用橡胶加工分析仪_RPA_研究白炭黑_硅烷填料系统_王贵一

用橡胶加工分析仪(RPA)研究

白炭黑-硅烷填料系统

王贵一　(西北橡胶研究设计院,陕西　咸阳　712009)　编译

摘要:　为了深入了解白炭黑——硅烷填料系统的补强效果,可采用橡胶加工分析仪(R PA)对其进行研究。结果发现:极性白炭黑表面经非极硅烷改性后可导致其表面疏水化,使白炭黑和橡胶基质相容,基质的交联使胶料的ta n 显著降低。同时,RP A还能测定混炼过程中的早期焦烧和焦烧问题。

关键词:　橡胶加工分析仪(RP A);白炭黑;复数模量G*;硅烷填料

中图分类号:T Q330.4+92 文献标识码:A 文章编号:1671-8232(2003)02-0030-06

胶料中的填料对橡胶试样的静态和动态性能有重大影响。流体动力学效应、填料与橡胶的相互作用,以及橡胶基质交联对模量的影响都与应变无关,在低应变条件下,动态模量G*与应变的相互关系十分密切。这种被称之为pay ne效应的应力软化现象在剖析填充橡胶试样的补强机理过程中有重要作用,它可能是由于填料-填料网络的破裂造成的。图1描述了影响填充橡胶试样复数模量G*的各种因素。M edalia曾对有关填充橡胶动态性能的理论进行过评述。

该文的目的是通过分析复数模量G*和损耗因子tan 的应变依存性,来深入了解白炭黑-硅烷填料系统的补强作用。RPA可以采用一种比通常硫化胶动态分析法更方便和更快捷的方式,对这种动态性能进行非常可靠和详细的评价。其重点是白炭黑经硅烷改性后对胶料动态性能的影响。采用炭黑填充时,填料与聚合物相互作用的本质,主要是物理作用(物理吸附),而作为偶联剂的双官能硅烷在白炭黑和橡胶之间建立的是化学键。

1　RPA测定

RPA是一种能在剪切变形条件下测量橡胶胶料复数模量的硫化仪。它可以在宽域的应变振幅和温度范围内进行应变和频率扫描,可以对未硫化胶或硫化胶进行研究。可采用与分析未硫化胶料时所用的相同的样品进行硫化,因此可以很好地了解胶料的几种特性。可以对试样连续进行几次测量来确定应力软化和松弛过程。测量设定的条件见表1。由于模腔呈双圆锥形,所以试样中的剪切速率在整个样品中大致是恒定的。填充硫化胶最合适的应变扫描在1.6Hz下为0.28%～42%,在1.0H z下为0.28%～100%。

表1　RPA测量可采用的设定值

测量范围

温度50°C～230°C

频率0.002Hz～33Hz

应变(SSA)(单-应变振幅)±0.28%～±1250%

剪切速率<=30-1

理论设定值

频率(Hz)max.SSA(%)

　0.331250

　0.83630

　1.66140

　8.3342

　33.314

实际设定值

　1.642

　1.0100

2　试验

该项研究中所有胶料都是以表2中的溶聚SBR与高顺式-1.4BR并用胶配方为基础的。混炼程序见表3。白炭黑为高分散U ltrasil 7000GR,这样可以消除分散程度对Payne效应的影响。

文中采用的各种硅烷列于表4。单官能硅烷仅能与白炭黑表面上的硅醇基反应,使白炭

黑呈疏水性,而双官能硅烷可以与白炭黑和橡胶发生反应。S 2>80%的二硫烷硅烷T ESPD 的反应与VPSi 75相类似,如无特殊的说明。由TESPD 得到的所有结果对VPSi 75都是合适

的。

图1　对G *-应变曲线的影响因素

表2　基本配方

阶段1

S-SBR 苯乙烯25%,乙烯基50%,

芳香油37.5pbw 96BR cis -1,4B>96%30白炭黑N 2表面积,175m 2/g

80硅烷变量

其它助剂

ZnO,3;硬脂酸,2;芳香油,10;

6PPD,1.5;石蜡,1阶段2分批阶段1阶段3分批阶段2

DPG 2C BS 1.5硫黄

变量

表3　基本混炼程序

阶段1密炼机GK 1.5E 0-1’生胶

　1-3’1/2白炭黑,ZnO,硬脂酸,芳香油,硅烷　3-4’1/2白炭黑,6PPD,石蜡　4’清扫　4-5混合　5’清扫　5-6’混合并卸料

阶段2　0-2’分批阶段1　2-5’在150°C 时返炼阶段3　0-2’分批阶段2,促进剂,硫黄　2’

卸料,在开炼机上均化 在温度60°C ,频率1.6Hz 和应变振幅0.28%～42%(SSA )的条件下进行RPA 应变扫描分析。对于硫化胶,未采用在1.6Hz 下大于42%的应变振幅,这是因为,试样在模框中可能滑脱。每次应变试验采用13个周期,监测的数据是最后10次的平均值。

表4　硅烷的类型和相对分子质量(分子量)

单官能硅烷M W (g/mol)

PT ES 丙基三乙氧基硅烷206OT ES 辛基三乙氧基硅烷276HDT ES 十六烷基三乙氧基硅烷388T ES PS 双-(三乙氧基甲硅烷

基丙基)硫醚

442

双官能硅烷T ES PT 双-(三乙氧基甲硅烷

基丙基)四硫烷,Si 69539T ES PD

双-(三乙氧基甲硅烷基

丙基)二硫烷

478

3　结果

3.1　白炭黑-白炭黑网络

众所周知,白炭黑由于其极性特征和能形成氢键,因而具有强烈的形成填料网络的能力。为了研究这种网络,采用SBR/BR 胶料(70份填料,无硅烷),考察了两种不同表面积的白炭黑,并与炭黑N 234和N 356进行了比较。白炭黑和炭黑的DBP 值见表5。

表5　白炭黑和炭黑的CT A B 与DBP

C TAB(m 2/g)

DBP(ml/100g)

UltrasilVN 2GR 125≈185Ultrasil 7000GR 160≈235N234119125N 356

95

145

填料网络的强度与低应变条件下的G *值相对应如图2所示,表面积为160m 2/g 的7000GR 的填料之间的相互作用比VN2GR 强

得多。与N 234炭黑相比,CT AB 表面积较低的炭黑N234的填料网络强度较低。由图2可见,白炭黑网络在较高应变振幅下开始断裂,发生这种断裂的振幅范围比炭黑的要宽很多。这一点在tan 与应变的变化过程中也可看到。对于炭黑来说,由于填料网络被破坏,最大能量耗散大约出现在7%应变处,而白炭黑甚至在42%的应变下还未达到最大能量耗散值。在宽域的应变振幅范围内,白炭黑聚集体之间键合的断裂表明,这种相互作用和炭黑聚集体的范德华(分子间)粘合是很不相同的。

就炭黑而言,高应变条件下的G *值主要受橡胶内结构的影响,与DBP 值相一致。7000GR 的G *值在42%的应变下比VN2GR 稍高,这是由于它具有较强的填料网络所致,它

