9.第9章.ppt

1、第九章橡胶材料的加工、第一节橡胶材料的加工性能生橡胶或橡胶材料的流动特性是整个橡胶加工过程中最重要的基本性质。 模具、混炼、压延、挤出、铸造模型是通过橡胶的流动实现的，因此橡胶的加工性能主要是橡胶的流变性。 影响橡胶流动性质的三要素黏性系数、弹性记忆、破坏特性，一是黏性系数橡胶黏性系数大、塑性小、橡胶黏性系数小、塑性大、塑性过大：难以混炼、轧制粘合辊、橡胶粘合力过小、产品机械性低、塑性过小：混炼不匀、轧制面团儿剥皮、剥离薄膜粗糙度、收缩大，分子量分布宽，塑性分布不均匀，加工性也差，1，橡胶加工流程2 )过大，剪切速度过快，流动时间比松弛时间短，分子变形时来不及缓和收缩，剪切除去后也继续收缩，半

2、成品膨胀率大，表面不光滑2、机械转速和温度1 )机械转速增大，外力作用时间小于胶材松弛时间，以弹性变形为主。 外力作用时间长，粘性变形量小，出片光滑。 能够调节机械的转速来调节流变性，产品品质为2)T上升，a减少，有利于加工3 )工业上低温低速长时间，高温高速短时间，3 )分子量和分布1 )采用Mn a的可塑性加工性，如天然橡胶，加工困难，为了提高可塑性必须降低分子量2 在橡胶加工中，分子量分布用3个分子量表示。 即，Mw、M 0.1的累积重量分率为0.1的分子量、M 0.9的累积重量分率为0.9的分子量、分布幅以M 0.1/M 0.9表示Mw/M 0.1 M0.9/M w，生橡胶的分子量分布

3、对加工性能的影响主要应注意生橡胶的平均分子量、高分子量末端和低分子量末端这三个部分。 高分子量末端a非牛顿性c弹性记忆。 低分子量封端橡胶是冷流的，很难保存，很难加工，4、支链的长支链橡胶变硬，但是，有时成型后分子降低，流变性好，没有支链的橡胶在成型中变得越来越硬，这就是支链的结果，因此要加入化学塑化剂。 加工时，为了改善流变性，添加再生胶，挤出容易，膨胀小。 这是因为再生胶是具有支链的分子。 二、弹性记忆弹性记忆除了橡胶在流动中发生不可恢复的变形外，还存在可恢复的弹性变形。 弹性记忆效应的大小依赖于两个方面1，可恢复的变形量的大小分子量大，高分子量分多，由于分支等，难以恢复2，松弛时间的大小

4、时间短，弹性不明显的长，弹性清晰，三，糊材的断裂特性生糊是具有弹性和粘性的粘弹性体其断裂行为发生粘性变形后发生塑性形变，最后断裂。 生橡胶的断裂特征可以用变形指数d和断裂伸长率比b表示，Ube理想生橡胶断裂能量密度Lb生橡胶断裂时的长度Ub生橡胶断裂能量密度L0生橡胶断裂前的长度、影响生橡胶断裂特性的因素、分子量、分子量分布、分支等1、分子量狭窄、加工困难2、分子量目的： 1、增加可塑性2，使混炼容易，配合剂均匀分散3、日历表加工时容易进入机织物4，强压时容易增加流变性5，提高了橡胶的均匀性，使生产控制容易，橡胶的可塑性可以表示为可塑性，可塑性可以表示为威廉可塑性(p )、穆尼黏性系数与德德3

5、分钟后的高度，除去h2-负荷的3分钟的高度2，穆尼黏性系数试样在一定温度、压力和时间下在可动面和固定面之间变形时受到的扭矩3，差动硬度试样在一定温度和时间下内压到规定高度所需的重负荷(克)，完全弹性： h2=，但是主要是氧和机械功率的作用模具分类：低温模具高温模具，(1)，低温模具以机械分解为主，氧起稳定自由基的作用。 剪切分子链在氧中或氧亏损时自由基再结合，在空气中自由基与氧作用，产生自由基，稳定分子长降低，继续与O2反应，形成过氧结构，稳定分子长降低，也有可能交联(二)，高温模具反应历程以氧化为主， 机械作用强化橡胶和氧的作用在高温的情况下，空气中的氧自动酸化作用定橡胶分子，形成大分子自由

