白炭黑填充橡胶在双螺杆挤出机中的连续混炼

白炭黑填充橡胶在双螺杆挤出机

中的连续混炼

朱永康 编译

（中橡集团炭黑工业研究设计院，四川 自贡，643000）

摘要：介绍了白炭黑填充橡胶胶料的技术发展现状，研究了硅烷化反应和双螺杆挤出工艺的主要参数的相关性。结果表明，白炭黑填充橡胶在同向旋转螺杆挤出机中连续混炼是可以实现的，剪切变形较高的螺杆构造，其P a n y e 效应更低，硅烷化级别就更高；通过进一步优化过程和落实除气系统有可能获得与密炼机系统相近的硅烷化级别。

关键词：白炭黑；硅烷化反应；双螺杆挤出机；胶料；混炼

中图分类号：TQ330.383 TQ330.63 文章编号：1009-797X(2010)02-0028-05文献标识码：B DOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2010.02.006

收稿日期：2008-10-29收到修改稿日期：2009-05-05

白炭黑与炭黑一样，是橡胶胶料最重要的补强填料之一。在橡胶胶料中用白炭黑作为填料，可赋予加工者使用炭黑无法获得的动态材料性能。白炭黑的应用领域是轮胎工业和工业橡胶制品所需要的橡胶胶料。对于高端技术用途，改善的材料性能（如降低的滚动阻力和极好的湿抓着性）显得尤为重要。不过，未经处理的白炭黑粒子其特征是具有很强的填料-填料相互作用，容易因强烈的内部结合力而形成附聚体。与填料-填料相互作用相比，聚合物-填料间的相互作用要小些，补强效应更低。只有通过往胶料中添加硅烷偶联剂，才能实现材料动态性能的改善。硅烷在所谓“硅烷化反应”中与白炭黑结合，使白炭黑粒子的表面发生化学改性。由于白炭黑与硅烷的反应，白炭黑粒子的填料-填料相互作用减弱，白炭黑粒子与非极性聚合物的相互作用增强。由此就可以改善添加剂的分散状况，从而能够获得更好的材料性能。硅烷化反应是在生成乙醇情况下的冷凝反应。通过从胶料中抽提出逐渐形成的乙醇，可以提高硅烷化的效率，进而改善材料的性能。在这方面，密炼机作为封闭的系统存在缺陷，

因为它无法除去从胶料中冷凝出来的物质。相比之下，按模块装配、导管轴向敞开的双螺杆挤出机则具有优点，它可以容易地把常压或真空除气系统组合到其中。本文研究了硅烷化反应和双螺杆挤出工艺的主要参数的相关性。

1 技术发展现状

1.1 硅烷化反应

聚合物-填料相互作用会影响到材料的性能，如耐磨性、拉伸强度和撕裂强度。另外，在橡胶中形成的填料-填料网络对材料的动态性能也有影响。众所周知，随着对填充橡胶施加的应变幅度的加大，储存模量将会降低。从图1中可以看到，储存模量是由与应变有关及与之无关的不同成分组成。与应变无关的成分是聚合物-填料相互作用、聚合物-网络作用及流体力学效应。填料-填料相互作用可以引发储存模量与应变有关的行为。随着应变的增大，填料网络发生断裂，导致储存模量降低。储存模量与应变有关的现象称之为“Payne 效应”。未经过

处理的白炭黑具有较强的填料-填料相互作用，与此相对应，它们表现出比炭黑填充胶料更强的Payne 效应。

通过削弱填料-填料之间的相互作用，可以改善白炭黑填充橡胶胶料的动态材料性能。未处理白炭黑的填料-填料间相互作用强，聚合物-填料间相互作用弱，需要加入偶联剂才能达到这一要求。在硅烷化反应中，硅烷与白炭黑反应，在白炭黑粒子周围形成一层疏水的外壳，从而削弱填料-填料相互作用。

H u n s c h e 等人对硅烷化反应进行了研究，他们提出一个两级反应作为模型。在一级反应中，硅烷的烷氧基与白炭黑粒子的硅烷醇基反应（图2）。在二级反应中，硅烷的相邻烷氧基之间相互发生反应（图3）。这两步反应均是在生成乙醇和水的情况下发生的。利用含有硫基的双官能团硅烷，可使白炭黑粒子的补强作用获得进一步提升。这些硫基在胶料硫化期间能够与不饱和聚合物发生反应。

鉴于硅烷化反应期间填料-填料间相互作用减弱，因此，对Payne 效应的分析便成为评估此过程的硅烷化效率的手段。随着硅烷化级别的

提高，P a y n e 效应就会由于白炭黑填料-填料间相互作用的削弱而减小。

1.2 在密炼机中的不连续混炼

密炼机是生产橡胶胶料使用起来非常方便的混炼系统。虽然白炭黑填充橡胶胶料在密炼机中的混炼已非试验性操作，然而它却由于硅烷化反应十分复杂，一向集中于大量的基础研究项目。一方面，硅烷化反应要按容许的反应速率进行，胶料必须达到较高的温度；另一方面，在较低的温度时必须添加硫化体系以防止焦烧。因此，白炭黑填充橡胶胶料的生产采用了多达3个混炼段的复杂混炼程序。在第一混炼段，将橡胶、白炭黑、硅烷和助剂加入密炼机，这些配合剂随即在高温下混炼。在这一混炼阶段必须实现精确的温度控制。低温将会导致硅烷化速率慢，进而使得混炼时间延长。但是，高温又会因为硅烷的硫基与橡胶反应而造成焦烧。在混炼过程中，胶料的温度稳步上升。为了防止焦烧，该混炼过程不得不中断下来。为了获得高的硅烷化级别必须采用第二段混炼。在这第二个混炼段，胶料重新在高温下混炼。如此可以获得较高的硅烷化级别，使得物料的混合更加均匀。硫化体系在第三混炼段加入密炼机内，然后让胶料在低温下混炼，以免发生焦烧。

除去硅烷化反应期间生成的乙醇，对于橡胶在密炼机内的混炼无疑是一大难题。采用开放式上顶栓混炼，则可以对冷凝物进行除气。其填充系数比密闭式上顶栓混炼法更低，因而能够达到最高的硅烷化反应级别。不过，处理量却又会因为填充系数较小而减少。对胶料进行除气的另一种可能的途径，是将空气喷入密炼机内。空气流吹过密混炼室时，会把密炼机

图1 Payne

效应

图2 硅烷化反应—— 一级反应

图3 硅烷化反应——

二级反应

内滞留的乙醇挟带走。

更进一步的技术改进当推串联混炼机——它由2台混炼机组成，上边的一台带有上顶栓，下边的一台没带上顶栓。上边那台混炼机中，填充白炭黑的胶料是在高温常规条件下生产的。下边那台混炼机通过导管与上边那台直接相连，硫化剂在低温下被加入其中的橡胶胶料内。

1.3在双螺杆挤出机中的连续混炼

在双螺杆挤出机中的连续混炼，代表着当代热塑性塑料配混技术发展的最新水平。同向旋转双螺杆挤出机，由于其轴向的敞开式导管，高混合效率以及熔体的高剪切变形，成为热塑性塑料的标准配混设备。随着两根啮合式螺杆每旋转一次，物料即因熔体从一根导管传递到另一根导管而发生剪切。不同的螺杆组件，例如捏合段、混合组件及传送组件等，规定了热塑性塑料属于分散性混炼还是分配性混炼。双螺杆挤出机的料筒和螺杆呈模块式结构，可以根据特定的配混任务来进行调节。往双螺杆挤出机中添加物料是连续的，完全自动化的。

在双螺杆挤出机内可以变动的参数是料筒温度、螺杆速度和处理量，后者几乎与螺杆速度无关。螺杆的外形、料筒的配置和加料位置，会影响到所获得的胶料的性能。胶料温度主要受熔体的剪切变形（这取决于螺杆的外形）的影响，不过料筒温度对其也有影响。1.4白炭黑/硅烷胶料的连续混炼