图2　四种填料用于SBR /BR 胶料时的G *和tan (硫化条件165°C ×30min ,无硅烷)

没有像VN 2R 的网络那样减弱得那么多。这里不存在硅醇基密度和白炭黑表面活性的影响。3.2　白炭黑的硅烷化

用非极性硅烷改性极性白炭黑的表面,可

导致其表面疏水化。用单官能烷基硅烷使白炭黑表面疏水化,可大大减少填料网络,从而使白炭黑和橡胶基质相容。这种减少幅度不仅与疏水程度(即硅烷数量)有关,而且与硅烷的种类也有关。应变条件下G *的降低与胶料在剪切作用下(如挤出)的加工性能有关。

按相同摩尔量加入三种烷基硅烷PT ES,OTES,HDT ES 和硫醚硅烷TESPS (6.5份,8.7份,12.2份,7份和2份S 8)。从空间位阻和极性的角度看,TESPS 和Si69非常类似,但它不会与聚合物发生反应。如图3所示,烷基链的增加会带来较低的Pay ne 效应,因而

增大了疏水性。

图3　含不同硅烷的白炭黑填充胶料的G *与应变的关

系(未硫化胶阶段3)

正如所见,在白炭黑填充的胶料中,添加

HDT ES 会明显产生低的Pay ne 效应,所以烷基硅烷可作为一种有效的加工助剂。对白炭黑与白炭黑接触点的损失有两种解释:

a )长烷基链非常有效地覆盖了白炭黑表面;b)长烷基链

形成了遮盖表面的自定向层。所有别的硅烷在这种配合料中都明显显示出较高强度的网络。与低应变条件下具有最高G *的PTES 相比,

采用与Si69类似的T ESPS 可获得合适程度的疏水性。

这些试样的Payne 效应的结果在疏化后基本没有改变,但绝对值是不同的(见图4)。在7%的应变下(相当0.5°振动角),填料网络没有完全被破坏(含HDTES 的胶料除外);仅在高应变下,填料网络才可能几乎完全被破坏。但是硫化仪试验(如M DR)通常是在0.5°下进行的,这意味着被测量的不仅有交联密度,也有填料和填料间的相互作用。为了将交联密度与 力矩值联系起来,最好在3°(42%的应变)下测量白炭黑填充橡胶试样的硫化性能,而对炭黑填充胶料最好采用0.5°。

图4　含不同硅烷的白炭黑填充胶硫化胶(165°C ×

30′)的G *和tan 与应变的关系

据图5所示,对未加促进剂的胶料进行热处理(165°C ×30′),会使填料网络大大增加(a →b),但当重复进行两次测量时,应力扫描产生的应力软化效应会使G *值大为降低(b →c)。

当再一次进行加热处理时则导致填料网络重建,这一点可从G *的增加上看出(c →d ),但这种效应没有第一次加热时那么强烈。此外,应力软化效应会使Payne 效应在第一次应力软化周期的水平上大大降低(d →e)。这意味着加热

的历程和橡胶试样的剪切会影响Pay ne 效应,从而影响RPA 的测量结果。关于滞后效应文献中已有介绍,在解析RPA 曲线时必须加以考虑。可行的办法是在开始RPA 试验之前让试样松弛和停放一段时间,例如在闭模时,于60°C 下停放3m in,

再进行二次应变扫描。

a ,第一次应变扫描,未硫化胶阶段1;

b ,165°C 加热30min 后第一次应变扫描;c,第二次应变扫描;d,165°C 加热30min 后第一次应变扫描;e,第二次应变扫描

图5　含PTES 胶料的G *与应变的关系

应力软化的程度和加热效果与疏水的程度有关。采用HDT ES 时,这些效应几乎是观察不到得,因为此时白炭黑网络的形成被有效地阻止了。

3.3　橡胶-橡胶和填料-填料的交联

基质的交联导致在所有应变条件下模量G *

稳定增长(见图1)和tan 减少。基质交联的程度也可以从RPA 中看出。未硫化胶和硫化胶在较高应变振幅下的G *与基质的交联程度有关(图6c →a)。采用T ESPS 可以消除填料-橡胶交联的形成。正如所料,基质交联使tan 显著降低。

将含单官能硅烷和双官能硅烷(如PT ES 和Si 69)胶料的G *与应变的关系曲线进行比较,并对填料与橡胶的偶联进行了观察。图7给出了含有白炭黑,以及用PT ES 和Si69(分别为6.4份和1.5份S 8)改性白炭黑的SBR/BR 并用胶的RPA 曲线,但疏水白炭黑Sipernat

D17除外。

a,第一次应变扫描,未硫化胶阶段3;b,165°C 下硫化

30min 后第一次应变扫描;c ,第二次应变扫描。

图6　含TESPS 胶料的G *,tan 与应变的关系

U ltrasil 7000GR 120′×165°C

U ltrasil 7000GR+PT ES(6.4份)22′×165°C

U ltrasil 7000GR+Si69(6.4份)20′×165°C S ipern at D1712′×165°C

图7　S -SBR /BR 硫化胶的G *与tan

在高应变下,含7000GR +PTES 和Siper-nat D 17的G *曲线具有相同的G *

值,而7000GR +Si 69在高应变下的G *曲线明显较高。假如交联密度是相同的。较高的G *值可能归因于填料与橡胶的偶联,Si69填料和橡胶的偶联也可以从图7中降低了的tan 曲线上看出。在42%的应变条件下,7000GR 的白炭黑网络没有被完全破坏。

3.4　混炼过程中的早期焦烧

含白炭黑/Si 69胶料在高温下(>155°C )混炼时会产生明显的早期交联。这种早期焦烧导致加工性能下降,并显著改变硫化胶的性能。用RPA 测定未硫化胶在低应变下的tan ,则很容易观察到这种早期交联的存在。

为了说明这种效应,在不同的排胶温度下对含Si69和二硫烷硅烷T ESPD(S 2>80%)的S-SBR/BR 胶料进行混炼。从图8可以看出,Si69胶料的tan 在166°C 的高混炼温度下会大大降低(高应变下模量增高)。这是由于交联的形成使未硫化胶的粘弹状态更显弹性。鉴于含Si69胶料中硫黄的作用,通过这种测量还不

能判断填料-橡胶偶联或基质的交联状况。采用二硫烷硅烷TESPD 时,tan 随混炼温度

的升

图8　含硅烷Si 69(实线)和TEDPD (虚线)胶料

的tan

随混炼温度的变化

图9　混炼时间(3′-15′)对G *和tan 的影响

(120°C ,TESPD )

