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1、书书书 2013 NO07 工业工程与技术 Journal of Henan Science and Technology 河南科技 橡胶加工塑炼机理及方法探究 刘玉科 ( 河北省邢台市橡胶厂， 河北邢台054001) 摘要: 橡胶的塑炼是指橡胶在受到外力感化作用后， 外形发生了变化， 当外力撤去后变形程度不变。橡胶的加工工艺对橡 胶在机械力承受作用上， 与氧气的接触上及塑炼温度上等都有一定的要求。橡胶有可塑性体现在， 在混炼时与其它各种试剂进行 一定比例混合; 在延压扩展时容易渗透到纺织物里; 在注压， 压出时机械活动性好， 容易放取塑炼后橡胶的性质变得比较平 均， 但是也不能过度塑炼， 否
2、则会使橡胶中硫化胶的强度下降。 关键词: 塑炼; 强度; 塑炼设备和条件; 橡胶加工工艺 中图分类号: TQ330文献标识码: A 文章编号: 1003 5168( 2013) 13 0033 01 1塑炼目的 橡胶塑炼针对的是生胶， 将生胶的相对分子质量提高， 同 时粘稠度也将提高， 但是还要将流动性增大， 这是为混炼过程 和成型做好准备。塑炼是采用机械或者化学工艺的作法， 是 橡胶加工工艺的的一个重要工序。塑炼好的生胶叫做塑炼 胶， 塑炼胶具有很强的可塑性。生胶经过塑炼得到塑炼胶的 作用归结为以下几种: 第一、 提高橡胶与其它试剂的共同混合 能力， 以便有不同粘度的生胶能有很高的混合度。第
3、二、 为了 能在混合炼制时配合剂加入后分散均匀， 分布适当， 这就是提 高生胶的可塑性的原因。第三、 为了使胶坯的形状和尺寸能 固定并且在压制和压出更加方便， 所以加大了生胶的流动能 力。第四、 为了美观规整， 也能改善生胶的充膜特性， 这样花 纹也可以更清晰。最后， 制作胶料的溶解性也很关键， 因为在 制作胶浆时， 胶浆要渗入纤维孔中， 它要求有很大的附着力。 塑炼生胶有如此多的用途， 可见它的重要， 在橡胶加工工艺中 是不可缺少的。 2塑炼的原理 橡胶塑炼最主要的目的是增强其可塑性， 其化学原理是 使橡胶分子的分子链断裂， 断裂处大部分处于大分子的中间 部分。使大分子断裂成小分子。下面介绍
4、一下断裂感化这个 词， 这是橡胶塑炼的重要化学过程。断裂感化能产生大分子 主链部分同事也能产生大分子的负链也即侧链。塑炼区一般 可以分为高温塑炼部分和低温塑炼部分， 高温塑炼主要是氧 化感化为主， 低温塑炼主要是机械感化为主。这两个过程相 辅相成， 在低温机械降解感化过程中氧气起到一个固定作用， 主要稳定游离基; 在高温氧化降解感化过程中， 机械感化主要 起加强其接触的能力， 主要是为了使氧气与橡胶材料更好地 接触。塑炼过程中遇到的一个难题就是容易产生堵截， 分子 链越长越明显， 因此就采用了一种手段: 高分子量级分， 这样 使得机械断链变得容易些。 3塑炼的设备及其方法 塑炼从大的方面主要可
5、以分为化学塑炼和机械塑炼， 化 学塑炼的方法主要是通过化学试剂的作用， 使生胶大分子链 断裂的原理。机械塑炼主要是通过一些炼胶机的机械破损作 用来塑炼的， 经常采用的炼胶机有: 螺杆式炼胶机、 开放式炼 胶机和封闭式炼胶机等。下面详细的介绍一下这两种方法和 过程。 3 1化学塑炼法 化学塑炼法常用的化学试剂是塑解剂， 它是在塑炼过程 中受热， 在氧的共同作用下， 使大分子链断裂后， 链的端子处 失去活性不能再与大分子重新结合， 这样就增强了生胶的可 塑性。但是这种塑炼机塑解剂增强塑炼效果的作用机理主要 在高温下才能有更好地效果， 所以一般使用封闭的塑炼机， 这 样既能提高效率也能节省材料。塑解