橡胶在双螺杆挤出机内的混炼，代表了对密炼机内混炼的一种有趣的替代性选择。这是因为其在加料和配混方面的高自动化程度，双螺杆挤出机灵活的外形，以及挤出过程的连续性。对于白炭黑填充胶料的混炼来说，它具有比在密炼机内混炼更进一步的优点。由于双螺杆挤出机在轴向有一根敞开式导管，能很方便地对硅烷化反应期间产生的冷凝物进行除气。上文提到的物料量和挤出机的外形，通常是为特定的混炼任务定制的，而这些恰恰也是它的主要缺点。我们知道，改变胶料配方（这通常包括更换加料系统、料筒和螺杆的外形）颇耗费时间。所以，在双螺杆挤出机内连续混炼只适合于大批量胶料的生产，比如在轮胎工业中。

由于双螺杆挤出机与众不同的优势，特别是由于其高除气效率，本研究项目把重点放在将它作为生产白炭黑填充橡胶的替代混炼系统上。双螺杆挤出机的高除气效率预示着更高的硅烷化级别，从而能够赋予材料更好的性能。本研究的主要目的是发现硅烷化反应与诸如停留时间、剪切变形和应力变形这些参数之间的相关性。实验设计集中于分析上述参数对胶料温度和材料性能的影响。材料性能的分析，通过用橡胶加工分析仪（RPA）测定胶料的Payne 效应，用能量弥散 X 射线探测器（EDX）测定白炭黑粒子的分布来进行。

2现象学研究

2.1胶料的组成与配料

白炭黑填充橡胶胶料的配方以S-S B R聚合物作为基质（表1）。该配方的各种成分均为市售品。具有不同聚集状态的不同橡胶助剂的含量很高，这样便给双螺杆挤出机的连续配料带来了问题。为了能够把橡胶连续喂入双螺杆挤出机，就必须将胶包造粒之后，与滑石粉混合以减小其黏性。然而，橡胶粒子只能在某一时间段内自由流动。此外，必须把芳香剂加工成粉末，黏性的粉末需要带搅拌桨的专用加料系统，因为它们容易形成机械性架桥。由于有些配合剂需要的量很少，故而这种加料系统必须非常精确。为了把配料的复杂性降至最低限度，我们制备了由不同配合剂组成的预混料，以便减少所需的配料体系。利用F l e x Wa l l配料系统（德国杜伊斯堡的布拉本德技术公司产品），按重量计量将粒状橡胶喂入双螺杆挤出机。第一批预混料由芳香油、白炭黑、硬脂酸、6-P P D和抗氧化剂组成。用W o y w o d公司（德国格拉费尔芬）生产的P l a s t i c o l o r配料机，按体积计量把该预混料加入侧加料器。用

另一台布拉本德技术公司生产的流体加料系统，把硅烷传送至侧加料器。侧加料器与双螺杆挤出机连在一起，可防止胶料通过敞开的料筒泄漏（因胶料的黏度高），使助剂得以连续加入其中。第二批预混料由硫化体系（硫磺、C B S、D P G）和氧化锌组成。按重量计量把该预混料加入带有一台K-Tr o n S o d e r喂料器的双螺杆挤出机（德国盖尔恩豪森的K-Tr o n加工集

团生产）。由于第二批预混料容易产生架桥现象，K-Tron Soder装有一个搅拌桨。第一根螺杆有由捏合段和混合螺杆组件组成的3个区域。橡胶粒子自第一根敞开的料筒喂入双螺杆挤出机。在螺杆的第一捏合段，橡胶的黏度由于温度的升高而降低。第一根敞开的料筒与侧加料器相连，白炭黑、硅烷和助剂由此加入到胶料当中。在第二捏合段，胶料温度进一步上升。白炭黑、硅烷和助剂在胶料中分布并分散开来。由于在该段对胶料施加了高温和高剪切变形，于是发生了硅烷化反应。在向胶料加入硫化体系前，必须先让料筒冷却下来，以免发生焦烧。对橡胶和料筒施加低剪切变形的传送螺杆组件，可以确保温度下降。在捏合段和混合螺杆组件的最后一段，硫化体系均匀地分布于橡胶胶料中。与第一根螺杆的设计相比，第二根螺杆的配置是在第二根敞开的料筒后面有2个剪切变形区，白炭黑和硅烷就从这里加入。如此会导致胶料团块的温度更高。除此之外，附加增加的捏合段，可以实现较高程度的分布性与分散性混合，进而获得均衡的材料性能。不过，由于高温下硅烷硫基的反应，发生焦烧的危险性亦随之增大。

2.3结果

橡胶胶料的团块温度一方面要受螺杆装配的影响，另一方面则要受料筒温度的影响。料筒被加热至165℃，硅烷化反应即在这一温度范围内发生。将相邻的料筒冷却至75℃，让胶料温度在加入硫化体系之前降下来。为了评估螺杆构造的影响，沿着双螺杆挤出机在几个点测定了胶料的温度（图4）。第一根螺杆散失的能量较少，故而积聚的热量更少，其原因在于捏合段和混合螺杆组件的数量较少。从硅烷化

表1

白炭黑填充橡胶胶料的配方

2.2实验方案

白炭黑填充橡胶胶料的连续混炼在Z S K 26M C C同向旋转双螺杆挤出机上进行。该设备是德国斯图加特的C o p e r i o n We n n e r& P f l e i d e r e r公司的产品，配带的螺杆直径为 25.5 mm，长径比L/D为55。

本文所述的第一步，其目的在于阐明各加工参数之间的相关性，螺杆和料筒的装配，以及硅烷化反应。因此，没有配置除气系统。然而，只有应用除气系统（后面的步骤将会考虑到），才能获得较高的硅烷化级别和最佳的材料性能。

对于向胶料施加的剪切变形及由此出现的温度升高，螺杆的设计堪称至关重要。硅烷化速率取决于温度，材料的性能也是如此。为此，对螺杆的装配进行了变动，以便分析它对硅烷化反应和材料性能的影响。用来配混白炭黑填充橡胶的两种不同螺杆设计示意图见图4。图4

螺杆构造设计示意图

段测定的胶料温度不难看出这一点（表2）。对于第一根螺杆，测得的团块温度为160 ℃左右；而对于装有附加捏合段和混合螺杆组件的第二根螺杆，测得的团块温度则超过了170 ℃。在那样高的温度下，由于硅烷硫基的出现，存在着焦烧的危险。在往双螺杆挤出机内添加硫化体系那个点，对这两种螺杆设计测出的温度均不到120 ℃。而双螺杆挤出机的冷却效率，足以防止在往胶料中添加硫化体系后发生焦烧。通过使螺杆的构造实现最优化，可以进一步提高硅烷化反应的级别。此举的目的是在一个较长的过程中，让胶料温度既能保持150 ℃左右的高温，而在加入硫化体系那一刻又不会出现焦烧的危险。由此可见，捏合段和混合螺杆组件的硅烷化段的长度只受一个要求的限制：那就是在向双螺杆挤出机喂入硫化体系时，材料的温度必须足够低。

3 结 语

本研究项目表明，白炭黑填充橡胶在同向旋转双螺杆挤出机中连续混炼是可能实现的。不过，大量不同聚集状态的不同材料的连续加料正在向我们提出挑战。双螺杆挤出机中所制备的那些胶料，其材料性能还比不上密炼机制备的白炭黑填充橡胶胶料的材料性能。尽管如此，随着过程的进一步优化和除气系统的落实，获得相近的硅烷化级别是有可能的。硅烷化级别（它可能与Payne 效应相关）取决于胶料温度。混合组件及捏合段数量多的螺杆，对橡胶胶料施加较高的剪切变形可导致硅烷化效率的提高，进而获得较低的Payne 效应。在硅烷化段获得高温，而在向双螺杆挤出机添加硫化体系那个点获得低温，在这方面所需的精确的温度控制极具挑战性。业已表明，材料在硅烷化段和往胶料内加入硫化体系那个点之间的冷却是可以满足要求的。