高其下降幅度是非常小的。这意味着,在混炼过程中采用二硫烷硅烷能使早期焦烧现象大大地减少。

3.5　硅烷化和混炼时间

硅烷化反应的进程与Payne 效应的减小相对应,在上述混炼时间内,用RPA 进行跟踪观察。这些研究工作是针对用4L 密炼机混炼的S-SBR/BR 胶料进行的,选择T ESPD 作硅烷来消除早期焦烧对模量的影响。在规定的时间里,从胶料中取样,并用RPA 进行分析。混炼程序是:0-1m in,加生胶;1-2min,加1/2炭黑,ZnO ,硬脂酸,油;2～3min ,加另1/2炭黑,TESPD,石蜡,6PPD;3～15m in,混炼并取样。测量在三种不同的排胶温度下(120°C,145°C,170°C)进行,结果见图9-11。

图10　混炼时间(3′-15′)对G *和tan 的影响

(145°C ,TESPD )

图11　混炼时间(3′-15′)对G*和tan 的影响(165°C,TESPD

)图12　混炼时间(3′-15′)对G*和tan 的影响(170°C,Si69)

比较图9～11三个图形可以看出,硅烷化

速率随混炼温度上升而迅速提高。在120°C下混炼15min后,并未完成硅烷化(图9),而在145°C下经7-8m in后,未见到Pay ne效应有任何明显的降低(图10)。在高温(165°C)下混炼会导致非常快的硅烷化反应,与早先的研究结果一样,在很高的炼胶温度下,tan 稍稍降低,即疏水化特征略微退化(对未硫化胶来说,高tan 低粘度)。

用Si69在170°C下进行类似的试验。如前所述,这种多硫烷硅烷在高温下会引起早期焦烧。从图12可以看出,如预期的那样tan 低于TESPD(图11)。在低温下混炼Si69,可使tan 与上述相对应的TESPD相似。

4　结论

在研究探索白炭黑-硅烷补强系统时,可采用RPA进行以下工作:

研究白炭黑的硅烷化对补强的影响;

评价胶料的加工性能;

测定混炼过程中的早期焦烧和焦烧问题; 优化白炭黑填充胶料的混炼程序[1]。

[参考文献]

[1]　Fr o hlich and H. D.L uginsland,《R PA-studies

into the silica/silane sy st em》[J].Rubber

Wo rld,2001,224(1):28-34.

[责任编辑:翁小兵]

橡胶基本工艺流程

一、基本工艺流程 橡胶制品种类繁多，但生产工艺过程却基本相同。以一般固体橡胶——生胶为原料的橡胶制品的基本工艺过程包括：塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。当然，原材料准备、成品整理、检验包装等基本工序也少不了。橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性性能这个矛盾的过程。通过各种工艺手段，使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，再加入各种配合剂制成半成品，然后通过硫化使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。 二、原材料准备 1.橡胶制品的主要原料是以生胶为基本材料，而生胶就是生长在热带，亚热带的橡胶树上通过人工割开树皮收集而来。 2.各种配合剂，是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料。 3.纤维材料有（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维和金属材料、钢丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。在原材料准备过程中配料必须按照配方称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对材料进行加工。生胶要在60--70℃烘房内烘软后再切胶、破胶成小块，配合剂有块状的。如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎。粉状的若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去液态的如松焦油、古马隆需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质, 配合剂要进行干燥不然容易结块、混炼时若不能分散均匀硫化时产生气泡会影响产品质量。 三、塑炼 生胶富有弹性,缺乏加工时必需的可塑性性能,因此不便于加工。为了提高其可塑性,所以要对生胶进行塑炼,这样在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中,同时在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性渗入纤维织品内和成型流动性。将生胶的长链分子降解形成可塑性的过程叫做塑炼。生胶塑炼的方法有机械塑炼和热塑炼两种。机械塑炼是在不太高的温度下通过塑炼机的机械挤压和摩擦力的作用使长链橡胶分子降解变短由高弹性状态转变为可塑状态。热塑炼是向生胶中通入灼热的压缩空气在热和氧的作用下使长链分子降解变短从而获得可塑性。 四、混炼 为了适应各种不同的使用条件、获得各种不同的性能,也为了提高橡胶制品的性能和降低成本必须在生胶中加入不同的配合剂。混炼就是将塑炼后的生胶与配合剂混合、放在炼胶机中通过机械拌合作用使配合剂完全、均匀地分散在生胶中的一种过程。混炼是橡胶制品生产过程中的一道重要工序,如果混合不均匀就不能充分发挥橡胶和配合剂的作用影响产品的使用性能。混炼后得到的胶料人们称为混炼胶它是制造各种橡胶制品的半成品材料,俗称胶料通常均作为商品出售购买者可利用胶料直接加工成型、硫化制成所需要的橡胶制品。根据配方的不同?混炼胶有一系列性能各异的不同牌号和品种?提供选择。 五、成型 在橡胶制品的生产过程中利用压延机或压出机预先制成形状各式各样、尺寸各不相同的工艺过程?称之为成型。成型的方法有 1.压延成型 适用于制造简单的片状、板状制品。它是将混炼胶通过压延机压制成一定形状、一定尺寸的胶片的方法叫压延成型。有些橡胶制品?如轮胎、胶布、胶管等所用纺织纤维材料必须涂上一层薄胶在纤维上涂胶也叫贴胶或擦胶??涂胶工序一般也在压延机上完成。纤维材料在压延前需要进行烘干和浸胶烘干的目的是为了减少纤维材料的含水量以免水分蒸发起泡?和提高纤维材料的温度以保证压延工艺的质量。浸胶是挂胶前的必要工序目的是为了提高纤维材料与胶料的结合性能。 2.压出成型 用于较为复杂的橡胶制品?象轮胎胎面、胶管、金属丝表面覆胶需要用压出成型的方法制造。它是把具有一定塑性的混炼胶放入到挤压机的料斗内在螺杆的挤压下通过各种各样的口型也叫样板进行连续造型的一种方法。压出之前胶料必须进行预热使胶料柔软、易于挤出从而得到表面光滑、尺寸准确的橡胶制品。 3.模压成型 也可以用模压方法来制造某些形状复杂如皮碗、密封圈的橡胶制品?借助成型的阴、阳模具将胶料放置在模具中加热成型。

