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常見的橡膠混煉工藝有哪些？
橡膠的混煉就是將各種配合劑借助煉膠機(jī)機(jī)械力的作用，將各種配合劑均勻地分散在橡膠中，以形成一個以橡膠為介質(zhì)或者以橡膠與某些能和它相容的配合組分（配合劑、其它聚合物）的混合物為介質(zhì)，以與橡膠不相容的配合劑（如粉體填料、氧化鋅、顏料等）為分散相的多相膠體分散體系的過程。對混煉工藝的具體技術(shù)要求是：配合劑分散均勻，使配合劑特別是炭黑等補(bǔ)強(qiáng)性配合劑達(dá)到分散度，以保證膠料性能一致。混煉后得到的膠料稱為“混煉膠”，其質(zhì)量對進(jìn)一步加工和制品質(zhì)量有重要影響。
1·天然橡膠的混煉
天然橡膠是生膠塑煉的主要膠種，用開煉機(jī)和密煉機(jī)進(jìn)行塑煉均能獲得良好效果。用開煉機(jī)塑煉時，通常采用低溫（40～50℃）薄通（輥距0.5～1 mm）塑煉法和分段塑煉法。用密煉機(jī)塑煉時，溫度宜在155℃以下，時間約在13 min左右。塑煉時間增加，塑煉膠的可塑性隨之增大。但不要過煉，否則可塑性變得過高而使物理機(jī)械性能下降。
天然橡膠塑煉時常加入促進(jìn)劑M作塑解劑，來提高塑煉效果。促進(jìn)劑M對開煉機(jī)塑煉和密煉機(jī)塑煉都適用。天然橡膠塑煉后，為使橡膠分子鏈得到松弛（俗稱恢復(fù)疲勞）和可塑性均勻，需停放一定時間（4～8 h），才能供下道工序使用。目前國內(nèi)使用的天然橡膠主要品種有：國產(chǎn)煙片膠和標(biāo)準(zhǔn)膠，進(jìn)口煙片膠和馬來西亞標(biāo)準(zhǔn)膠等。
由于上述膠種的初始門尼粘度不同，欲獲得相同的可塑性，所需的塑煉時間當(dāng)然不同。其塑煉時間按長短排列的順序為：進(jìn)口煙片膠＞國產(chǎn)煙片膠>國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)膠>馬來西亞標(biāo)準(zhǔn)膠。恒粘和低粘標(biāo)準(zhǔn)馬來西亞橡膠、充油天然橡膠、輪胎橡膠、易操作橡膠的初始門尼粘度較低（一般小于65），可不經(jīng)塑煉直接混煉。
天然混煉膠（NR）具有綜合性好的物理機(jī)械性能，在常溫下具有很高的彈性，彈回率可達(dá)50%～85%以上。天然膠還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，很好的耐屈撓疲勞性能，滯后損失小，多次變形下生熱量低，撕裂強(qiáng)度高，耐磨性和耐寒性良好，以及良好的氣密性、防水性、電絕緣性和絕熱性。天然膠的耐堿性好，對一般酸的抗耐性也較好，但不耐濃強(qiáng)酸，并且天然膠還有很好的工藝加工性能。天然橡膠具有良好有混煉性能，包輥性良好，生膠強(qiáng)力和初粘性較高，塑性、并用性及對配合劑的浸潤性都較好，膠料的塑性增加速度快而且生熱量低。因此，對配合劑的濕潤性好，吃粉快，分散也比較容易；混煉時間短，混煉操作工藝易于掌握。但天然膠對混煉時間較敏感，混煉時間過短，混煉膠表面會呈現(xiàn)顆粒狀，造成壓延擠出困難；混煉時間過長，又會導(dǎo)致過煉。開煉機(jī)混煉，輥溫在45～55℃之間，前輥比后輥高5℃。密煉機(jī)混煉多采用一段混煉法，排膠溫度在120℃以下。
2·丁苯橡膠的混煉
丁苯橡膠（SBR）又稱聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理機(jī)構(gòu)性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡膠，有些性能如耐磨、耐熱、耐老化及硫化速度較天然橡膠更為優(yōu)良，可與天然橡膠及多種合成橡膠并用。