(XS-06)

表2

不同螺杆构造的胶料温度

为了分析这一过程的硅烷化效率，我们对P a n y e 效应进行了测定。结果发现，剪切变形较高的螺杆构造，其P a n y e 效应更低（图5）。所以，第二种螺杆构造能够获得更高的硅烷化级别，因为其胶料团块温度更高，白炭黑的分散更好。不过，白炭黑填充胶料在双螺杆挤出机中产生的的硅烷化速率，却比在密炼机内配混的胶料低。随着过程的进一步优化和除气系统的落实，有可能获得相近的硅烷化级别。为了从分散性和分布性混合效率的角度来估量双螺杆挤出机中的配混过程，尚对硫化时间和白炭黑粒子的分散进行了分析，发现那些材料的性能变化很大。这些变化可以追溯到处理量小时，配料系统中质量流量仍有相当大的变化。为了消除这个问题，我们将进一步提高加料的精确度。

图5 白炭黑胶料的Payne 效应

与螺杆构造的相关性

实验1 双螺杆挤出并造粒(1)

实验一聚丙烯/EPDM挤出造粒 一、实验目的要求 1. 理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法。 2. 了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。 二、实验原理 在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。比如色母料的生产、填料的加入和增强、增韧、阻燃性能的改性塑料生产。传统方法是用开炼机和密炼机，但是效率低下，不能满足生产提高的需要，随后便产生了单螺杆挤出机，继而发展了双螺杆挤出机。双螺杆挤出机具有塑化能力强，挤出效率高，耗能低，混炼效果好，自清洁能力等吸引了塑料行业的注意并取得了迅速发展。另外挤出机也是塑料生产应用最广泛的机器，使用不同的机头可以挤出不同的产品，如型材、片材、管材和挤出吹膜等。因而挤出机在塑料加工行业有其它机器无法替代的重要性。 本实验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。 图1 同向双螺杆挤出机组的结构示意图 1.机座； 2.动力部分； 3.加料装置； 4.机筒； 5.排气口； 6.机头； 7.冷却装置； 8.切粒装置 同向旋转双螺杆挤出机组的结构如图所示，与其它挤出设备一样，包括传动

部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。由于双螺杆挤出机物料输送原理和单螺杆挤出机不同，通常还有定量加料装置。鉴于同向双螺杆挤出机在塑料的填充、增强和共混改性方面的应用，为适应所加物料的特点及操作的需要，通常在料筒上都设有排气口及一个以上的侧加料口，同时把螺杆上承担输送、塑化、混合和混炼功能的螺纹制成可根据需要任意组合的块状元件，像糖葫芦一样套装在芯轴上，称为积木组合式螺杆，其整机也称为同向旋转积木组合式双螺杆挤出机。 挤出机的结构包括以下几个部分： (1)传动部分 传动部分就是带动螺杆转动的部分，它通常由电动机、减速箱和轴承等组成， (2)加料部分 加料部分一般由传动部分、料斗、料筒、螺杆等组成。 (3)机筒 由于塑料在机筒内经受高温高压，因此机筒的功用为一承压加热室，机筒外部附有加热设备和温度自控装置及冷却系统（如风冷）。 (4)螺杆 螺杆是挤出机的核心部件，通过螺杆的转动产生对塑料的挤压作用，塑料在机筒内能产生移动、增压和从摩擦中取得部分热量、塑料在移动中得到混合和塑化，粘流态的塑料熔体在被压实而流经模口时，取得所需的形状而定型。挤出机的规格通常用螺杆直径表示，螺杆的直径D通常为30－200 mm，螺杆直径增大，加工性提高，所以挤出机的生产率与螺杆直径的平方成正比。长径比L／D大能改善物料的温度分配，有利于塑料的混合和塑化。 (5)机头和模口 通常机头和模口是一整体设备，机头的作用是将处于旋转运动的塑料熔体变为向模口方向的平行直线运动，并将熔体均匀平稳地导向模口。模口为具有—定截面形状的通道，塑料熔体在模口中流动时取得所需形状并被模口外的定型装置和冷却系统冷却固化而成型。 (6)排气装置及其机理 排气部分由排料口和抽真空系统组成、原料及主要设备、低密度聚乙烯颗粒料、TE－34型双螺杆挤出机

改善白炭黑配方胶料的加工：优化混炼设备-国外资料

改善白炭黑配方胶料的加工：优化混炼设备 在过去几年中，进行了许多改进白炭黑技术的项目。大多数工作集中在新型偶联剂（尤其是硅烷）和新型二氧化硅类型（例如高分散性二氧化硅）上。很少关注调整或开发加工设备，例如用于更加经济和加工安全地混合此类化合物的特殊混炼设备。 在传统的炭黑配方密炼机中中混合白炭黑胶料是一种常见的做法。由于良好的温度控制（参考文献1），它们优选配备啮合型转子的密炼机，而非剪切密炼机。剪切密炼机设计用于分散和混合，但不适用于二氧化硅化合物所要求的化学反应。因此。二氧化硅化合物需要额外的步骤以完成二氧化硅的硅烷醇基和偶联剂的乙氧基之间的反应。该化学反应需要高于130℃的温度来引发反应，但是为了获得高反应速率，优选在更高的温度下进行。另一方面，硅烷化温度应远低于焦烧温度。硅烷化步骤通常使用约145℃的温度水平。为了停留在相对较窄的温度范围内，二氧化硅化合物需要几个混合阶段，最高温度约为150℃。 二氧化硅和硅烷之间的偶联反应期间的乙醇形成是另一个问题。当所有乙氧基已反应时，化合物中使用的每克硅烷形成约0.5克（0.64毫升）乙醇。在处理大批量产品的生产工厂中，该产品会积聚成大量的醇，这些醇要么在混合室中重新冷凝，要么蒸发掉。当乙醇没有从混炼室中排出时，会引起胶料打滑，导致混炼效果降低。另外，如果批料中的乙醇浓度高，则会延迟硅烷化反应。

这些与白炭黑胶料的加工有关的问题主要是从原材料方面解决的。新开发的二氧化硅类型具有高度分散性，减少了良好分散所需的混合时间，而良好分散是填料颗粒良好硅烷化的前提。这些二氧化硅类型可以分散到初级颗粒的水平（参考文献2）。 为了降低混炼和硅烷化过程中的焦烧风险，已经开发了新的硅烷。这些偶联剂含有较少的硫，一价（参考文献3和4）或二硫化物，而不是四硫化物，例如，二硫化三（三乙氧基甲硅烷基丙基）二硫化物（TESPD），甚至二硫化物（三氟乙氧基硅烷基丙基）二硫化物（TESFF），甚至是无硫分散体替代（参考资料5）。最常用的硅烷的其他变体。TESPT已经过测试，部分结果非常好。单乙氧基甲硅烷基丙基硅烷（仅通过一个乙氧基与二氧化硅偶联的硅烷）具有以下优点：与TESPT反应生成的醇相比，硅烷化反应生成的醇仅占三分之一，但固化制品的性质相似（参考文献2）。 已经进行了一些工作来改善二氧化硅化合物的加工，例如，通过调节配合或通过选择最合适的现有二氧化硅化合物密炼机。例如，可以通过在终炼步骤中添加氧化锌，而不是在母炼骤中添加来降低焦烧风险（参考文献6）。就混合设备而言，首选串联密炼机，因为它表现出严格的温度控制，使其能够在接近焦烧温度的条件下工作（参考文献1）。通过在串联密炼机中工作可以实现进一步的改进。上位机是在标准混合条件下运行的常规密炼机，用于混合和分散。下位机专门设计用于硅烷化反应（参考文献7）。