橡胶补强填充剂概览

橡胶补强填充剂概览 0 前言 用炭黑作为补强材料，已经伴随着橡胶工业，特别是轮胎工业经历了一个多世纪。近年来，聚合物复合材料的蓬勃发展和橡胶原材料市场的剧烈竞争，以及人们对浅色橡胶制品花色品种不断提升的需求，促使填充剂的使用范围日益扩大，发展极其迅速。因此，增加填充剂的品种和来源，控制填充剂的质量，提高 填充剂的性能，具有非常重要的意义。 1 概述 1.1 炭黑 炭黑是一种用途广泛的化工产品，可用于橡胶、树脂、印刷油墨、涂料、电线电缆、电池、纸张、铅笔、颜料等产品。炭黑最主要的用途是用于制造轮胎及各种橡胶制品。全球炭黑约有70%用于轮胎，20%用于其他橡胶制品，其余不到10%用于塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业。而在橡胶制品的分额中，一半用于制造汽车零部件，如V带和减震橡胶等。因此，大约有80%的炭黑是消耗在汽 车工业上的。 从总体上讲，世界炭黑工业已进入成熟期，其生产技术主要朝着单炉能力/规模、炭黑产品专用化、综合节能降耗和环保安全等几个方向发展。 (1)高性能和低滞后损失炭黑 为了适应轮胎产品的发展，特别是高性能轮胎和绿色轮胎的需求，国外各大炭黑公司开发了许多高性能和低滞后损失炭黑新品种。所谓高性能炭黑，其共同的特征是：粒径小、结构适宜、聚集体分布尺寸较窄、表面活性高。而低滞后损失炭黑共同的特征是：结构高、聚集体尺寸分布较宽、表面活性高。其中，有些开发较早的品种，如N134和N358已经纳入ASTMD1765标准，并已被轮胎厂广泛采用。近几年研究开发的新品种，既未纳入ASTM标准，也未公布其化学指标，只有部分产品在生产厂家的产品目录中，可以看到其应用性能方面的说明，这些 新品种目前正在推广应用。 (2)纳米结构炭黑 低滞后损失炭黑是开发的重点，这是由炭黑的下游产业——轮胎工业开发“绿色轮胎”的发展趋势所决定的。只要炭黑企业和轮胎企业紧密合作，低滞后 损失炭黑将进入规模化应用阶段。 纳米级炭黑用经过改进的炉法工艺制造。与传统的ASTM炭黑相比，纳米级炭黑具有更高的表面粗糙度和更大的表面活性。较大表面活性主要与高度无序交联的较小结晶粒子有关。这种结晶粒子具有大量的棱边，使其成为具有特别高表面能的活性场，活性场会使炭黑与聚合物之间产生很强的机械/物理化学作用。提高填充剂与聚合物的相互作用可降低动态变形下的滞后损失和生热。填充52份ASTMN356炭黑和相应的E-1670纳米级炭黑的载重汽车轮胎天然橡胶胎面胶可大幅度降低滞后损失和生热，从而降低滚动阻力。由于纳米级炭黑的DBP值较低， 所以，硫化胶的300%定伸应力稍低。 (3)导电炭黑

橡胶加工工艺基础知识

橡胶加工工艺基础知识 一、塑炼 橡胶受外力作用产生变形，当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力叫做可塑性。增加橡胶可塑性工艺过程称为塑炼。橡胶有可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合； 在压延加工时易于渗入纺织物中；在压出、注压时具有较好的流动性。此外，塑炼还能使橡胶的性质均匀，便于控制生产过程。但是，过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能，因此塑炼操作需严加控制。 橡胶可塑度通常以威廉氏可塑度、门尼粘度和德弗硬度等表示。 1、塑炼机理 橡胶经塑炼以增加其可塑性，其实质乃是使橡胶分子链断裂，降低大分子长度。断裂作用既可发生于大分子主链，又可发生于侧链。由于橡胶在塑炼时，遭受到氧、电、热、机械力和增塑剂等因素的作用，所以塑炼机理与这些因素密切相关，其中起重要作用的则是氧和机械力，而且两者相辅相成。通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼，前者以机械降解作用为主，氧起到稳定游离基的作用；后者以自动氧化降解作用为主，机械作用可强化橡胶与氧的接触。 塑炼时，辊筒对生胶的机械作用力很大，并迫使橡胶分子链断裂，这种断裂大多发生在大分子的中间部分。 塑炼时，分子链愈长愈容易切断。顺丁胶等之所以难以机械断链，重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。当加入高分子量级分后，低温塑炼时就能获得显著的效果。 氧是塑炼中不可缺少的因素，缺氧时，就无法获得预期的效果。生胶塑炼过 塑炼时，设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。热对塑炼效果极为重要，而且在不同温度范围内的影响也不同。 由于低温塑炼时，主要依靠机械力使分子链断裂，所以在像章区域内（天然胶低于110℃）随温度升高，生胶粘度下降，塑炼时受到的作用力较小，以致塑炼效果反而下降。 相反，高温塑炼时，主要是氧化裂解反应起主导作用，因而塑炼效果在高温区（天然胶高于110℃）将随温度的升高而增大，所以温度对塑炼起着促进作用。各种橡胶由于特性不同，对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样，但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。由前已知，不论低温塑炼还是高温塑炼，使用化学增塑剂皆能提高塑炼效果。接受剂型增塑剂，如苯醌和偶氮苯等，它们在低温塑炼时起游离基接受剂作用，能使断链的橡胶分子游离基稳定，进而生成较短的分子；引发剂型增塑剂，如过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈等，它们在高温下分解成极不稳定的游离基，再引发橡胶分子生成大分子游离基，并进而氧化断裂。此外，如硫醇类及二邻苯甲酰胺基苯基二硫化物类物质，它们既能使橡胶分子游离基稳定，又能在高温下引发橡胶形成游离基加速自动氧化断裂，所以，这类化学增塑剂称为混合型增塑剂或链转移型增塑剂。 2、塑炼工艺 生胶在塑炼前通常需进行烘胶、切胶、选胶和破胶等处理。烘胶是为了使生胶硬度降低以便切胶，同时还能解除结晶。烘胶要求温度不高，但时间长，故需注意不致影响橡胶的物理机械性能；例如天然胶烘胶温度一般为50~60℃，时间则需长达数十小时。生胶自烘房中取出后即切成10~20公斤左右的大块，人工选除其杂质后再用破胶机破胶以便塑炼。按塑炼所用的设备类型，塑炼可大致分为三种方法。 1、开炼机塑炼 其优点是塑炼胶料质量好，收缩小，但生产效率低，劳动强度大。此法适宜于胶料变化多和耗胶量少的工厂。 开炼钢机塑炼属于低温塑炼。因此，降低橡胶温度以增大作用力是开炼机塑炼的关键。与温度和机械作用有关的设备特性和工艺条件都是影响塑炼效果的重要因素。 为了降低胶温，开炼钢机的辊筒需进行有效的冷却，因此辊筒设有带孔眼的水管，直接向辊筒表面喷水冷却以降低辊筒需进行有效的冷却，这样可以满足各种胶料塑炼时对辊温的基本要求。此外，采用冷却胶片的方法也是有效的，例如使塑炼形成的胶片通过一较长的运输带（或导辊）经空气自然冷却后再返回辊上，以及薄通塑炼（缩小辊距，使胶片变薄，以利于冷却）皆可。分段塑炼的目的也是为了降低胶温，其操作是将全塑炼过程分成若干段，来完成，每段塑炼后生胶需充分停放冷却。塑炼一般分为2~3段，每段停放冷却4~8小时。胶温随塑炼时间的延长而增高，若不能及时冷却，则生胶可塑性仅在塑炼初期显著提高，随后则变化很少，这种现象是由于生胶温度升高而软化，分子易滑动和机械降解效率降低所致。胶温高还会产生假可塑性，一旦停放冷却后，可塑性又降低。两个辊筒的速比愈大则剪切作用愈强；因此，塑炼效果愈好。缩小辊间距也可以增大机械剪切作用，提高塑炼效果。 2、密炼机塑炼（高温、间断） 密炼机塑炼的生产能力大，劳动强度较低、电力消耗少； 1 / 5

