第十章炼胶工艺

1、第十章第十章 炼胶工艺炼胶工艺（Chapter 10: Mixing process）4学时学时橡胶工艺学橡胶工艺学精品课程多媒体教程精品课程多媒体教程本章主要内容本章主要内容炼胶内容与要求炼胶内容与要求1混炼设备及其工作原理混炼设备及其工作原理2生胶塑炼工艺生胶塑炼工艺3混炼理论及工艺方法混炼理论及工艺方法4混炼控制及混炼胶的检验混炼控制及混炼胶的检验5本章要求本章要求（1）掌握炼胶的要求及常用的炼胶设备，了解其工作原理；）掌握炼胶的要求及常用的炼胶设备，了解其工作原理；（2）掌握生胶塑炼的目的、工艺方法、塑炼机理；）掌握生胶塑炼的目的、工艺方法、塑炼机理；（3）掌握炼胶的工艺过程、了解混炼

2、理论；）掌握炼胶的工艺过程、了解混炼理论；（4）掌握开炼机混炼的加料顺序及影响因素；）掌握开炼机混炼的加料顺序及影响因素；（5）掌握密炼机混炼的工艺方法及影响因素；）掌握密炼机混炼的工艺方法及影响因素；（6）掌握炼胶过程的控制方法）掌握炼胶过程的控制方法（7）掌握混炼胶配合剂分散性的测定方法）掌握混炼胶配合剂分散性的测定方法第一节第一节 概述概述 可塑度大小合适且均匀可塑度大小合适且均匀； 配合剂分散均匀并达一定分散度配合剂分散均匀并达一定分散度； 混炼胶的性能要符合要求；混炼胶的性能要符合要求； 时间短，能耗低。时间短，能耗低。一、炼胶的内容及要求一、炼胶的内容及要求1 1、内容、内容炼胶炼

3、胶塑炼：使生胶由强韧的高弹状态转变为柔软而富有塑炼：使生胶由强韧的高弹状态转变为柔软而富有 可塑性状态的加工工艺过程。可塑性状态的加工工艺过程。混炼：将生胶与配合剂混合均匀，制备符合性能要混炼：将生胶与配合剂混合均匀，制备符合性能要 求的混炼胶的工艺过程。求的混炼胶的工艺过程。2 2、要求、要求二、炼胶设备二、炼胶设备炼胶主要设备炼胶主要设备开炼机开炼机密炼机密炼机螺杆机螺杆机1 1、开炼机、开炼机工作原理示意图：工作原理示意图：速比：速比：f=V1/V2f=V1/V2剪切速率：剪切速率： V V2 2( (f f -1-1）/e/e二楼二楼一楼一楼密炼机炼胶工艺流程示意图密炼机炼胶工艺流程示

4、意图2、密炼机组、密炼机组炭黑贮仓上辅机上辅机炭黑自动称量与输送系统炭黑自动称量与输送系统油料自动称量与输送系统油料自动称量与输送系统小料自动称量系统小料自动称量系统胶料称量系统胶料称量系统密炼机组密炼机组密炼机密炼机密炼室密炼室转子转子上顶栓上顶栓下顶栓下顶栓下辅机下辅机流片机流片机隔离剂槽隔离剂槽挂片架挂片架折叠停放装置（带裁断）折叠停放装置（带裁断）1台开炼机台开炼机辊筒机头挤出机辊筒机头挤出机2台开炼机台开炼机多台开炼机多台开炼机炭黑自动称量与输送系统（示意图）炭黑自动称量与输送系统（示意图）炭黑自动称量系统炭黑自动称量系统油料自动称量与输送系统油料自动称量与输送系统通密炼机小料自动称

5、量系统（投料口）小料自动称量系统（投料口）小料自动称量系统小料自动称量系统胶料称量系统胶料称量系统GK400型密炼机型密炼机二棱转子四棱转子密炼机控制中心密炼机控制中心流片机（开炼机）流片机（开炼机）胶料输送装置胶料输送装置流片机（辊筒机头螺杆挤出机）流片机（辊筒机头螺杆挤出机）冷却装置冷却装置冷却槽（水冷）冷却槽（水冷）风冷风冷叠放叠放三、炼胶过程及方法三、炼胶过程及方法工艺过程：工艺过程：选胶选胶烘胶烘胶破胶破胶塑炼塑炼粉碎粉碎配合剂配合剂胶胶筛选筛选干燥干燥称量称量混炼混炼压片压片冷却冷却停放停放压延或挤出压延或挤出准备工艺准备工艺混炼工艺混炼工艺后处理工艺后处理工艺混炼方法：混炼方法：