不同橡胶的不同混炼工艺

不同橡胶的不同混炼工艺 天然橡胶--天然橡胶具有良好有混炼性能，包辊性良好，生胶强力和初粘性较高，塑性、并用性及对配合剂的浸润性都较好，吃粉较快。但天然胶对混炼时间较敏敢，混炼时间过短，混炼胶表面会呈现颗粒状，造成压延挤出困难，混炼时间过长，又会导致过炼。开炼机混炼，辊温在45-55°C之间，前辊比后辊高5°C。密炼机混炼多采用一段混炼法，排胶温度在120°C以下。 丁苯橡胶--丁苯橡胶混炼时生热大，升温快，因此混炼温度比天然橡胶低，配合剂在丁苯橡胶中较难混合分散，故混炼时间要比天然橡胶长。用开炼机混炼时，前辊温度应比后辊温度低5-10°C，需增加薄通次数和进行补充加工，以利配合剂的均匀分散，用密炼机混炼应采用两段混炼，容量应小些，防止产生凝胶，排胶温度要低于130°C。 顺丁橡胶--顺丁橡胶内聚强度低，粘附性自粘性较弱，在混炼过程中，生胶呈破碎状，配合剂分散不良，易发生脱辊。顺丁胶在开炼机上混炼不易压合成片，且容易脱辊，故宜采用小辊矩、低辊温（40—50℃）混炼。为使配合剂均匀分散，需进行补充加工，用密炼机混炼时，容量可增加10%，混炼温度也可稍高，以利于配合剂分散，排胶温度一般在130—140℃，采用两段混炼有利于分散均匀，也可采用逆混法混炼，这样能节省40%的炼胶时间。 氯丁橡胶--氯丁橡胶的加工性能随其弹性态温度的不同而各异。通用型氯丁橡胶（相当于美国的GNA型，苏联的KP型）在常温至70℃之间为弹性态，容易包辊，混炼时配合剂易于分散；高于70℃便会发粘甚至失去弹性，配便剂就很难均匀分散。54-1型（相当于国外W型或M-40型）氯丁橡胶的弹性态温度在79℃以下，其工艺性能较通用型为好。 氯丁橡胶在开炼机上混炼，辊温为40-50°C混炼时氧化镁应先加，以防焦烧，最后加氧化锌。若掺入10﹪天然橡胶或顺丁橡胶会改善氯丁橡胶的加工性能。采用密炼机混炼时，可用两段混炼法，尽量降低排胶温度，不得超过110°C，以防焦烧。氧化锌在第二段混炼时的压片机上加入。 丁腈橡胶--丁腈橡胶在混炼时发热量大，配合剂难于分散。丁腈橡胶在开炼机上混炼时，应采用低温、小容量、小辊矩慢加料的操作方法，以促进配合剂

橡胶挤出工艺

橡胶挤出机压出工艺 第十四章压出工艺 压出（挤出）是使高弹态的橡胶在挤出机机筒及转动的螺杆的相互作用下，连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程。 应用：制造轮胎胎面、内胎胎筒、纯胶管、胶管内外层胶和电线电缆等半成品；也可用于胶料的过滤、造粒、生胶的塑炼、金属丝覆胶及上下工序的联动。 挤出成型的特点： （1）操作简单、工艺控制较容易，可连续化、自动化生产，生产效率高，产品质量稳定。 （2）应用范围广。通过挤出机螺杆和机筒的结构变化，可突出塑化、混合、剪切等作用中的一种，与不同的辅机结合，可完成不同工艺过程的综合加工。 （3）可根据产品的不同要求，通过改变机头口型成型出各种断面形状的半成品。也可通过两机（或三机）复合压出不同成分胶料或多色的复合胎面胶。 （4）设备占地面积小、质量轻、机器结构简单、造价低、灵活机动性大。 挤出机的分类： 根据加工物料的不同可分为：橡胶挤出机和塑料挤出机； 根据结构特征可分为：热喂料挤出机、冷喂料挤出机和排气冷喂料挤出机； 根据螺杆数量可分为：单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机； 根据工艺用途不同分为：压出挤出机、滤胶挤出机、塑炼挤出机、混炼挤出机、压片挤出机及脱硫挤出机等。 §14.1 橡胶挤出机 挤出机的规格用螺杆的外径表示，并在前面冠以“SJ”或“XJ”，S表示塑料；X表示橡胶；J表示挤出机。如SJ-90表示螺杆外径为90mm的塑料挤出机；而XJ-200表示螺杆外径为200mm的橡胶挤出机。 一．挤出机结构 挤出机结构通常由机筒、螺杆、加料装置、机头（口型）、加热冷却装置、传动系统等部分组成。 挤出机的主要技术参数有：螺杆直径、长径比、压缩比、转速范围、螺杆结构、生产能力、功率等。

塑料的配合及挤出造粒实验

塑料的配合及挤出造粒实验 一、实验目的 1.掌握塑料原材料的配混操作工艺。 2.了解平行同向双螺杆挤出机的基本构造、技术参数与工作原理。 3.掌握平行同向双螺杆挤出机的挤出造粒工艺条件及其控制。 二、实验原理 挤出成型是热塑性塑料重要的成型方法之一，在塑料工业中占主要地位，可以用于塑料共混改性、挤出造粒，也能成型塑料板、管、丝、膜等制品。其原理是塑料在一定温度和压力下，在挤出机中熔融塑化，在螺杆的挤压作用下，通过具有一定形状的口模，再进一步降温冷却定型，成为截面与口模形状相似的连续制品。 挤出成型设备为挤出机，可分为螺杆挤出机和柱塞式挤出机，前者为连续式生产设备，使用较为广泛，后者为间歇式生产设备，使用范围较为局限。对于螺杆挤出机来说，可以根据螺杆数量分为单螺杆和多螺杆挤出机。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机一样，是由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成，其中挤出系统是挤出成型的关键部分，对挤出成型的质量和产量起重要作用。挤出系统主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等几个部分，其中螺杆结构是决定双螺杆挤出机输送、塑化与混合效果的关键部件。目前双螺杆挤出机一般采用积木组合式螺杆，可根据需要任意组合，从而对不同的物料产生不同的输送、塑化和混合效果。此外，每台挤出机都有一些辅助设备。 不论是挤出造粒还是挤出成型，都要经历两个阶段。第一阶段：场地为主机和机头。固体状的热塑性树脂原料加入到料筒中，借助料筒外部加热和螺杆转动的剪切挤压作用而逐渐熔融，在螺杆转动过程中熔融料进一步塑化均匀，在压力的推动下定量、定压、定温地被挤出口模。这个阶段是最主要和重要的过程，根据树脂在料筒中的物理状态变化，可以将料筒分为固体输送区、熔融区和熔体输送区。第二阶段：场地为一些辅机。被挤出口模的型材经过冷却定型和其他工序，得到成型好的制品。 除螺杆组合形式以外，挤出过程中的加料速度、温度控制及螺杆转速是影响

橡胶生产工艺简介分析

橡胶生产工艺简介 1 综述 橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的纤维和金属材料，橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。 橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性矛盾的过程，通过各种加工手段，使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，在加入各种配合剂制成半成品，然后通过硫化是具有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。 2 橡胶加工工艺 2.1塑炼工艺 生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法，使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、便于加工的塑性状态的过程。 生胶塑炼的目的是降低它的弹性，增加可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。 掌握好适当的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和成品质量是至关重要的。在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降低可塑度。随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现，有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行混炼。 在橡胶工业中，最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼效果的方法。 开炼机塑炼时温度一般在80℃以下，属于低温机械混炼方法。密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120℃以上，甚至高达160-180℃，属于高温机械混炼。 生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。 几种胶的塑炼特性： 天然橡胶用开炼机塑炼时，辊筒温度为30-40℃，时间约为15-20min；采用密炼机塑炼当