丁苯橡膠在混煉時配合劑分散困難，電能消耗大，生熱大，膠料質(zhì)量受溫度的影響較大，所以在制造丁苯橡膠膠料時，應(yīng)針對其特點而規(guī)定混煉條件。在開煉機(jī)混煉時，較適宜的方法是將配方中的炭黑制成母煉膠直接加入，摻用丁苯橡膠的膠料，在未加配合劑以前，要求丁苯橡膠和天然橡膠先混合均勻后再加入。由于丁苯橡膠對配合劑的濕潤性比天然橡膠差，故混煉時間較天然橡膠延長。以22 in（55.9 cm）開煉機(jī)混煉胎面膠為例，若采用炭黑母煉膠，混煉時間為25～30 min。不采用炭黑母煉膠，其混煉時間可適當(dāng)延長。輥溫不宜過高，一般前輥55℃以下，后輥50℃以下為宜。膠料溫度在55～60℃左右。容量的選擇視丁苯橡膠的摻用量而定，摻30%的丁苯橡膠，其容量與天然橡膠相同；摻50%的丁苯橡膠，其容量可適當(dāng)減少。
丁苯橡膠混煉時生熱大，升溫快，因此混煉溫度應(yīng)比天然橡膠適當(dāng)?shù)托Ｅ浜蟿┰诙”较鹉z中較難混合分散，故混煉時間要比天然橡膠長。用開煉機(jī)混煉包輥性較好，但易包冷輥，因此前輥溫度應(yīng)比后輥溫度低5～10℃。需增加薄通次數(shù)和進(jìn)行補(bǔ)充加工，以利配合劑的均勻分散，用密煉機(jī)混煉應(yīng)采用兩段混煉，容量應(yīng)小些。混煉時間過長，可塑度變化不大，但會產(chǎn)生凝膠，影響物理機(jī)械性能。排膠溫度要低于130℃。
3·順丁橡膠的混煉
順丁橡膠內(nèi)聚強(qiáng)度低，粘附性自粘性較弱，在混煉過程中，生膠呈破碎狀，配合劑分散不良，易發(fā)生脫輥。順丁膠在開煉機(jī)上混煉不易壓合成片，且容易脫輥，故宜采用小輥矩、低輥溫（40～50℃）混煉。為使配合劑均勻分散，需進(jìn)行補(bǔ)充加工，用密煉機(jī)混煉時，容量可增加10%，混煉溫度也可稍高，以利于配合劑分散，排膠溫度一般在130～140℃，采用兩段混煉有利于分散均勻，也可采用逆混法混煉。這樣能節(jié)省40%的煉膠時間。炭黑含量大或采用高結(jié)構(gòu)細(xì)粒子炭黑時，必須采用兩段混煉才能分散均勻，也可采用逆混法混煉。
順丁橡膠的工藝性能與其它合成橡膠有很大區(qū)別，在一般加工溫度范圍內(nèi)（50～140℃）基本上不產(chǎn)生力化學(xué)降解和熱氧化降解，與炭黑混合時會形成堅硬的結(jié)構(gòu)，生膠及膠料內(nèi)聚強(qiáng)度低，粘附性和自粘性較弱，在混煉過程中生膠呈破碎狀，配合劑分散不良易發(fā)生脫輥，所以一般需與天然橡膠和丁苯橡膠等并用。順丁橡膠品種不同，混煉特性也不同，高順式類型的混煉特性較好，包括有較好的包輥性和分散性，開煉時的輥溫宜低于天然橡膠，以40～50℃較為理想。中順式要求溫度更低一些。低順式順丁橡膠因無法結(jié)晶故加工性能較好。順丁橡膠的硫磺用量要低于其它二烯類橡膠。這是因為硫磺在順丁橡膠中的遷移較快，易產(chǎn)生噴霜現(xiàn)象。順丁橡膠應(yīng)以兩段混煉法為主。采用兩段混煉，能明顯改善膠料工藝性能和硫化膠的物理機(jī)械性能。采用一段混煉時，輸送帶覆蓋膠可塑度為0.33；采用兩段混煉時為0.38，當(dāng)可塑度為0.2～0.25時就會產(chǎn)生脫輥現(xiàn)象。用兩段法制備的膠料，其硫化膠拉伸強(qiáng)度也有所提高。軟化劑應(yīng)在炭黑分散后加入，這樣能提高硫化膠的拉伸強(qiáng)度和定伸應(yīng)力。在密煉機(jī)中先將順丁橡膠與丁苯橡膠混合，然后加入其它配合劑，并不能明顯改善膠料和硫化膠性能。若將生膠和炭黑同時兌入，然后加軟化劑，則可提高定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度。
4·丁基橡膠的混煉