6、基(x )、继续氧化，如果氮或空气不足，则产生(x )交联。 如果空气是一盏茶，则继续被氧化：剂型化学塑化剂(例如BPO )，高温对生橡胶的自动氧化发挥着如下促进作用：如果使用混合型(链转移型)化学塑化剂，氧化也加速：氧化无氧交联、(3)机械力对生橡胶分子的断链作用， 分子的切断概率K1 k2常数e分子化学键能F0:作用于分子链的力：链断裂伸长长度F0:切断伸长功():作用于分子的剪切力m :最长分子链的分子量、橡胶品种一定，e、K1一定。 低温时，RT不大，断裂的多少有F0 1，F0断裂多少有2，或者F0断裂3，机械作用使橡胶分子断裂不杂乱，有一定规律： a剪切力达到一定值时，首先在中央断裂

7、，原因是中间受力最大。 b F0与M2成比例，说明分子量越大则分子链越长，越容易切断，说明分子链越长则先切断，分子量越低则不切断，因此中分子量成分变多，通过低温模具分子量变得平均，分子量变窄，4、与时间的关系NR通过低温模具分子高温模具氧化破坏小分子级、高分子级、中分子级，因此分子量分布不会过窄，高温模具主要是翻转橡胶材料促进氧化破坏。 5、氧化影响氧是不可或缺的因素，只有氧存在，模具才能达到预期的目的实验证明模具增加重量、降低不饱和度，说明氧参与了断裂反应。 6 .静电小滚珠表面与橡胶摩擦产生静电，静电使氧变成原子氧和臭氧杀菌，使分解显着增加，塑模效果好。7、温度温度低、机械功率大、易分解温

8、度高、氧化分解作用大、易分解，8、化学塑化剂无论是高温塑化剂还是低温塑化剂，都具有硫醇类之类的低引发剂塑化剂的高苯醌低三、模具工序的生橡胶，在模具前通常可以使用烘烤橡胶、切片烘烤橡胶的目的：切片和结晶解除(50-60 )的切片尺寸：切成10-20g的小块模具工序分类： 1、开机模具2、密缺点：生产效率低、劳动强度大、不安全。 适用范围：该方法适用于橡胶材料变化小、橡胶材料少的工厂。 开放式机器的依从性是低温依从性，相当于增加剪断力，降低a温度，增加力的蒸发制冷方法：为了使开放式机器蒸发制冷，在小滚珠内设置有孔的水管，加冷却水。 蒸发制冷膜法a是将膜通过长运输带式导向小滚珠，用空气自然蒸发制冷，

9、用b薄通、c段精炼，每段放置48小时，分23段精炼。 b调整两辊的速度比速度比大，剪切力越大，模制效果越好，但辊速比变大，糊材料上升，因此一般为1:1.25-1.27，c减小辊间距的辊间距，剪切力增大提前系数为：的生糊通过辊皮可大于e=的d .橡胶填充量过大，不易散热，模具效果差，而且合成橡胶的发热大，必须减少橡胶填充量，减少弹性恢复，提高模具效果。 2、密炼机模制效果强、生产能力大、劳动强度低、耗电少、安全。 精密机是高温精密的原因：精密机结构复杂，生橡胶在转子和腔室壁之间有剪切，摩擦生橡胶还承受上栓的压力产生大量的热，来不及蒸发制冷，影响因素的温度上升=成形效果最高，但温度过高，又发生烧焦

10、，影响强度投入即使太小，上杆的压力也得不到一盏茶，但摩擦热增加，三螺杆机的模具特点：高温连续模具，生产效率高，适合工厂生产的缺点：产生大量的热，生橡胶物理机械的性能破坏严重。 影响因素：主要是温度t缸，相对于NR，95-110，120点时，脱胶温度高，发粘，粘着辊，加工困难90点被夹住，设备负荷大的t头，80-90，排橡胶温度稍低，四，各种橡胶的模具特性戈关于NR和合成橡胶的比，NR的模具比合成橡胶的模具容易。 NR在模前黏性系数高(可塑性低)的门尼黏性系数95-120之间，但在10分钟内穿过后，门尼黏性系数下降到40，即可塑性较好，即容易模制。 合成橡胶难以混炼的原因： 1天然橡胶中没有甲基