温度达到120℃以上时，时间约为3-5min。 丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间，因此，丁苯橡胶也可不用塑炼，但是经过塑炼后可以提高配合机的分散性 顺丁橡胶具有冷流性，缺乏塑炼效果。顺丁胶的门尼粘度较低，可不用塑炼。 氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通3-5次，薄通温度在30-40℃。 乙丙橡胶的分子主链是饱和结构，塑炼难以引起分子的裂解，因此要选择门尼粘度低的品种而不用塑炼。 丁腈橡胶可塑度小，韧性大，塑炼时生热大。开炼时要采用低温40℃以下、小辊距、低容量以及分段塑炼，这样可以收到较好的效果。 2.2混炼工艺 混炼是指在炼胶机上将各种配合剂均匀的混到生胶种的过程。混炼的质量是对胶料的进一步加工和成品的质量有着决定性的影响，即使配方很好的胶料，如果混炼不好，也就会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过高或过低，易焦烧、喷霜等，使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能正常进行，而且还会导致制品性能下降。 混炼方法通常分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种方法都是间歇式混炼，这是目前最广泛的方法。 开炼机的混合过程分为三个阶段，即包辊（加入生胶的软化阶段）、吃粉（加入粉剂的混合阶段）和翻炼（吃粉后使生胶和配合剂均达到均匀分散的阶段）。 开炼机混胶依胶料种类、用途、性能要求不同，工艺条件也不同。混炼中要注意加胶量、加料顺序、辊距、辊温、混炼时间、辊筒的转速和速比等各种因素。既不能混炼不足，又不能过炼。 密炼机混炼分为三个阶段，即湿润、分散和涅炼、密炼机混炼石在高温加压下进行的。操作方法一般分为一段混炼法和两段混炼法。 一段混炼法是指经密炼机一次完成混炼，然后压片得混炼胶的方法。他适用于全天然橡胶或掺有合成橡胶不超过50%的胶料，在一段混炼操作中，常采用分批逐步加料法，为使胶料不至于剧烈升高，一般采用慢速密炼机，也可以采用双速密炼机，加入硫磺时的温度必须低

橡胶挤出机作业指导书

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编号：Q/KH03-01.4-2013 山东科虹线缆科技股份有限公司 作 业 指 导 书 设备名称：冷喂料橡胶挤出机 受控状态： 受控号： 修订装态：A 编制：审核：批准： 发布日期：2013年12月10日实施日期：2013年12月10日

目录 一、机器的用途及应用范围 二、机器的工艺技术参数 三、机器的结构及简要说明 四、操作与使用 五、工艺过程 六、质量控制要点 七、维护和保养 一、机器的用途及应用范围

JX-120G型、JX-90型、JX-65型冷喂料橡胶挤出机主要用于电线电缆绝缘护套的挤出包胶，各种胶条、胶带及其他橡胶制品的成型生产。 Ф65连硫挤出机:绝缘和小规格护套. Ф90、Ф90连硫:大规格绝缘及成品护套. 二、机器的工艺技术参数 （一）JX-90型冷喂料橡胶挤出机 1、机头中心高：H=1000mm 2、螺杆外径：D=? 90mm 3、螺杆长径比：L/D=14：1 4、螺杆压缩比：1.42 5、螺杆与机筒间隙（双面）：0.25～0.365mm 6、螺杆转速：4.5～45转/分 7、生产能力：150kg/小时 8、电机型号：YCT315—4A 55KW 132—1320转/分 （二）JX-65型冷喂料橡胶挤出机 1、机头中心高：H=850mm 2、螺杆外径：D=? 65mm 3、螺杆长径比：L/D=12：1 4、螺杆压缩比：1.47 5、螺杆与机筒间隙（双面）：0.205～0.301mm 6、螺杆转速：7～70转/分 7、生产能力：70kg/小时 8、电机型号：YCT250—4A 18.5KW 132—1320转/分 （三）JX-120型冷喂料橡胶挤出机 1、机头中心高：H=1200mm 2、螺杆外径：D=? 120mm 9、螺杆长径比：L/D=14：1 10、螺杆压缩比：1.42 11、螺杆与机筒间隙（双面）：0.25～0.365mm 12、螺杆转速：4.5～45转/分

聚丙烯的挤出造粒实验

实验一聚丙烯的挤出造粒实验 一、实验目的 1.通过实验，了解双螺杆挤出机的结构和其基本工作机理，并熟悉其基本的使用操作。 2.理解聚丙烯的特性及其加工特性。 二、实验原理 聚丙烯，是由丙烯聚合而值得的一种热塑性树脂。无毒无味，密度大概为0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。其强度、刚度、硬度和耐热心均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。 聚丙烯的结晶度高，一般的工业聚丙烯的结晶度在50%-70%，有时可达到80%。而且聚丙烯的结构规整，因而具有优良的力学性能，其拉伸强度可以达到30MPa或稍高的水平。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定。而且，聚丙烯有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。 但是，聚丙烯也有缺点：①脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，低温冲击强度低，其耐寒性不如聚乙烯②制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化③聚丙烯着色性不好④易燃烧⑤韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。所以，我们需要通过共混对聚丙

烯改性。 本实验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。 图1-1 同向双螺杆挤出机组的结构示意图 1.机座； 2.动力部分； 3.加料装置； 4.机筒； 5.排气口； 6.机头； 7.冷却装置； 8.切粒装置 同向旋转双螺杆挤出机组的结构如图所示，与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。挤出机的结构包括以下几个部分： (1)传动部分 (2)加料部分 (3)机筒 (4)螺杆 (5)机头和模口 (6)排气装置及其机理 三、主要设备及技术参数和原料 主要设备：SHJ-30型同向双螺杆挤出机 主要技术参数： 螺杆直径（D）：30.5mm 螺杆长径比（L/D）：30 螺杆转速（n）：60-600r/min

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编号:Ｑ/ＫH０3－01.4-20１３山东科虹线缆科技股份有限公司 作 业 指 导 书 设备名称:冷喂料橡胶挤出机 受控状态: 受控号: 修订装态:A 编制：审核: 批准： 发布日期：2013年12月10日实施日期:201３年12月10日

目录 一、机器的用途及应用范围 二、机器的工艺技术参数 三、机器的结构及简要说明 四、操作与使用 五、工艺过程 六、质量控制要点 七、维护和保养 一、机器的用途及应用范围

JX-120Ｇ型、ＪX-90型、JX-６５型冷喂料橡胶挤出机主要用于电线电缆绝缘护套的挤出包胶,各种胶条、胶带及其他橡胶制品的成型生产。 Ф6５连硫挤出机：绝缘和小规格护套. Ф9０、Ф90连硫:大规格绝缘及成品护套． 二、机器的工艺技术参数 （一)ＪＸ-90型冷喂料橡胶挤出机 1、机头中心高：Ｈ=1０00mm 2、螺杆外径：D=?９0mｍ 3、螺杆长径比：Ｌ/D＝14：1 4、螺杆压缩比：１.４2 5、螺杆与机筒间隙（双面)：0.２5~0．365mm 6、螺杆转速：4.５~45转/分 7、生产能力：150kg／小时 8、电机型号:YCＴ3１5—4A ５５KW 1３2—１３２0转/分 （二）JX-65型冷喂料橡胶挤出机 1、机头中心高：H=８５0ｍm 2、螺杆外径:Ｄ=? ６5ｍm 3、螺杆长径比:L／Ｄ＝12:１ 4、螺杆压缩比：1.4７ 5、螺杆与机筒间隙(双面)：0.２０5～0．3０１mm 6、螺杆转速:7～７0转/分 7、生产能力：70ｋg/小时 8、电机型号：YCT25０—4A １８．5ＫW １32—１320转/分 (三)JX-1２0型冷喂料橡胶挤出机 1、机头中心高：Ｈ=1200mm ２、螺杆外径:D=?120mm 9、螺杆长径比：L/D=14:１ 10、螺杆压缩比:1．42 11、螺杆与机筒间隙（双面):0.25~0.3６5mm 12、螺杆转速:4．5～4５转/分