6、按炼胶设备分按炼胶设备分乳液混炼法：液相连续混炼法乳液混炼法：液相连续混炼法机械混炼法机械混炼法按温度分按温度分开炼机炼胶开炼机炼胶密炼机炼胶密炼机炼胶螺杆机炼胶螺杆机炼胶低温炼胶：开炼机炼胶、液相连续混炼低温炼胶：开炼机炼胶、液相连续混炼高温炼胶：密炼机炼胶、螺杆机炼胶高温炼胶：密炼机炼胶、螺杆机炼胶间歇式炼胶间歇式炼胶连续式炼胶连续式炼胶低温一次连续混炼法低温一次连续混炼法按过程连续性分按过程连续性分开炼机炼胶开炼机炼胶密炼机炼胶密炼机炼胶液相连续混炼法液相连续混炼法螺杆机炼胶螺杆机炼胶低温一次连续混炼法低温一次连续混炼法炼胶准备工艺炼胶准备工艺生胶的塑炼生胶的塑炼原材料的质量检验原材料的

7、质量检验原材料的补充加工原材料的补充加工称量配合称量配合开炼机塑炼开炼机塑炼密炼机塑炼密炼机塑炼螺杆机塑炼螺杆机塑炼粉碎粉碎筛选筛选加热加热油膏油膏母炼胶的制备母炼胶的制备手工称量手工称量半自动称量半自动称量全自动称量全自动称量包辊法包辊法薄通法薄通法爬高法爬高法化学增塑法化学增塑法一段塑炼一段塑炼分段塑炼分段塑炼化学增塑塑炼化学增塑塑炼选胶选胶烘胶烘胶切胶切胶破胶破胶下片下片冷却冷却停放停放第二节第二节 炼胶准备工艺炼胶准备工艺一、生胶的塑炼一、生胶的塑炼塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶使橡胶由强韧的高弹性状态

8、转变为柔软的塑性状态由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。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，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。或者说保持其变形状态的性质。目的：（目的：（1）减小弹性，提高可塑性；降低粘度，改善流动性；）减小弹性，提高可塑性；降低粘度，改善流动性； （2）提高胶料溶解性和成型粘着性。）提高胶料溶解性和成型粘着性。 要求：（要求：（1）可塑度要适当）可塑度要适当 （2）塑炼均匀）塑炼均匀（一）塑炼的目的与要求（一）塑炼的目的与要求常用塑炼胶的可塑度要求（威氏）常用塑炼胶的可塑度要求（威氏）塑炼胶

9、种类塑炼胶种类可塑度要求可塑度要求塑炼胶种类塑炼胶种类可塑度要求可塑度要求胶布胶浆用塑炼胶胶布胶浆用塑炼胶海绵胶用塑炼胶海绵胶用塑炼胶0.500.60 含胶率含胶率45%0.520.56挤出胶料用塑炼胶挤出胶料用塑炼胶 含胶率含胶率45%0.560.60 胶管外层胶胶管外层胶0.300.35传动带擦布用塑炼胶传动带擦布用塑炼胶0.490.55 胶管内层胶胶管内层胶0.250.30V带线绳浸胶塑炼胶带线绳浸胶塑炼胶0.50左右左右胎面胶用塑炼胶胎面胶用塑炼胶0.220.24压延胶片用塑炼胶压延胶片用塑炼胶胎侧胶用塑炼胶胎侧胶用塑炼胶0.35左右左右 胶片厚度胶片厚度0.1mm0.350.45内胎

10、胶用塑炼胶内胎胶用塑炼胶0.42左右左右 胶片厚度胶片厚度0.1mm0.470.56缓冲帘布胶用塑炼胶缓冲帘布胶用塑炼胶0.50左右左右理论依据：理论依据：a=Aa=A* *MwMw3.43.4 机械力作用：使橡胶分子链断裂机械力作用：使橡胶分子链断裂 氧气作用：使分子链稳定在断裂的状态氧气作用：使分子链稳定在断裂的状态 一般不加塑解剂一般不加塑解剂开炼机塑炼的原理开炼机塑炼的原理（二）塑炼机理（二）塑炼机理2、密炼机塑炼原理、密炼机塑炼原理物料从加料斗加入密炼室后，加料门关闭，压料装置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。的上顶栓降落，对物料加压。 物料在上

11、顶栓压力及摩擦力的作用下，被带入两个具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，使拌和摩擦的强烈捏炼作用，使胶料温度升高，发生热氧化断胶料温度升高，发生热氧化断链，使胶料的平均分子量减小链，使胶料的平均分子量减小，从而达到塑炼的目的。，从而达到塑炼的目的。 机