丁基橡膠在生產(chǎn)中進(jìn)行混煉時，一般都采用引料法（即待引膠料包輥之后再加入生橡膠和配合劑）和薄通法（即將配方中的一半生橡膠用冷輥及小輥距反復(fù)薄通，待其包輥后再加入另一半生橡膠）。混煉膠的溫度一般控制在40～60℃（前輥溫度應(yīng)比后輥溫度低10～15℃）；速比不宜超過1∶1.25，否則空氣易于卷入膠料中引起制品起泡。配合劑應(yīng)分批少量加入，在配合劑吃凈混入之后才能切割。丁基橡膠采用密煉機(jī)混煉時，可采用一段混煉和二段混煉以及逆混法。裝膠容量可比天然橡膠稍大一些（大5%～10%）；混煉過程中，盡可能在初期就加入補(bǔ)強(qiáng)填充劑，以產(chǎn)生最大的剪切力和較好的混煉效果；混煉時間比天然橡膠長30%～50%；混煉的溫度通常控制在：一段混煉排膠溫度121℃以下，二段混煉排膠溫度為155℃左右。高填充膠料在密煉機(jī)混煉時易出現(xiàn)壓散現(xiàn)象，即粒化現(xiàn)象。其處理方法是增大裝膠容量或者采用逆混法。為了改善丁基橡膠的混煉效果，提高結(jié)合橡膠的比例，可對混煉膠膠料進(jìn)行“熱處理”，即將“熱處理”劑（如對二亞硝基苯）1.0～1.5份加入丁基橡膠之中，并使之均勻，然后在高溫下進(jìn)行處理。丁基橡膠的混煉膠的“熱處理”分為動態(tài)和靜態(tài)兩種，前者是在密煉機(jī)上與第一段混煉同時進(jìn)行，工藝溫度為120～200℃；后者是直接置于蒸汽或熱空氣中2～4 h。
丁基橡膠的內(nèi)聚強(qiáng)度低，自粘性差，包輥性差。另外，其飽和度高，與其它橡膠在工藝上不相容，在沒有專用混煉設(shè)備時混煉加工前后必須清洗機(jī)臺，以免混入其它生膠，影響膠料質(zhì)量。丁基橡膠混煉時，配合劑分散困難。開煉機(jī)混煉時，采用引料法（即待引料膠包輥后再加生膠和配合劑）或薄法，將配方中一半生膠以小輥矩反復(fù)薄通，待包輥后再加入另一半。用密煉機(jī)混煉時，裝膠容量比天然橡膠大10%～20%，混煉溫度在150℃為好，當(dāng)填料多時也可采用兩段混煉法和逆混煉法。丁基橡膠易包冷輥，因此后輥溫度比前輥應(yīng)高10℃左右。丁基橡膠的冷流性較大，配合劑分散困難，不易包輥，橡膠制品在開煉機(jī)混煉時可用引料法（即從前次煉好的同樣膠料上取一小塊包于輥筒上，然后加入丁基橡膠和配合劑）或用薄通法（即將配方中一半生膠以小輥距反復(fù)薄通，待包輥后再加入另一半）。
5·氯丁橡膠的混煉
氯丁橡膠均以乳液聚合法生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝流程多為單釜間歇聚合。聚合溫度多控制在40～60℃，轉(zhuǎn)化率則在90%左右。聚合溫度、最終轉(zhuǎn)化率過高或聚合過程中進(jìn)入空氣均會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。生產(chǎn)中用硫磺－秋蘭姆（四烷基甲氨基硫羰二硫化物）體系調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量。硫磺－秋蘭姆體系的主要缺點在于硫鍵不夠穩(wěn)定，這是影響貯存性的重要原因之一。若用硫醇調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量則可改善此種性能。氯丁橡膠與一般合成橡膠不同，它不用硫磺硫化，而是用氧化鋅、氧化鎂等硫化。
氯丁橡膠的加工性能取決于未硫化膠的粘彈行為，而其粘彈行為與氯丁膠的品種及溫度有關(guān)。由于混煉一般是在彈性狀態(tài)下進(jìn)行，以利用膠料彈性態(tài)的剪切力作用使填料分散良好。因此氯丁膠混煉時為避免高溫的影響，應(yīng)盡早加入填料，以便在彈性態(tài)下達(dá)到一定程度的混入。用開煉機(jī)混煉時，G型氯丁橡膠對溫度變化敏感，輥溫超過70℃時便嚴(yán)重粘輥，并呈粘流態(tài)，配合劑不易分散。用密煉機(jī)混煉時其容量要適當(dāng)縮小，一般填充系數(shù)以0.6為宜，一般分兩段混煉，以盡量降低混煉溫度。排膠溫度要低于100℃。