毕业设计(论文)双螺杆挤出机

第1 章绪论1.1 塑料挤出概述当今世界四大材料体系（木材、硅酸盐、金属和聚合物）中，聚合物和金属是应用最广泛和最重要的两种材料。据统计，在塑料制品成型加工中，挤出成型制品的产量大约占整个塑料制品产量的50以上。其中不仅包括板、管、膜、丝、和型材等制品的直接成型，还包括热成型、中空吹塑等坯料的挤出加工。除此之外，在填充、共混、改性等复合材料和聚合物合金生产过程中，螺杆挤出很大程度上取代了密炼、开炼等常规工艺。挤出机几乎成为任何一个塑料有关公司或研究所最基本的装备之一。挤出成型有如此发展趋势主要原因为：螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤出机内的螺杆上来进行。近年来，挤出工程的创新表现，更多的过程，如发泡、胶联、接枝、嵌段、调节相对分子质量甚至聚合反应等化学加工过程都愈来愈多地在螺杆挤出机上进行。螺杆挤出工艺装备有较高的生产率和较低的能耗，减少生产面积和操作人员数量，降低生产成本，也易于实现生产自动化，创造好的劳动条件和减少少的环境污染。螺杆挤出这种工艺不仅广泛地用于聚合物加工，而且在建材、食品、纺织、军工、和造纸等工业部门中都得到了愈来愈多的应用。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，能使熔体得到更加充分的混合，应用更广。1.2 塑料挤出成型设备的组成一套完整的挤出设备由主机、辅机及控制系统组成。挤出机是塑料挤出成型的主要设备，即主机。由挤压系统、传动系统及加热冷却系统和主机控制系统组成。（1）挤压系统由机筒、螺杆和料斗组成，是挤出机的核心工作部分。（2）传动系统由电机、调速装置和传动装置组成。作用是给螺杆提供所需转速和扭矩。（3）加热冷却系统由温控设备组成。作用是通过对机筒进行加热和冷却，以保证挤出系统成型在工艺要求的温度范围内进行。（4）控制系统主要由仪表、电器及执行机构组成。作用是调节控制机筒温度、机头压力和螺杆转速。挤出机需配置相应的辅助机械设备才能实现挤出成型。根据制品的种类确定辅助设备的组成。通常包括：机头、冷却系统、定量给料系统、电气控制系统、真空排气系统等。控制系统由各种电器、仪表及执行机构组成。根据自动化水平的高低，可控制挤出机、辅机的拖动电机及其他各种执行机构按所需的速度、功率和轨迹运行监控主辅机的流量、温度及压力，最终实现对整个挤出成型设备的自动控制和对产品质量的控制。1.3 挤出机的分类1.3.1 分类方法随着挤出机的广泛应用和不断的发展，出现了各种类型的挤出机，其分类方法各异，主要有以下几种：按装置位置分为立式挤出机和卧式挤出机。按可否排气分为排气挤出机和非排气挤出机。按螺杆转速分为普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机按螺杆数目的多少和结构分为无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机。按用途可分为配混造粒挤出机和生产制品用挤出机。1.3.2 各挤出机的结构特点及用途（1）单螺杆挤出机单螺杆挤出机，造价低、易操作，但塑料混合、分散和均化效果差，滞留时间长且分布广，物料温差较大（指同一断面处）和难以吃粉料。因此，它只适用于一般性造粒和塑料制品的加工。（2）同向双螺杆挤出机双螺杆挤出机的特征是两根相互平行的组合式螺杆装在具有8 字形孔的机筒内。如果两根螺杆旋转方向相同，称为同向型双螺杆挤出机。根据两根螺杆的啮合型式

炭黑橡胶复合材料热导率的计算

炭黑填充天然橡胶复合材料热导率的研究 李海涛1，何燕*，马连湘 (青岛科技大学机电工程学院，山东青岛 266061) 摘要：实验测得了2种炭黑填充橡胶复合材料的热导率，并与理论模型计算结果进行了对比。结果发现：炭黑含量对炭黑填充胶热导率影响很大，随着炭黑用量的增加，炭黑填充橡胶复合材料的热导率逐步增加；炭黑填充橡胶复合材料的热导率与炭黑的结构性及形态有关；在低填充份数2%～20%范围内，用Maxwell模型预测N539炭黑/橡胶及N330炭黑/橡胶两种复合材料的热导率与实验结果最为接近。 关键词：炭黑；橡胶；热导率；导热模型 中图分类号：TB 324文献标识码：A Study of Thermal Conductivity of Natural Rubber Filled with Carbon LI Hai-tao，HE Y an，MA Lian-xiang (College of Mechanical and Electrical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266061, China ) Abstract: The thermal conductivities of rubber filled with carbon are experimentally measured, calculated, analyzed and compared with theoretical results according to various theoretical models. It is shown that thermal conductivity of rubber filled with carbon is obviously enhanced with increase of the volume filler fraction of carbon, is related with the carbon diameter structure and interface effect. The estimated thermal conductivities by using Maxwell theoretical model are of the same variation as the experimental ones of N539 carbon/rubber and N330 carbon/rubber at the range of volume filler fraction of carbon from 2% to 20%. Key words: carbon; rubber; thermal conductivity; thermal conductivity model 炭黑/橡胶复合材料是一种常见的填充型复合材料，在航空、航天、汽车、电子、电气领域中有着广泛的应用[1]。轮胎工业朝着低生热、高导热的方向发展，研究橡胶材料的导热性能有着重要的意义。炭黑作为一种重要的补强剂，被填充到橡胶基体中用来提高其性能。炭黑的热导率较高，虽然在填充份数较低时对材料的热传导性能贡献不大，但当填充份数达到一定值时，它们彼此之间会相互接触和作用，形成所谓的“导热网络”[2]而使得复合材料的热导率得到较大提高。 为此，本研究分别对炭黑N330/天然橡胶和炭黑N539/天然橡胶两种复合材料的热导率进行了实验研究，并与理论模型计算结果进行了对比分析。 收稿日期2008-09-04 基金项目：国家自然科学基金（50773034）；山东省自然科学基金(Y2007F38）；山东省教育厅科技计划（J07Y A14）作者简介：李海涛（1983-），男，硕士研究生．*为通讯联系人．

各种炭黑在橡胶中的作用

炭黑即碳黑（carbon black），是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10－3000m2／g，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。 炭黑按性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。炭黑可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也经常用于橡胶生产补强剂；炭黑按用途不同，通常分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑。 中国是世界上最早生产炭黑的国家之一。在古时候，人们焚烧动植物油、松树枝收集火烟凝成的黑灰，用来调制墨和黑色颜料。这种被称之为“炱”的黑灰就是最早的炭黑。 1912年，人们发现炭黑对橡胶具有补强作用，从此炭黑逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。 炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑，同一品种的炭黑，其粒子大小并不完全相同，呈现一个粒径分布范围。一般来说，粒子较细的品种，粒径分布较窄。颜料黑越细，炭黑聚集体之间接触点便越多，结果它们之间内聚力越强，当把颜料黑掺入料，即开始进行始炭黑均匀分布时，则对分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔开来，最终达到最高的黑度和着色。 炭黑的密度有两种，一种是真密度，即由组成炭黑的元素及结构（或晶体结构）确定，在没有特别说明的情况下，炭黑的密度指真密度；另一种是倾注密度或视密度，其随炭黑的加工条件变化而不同，需经常测定。视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。 粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。橡胶技术网了解到，制备导电胶料时，炭黑的用量不能小于某一临界值，否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射，使胶料的导电性不能达到要求。 炭黑在橡胶中的作用 1。增加橡胶制品的耐磨性和使用寿命（补强剂） 2。节约成本，一般橡胶制品都是两份胶一份炭黑（填充剂） 各品种炭黑的用途区别是什么？ 炭黑按用途分类 按照用途可把其分为两类：橡胶用炭黑、色素炭黑 1、色素用炭黑的分类 国际上根据炭黑的着色能力，通常分为三类，即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。这个分类系统常用三个英文字母表示。前两个字母表示着色能力，后一个表示生产方法例如：高色素槽黑： HCC（high color channel） 高色素炉黑 HCF（high color furnace） 给类色色素分类主要根据粒径和黑度进行分类。高色素槽黑（10－14nm），中色素槽黑（15－27 nm）、中色素炉黑（17－27 nm）、低色素炉黑（28－70 nm） 2、橡胶用炭黑的分类