12、械力作用：机械力作用：初期起剪切、摩擦，使胶料升温作用初期起剪切、摩擦，使胶料升温作用 后期起搅拌，增加与氧接触面积作用后期起搅拌，增加与氧接触面积作用 氧气作用：氧气作用：既是大分子自由基引发剂，又是大分子自由既是大分子自由基引发剂，又是大分子自由 基终止剂基终止剂 塑解剂作用塑解剂作用：同氧气，增塑效果好，一般均加入。：同氧气，增塑效果好，一般均加入。3、螺杆机塑炼原理、螺杆机塑炼原理在螺杆塑炼机中，生胶一方面受到螺杆的强烈的机械搅在螺杆塑炼机中，生胶一方面受到螺杆的强烈的机械搅拌作用，另一方面，由于生胶受螺杆与机身内壁的摩擦产生拌作用，另一方面，由于生胶受螺杆与机身内壁的摩擦产生大量的热

13、，温度高达大量的热，温度高达150180，从而加速氧化裂解，获，从而加速氧化裂解，获得塑炼效果。得塑炼效果。优点：优点： 能连续生产，生产能力大，适用于大型轮胎厂。能连续生产，生产能力大，适用于大型轮胎厂。缺点：缺点： 排胶温度高，塑炼胶的热可塑性大，质量不均，排胶不排胶温度高，塑炼胶的热可塑性大，质量不均，排胶不规则。规则。 平均分子量：不断减小平均分子量：不断减小 分子量分布：变窄分子量分布：变窄 分子量级分：高分子量分子链减少，中等分子量分子量级分：高分子量分子链减少，中等分子量 级分增多，低分子量级分变化不大级分增多，低分子量级分变化不大 分子链数目：增多分子链数目：增多4、塑炼后橡胶

14、分子结构的变化、塑炼后橡胶分子结构的变化5、影响因素、影响因素机械力：机械力增大，塑炼效果变好。机械力：机械力增大，塑炼效果变好。氧气：氧气是氧气：氧气是最好的塑解剂最好的塑解剂，分子链上结合，分子链上结合0.3的氧，可的氧，可 使橡胶分子量由使橡胶分子量由10万降到万降到5千。千。温度温度低温区低温区（110），随着），随着温度升高温度升高，塑炼，塑炼效果提高效果提高。静电的作用静电的作用塑炼过程中，胶料受到强烈的摩擦作用产生静塑炼过程中，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

15、的氧化断链作用。子态氧和臭氧，加速橡胶分子的氧化断链作用。化学塑解剂化学塑解剂 终止型终止型（低温塑解剂）：苯硫酚、五氯硫酚。（低温塑解剂）：苯硫酚、五氯硫酚。 引发型引发型（高温塑解剂）：过氧化苯甲酰（高温塑解剂）：过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异）、偶氮二异丁腈（丁腈（AIBN）等。）等。 混合型混合型（链转移型塑解剂）：促进剂（链转移型塑解剂）：促进剂M、DM和和2，2-二苯甲二苯甲酰胺二苯基二硫化物。酰胺二苯基二硫化物。（三）塑炼准备工艺（三）塑炼准备工艺生胶生胶选胶选胶烘胶烘胶破胶破胶塑炼塑炼剔除杂质、剔除杂质、发霉胶包发霉胶包烘透，温烘透，温度均匀度均匀带花纹带花纹辊筒辊筒 烘胶在

16、烘胶房中进行，温度不宜过高，否则会影响橡烘胶在烘胶房中进行，温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理机械性能。胶的物理机械性能。 NR一般在一般在5060，时间为，时间为436h，冬季加热时间为冬季加热时间为3672h。CR一般在一般在2440，时间为，时间为46h。切胶切胶（四）塑炼工艺方法（四）塑炼工艺方法1、开炼机塑炼的工艺方法及影响因素、开炼机塑炼的工艺方法及影响因素开炼机塑炼工艺方法开炼机塑炼工艺方法薄通法薄通法爬高法爬高法化学增塑法化学增塑法包辊法包辊法一段塑炼一段塑炼分段塑炼分段塑炼二段塑炼二段塑炼三段塑炼三段塑炼四段塑炼四段塑炼（1）开炼机塑炼工艺方法）开炼机塑炼工艺方法容量容量 过

17、多，堆积胶多，不易进入辊距，散热困难，降低塑过多，堆积胶多，不易进入辊距，散热困难，降低塑炼效果；过少，生产效率低。容量由胶种和设备规格决定。炼效果；过少，生产效率低。容量由胶种和设备规格决定。辊距辊距 减小辊距，增大剪切，有利于提高塑炼效果；减小辊距，增大剪切，有利于提高塑炼效果；辊速和速比辊速和速比 提高辊速和速比，能提高塑炼效果；过大，生提高辊速和速比，能提高塑炼效果；过大，生热高，需加强冷却；热高，需加强冷却；辊温辊温 辊温升高，塑炼效果下降。（实验中发现辊温对门尼辊温升高，塑炼效果下降。（实验中发现辊温对门尼黏度影响不大）黏度影响不大）塑炼时间塑炼时间 开始胶料门尼迅速下降，开始胶料

