刃部位形成结晶，像一条条纵向胶痕。防止措施是，在硫黄配合中加入相当于硫黄所需量半数的不溶性硫黄，在使用胶浆时仅从胶浆槽中取所需的量，暂时不用的胶浆存放在胶浆槽内，慢慢搅拌以备待用。胶料焦烧 混炼胶的焦烧多见于梅雨季节开始。有了门尼粘度计及硫化仪，不论是新炼的混炼胶还是返炼胶料都能随时进行测定，这样就能防止胶料焦烧。首先要减少硫化促进剂的配合量，在盛夏高温季节，辅助促进剂要减

48、量使用，而主促进剂则尽量不减少其配合量。防焦剂在延迟硫化的同时，也减慢了硫化速度，因为它会降低交联度，所以不要大量使用。用量不应超过0.4%。如果必须超过0.4%，则首先应该减少硫化促进剂的用量。不宜使用高促进剂，高防焦剂的配合方法。有异物混入胶料的混炼 在炼胶时有时会混入导物，这样的胶料就不能使用，其原因有多种多样，没有定论，需要区别对待。在生胶中有用取乙烯薄膜包装的，也有未包装的。用聚乙烯薄膜包装的橡胶极少混入异物，未包装的橡胶在运输过程中容易粘上砂土等异物。另外，在用托板运输的橡胶中发现托板的木片会嵌入橡胶，这类附着在橡胶上的异物必须用钢丝刷除去。过去，为了除去生胶中的异物系采用滤胶机过

49、滤或手工方法去除异物。所谓手工方法，就是将生胶塑炼后，把炼胶机辊距调节为约lmm，再进行薄通，再把薄通出来的胶片置于强烈光线的照射下，由人工通过肉眼观察将异物除去。生胶被雨淋湿后会产生霉变，轻度霉变尚无大碍，若严重的话，生胶会产生发白现象，即使用炼胶机塑炼也不会使之塑化，会产生与焦烧胶料相同的状态。这样，只有将霉变部分的生胶切掉废弃方可避免。即使是SBR，也会发生热硬化物混入的情况。在生产过程中把生胶堆放在炼房烘胶时，靠近烘房壁的生胶，因长时间烘烤形成热硬化，演变成黑褐色的树脂状物，这些树脂状物会从生胶包上脱落下来，混入生胶中。在此情况下，唯一的办法是将树脂化部分切除。橡胶共混不均 橡胶与合成树脂的共混是人们经常议论的话题，进一步讲，就是塑料与橡胶的共混。如果用密炼机共混，在