橡胶配方与各性能的关系

橡胶性能与配方的关系 不同的橡胶产品对胶料的物性都有不同的要求，同时对生产这些产品时胶料的工艺性能（加工性能）也需要不同的要求。所谓的工艺性也就是生产这些橡胶产品的过程不能达到理想的状态，做出来的橡胶产品也就很难做到性能理想化、经济效益最大化。一句话，无论你要求橡胶产品有什么样的物性要求，也不管你的要求是高还是低，如果工艺性能无法满足要求（实现要求的过程无法满足），那么你就很难顺利的去生产。 不多赘述，该贴将和大家一起谈论各橡胶工艺性能受配方的影响及关系。 一、混炼性能 1.各种成分对混炼效果的影响 主要分析配方中各种填料、化学药品、操作油等配合成分混入橡胶中的难易性、分散性。它主要由这些配合成分与橡胶之间的互溶性的高低、浸润性的大小来决定。 胶料混炼工艺设计的好坏评价方法之一就是各种成分是否可以在橡胶中能够迅速的分散；混炼效果的好坏，则可以通过各种成分在橡胶中能否均匀分散其中来衡量。这两个指标都主要取决于配合成分与橡胶之间的互溶性、浸润性。 “互溶性”这个词大家可能会认为橡胶那么大的分子怎么可能溶解在各种配合成分里很多配方里，应该是配合成分溶解在橡胶里才对。其实，所谓的溶质、溶剂也是相对的，量少的惯称为溶质，量多的则为溶剂，习惯性的认为溶质溶解在溶剂中，如果“溶质”的量比“溶剂”的量大很多的话，那就是“溶剂”溶解在“溶质”中。所以，也就可以理解为互溶性了。为了能让胶料达到多种综合性能都很优异的效果，很多配方用到的橡胶都不止一种，可能2、3、4、5种橡胶并用，这就涉及到这些橡胶之间的互溶性（也许橡胶之间的互溶性大家更好理解一些）。混炼后的胶料如果电镜图片里显示各相之间没有明显的分离、橡胶之间、橡胶与各配合成分之间分散的非常均匀那就表明互溶性好，否则互溶性就差。互溶性差的配方体系所对应的胶料的各种物性也就不能得到好的体现。 其实，橡胶配合体系是不能像盐溶于水那样做到分子级的互溶性，一是因为橡胶是由不同分子量的高分子复杂体系组成，二是各种配合成分也不是简单的小分子化合物，三它们是固相之间的溶解性。橡胶对配合剂的浸润性也许更能清楚的解释混炼工艺及效果的好坏。 橡胶对配合成分的浸润性高低主要决定于配合成分自身的特性，当然与橡胶的性质也有关系。有机的、非极性的大多数化学样品（塑解剂、分散剂、操作油等软化剂、防老剂、

橡胶填料要求

橡胶制品对填料有哪些要求 时间:2012-05-02 10:52来源:未知作者:admin 点击: 145 次 1、一般要求 (1)补强填料粒子表面要有强的化学活性，能与橡胶产生良好的结合，能改善硫化胶的力学性能、耐老化性能和粘合性能。非补强填料粒子表面呈化学惰性，和橡胶不产生化学结合，不影响硫化胶的力学性能及耐候性、耐酸碱性和耐水性。 (2)有较高的化学纯度，细度要均匀，对橡胶有良好的湿润性和分散性。 (3)不易挥发，无臭、无味、无毒，有较好的贮存稳定性。 (4)用于白色、浅色和彩色橡胶制品的填料，还要求不污染，不变色。 (5)价廉易得。 2、性能要求 (1)细度：一般说，补强填料颗粒越细，比表面积越大，和橡胶接触面积也越大，补强效果越好。非补强填料颗粒越细，加入橡胶后混炼效果越好。但必须分散均匀，如分散不均匀，即使颗粒很细，混炼效果亦不好。 (2)颗粒形状与晶型：填料颗粒形状以球形较好，片形或针形填料在硫化胶拉伸时容易产生定向排列，导致永久变形增大，抗撕裂性能降低。补强填料中炭黑和白炭黑为无定形，其他填料也有结晶型的。比如硅微粉虽与白炭黑化学成分均为二氧化硅，但前者为结晶型，后者为无定型。结晶型填料又分为异轴结晶和等轴结晶两种。同轴结晶x、y、z三轴相似，各向同性。异轴结晶x、y、z三轴有显著差异，各向异性在常用非金属矿物填料中，陶土、石墨、硅藻土属异轴结晶系。碳酸钙为等轴结晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡胶制品，不宜用异轴结晶系物质作补强填料。 (3)表面性质：粉体填料混入橡胶，其粒子被橡胶分子包围，粒子表面被橡胶湿润的程度对补强效能有很大影响。不易湿润的颗粒，在橡胶中不易分散，容易结团，降低其补强效能。这种状况可以通过添加某些有助于增加湿润的物质得以改善。例如补强效能很小的碳酸钙，加入脂肪酸后，降低了表面张力，增加了湿润程度，提高了补强效果。 炭黑是橡胶的主要补强填料，其成分90%～99%是元素碳，其余是少量挥发分和水分。在炭黑生产过程中，其表面吸附或结合了少量羧基、醌基、酚基、内酯基等化学基团。过去曾经认为炭黑的补强效能仅取决于其粒径(比表面积)大小及结构性，而与其表面的化学性质无关。近年来大量研究结果表明，炭黑粒子表面的化学基团在混炼过程中能与橡胶起化学反应，使结合胶增加，进而增进了硫化胶的力学性能和耐老化性能。 白炭黑粒子表面化学基团与炭黑完全不同。气相法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH，沉淀法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH及Si<(OH)：。 气相法白炭黑呈酸性，沉淀法白炭黑表面呈酸性或呈碱性。呈酸性会迟延硫化速度，呈碱性则会加快硫化速度。白炭黑表面微孔多，吸湿性强，对补强不利。用硅烷偶联剂对其表面进行改性处理，能克服其弊端，改善其补强性能。对非金属矿物粉体填料进行表面改性处理，也有很好的应用效果