18、门尼迅速下降，15min后趋缓；分段塑后趋缓；分段塑炼可进一步提高可塑度；炼可进一步提高可塑度；化学塑解剂化学塑解剂 能提高生产效率，节省能耗，减小弹性复原性能提高生产效率，节省能耗，减小弹性复原性和加工收缩性，适当提高塑炼温度，以和加工收缩性，适当提高塑炼温度，以7075为宜。为宜。（2）开炼机塑炼的影响因素）开炼机塑炼的影响因素2、密炼机塑炼工艺方法及影响因素、密炼机塑炼工艺方法及影响因素时间长，效率低，胶料的可时间长，效率低，胶料的可塑度低，可塑度不均匀。塑度低，可塑度不均匀。效率高，可塑度高，均匀性效率高，可塑度高，均匀性好，但管理不方便好，但管理不方便效率最高，可塑度高，时效率最高，

19、可塑度高，时间短，但均匀性欠佳。间短，但均匀性欠佳。（1）密炼机塑炼工艺方法）密炼机塑炼工艺方法密炼机塑炼方法密炼机塑炼方法一段塑炼法一段塑炼法分段塑炼法分段塑炼法化学增塑塑炼法化学增塑塑炼法塑解剂要以母炼胶的形式加入。塑解剂要以母炼胶的形式加入。（2）影响因素）影响因素因素因素容量容量 填充系数为填充系数为0.75合适。合适。上顶栓压力上顶栓压力转子转速转子转速 增大转速能提高塑炼效果和生产效率，但过快增大转速能提高塑炼效果和生产效率，但过快 生热高，可塑度难控制，应加强冷却，防止过炼。生热高，可塑度难控制，应加强冷却，防止过炼。塑炼时间塑炼时间化学塑解剂化学塑解剂0.50.8MPa，压力能

20、提高塑炼效果和生产，压力能提高塑炼效果和生产效率。效率。温度温度随排胶温度升高，塑炼效果急剧增大，但易过炼。随排胶温度升高，塑炼效果急剧增大，但易过炼。 NR塑炼排胶温度以塑炼排胶温度以140160 为宜；为宜；SBR应低于应低于140。排胶温度一定，塑炼效果随塑炼时间线性增大，排胶温度一定，塑炼效果随塑炼时间线性增大，后趋缓。挥发份增多，后趋缓。挥发份增多，时间短，效率高，温度低，能耗低，塑炼胶时间短，效率高，温度低，能耗低，塑炼胶质量好。质量好。（五）塑炼补充工艺（五）塑炼补充工艺（1）压片或造粒）压片或造粒（2）冷却与干燥）冷却与干燥（3）停放）停放 干燥后的胶片按规定堆放干燥后的胶片按

21、规定堆放48h以上才能恭下道工序使用。以上才能恭下道工序使用。（4）质量检验）质量检验二、原材料的质量检验二、原材料的质量检验1、生胶的检验、生胶的检验 元素组成、杂质含量、门尼黏度、挥发份含量、含水率等。元素组成、杂质含量、门尼黏度、挥发份含量、含水率等。2、配合剂的检验、配合剂的检验 固体配合剂的粒度、纯度、酸碱度、吸油值、金属离子含固体配合剂的粒度、纯度、酸碱度、吸油值、金属离子含量、熔点、分解温度、挥发份含量等；量、熔点、分解温度、挥发份含量等； 液体配合剂的苯胺点、倾点、闪点、沸点、含水率、挥发份液体配合剂的苯胺点、倾点、闪点、沸点、含水率、挥发份含量等。含量等。三、配合剂的补充加工

22、三、配合剂的补充加工粉碎、筛选、干燥、母胶和油膏的制备等。粉碎、筛选、干燥、母胶和油膏的制备等。四、称量配合四、称量配合手工称量、全自动称量手工称量、全自动称量1、混炼胶微观结构、混炼胶微观结构 混炼胶为混炼胶为多相分散体系多相分散体系，其中连续相为橡胶分子链，分散，其中连续相为橡胶分子链，分散相为配合剂颗粒相为配合剂颗粒。橡胶平均分子量大小及分布，配合剂分散相橡胶平均分子量大小及分布，配合剂分散相尺寸及分布尺寸及分布构成了混炼胶的微观结构。构成了混炼胶的微观结构。第三节、炼胶工艺及理论第三节、炼胶工艺及理论一、混炼理论一、混炼理论2、炭黑橡胶混炼过程、炭黑橡胶混炼过程a加入配合剂，落下上顶栓