氯丁橡膠在使用開煉機(jī)混煉時的缺點是生熱大，比較容易粘輥，易焦燒，配合劑分散較慢，因此混煉溫度不宜過高，容量宜小，輥筒速比也不宜大。由于對溫度的敏感性強(qiáng)，通用型氯丁橡膠在常溫到71℃時，便呈現(xiàn)粒狀態(tài)，此時生膠內(nèi)聚力減弱，不僅嚴(yán)重粘輥，配合劑分散也會很困難。非硫調(diào)節(jié)型氯丁橡膠的彈性狀態(tài)溫度在79℃以下，所以混煉工藝性能比硫磺調(diào)節(jié)型好，粘輥傾向和焦燒傾向較小。用開煉機(jī)混煉時，為避免粘輥，輥溫一般控制在40～50℃以下（前輥比后輥溫度低5～10℃），并且在生膠捏煉時，輥距要逐漸由大到小調(diào)節(jié)。混煉時先加入吸酸劑氧化鎂，以防焦燒，最后加入氧化鋅。為了減少混煉生熱，炭黑和液體軟化劑可分批次交替加入。硬脂酸和石蠟等操作助劑可分散的逐漸加入，這樣既可幫助分散，又可防止粘輥。硫磺調(diào)節(jié)型氯丁橡膠在開煉機(jī)的混煉時間一般比天然橡膠長30%~50%，非硫磺調(diào)節(jié)型混煉時間可比硫磺調(diào)節(jié)型短20%左右。為了避免氯丁橡膠在開煉機(jī)混煉時的升溫過快，速比小于1∶1.2以下，冷卻效果會好些。減少煉膠容量也是保障操作安全，分散良好的辦法。目前，國內(nèi)硫磺調(diào)節(jié)型氯丁橡膠的煉膠容量比天然橡膠應(yīng)少20％～30%，方可正常操作。由于氯丁橡膠易焦燒，故在使用密煉機(jī)混煉時通常采用二段混煉法。混煉溫度應(yīng)較低（排料溫度一般控制在100℃以下），裝膠容量比天然橡膠低（容量系數(shù)一般取0.50～0.55），氧化鋅在第二段混煉時的壓片機(jī)上加入。針對氯丁橡膠混煉易焦燒難分散的問題，利拿密煉機(jī)采用國內(nèi)的四菱雙轉(zhuǎn)子同向運轉(zhuǎn)，結(jié)合密煉機(jī)上頂栓呈“X”曲線運動，分散效果好，時間短，可有效降低氯丁橡膠在混煉加工時的焦燒現(xiàn)象。
6·乙丙橡膠的混煉
乙丙橡膠也可用普通煉膠設(shè)備加工，但因乙丙橡膠塑煉效果特別差，缺乏粘性，橡膠不易包輥，一般先采用窄輥距，待形成連續(xù)片狀后再放寬輥距進(jìn)行混煉加工。輥溫為前輥50～60℃，后輥60～70℃為宜。三元乙丙橡膠的加料順序一般為：生膠包輥—1／2炭黑—1／2炭黑—硬脂酸—氧化鋅（或氧化鎂）—促進(jìn)劑—交聯(lián)劑—薄通、下片。乙丙橡膠混煉時不易發(fā)生過煉，配合劑分散均勻，但自粘性差。乙丙橡膠用開煉機(jī)混煉，一般先采用小輥矩使其連續(xù)包輥后，再逐步放寬輥矩，加入配合劑，輥溫在60～70℃之間。采用密煉機(jī)混煉宜采用高溫，混煉溫度在150～160℃有助于填充劑和軟化劑的分散及力學(xué)性能的提高。裝膠容量可比其它膠料高10%～15%。
7·丁腈橡膠的混煉
丁腈橡膠混煉工藝性能差，混煉時發(fā)熱量大，易脫輥，對粉狀配合劑的濕潤能力差，配合劑難于分散。炭黑用量大時，會使膠料升溫快而易于焦燒。丁腈橡膠在開煉機(jī)上混煉時，應(yīng)采用低溫、小容量、小輥距慢加料的操作方法，以促進(jìn)配合劑的均勻分散。若用密煉機(jī)混煉，應(yīng)加強(qiáng)混煉室冷卻，炭黑和酯類軟化劑要分批交替加入，排膠溫度不得高于130℃。硫磺在丁腈膠中的溶解度比較低，混合分散困難，應(yīng)在混煉開始時加入。丁腈橡膠中丙烯腈含量有42%～46%、36%～41%、31%～35%、25%～30%、18%～24%等5種。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性則相應(yīng)下降。