11、共轭效果，如BR、SBR、二烯烃橡胶难以切断的2分子链短，门尼黏性系数低，分子容易滑动，在难以切断的辊压下拉伸结晶比NR不显着，剪断力低的3生成的自由基NR 为了改善合成橡胶成型工序的性能，优选在合成时调整分子量和分子量分布，得到门尼黏性系数低、工序性能良好的品种。 像苯乙烯环氧丁烷一样，丁二腈可以直接用于混炼。 由于BR分子量低、容易冷却、模具效果差，所以合成时应提高分子量的CR (氯丁二烯)门尼黏性系数低，不需要模具，可以以3-5次的薄通混炼NBR门尼黏性系数90-120，塑性低、需要一盏茶的模具，其韧性大一般采用低温薄通法，化学塑化剂的丁基、乙烯甲基乙烯可塑性差，一般特罗尔门尼黏性系数以

12、直接用于混炼，第三节混炼一、混炼的定义和目的定义：通过机械作用将生橡胶和各种混合剂均匀混合的过程。 目的： 1保证各种混合剂的分散均匀性2提高产品性能3成型和硫化，混炼不良可产生如下结果： 1混合剂分散不均匀2胶体颗粒的可塑性过高或过低3焦炭(不能流动，称为焦炭) 4喷雾雪花膏(类似喷硫) 5后工序是6产品性能难以降低的混炼橡胶质量的特罗尔方法： 1目视和显微镜观察2可塑性3测定比重4测定硬度5测定物理机械性能、化学分析、2、混炼理论生橡胶黏性系数高，混合剂难以均匀分散，混炼一般也在混炼机中以强机械功率进行。 根据配合剂的表面特性，可以将配合剂分类成1、亲水性配合剂，例如硅酸盐、陶土、氯化亚金

13、属铅、亚金属铅钡白2种。 2 .疏水性配合剂：像热解炭黑那样，对于亲水性配合剂，由于表面特性与生橡胶不同，不易被橡胶淋湿，所以对其他表面进行化学修饰，提高与橡胶起作用的活性。 一般用界面激活剂变性。 界面激活剂由两部分组成。 有亲水性的极性化学基，例如-OH、-COOH、-NH2、-CONHR、-NO2、-NO等，有疏水性的长链烃化学基。 表面激活剂作为配合剂和橡胶的媒介，提高了搅拌效果。 用于界面激活剂时也称为偶联剂。 其作用是稳定剂的作用，使分散的粒子稳定，不凝聚，从而提高胶体颗粒的稳定性。 对于疏水性配合剂，其表面结构与橡胶相似，容易被橡胶分子润湿、均匀分散。 热解炭黑就是这样的配合剂。

14、 橡胶中热解炭黑的均匀分散过程是第一阶段：热解炭黑粒子被生橡胶润湿的过程，即生橡胶分子逐渐进入热解炭黑粒子凝聚体的空隙，形成包含橡胶的过程。 在此过程中，混合体系的表观密度逐渐增大，混合体系的体积越来越小，当v混合=V生v炭v之间、v间为0时，混合完整。 影响该过程的因素：分子量分布过大，分支过大，不利于该过程。 第二阶段：湿热解炭黑分散在生橡胶中，由于强剪切作用，包容橡胶的体积逐渐减小，直至分散到一盏茶。 第三阶段：混练持续，生橡胶力化学分解。 该阶段后，分子量逐渐下降，黏性系数逐渐减少。 判断一种生橡胶混炼性能的优劣，在第二高峰时间称为热解炭黑混入时间(BIT )。 由于第二峰比较平坦，所

15、以不太确定，用工业上常用的混炼橡胶挤出物达到最大挤出膨胀率的时间表示。 影响润湿、分散、分解、混炼性能的因素P215表9-4分子量分布、分支破坏特性b d热解炭黑粒子的大小、结构、活性粒子越细则越难以分散的高结构热解炭黑的空隙越大，包入橡胶浓度越低、黏性系数越大、剪断力越大，容易分散。 NR、SBR只能在1区和2区进行混炼，效果好的BR为50，进入3区后混炼温度为50，即使减小辊距也不起作用，2区3区的转移与断裂特性有关，3区4区的转移与松弛时间有关。 影响因素：转速、辊距一定时T b (断裂伸长率)，生胶断裂，进入3区，t粘流在4区分子量b、Tf。 因此，从2区3区的转变温度t到3区4区的转变温度t，分子量分布宽的b Tf。 因此，从2区3区的转变温度t，从3区4区的转变温度t，即从3区缩小，容易混炼。 四、混炼工序1、开放式橡胶机混炼首先使橡胶变软，按一定的顺序加