23、；b上顶栓稳定c功率最低值d功率二次峰值e排料f过炼及温度平坦混炼时的容积、功率、温度变化曲线混炼过程：（1）湿润（2）分散（3）捏炼混炼时间/min3、混炼机理、混炼机理（1）吃粉）吃粉 开炼机吃粉：返回胶与堆积胶拥挤产生狭缝，配合剂进入开炼机吃粉：返回胶与堆积胶拥挤产生狭缝，配合剂进入 狭缝，被胶料包围。过程慢，时间长。狭缝，被胶料包围。过程慢，时间长。 密炼机吃粉：返回胶与上顶栓的包围。过程快，时间短。密炼机吃粉：返回胶与上顶栓的包围。过程快，时间短。（2）分散）分散 必要条件：必要条件：有速比有速比 有流道变化有流道变化 分散过程：胶料和配合剂团块破碎分散过程：胶料和配合剂团块破碎 胶

24、料弹性收缩胶料弹性收缩 简单混合简单混合 配合剂分散配合剂分散 配合剂小团块与橡胶混合配合剂小团块与橡胶混合（3）分散均匀）分散均匀 开炼机采用翻炼、薄通打三角包；密炼机利用转子突棱的混开炼机采用翻炼、薄通打三角包；密炼机利用转子突棱的混合作用。合作用。4、结合橡胶的作用、结合橡胶的作用 结合橡胶的生成有利于混炼过程中炭黑附聚体的破碎和结合橡胶的生成有利于混炼过程中炭黑附聚体的破碎和均匀分散，防止已分散炭黑的再聚结，保持稳定。均匀分散，防止已分散炭黑的再聚结，保持稳定。 在炭黑橡胶团块破碎之前生成过多的结合橡胶，不利于炭在炭黑橡胶团块破碎之前生成过多的结合橡胶，不利于炭黑团块的破碎，分散性变差

25、；黑团块的破碎，分散性变差； 混炼后期生成更多的结合橡胶，有利于提高橡胶的强度。混炼后期生成更多的结合橡胶，有利于提高橡胶的强度。5、表面活性剂的作用、表面活性剂的作用（1）提高橡胶在固体配合剂表面的湿润性，提高分散效果；）提高橡胶在固体配合剂表面的湿润性，提高分散效果；（2）使配合剂稳定的分散在胶料中，防止配合剂重新聚结。）使配合剂稳定的分散在胶料中，防止配合剂重新聚结。 如防止炭黑、氧化锌的聚结。如防止炭黑、氧化锌的聚结。二、混炼工艺二、混炼工艺（一）开炼机混炼工艺（一）开炼机混炼工艺1、工艺过程、工艺过程（1）包辊 影响因素：生胶的性质（格林强度、断裂拉伸比、最大松弛 时间等） 辊筒的温

26、度：破碎不包辊包辊脱辊粘辊剪切速率：增大能改善包辊性（2）吃粉）吃粉影响因素：胶料的黏度影响因素：胶料的黏度(低易吃粉）低易吃粉） 辊筒温度（高易吃粉）辊筒温度（高易吃粉） 配合剂粒径和结构性（粒径大，结构性低易吃粉）配合剂粒径和结构性（粒径大，结构性低易吃粉） 堆积胶的量（合适易吃粉）堆积胶的量（合适易吃粉） 加料方式（摆动加料易吃粉）加料方式（摆动加料易吃粉）（3）翻炼（捣胶）翻炼（捣胶） 切割翻炼切割翻炼 薄通，打三角包薄通，打三角包2、加料顺序、加料顺序（1）加料顺序遵循的一般原则：）加料顺序遵循的一般原则： a.用量少，作用大的先加用量少，作用大的先加 ； b.在胶料中难分散的先加；

27、在胶料中难分散的先加； c.临界温度低，化学活性大，对温度敏感的应在混炼降临界温度低，化学活性大，对温度敏感的应在混炼降温后加；温后加； d.硫黄与促进剂分开加；硫黄与促进剂分开加； e.软化剂与补强填充剂分开加。软化剂与补强填充剂分开加。（2)特殊情况：特殊情况： 硬质胶（硫黄硬质胶（硫黄3050份）先加硫黄后加促进剂；份）先加硫黄后加促进剂； 海绵胶：软化剂用量多，先加一部分，或放在最后加；海绵胶：软化剂用量多，先加一部分，或放在最后加； 内胎胶：滤胶后再加硫黄。内胎胶：滤胶后再加硫黄。（3）一般加料顺序：）一般加料顺序： 生胶或塑炼胶生胶或塑炼胶 固体软化剂固体软化剂 促进剂、活性剂、防