橡胶用填料简介

最常用的就是炭黑了,具有补强和填充做用,还有很多材料都在做补强的同时也可以降低成本做填充料,更多详细资料建议你到talktpe 橡塑弹性体论坛内有专业免费的资料和团队为你服务 1.1 炭黑 炭黑是一种用途广泛的化工产品，可用于橡胶、树脂、印刷油墨、涂料、电线电缆、电池、纸张、铅笔、颜料等产品。炭黑最主要的用途是用于制造轮胎及各种橡胶制品。全球炭黑约有70%用于轮胎，20%用于其他橡胶制品，其余不到10%用于塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业。而在橡胶制品的分额中，一半用于制造汽车零部件，如V带和减震橡胶等。因此，大约有80%的炭黑是消耗在汽车工业上的。 从总体上讲，世界炭黑工业已进入成熟期，其生产技术主要朝着单炉能力/规模、炭黑产品专用化、综合节能降耗和环保安全等几个方向发展。 (1)高性能和低滞后损失炭黑 为了适应轮胎产品的发展，特别是高性能轮胎和绿色轮胎的需求，国外各大炭黑公司开发了许多高性能和低滞后损失炭黑新品种。所谓高性能炭黑，其共同的特征是：粒径小、结构适宜、聚集体分布尺寸较窄、表面活性高。而低滞后损失炭黑共同的特征是：结构高、聚集体尺寸分布较宽、表面活性高。其中，有些开发较早的品种，如N134和N358已经纳入ASTMD1765标准，并已被轮胎厂广泛采用。近几年研究开发的新品种，既未纳入ASTM标准，也未公布其化学指标，只有部分产品在生产厂家的产品目录中，可以看到其应用性能方面的说明，这些新品种目前正在推广应用。 (2)纳米结构炭黑 低滞后损失炭黑是开发的重点，这是由炭黑的下游产业——轮胎工业开发“绿色轮胎”的发展趋势所决定的。只要炭黑企业和轮胎企业紧密合作，低滞后损失炭黑将进入规模化应用阶段。 纳米级炭黑用经过改进的炉法工艺制造。与传统的ASTM炭黑相比，纳米级炭黑具有更高的表面粗糙度和更大的表面活性。较大表面活性主要与高度无序交联的较小结晶粒子有关。这种结晶粒子具有大量的棱边，使其成为具有特别高表面能的活性场，活性场会使炭黑与聚合物之间产生很强的机械/物理化学作用。提高填充剂与聚合物的相互作用可降低动态变形下的滞后损失和生热。填充52份ASTMN356炭黑和相应的E-1670纳米级炭黑的载重汽车轮胎天然橡胶胎面胶可大幅度降低滞后损失和生热，从而降低滚动阻力。由于纳米级炭黑的DBP 值较低，所以，硫化胶的300%定伸应力稍低。 (3)导电炭黑 由于导电/静电特性是众多橡胶制品所要求的基本性能，因此，导电炭黑的开发前景不容忽视。导电炭黑的开发主要沿橡胶用导电炭黑和塑料用导电炭黑两大系列方向发展。 (4)色素炭黑

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择 丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESＢR）和溶聚丁苯橡胶(SSBＲ)两大类。从聚合机理来看,ESBＲ是自由基聚合，而SSBR是采用阴离子活性聚合。ＥＳBＲ的发展已过鼎盛时期，而SSBR的发展目前正处于稳步上升阶段。 2.1 丁苯橡胶的分类及品种 2.1.1 乳聚丁苯橡胶的生产工艺 乳聚丁苯橡胶（ＥSBR)的生产历史悠久,乳聚丁苯橡胶是通过自由基聚合得到的，在2０世纪5０年代以前，均是高温丁苯橡胶，１９37年由德国Fａrben公司首先实现工业化,它是当前合成橡胶中生产能力最大的品种。50年代初才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。羧基丁苯橡胶是在丁苯橡胶聚合过程中加入少量(１～３％)的丙烯酸类单体共聚而制成。其力学性能和耐老化性能等较丁苯橡胶好。但这种橡胶吸水后容易早期硫化,工艺上不易掌握。高苯乙烯丁苯橡胶是将苯乙烯含量为85～8７％的高苯乙烯树脂胶乳与丁苯橡胶（常用SBR15０0)胶乳以一定比例混合后经共凝得到的产品。…… １、工艺流程简述 原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氢相液,在多台串联聚合釜中于５~８℃，在有氧化还原催化体系的水乳液介质存在下，进行自由基共聚合反应。介质中除水、乳化剂外，有引发剂、活化剂、分子量调节、电解质等助剂。当聚合反应6~10小时，聚合转化率达6０~6２%时,可加入终止剂使聚合反应终止。所得胶乳经闪蒸脱气工序回收未反应的丁二烯和苯乙烯单体后，再加入防老剂和高分子凝聚剂,……

低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图2.1所示。 图２.１乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程图 …… 如生产充油胶，则需在胶乳中加入定量的高芳烃油或环烷烃油，充分混合后,送去凝聚,后续工序同上。 表２.1 典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方表 ２、聚合配方及聚合工艺条件 …… 3、主要生产设备 乳聚丁苯橡胶生产过程中主要设备是聚合釜闪蒸槽、脱气塔和后处理工序通用的“两机”(挤压脱水机和膨胀干燥机组）。 目前国内采用的聚合釜体积有1２、20、3０、４５m３等多种,每条聚合生产线在4.０～4.５万吨/年,需配备聚合釜1６～２0台。釜径为２500~3１０0mm、径/高为1/1.０～1.8、换热总面积为１13～160 m3（单位体积换热为3.56~3．７8ｍ2／ｍ３），搅拌浆型为框式或布鲁马金式，釜电机功率为30～４5千瓦,搅拌转数为7３～100转／分。闪蒸槽为卧式，材质碳钢,最好用玻璃衬里。脱气塔为筛

橡胶加工图文全过程

橡胶加工图文全过程Newly compiled on November 23, 2020

橡胶加工图文全过程 1.割胶： 胶乳贮藏在树皮韧皮部的乳管里，把树皮割开，牛奶般的胶乳靠着乳管本身及其周围薄细胞的膨压作用，就会不断地流出来。割胶一般是凌晨4点左右，这个时候温度比较低，胶树体内水分饱满，细胞的膨压作用是一天中最大的，它排胶就比较流畅，因此清晨割胶产量高。 2.收胶： 不同季节、不同品种，排胶时间的长短有很大差异，当绝大部分胶树已经断滴时便可收胶，必须在太阳升出来前完成收胶工作。收集碗内的鲜胶乳后树上留下的胶线及胶杯中剩余的凝胶。它一般可制成l0号、20号标准橡胶，薄褐绉胶片，混合绉胶片和充油橡胶等产品。 3.胶乳净化： 胶乳净化是通过过滤、离心分离（如图）、自然沉降等方法除去胶乳中的杂质。橡胶中的杂质，会使橡胶制品的性能降低。如不耐撕裂、不耐磨耗、生热高、轮胎脱层等。对于标准胶来说，杂质含量是一项主要的指标。因此，胶乳净化是确保提高橡胶质量的关键措施。 4.胶乳凝固： 在凝固槽中导入净化后的胶乳加酸凝固。这种加酸凝固工艺目前使用较为普遍，是影响质量的重要环节之一。胶乳的凝固方法、凝固浓度、凝块熟化时间等会影响制得橡胶的塑性保持率。橡胶可塑性对橡胶制品生产的工艺操作有着重要意义。 5.压薄、压绉： 把凝固的胶乳通过机械滚压，脱水变为较薄，厚度一致的凝块。这增加了胶片的表面积，缩短干燥时间。同时使胶料的强度增加和得到初步造型的目的，有利于保证胶料进一步加工的质量，提高生产效率。 6.造粒： 胶料经锤磨机造粒，所得粒子形状不规则，有孔隙，表面粗糙，使得胶料的后续过程干燥、包装等操作条件得到改善。通过造粒，使胶料物理性能和堆积比重得到较大提高。节约运输、储存、包装空间，使加工后橡胶的商品价值和市场竞争力得到提升。 7.干燥：