混炼硅橡胶常见问题及解决方法

混炼硅橡胶常见问题及解决方法 1、生胶吃粉慢 原因：1、生胶分子量偏高，2、DMC中含有三官能基团轻微交联的硅橡胶生胶处理：1、选择合适的生胶分子量或降低生胶分子量使用 2、在混炼时适当添加500cs~1000cs二甲基硅油或低分子或水 2、混炼胶透明度差 原因：1、白炭黑颗粒粗难分散。 2、低分子未除尽，硫化胶内有雾状 3、包辊遍数不够 4、原材料存脏物 5、环境卫生差 6、设备密封差，抽真空时脏物进入胶中 7、热炼时高温时间短 8、充氮气操作不当 3、胶外观不一致 原因：1、白炭黑批次间出现色差 2、冷炼时间不一致 3、辅料外观有差异 处理： 1、热炼时间，温度要统一 2、留意白炭黑批次之间的色差，出现后及时更换 3、发货时应将同一时间的胶料发出，以防胶料存储时间长与空气发生反应，胶变色。 4、原材料统一 4、胶料不包辊 原因：1、胶料塑性值高2、辊温过低 处理：1、提高辊温，关闭冷却水

2、控制适当炼胶时间 3、加入适当助剂 5、回弹性差 原因：1、生胶乙烯基配方不合理2、助剂过多 3、开炼时间不够，白炭黑与生胶浸润差 4、冷炼温度高 处理： 1、适量加入多乙烯基硅油，提高乙烯基 2、分散剂量适当 3、白炭黑吃完后，冷炼延长至45min 4、保证冷炼温度 6、撕裂强度差 原因： 1、生胶乙烯基不合理 2、白炭黑粗，比表面积小 3、硫化不熟 4、胶发脆 处理： 1、用多乙烯基硅油或选用乙烯基生胶调整乙烯基含量 2、更换白炭黑填料，选用比表面积大，性能好的白炭黑，更换质量档次高的产品 3、调整硫化剂量和硫化时间 4、降低乙烯基，用甲基硅油或低乙烯基生胶调整 7、胶粘 原因：1、生胶聚合不好，低分子物过多，或生胶分子量过低 2、抽真空不好 3、助剂量过大

炭黑中杂质含量对胶料性能的影响

炭黑中杂质含量对胶料性能的影响 邓　毅 (中橡集团炭黑工业研究设计院,四川自贡　643000) 摘要:研究了炭黑中的筛余物、灰分和水分质量分数对胶料性能的影响。结果表明,杂质质量分数保持在较低范围时,对炭黑胶料的拉伸强度、扯断伸长率及300%定伸应力影响较小,但对耐屈挠龟裂性能有显著影响;炭黑中水分质量分数超出一定范围时,影响胶料的焦烧时间及硫化速度。 关键词:炭黑;杂质;质量分数;胶料性能 中图分类号:TQ339138+1 文献标识码:B 文章编号:100628171(2000)1020596203 炭黑是重要的橡胶填充材料,可赋予橡胶 制品优异的物理性能。但在其生产过程中带入 的铁锈、硬质炭黑、灰分及水分等杂质,会对胶 料及橡胶制品的性能产生一定影响。故在炭黑 的生产过程中规定了控制杂质的含量标准。本 试验主要探讨炭黑中筛余物、灰分和水分含量 对胶料性能的影响。 1　实验 111　原材料 炭黑N351,日本产品;炭黑N330,美国产品;SBR及BR为市售产品。 112　试验配方 试验采用SBR1712与BR并用的胎面胶配方,具体如下: SBR1712　96125;BR(牌号为Cis24176)　53175;炭黑　75;氧化锌　3;硬脂酸　2;促进剂NS　111;促进剂TM TD　0115;硫黄　211。 硫化条件为153℃×30min。 113　试验仪器与设备 XK2150型开炼机,广东湛江机械厂产品; 45t平板硫化机,上海虹口机械厂产品;门尼粘度仪,英国A.MAC K LOW2SM ITH公司产品; 杂　质炭黑类型试样杂质总质量分数×102 325目筛余物N3510.0012(控制量) 0.01,0.05,0.10,0.50,1.00 35目筛余物N3300.0002(控制量) 0.01,0.05,0.10,0.50,1.00 灰分N3300.31(控制量) 1.00, 2.00, 3.00 水分N3300.7(控制量) 1.3,3.2,4.4,8.6 2　结果与讨论 211　筛余物质量分数对胶料性能的影响21111　325目筛余物质量分数的影响 325目筛余物质量分数对胶料物理性能的影响如表2所示。 从表2可以看出,325目筛余物的质量分数对胶料硫化性能的影响不大,胶料的焦烧时间为516～611min,正硫化点基本保持不变(约1515min)。从固特里奇屈挠数据可以看出,随筛余物质量分数的增大,动态疲劳变形有所降低,但变化不大。 695 轮　胎　工　业 2000年第20卷 作者简介:邓毅(19632),男,重庆人,中橡集团炭黑工业研究设计院工程师,学士,主要从事炭黑质量、物理性能的检验及橡胶用炭黑国家标准的制定、修订工作。固特里奇耐屈挠龟裂试验机,上海中艺机器厂产品;强力试验机,广西师范大学秀峰电器厂产品。 114　杂质的含量 在炭黑原有杂质的基础上另加入一定量的杂质,见表1。 表1　杂质的含量

橡胶挤出机工作原理及分类

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.wendangku.net/doc/8a2634785.html,） 橡胶挤出机工作原理及分类 一、橡胶挤出机工作原理 橡胶挤出机通过一个带有一个螺杆和螺旋道的机筒完成以上所有的过程。塑料粒料通过机筒一端的料斗进入机筒，然后通过螺杆传送到机筒的另一端。为了有足够的压力，螺杆上螺纹的深度随着到料斗的距离的增加而下降。外部的加热以及在塑料和螺杆由于摩擦而产生的内热进而为我们提供工作！ 二、分类 1、柱塞式 挤出机起源于18世纪，英格的JosephBramah于1795年制造的用于制造无缝铅管的手动活塞式压出机被认为是世界上第一台挤出机。从那时开始，在19世纪前50年内，挤出机基本上只应用于铅管的生产、通心粉和其它食品的加工、制砖及陶瓷工业。

2、螺杆型 1870年出现的橡胶挤出机是热喂料挤出机。它喂入的胶料要求必须经过热炼，且供料均匀、稳定、等速，料温保持在50～70℃。其螺杆短，螺纹沟深，均化效果不理想。从20世纪70年代起。一度出现长径比变小的现象。由于热喂料挤出机可连续挤出、操作简单、生产效率高、挤出成品形状稳定，在很多制品的生产工艺中，仍然采用热喂料挤出机。在轮胎生产中用于各种胎面、各种型胶的挤出以及在胶管、电缆及其它橡胶制品的生产中用于包胶及胶坯的挤出。 3、普通型 冷喂料挤出机出现于20世纪40年代，60年始得到推广和普及，80年代成为发展主流。至90年代初期，欧美等发达国家用冷喂料挤出机生产的产品已经占到生产总量的95%。有分离型