28、老剂、促进剂、活性剂、防老剂、防焦剂防焦剂 补强填充剂补强填充剂 液体软化剂液体软化剂 硫黄硫黄 超速促进剂超速促进剂3、开炼机混炼特点、开炼机混炼特点（1）优点）优点 混炼胶质量好，配合剂分散性好；混炼胶质量好，配合剂分散性好； 变换配方容易，易清洗；变换配方容易，易清洗； 适合特种橡胶或特种配合时炼胶适合特种橡胶或特种配合时炼胶（2）缺点）缺点 质量波动大，过程难控制；质量波动大，过程难控制； 混炼时间长，效率低；混炼时间长，效率低； 劳动强度大，操作不安全；劳动强度大，操作不安全； 配合剂易飞扬，造成质量损失，污染环境配合剂易飞扬，造成质量损失，污染环境（二）密炼机混炼工艺（二）密炼机混

29、炼工艺1、工艺过程、工艺过程（1）吃粉（2）分散（3）捏炼2、工艺方法、工艺方法（1）一段混炼法：）一段混炼法： 适用：粘度低、填充量少、生热低的胶料，如以适用：粘度低、填充量少、生热低的胶料，如以NR为主的胶料。为主的胶料。 优点：胶料管理方便，节省停放面积。优点：胶料管理方便，节省停放面积。 缺点：可塑度低，不易分散均匀，混炼周期长，易焦烧和过炼。缺点：可塑度低，不易分散均匀，混炼周期长，易焦烧和过炼。 具体方法：具体方法： 传统一段混炼法传统一段混炼法：按顺序加料。采用慢速或变速密炼：按顺序加料。采用慢速或变速密炼 分段投胶一段混炼法分段投胶一段混炼法：分批投加生胶：分批投加生胶。（2）

30、分段混炼法）分段混炼法两段混炼法两段混炼法 ： 传统两段混炼法传统两段混炼法：快速母炼，再慢速终炼，排胶加硫黄：快速母炼，再慢速终炼，排胶加硫黄 分段投胶两段混炼法分段投胶两段混炼法：快速母炼：快速母炼(80%)，慢速终炼，慢速终炼 (20%)，排胶加硫黄。，排胶加硫黄。三段混炼：一段快速母炼，二段慢速，三段慢速终炼加硫三段混炼：一段快速母炼，二段慢速，三段慢速终炼加硫四段混炼：一段快速母炼，二、三段慢速，四段慢速终炼加硫四段混炼：一段快速母炼，二、三段慢速，四段慢速终炼加硫（3）逆混（倒混）炼法）逆混（倒混）炼法: 先把除硫黄、促进剂之外的配合剂全部加入密炼机，再加先把除硫黄、促进剂之外的配

31、合剂全部加入密炼机，再加生胶。生胶。 适用于生胶挺性差的适用于生胶挺性差的BR、EPR、IIR和高炭黑、高油配合和高炭黑、高油配合的胶料。的胶料。3、工艺条件及影响因素、工艺条件及影响因素填充系数：合成胶填充系数：合成胶0.60.7；NR0.70.8；容量根据胶料配方、密炼机特点、混炼方法及工艺条件确定。容量根据胶料配方、密炼机特点、混炼方法及工艺条件确定。容量过大，混炼均匀度下降，设备超负荷，生热高，易过炼；容量过大，混炼均匀度下降，设备超负荷，生热高，易过炼；过小，效率低，效果不良。过小，效率低，效果不良。（1）混炼容量）混炼容量 先加生胶，再加表面活性剂、固体软化剂和小料，再加炭先加生胶

32、，再加表面活性剂、固体软化剂和小料，再加炭黑，基本分散后加液体软化剂，最后降温加硫化剂和促进剂。黑，基本分散后加液体软化剂，最后降温加硫化剂和促进剂。其中生胶、炭黑和油的加入顺序和时间特别重要。其中生胶、炭黑和油的加入顺序和时间特别重要。BR和和EPDM混炼时，先加除硫化剂和促进剂以外的配合剂，再加生胶（逆混炼时，先加除硫化剂和促进剂以外的配合剂，再加生胶（逆混法）。混法）。（2）加料顺序）加料顺序慢速密炼机上顶栓压力为0.50.6MPa，中、快速密炼机为0.60.8MPa，最高达到1.0MPa。注意上顶栓加压方式加压方式，投加密投加密度小的粉料时，应缓慢放下上顶栓，浮动加压一段时间后，将上度