各种橡胶的密度

各种橡胶的密度 0.8 硅橡腔 1.19～1.35 增塑聚氯乙烯(大约含有40%增塑剂) 0.83 聚甲基戊烯 1.20～1.22 聚碳酸酯(双酚A型) 0.85～0.91 聚丙烯 1.20～1.26 交联聚氨酯 0.89～0.93 高压(低密度)聚乙烯 1.26～1.28 苯酚甲醛树脂(未填充) 0.91～0.92 1-聚丁烯 1.26～1.31 聚乙烯醇 0.9～0.93 聚异丁烯 1.25～1.35 乙酸纤维素 0.92～1.00 天然橡胶 1.30～1.41 苯酚甲醛树脂(填充有机材料：纸，织物) 0.92～0.98

低压(高密度)聚乙烯 1.30～1.40 聚氟乙烯 1.01～1.04 尼龙12 1.34～1.40 赛璐珞 1.03～1.05 尼龙11 1.38～1.41 聚对苯二甲酸乙二醇酯 1.04～1.06 (ABS) 1.38～1.50 硬质PVC 1.04～1.08 聚苯乙烯 1.41～1.43 聚氧化甲烯(聚甲醛) 1.05～1.07 聚苯醚 1.47～1.52 脲-三聚氰胺树脂(加有有机填料) 1.06～1.10 苯乙烯-丙烯腈共聚物 1.47～1.55 氯化聚氯乙烯 1.07～1.09 尼龙610 1.50～ 2.00 酚醛塑料和氨基塑料(加有无机填料) 1.12～1.15 尼龙6 1.70～1.80 聚偏二氟乙烯

1.13～1.16 尼龙66 1.80～ 2.30 聚酯和环氧树脂(加有玻璃纤维) 1.10～1.40 环氧树脂，不饱和聚酯树脂 1.86～1.88 聚偏二氯乙烯 1.14～1.17 聚丙烯腈 2.10～2.20 聚三氟-氯乙烯 1.15～1.25 乙酰丁酸纤维素 2.10～2.30 聚四氟乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 1.17～1.20 聚乙酸乙烯酯 橡胶是混合物，只有当各方面因素确定后密度材确定，下面为你提供一下常用橡胶的的密度吧：NR：0.9～0. 95，IR：0.92～0.94，SBR：0.92～0.94，BR：0.91～0.94，CR：1.15～1.3，IIR：0.91～0.93，NBR：0.9 6～1.2，EPDM：0.86～0.87。而一般的橡胶的密度都是在1.3左右，当填料密大时，也有达到1.6的，下面是一些橡胶的密度，供参考：（NBR）：1.25左右；

橡胶生产技术工艺

橡胶生产技术工艺 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

丁腈橡胶的生产工艺与技术进展

丁腈橡胶的生产工艺与技 术进展 Prepared on 24 November 2020

丁腈橡胶的生产工艺与技术进展 丁腈橡胶的生产工艺 2.1.1 丁腈橡胶的生产工艺 工业上生产丁腈橡胶采用连续或间歇式乳液聚合工艺，按聚合温度不同，分为热法聚合与冷法聚合两类。冷法聚合的反应温度一般控制在5～15℃，热法聚合则为30～50℃。冷法聚合通常采用连续聚合工艺，热法聚合通常采用间歇聚合工艺。目前世界上生产厂家，如朗盛公司、美国Lion Copolymer公司、日本瑞翁公司以及日本合成橡胶公司都采用低温乳聚法。产品类型包括固体丁腈橡胶（固体NBR）、氢化丁腈橡胶（HNBR）、粉末丁腈橡胶（PNBR）、羧基丁腈橡胶（XNBR）以及丁腈橡胶胶乳（NBR胶乳）等。 目前世界各国丁腈橡胶生产工艺流程多采用冷法乳液聚合连续生产，其工艺过程与丁苯橡胶类似。主要包括原料配制、聚合、单体回收、胶乳贮存及掺混、胶乳凝聚、干燥及压块包装等工序。 ①生产时，先将一定比例的丁二烯、丙烯腈混合均匀，制成碳氢相。在乳化剂中加入氢氧化钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、软水等制成水相，并配制引发剂等待用。 ②将碳氢相和水相按一定比例混合后送入乳化槽，在搅拌下经充分乳化后送入聚合釜。 ③在聚合釜内直接加入引发剂，进行聚合反应，反应热量由列管内液氨蒸发排出。温度控制在30℃或5℃时，转化率可维持在70%～85%。

④而后分批加入调节剂，以调节橡胶的分子量。聚合反应进行至规定转化率时，加入终止剂终止反应，并将胶浆卸入中间贮槽。 ⑤经过终止后的胶浆，送至脱气塔，经三级闪蒸脱除未反应的丁二烯，然后再借水蒸汽加热真空脱出游离的丙烯腈。 ⑥丁二烯经压缩升压后循环使用，丙烯腈经回收处理后再使用。 ⑦经脱气后的胶浆加入凝聚剂、防老剂及其它助剂后，过滤除去凝胶，用食盐水凝聚成颗粒胶，经水洗后挤压除去水分，再用干燥机干燥，然后包装即得成品橡胶。经干燥后的橡胶含水量应低于1%，成品丁腈橡胶一般每包重25千克。 合成丁腈橡胶使用的主要设备有：聚合釜、闪蒸塔、脱气塔、干燥箱、干燥机等。 2.1.2 丁腈橡胶的生产工艺优缺点 冷法（低温）乳液聚合的丁腈橡胶在加工性能上优于高温乳液聚合的丁腈橡胶。冷法乳液聚合工艺优点： 1、以水为分散介质，价廉安全； 2、聚合体系粘度低，易传热，反应温度易控制； 3、尤其适宜于直接使用乳胶的场合。 工艺缺点： 1、产品中留有乳化剂等，影响产品电性能等； 2、要得到固体产品时，乳液需经过凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序，成本较高。