螺杆挤出机、挡板螺杆挤出机、空穴式螺杆挤出机、传递式混炼挤出机、销钉螺杆挤出机和多流道传递混合螺杆(MCT)挤出机等。 现在大家了解什么橡胶挤出机了吗？橡胶挤出机的工作原理很简单，使用操作也很简单。但需要注意安全，橡胶挤出机可以分为很多类别可以分为柱塞式的，可以分为螺杆式和普通式。不同的橡胶挤出机的工作原理是不同的，要进行区分一下。橡胶挤出机最早是在18世纪出现的，这种设备在一些橡胶制品厂家的运用是非常广泛的，可以用来制作各种橡胶制品。 本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站； 变宝网官网：https://www.wendangku.net/doc/8a2634785.html,/?cj 买卖废品废料，再生料就上变宝网，什么废料都有！

炭黑_白炭黑双相填料的研究

炭黑-白炭黑双相填料的研究 王梦蛟等著 吴秀兰摘译 涂学忠校 摘要 炭黑-白炭黑双相填料是一种独特的橡胶补强填料,特别适用于轮胎。基于对这种新材料特性的了解,特别是其填料-填料相互作用较低、聚合物-填料相互作用及胶料中不同配合剂间的相互作用较高,对其在胎面胶,尤其是轿车轮胎胎面胶中的应用进行了研究。结果表明,与炭黑和白炭黑胶料相比,新填料对胶料滞后损失和耐磨性能的平衡改进很大,胶料tan 值在低温下较高,在高温下较低,同时耐磨性能有所提高。至于轮胎使用性能,用这种填料可大大降低滚动阻力,同时提高耐磨性能并保持牵引性能。此外,其优良的加工性能和相对白炭黑胶料偶联剂用量减小,可产生很大的经济效益。 在本炭黑-白炭黑双相(CSDP)填料系列研究的第1部分中定性分析了这种新材料,发现它由微粒白炭黑相分散于炭黑相中的两部分组成。 与普通炭黑相比,CSDP填料有白炭黑质量分数高、表面粗糙和着色强度低的特点。从配合的观点看,双相填料的特点是,填料聚合物的相互作用比同样白炭黑质量分数的炭黑和白炭黑物理混合物强,填料-填料的相互作用比普通炭黑和比表面积相差不大的白炭黑弱。 采用这种新填料的硫化胶,特别是加入偶联剂以后,其滞后损失可得到大大改善,tan 值在高温下较低,在低温下较高,这使其耐磨性能可与相应的炭黑胶料相比。 从上述讨论可以看出,尽管这种填料可以用于多种轮胎部件以改进总体使用性能,但它特别适用于胎面胶。下面将讨论商品化CSDP 填料Ecoblack牌CRX2000在轿车轮胎胎面胶中的应用。 1 实验 1 1 原材料 本研究所用填料为CSDP填料A,以2种普通填料,即炭黑N234(卡博特的Vulcan牌7H)及白炭黑B(罗纳-普朗克公司的Zeosil牌1165M P)为对比填料,其性能分析结果见表1。 本研究所用橡胶S-SBR(Duradene715)和BR(T aktene1203)的微观结构见表2。 1 2 配合 轿车轮胎胎面胶配方见表3,为了进行比较,其中还包括一个典型的白炭黑配方和一个 表1 填料的性能分析结果 项 目CSDP填料A炭黑N234白炭黑B 硅质量分数(灰烬分析) 4.770.03 比表面积(N 2 )/(m2 g-1)154.3123.3165 比表面积(ST SA)/ (m2 g-1)121.4120.5 CDBP/[mL (100g)-1]100.3100.7 表2 试验用橡胶微观结构 项 目S-SBR BR 商品名Duradene715Taktene1203聚合类型溶聚溶聚 结合苯乙烯质量分数0.235 乙烯基质量分数0.46 门尼粘度[M L(1+4)100 ]6040 玻璃化温度T g / -35-100 注:T g 由5%DSA和10Hz条件下G 的转折点测定。炭黑N234对比配方。胶料采用三段混炼工艺混炼(见表4)。白炭黑胶料采用工艺A,炭黑N234和CSDP填料胶料采用工艺B。物理性能测试用胶料硫化至按XDR硫化仪测得的t90调节的最佳硫化程度。 1 3 性能测试 根据前述方法测定诸如结合胶含量、胶料的硫化特性、应力-应变性能、耐磨性和粘弹性等填充胶料和硫化胶的性能。 2 结果与讨论 除聚合物外,所用的加工助剂(油)、防老化体系和硫化体系与普通炭黑胶料类似。 为确保良好的耐磨性和较好的动态性能,还需采用一定量的偶联剂(如T ESPT等),以进一步加强聚合物-填料的相互作用,减小填料

硅橡胶混炼工艺

硅橡胶混炼工艺 硅橡胶混炼工艺： 1．开炼机混炼 双辊开炼机辊筒速比为1.2～1.4:为宜，快辊在后，较高的速比导致较快的混炼，低速比则可使胶片光滑。辊筒必须通有冷却水，混炼温度宜在40℃以下，以防止焦烧或硫化剂的挥发损失。混炼时开始辊距较小（1～5mm），然后逐步放大。加料和操作顺序：生胶（包辊）—→补强填充剂—→结构控制剂—→耐热助剂—→着色剂等—→薄通5次—→下料，烘箱热处理—→返炼—→硫化剂—→薄通—→停放过夜—→返炼—→出片。胶料也可不经烘箱热处理，在加入耐热助剂后，加入硫化剂再薄通，停放过夜返炼，然后再停放数天返炼出片使用。混炼时间为20～40分钟（开炼机规格为φ250mm×620mm）。如单用沉淀白炭黑或弱补强性填充剂（二氧化钛、氧化锌等）时，胶料中可不必加入结构控制剂。应缓慢加入填料，以防止填料和生胶所形成的球状体浮在堆积胶的顶上导致分散不均。如果要加入大量的填料，最好是分两次或三次加入，并在其间划刀，保证良好的分散。发现橡胶有颗粒化的趋势，可收紧辊距以改进混炼。落到接料盘上的胶粒应当用刷子清扫并收集起来，立即返回炼胶机的辊筒上，否则所炼胶料中含有胶疙瘩而导致产品外观不良。增量性填料应当在补强性填料加完之后加入，可采用较宽的辊距。装胶容量（混炼胶）：φ160mm×320mm 炼胶机为1～2 kg；φ250mm×620mm炼胶机为3～5kg。硅橡胶在加入炼胶机时包慢辊（前辊），混炼时则很快包快辊（后辊），炼胶时必须能两面操作。由于硅橡胶胶料比较软，混炼时可用普通赋子刀操作，薄通时不能象普通橡胶那样拉下薄片，而采用钢、尼龙或耐磨塑料刮刀刮下。为便于清理和防止润滑油漏入胶内，应采用活动挡板。气相白炭黑易飞扬，对人体有害，应采取相应的劳动保护措施。如在混炼时直接使用粉状过氧化物，必须采取防爆措施，最好使用膏状过氧化物。如在胶料中混有杂质、硬块等，可将混炼胶再通过滤胶机过滤，过滤时，一般采用80～140目筛网采用开炼机混炼，它包括：1）包辊：生胶包于前辊；2）吃粉过程：把需要加入的助剂按照一定的顺序加入，加入时要注意堆积胶的体积，少了难于混合，多了会打滚不容易混炼。吃粉后会包后辊。其中加料顺序一般为：生胶→补强剂→结构控制剂→耐热助剂；3）翻炼过程：能更好、更快、更均匀的混炼。刀法：a、斜刀法（八把刀法）b、三角包法; c、打扭操作法;d、捣胶法（走刀法）还要考虑的问题有，开炼机的装胶容量；辊筒的温度：小于50度；混炼时间：没有具体的规定，看操