33、小的粉料时，应缓慢放下上顶栓，浮动加压一段时间后，将上顶栓提起一定高度，再通入压缩空气加压；配合剂量大时，应分顶栓提起一定高度，再通入压缩空气加压；配合剂量大时，应分批投加，分批加压；快速密炼加油时不提上顶栓。批投加，分批加压；快速密炼加油时不提上顶栓。（3）上顶栓压力）上顶栓压力0.20.40.60.81.0142144146148150152 Pressure/MPaT/0.20.40.60.81.001020304050607080Mooney viscosityPressure/MPa 12h 96h 加S排胶温度排胶温度门尼黏度门尼黏度上顶栓压力上顶栓压力/MPa0.20.40.60

34、.81白色亮点总面积白色亮点总面积比率比率/%1412.27.010.610.4分散度等级分散度等级2.63.04.94.03.101000020000300004000050000468101214161820 gap length/mmbending times 0.2MPa 0.4MPa 0.6MPa 0.8MPa 1MPa0.2MPa0.4MPa0.6MPa0.8MPa1.0MPa上顶栓压力上顶栓压力/MPa0.20.40.60.81邵尔邵尔A硬度硬度/度度7070717070拉伸强度拉伸强度/MPa26.527.528.229.228.1拉断伸长率拉断伸长率/%53656257159

35、8566100%定伸应力定伸应力/MPa3.23.113.032.952.98300%定伸应力定伸应力/MPa14.914.213.513.213.4拉伸永久变形拉伸永久变形/%3028303127撕裂强度撕裂强度/kNm-187.978.6107.4121.398.6回弹性回弹性/%5657575856压缩疲劳温升压缩疲劳温升/17.917.717.617.517压缩永久变形压缩永久变形/%3.093.233.33.533.31密度密度/gcm-31.1261.1251.1261.1261.126卲坡尔磨耗卲坡尔磨耗V/cm-30.1190.110.1110.1040.112上顶栓压力对上顶

36、栓压力对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 （4）冷却水温度）冷却水温度203040506070100110120130140150160 T/The cooling water temperature/20304050607001020304050607080The cooling water temperature/Mooney viscosity 12h 96h 加S排胶温度排胶温度门尼黏度门尼黏度 203040506070冷却水温度冷却水温度/203040506070白色亮点总面积比率白色亮点总面积比率/%11.911.510.77.09.712.2分散度等级分散度等

37、级2.72.93.74.94.13.6冷却水温度冷却水温度/203040506070邵尔邵尔A硬度硬度/度度747171716969拉伸强度拉伸强度/MPa24.124.424.628.228.228.7拉断伸长率拉断伸长率/%417476488566548581100%定伸应力定伸应力/Mpa43.593.073.132.942.67300%定伸应力定伸应力/Mpa16.715.914.414.414.413.7拉伸永久变形拉伸永久变形/%252626303030撕裂强度撕裂强度/kNm-163.873.379.2107.490.695.4回弹性回弹性/%575756575857压缩疲劳温升

38、压缩疲劳温升/22.217.817.717.617.116.5压缩永久变形压缩永久变形/%3.293.243.323.53.383.28密度密度/gcm-31.1331.1261.1251.1261.1271.126冷却水温度对冷却水温度对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 0100002000030000400005000046810121416182022 20 30 40 50 60 70 gap length/mmbending times屈挠疲劳裂口增长速度屈挠疲劳裂口增长速度（5）起始温度）起始温度-50050100150200250300350050100150

39、200250300350 Torque /Nmt/s 45 50 60 70-50050100150200250300350405060708090100110120130 T/t/s 45 50 60 7045505560657084858687888990T/E/KJ 4550556065705060708090Mooney viscosityT/转子转矩转子转矩胶料温度胶料温度能耗能耗门尼黏度门尼黏度45 50 60 70 起始温度起始温度/45506070白色亮点总面积比率白色亮点总面积比率/%9.18.57.78.0分散度等级分散度等级4.35.05.35.1起始温度起始温度/455

40、06070邵尔邵尔A硬度硬度/度度75747474拉伸强度拉伸强度/MPa28.528.729.427.6拉断伸长率拉断伸长率/%563571582537100%定伸应力定伸应力/MPa3.983.853.764.12300%定伸应力定伸应力/MPa17.317.316.617.5拉伸永久变形拉伸永久变形/%35323035撕裂强度撕裂强度/kNm-173.580117.170.4回弹性回弹性/%50505050压缩疲劳温升压缩疲劳温升/18.619.519.818.6压缩永久变形压缩永久变形/%2.862.772.722.88密度密度/gcm-31.1221.1271.1251.125卲坡尔