6、剂可以分为以下几种: 接受型塑解剂， 这种塑解剂属于低温型的， 它主要工作机理 是， 能与大分子断裂的部分结合， 它本身就是一种自由基的接 受体， 形成相对较小的分子。所以称为接受型塑解剂。引 发性塑解剂， 此种塑解剂主要工作在高温条件下， 在高温下分 解不稳定的自由基， 可以引发生胶分子链发生氧化反应， 最终 使生胶大分子断裂， 生胶中的自由基也能和空气中的氧气自 发反应， 直到最后分解为相对较小的分子 混合型塑解剂， 该种塑解剂可以工作在高温条件也能工作在低温条件， 工作 在低温时， 接收自由基， 在高温时， 分解自由基。 3 2机械塑炼法 ( 1) 开放型塑炼。开放型塑炼使用的设备是开炼
7、机， 它是 低温工作环境。开炼机主要工作部分是两个圆柱形筒， 两个 筒转动， 由于速度不同产生相对运动， 生胶材料被放到两筒上 方， 倒入后由于摩擦力的作用， 使胶料在筒中受到很大的剪切 力， 在强烈的挤压作用下， 生胶链发生断裂， 这样就产生了可 塑性。由于摩擦生热， 胶料温度会升高， 怎样降低胶料的温度 是关键问题， 因为只有温度低了， 才能作用力更大， 塑炼才能 达到更好地效果。在塑炼过程中还回受到其他很多因素的影 响， 这些因素关系到塑炼的效率及塑胶的成型质量。归结有 以下影响因素: 塑胶材料的温度， 辊筒的距离， 塑炼过程中时 间掌握的程度， 两个辊筒的转速， 塑解剂的使用及操作的熟
8、练 程度等。由于开炼机工作效率不是很高， 而且塑炼出的生胶 质量也满足不了现在对橡胶更高质量的要求， 所以开炼机塑 炼逐渐被其它方式的塑炼所取代。 ( 2) 封闭式塑炼。封闭式塑炼主要依靠的是转子的机械 作用和运转过程中的热氧化分裂作用。封闭的密炼机内部有 两个转速不同的转子， 将配好的要塑炼的橡胶材料放到密炼 室内， 首先对其加压， 使材料在密炼室的转子与转子及转子与 室壁间不断摩擦， 受到强大的剪切力， 再加上高温、 高压的条 件， 橡胶材料很快得到塑炼。此种方式的塑炼效率较高。影 响塑炼的因素有以下几条: 转子的相对转速、 密炼室的温度和 压强、 塑炼过程的操作时间等。此种塑炼属于高温塑
9、炼， 因此 塑炼效率随温度的升高而增大， 但是温度的升高也不是无节 制的， 温度超过一定值后胶料的物理机械性能会受到破坏。 可以通过使用可塑性能高的塑胶材料， 这样能提高密炼机的 使用效率。 ( 3) 螺杆型塑炼机。螺杆塑炼机由前后两段组成， 一段靠 近加料口， 另一段靠近排胶口。靠近加料口的那段螺纹为三 角形的， 这样螺距就逐渐减小， 易于送料方便， 也便于加热。 靠近出胶口的那段被做成不等边的螺纹， 材料在这里进一步 进行挤压并被推向机头。在机筒内表面上按装有切刀， 目的 是增加胶料的切割力度。螺杆塑炼机主要有以下优点: 生产 效率高、 耗能少、 生产能力强和占用空间小等优点。此种塑炼 不需要氧的作用， 因此应尽量使其与氧隔绝开。 4总结 通过以上对橡胶塑炼工艺的介绍， 我认为最有效的塑炼 方法应该是低温的塑炼， 低温的塑炼主要依靠的是机械力的 作用， 这样的塑炼得到的塑炼胶质量好。当然在对橡胶的机 械性能要求不是特别高的情况下， 高温的塑炼或者通过添加 一些塑解剂的塑炼也是可以达到的， 这样塑炼效率会比较高。 参考文献: 1 侯垣圻， 橡胶双螺杆塑炼机连续炼机理及有限元模拟 研究 青岛科技大学: 机械制造及自动化 2009 2 王冠中， 吕柏源 橡胶塑炼机理及方法特种橡胶制 品 2007 年 6 期 33