41、磨耗卲坡尔磨耗V/cm-30.120.1190.1070.118起始温度对起始温度对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 010000200003000040000500004681012141618202224 gap length/mmbending times 45 50 60 70屈挠疲劳裂口增长屈挠疲劳裂口增长 一段混炼一段混炼 100130 以下以下 分段混炼的终炼分段混炼的终炼 100130 以下以下 分段混炼的第一段混炼分段混炼的第一段混炼 145155 投加不溶性硫黄投加不溶性硫黄 9095 排胶温度可通过调整转子转速、炼胶量、冷却水温度等排胶温度可通过调整转

42、子转速、炼胶量、冷却水温度等控制。冷却水温度控制。冷却水温度4045 较好，混炼周期短，能耗低。较好，混炼周期短，能耗低。排胶温度：排胶温度：（6）转子转速）转子转速0123456020406080100120 Torque /Nmt/min 50r/min 60r/min 70r/min 77r/min 90r/min0123456556065707580859095100105110115 T/t/min 50r/min 60r/min 70r/min 77r/min 90r/min0123456-20020406080100120140160180200 E/KJt/min 50r/mi

43、n 60r/min 70r/min 77r/min 90r/min5060708090464748495051525354 Mooney viscosityRotor speed/rmin -1转子转矩转子转矩胶料温度胶料温度混炼能耗混炼能耗门尼黏度门尼黏度转速转速/rmin色亮点总面积白色亮点总面积比率比率/%12.09.52.94.86.1分散度等级分散度等级3.33.55.85.3550r/min60r/min70r/min77r/min90r/min 转速转速/rmin-1性能性能5060707790邵尔邵尔A硬度硬度/度度7575747473拉伸强度拉伸强度

44、/MPa25.225.426.327.126拉断伸长率拉断伸长率/%525512466464486100%定伸应力定伸应力/Mpa5.445.475.245.055.22拉伸永久变形拉伸永久变形/%4035303035撕裂强度撕裂强度/kNm-158.263.379.283.583.5回弹性回弹性/%5051494949压缩疲劳温升压缩疲劳温升/2019.618.91918.8压缩永久变形压缩永久变形/%3.213.183.063.062.98密度密度/gcm-31.1261.131.1311.131.13卲坡尔磨耗卲坡尔磨耗V/cm-30.1170.1160.110.1090.110转速对转

45、速对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 0100002000030000400005000048121620 50r/min 60r/min 70r/min 77r/min 90r/mingap length/mmbending times屈挠疲劳裂口增长屈挠疲劳裂口增长（7）混炼时间）混炼时间1234558596061626364 Mooney viscosityt/min门尼黏度门尼黏度010000200003000040000500004812162024 1min 2min 3min 4min 5min gap length/mmbending times屈挠疲劳裂口

46、增长屈挠疲劳裂口增长混炼时间混炼时间/min12345白色亮点总面积比率白色亮点总面积比率/%8.78.05.48.95.4分散度等级分散度等级4.14.75.45.06.21min2min3min4min5min混炼时间混炼时间/min12345邵尔邵尔A硬度硬度/度度7272737272拉伸强度拉伸强度/MPa23.424.524.325.926.3拉断伸长率拉断伸长率/%406413432460477100%定伸应力定伸应力/MPa3.63.553.543.43.37300%定伸应力定伸应力/MPa16.916.516.616.216拉伸永久变形拉伸永久变形/%2525303030撕裂强

47、度撕裂强度/kNm-182.875.878.480.7106.9回弹性回弹性/%5151504949压缩疲劳温升压缩疲劳温升/18.318.318.117.816.8压缩永久变形压缩永久变形/%2.062.192.262.633.23密度密度/gcm-31.131.1271.1251.1281.128卲坡尔磨耗卲坡尔磨耗V/cm-30.1030.09240.09650.08590.0801炭黑混炼时间对炭黑混炼时间对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 4、过程控制、过程控制控制方法：控制方法：（1）时间控制法：胶料性能最佳的混炼时间为标准，计时排胶；）时间控制法：胶料性能最佳的混炼时间为标准，计时排胶；（2）温度控制法：胶料性能最佳的排胶温度为标准，测温排胶；）温度控制法：胶料性能最佳的排胶温度为标准，测温排胶；（3）混炼效应控制法：综合时间、温度，确定最佳混炼效应；）混炼效应控制法：综合时间、温度，确定最佳混炼效应；（4）能量控制法：测转子所消耗的功，由功率积分仪测转子瞬时）能量控制法：测转子所消耗的功，由功率积分仪测转子瞬时功率；功率；（5）智能控制法：由）智能控制法：由PLC单片机自动控制排胶过程。单片机自动控制排胶过程。5、密炼机混炼的特点、密炼机混炼的特点（1）