橡胶配方与各种物性之间的关系

“炼胶工人”胶友对《橡胶配方与各种物性之间的关系》进行了针对性的分享，非常感谢他的指点！ 不同的橡胶产品对胶料的物性都有不同的要求，同时对生产这些产品时胶料的工艺性能（加工性能）也需要不同的要求。所谓的工艺性也就是生产这些橡胶产品的过程不能达到理想的状态，做出来的橡胶产品也就很难做到性能理想化、经济效益最大化。一句话，无论你要求橡胶产品有什么样的物性要求，也不管你的要求是高还是低，如果工艺性能无法满足要求（实现要求的过程无法满足），那么你就很难顺利的去生产。 不多赘述，该贴将和大家一起谈论各橡胶工艺性能受配方的影响及关系。 一、混炼性能 1.各种成分对混炼效果的影响 主要分析配方中各种填料、化学药品、操作油等配合成分混入橡胶中的难易性、分散性。它主要由这些配合成分与橡胶之间的互溶性的高低、浸润性的大小来决定。 胶料混炼工艺设计的好坏评价方法之一就是各种成分是否可以在橡胶中能够迅速的分散；混炼效果的好坏，则可以通过各种成分在橡胶中能否均匀分散其中来衡量。这两个指标都主要取决于配合成分与橡胶之间的互溶性、浸润性。 “互溶性”这个词大家可能会认为橡胶那么大的分子怎么可能溶解在各种配合成分里很多配方里，应该是配合成分溶解在橡胶里才对。其实，所谓的溶质、溶剂也是相对的，量少的惯称为溶质，量多的则为溶剂，习惯性的认为溶质溶解在溶剂中，如果“溶质”的量比“溶剂”的量大很多的话，那就是“溶剂”溶解在“溶质”中。所以，也就可以理解为互溶性了。为了能让胶料达到多种综合性能都很优异的效果，很多配方用到的橡胶都不止一种，可能2、3、4、5种橡胶并用，这就涉及到这些橡胶之间的互溶性（也许橡胶之间的互溶性大家更好理解一些）。混炼后的胶料如果电镜图片里显示各相之间没有明显的分离、橡胶之间、橡胶与各配合成分之间分散的非常均匀那就表明互溶性好，否则互溶性就差。互溶性差的配方体系所对应的胶料的各种物性也就不能得到好的体现。 其实，橡胶配合体系是不能像盐溶于水那样做到分子级的互溶性，一是因为橡胶是由不同分子量的高分子复杂体系组成，二是各种配合成分也不是简单的小分子化合物，三它们是固相之间的溶解性。橡胶对配合剂的浸润性也许更能清楚的解释混炼工艺及效果的好坏。 橡胶对配合成分的浸润性高低主要决定于配合成分自身的特性，当然与橡胶的性质也有关系。有机的、非极性的大多数化学样品（塑解剂、分散剂、操作油等软化剂、防老剂、硫化体系等)都易溶解在橡胶里，被橡胶浸润。无机的氧化物、盐类、各种土等则不易被橡胶浸润。相似相容原理也解释了这些现象。 各种有机化学药品，塑解剂、分散剂、塑分、防老剂、促进剂、SA包括各种硫化都易混入橡胶中，而且加入的量比较少，这里就不对它们多加分析。 填料一般可以分为亲水性的和疏水性的两种。氧化锌、氧化镁等无机氧化物及硫酸钡、硫酸镁、轻钙、重钙等盐类由于是极性的、亲水性的，在混炼时容易产生负电荷，而橡胶也存在同样的情况，所以二者便会相互排斥，所以难以分散橡胶之中。陶土、云母、滑石粉、高岭土等虽然也是无机的、极性的，与橡胶之间的形成的界面亲和力小，虽不易被橡胶浸润，但是由于这些材料的粒径比较大且结构性比较低，混入橡胶的速度还是比较快的，分散的效果也可以接收，但补强性都比较差。白炭黑虽然是亲水性的，但它的粒径非常小、结构性高、视密度小、易飞扬，且容易产生静电，使得它很难混入橡胶中。炭黑是最典型的

橡胶生产工艺流程

橡胶生产工艺流程 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

【乳胶网-】 1.基本工艺流程 伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→修整→检验 2.原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工： 1.基本工艺流程 伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验 2.原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。 在原材料准备过程中，配料必须按照称量准确。为了使生胶和配合剂能相互均匀混合，需要对某些材料进行加工： 生胶要在60--70℃烘房内烘软后，再切胶、破胶成小块； 块状配合剂如石蜡、硬脂酸、松香等要粉碎； 粉状配合剂若含有机械杂质或粗粒时需要筛选除去； 液态配合剂（松焦油、古马隆）需要加热、熔化、蒸发水分、过滤杂质；

填料在橡胶中的应用

橡胶工业大量使用填料作配合剂，其用量仅次于橡胶耗用量。补强填料用于橡胶，不仅能提高橡胶制品的强度，而且能改善胶料的加工性能，并赋予制品良好的耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油等多种性能，可延长制品的使用寿命。非补强填料用于橡胶，主要起填充增容作用，某些品种也兼有隔离、脱模或着色的作用。 1、一般要求 (1)补强填料粒子表面要有强的化学活性，能与橡胶产生良好的结合，能改善硫化胶的力学性能、耐老化性能和粘合性能。非补强填料粒子表面呈化学惰性，和橡胶不产生化学结合，不影响硫化胶的力学性能及耐候性、耐酸碱性和耐水性。 (2)有较高的化学纯度，细度要均匀，对橡胶有良好的湿润性和分散性。 (3)不易挥发，无臭、无味、无毒，有较好的贮存稳定性。 (4)用于白色、浅色和彩色橡胶制品的填料，还要求不污染，不变色。 (5)价廉易得。 2、性能要求 (1)细度：一般说，补强填料颗粒越细，比表面积越大，和橡胶接触面积也越大，补强效果越好。非补强填料颗粒越细，加入橡胶后混炼效果越好。但必须分散均匀，如分散不均匀，即使颗粒很细，混炼效果亦不好。 (2)颗粒形状与晶型：填料颗粒形状以球形较好，片形或针形填料在硫化胶拉伸时容易产生定向排列，导致永久变形增大，抗撕裂性能降低。补强填料中炭黑和白炭黑为无定形，其他填料也有结晶型的。比如硅微粉虽与白炭黑化学成分均为二氧化硅，但前者为结晶型，后者为无定型。结晶型填料又分为异轴结晶和等轴结晶两种。同轴结晶x、y、z三轴相似，各向同性。异轴结晶x、y、z三轴有显著差异，各向异性在常用非金属矿物填料中，陶土、石墨、硅藻土属异轴结晶系。碳酸钙为等轴结晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡胶制品，不宜用异轴结晶系物质作补强填料。 (3)表面性质：粉体填料混入橡胶，其粒子被橡胶分子包围，粒子表面被橡胶湿润的程度对补强效能有很大影响。不易湿润的颗粒，在橡胶中不易分散，容易结团，降低其补强效能。这种状况可以通过添加某些有助于增加湿润的物质得以改善。例如补强效能很小的碳酸钙，加入脂肪酸后，降低了表面张力，增加了湿润程度，提高了补强效果。炭黑是橡胶的主要补强填料，其成分90%～99%是元素碳，其余是少量挥发分和水分。在炭黑生产过程中，其表面吸附或结合了少量羧基、醌基、酚基、内酯基等化学基团。过去曾经认为炭黑的补强效能仅取决于其粒径(比表面积)大小及结构性，而与其表面的化学性质无关。近年来大量研究结果表明，炭黑粒子表面的化学基团在混炼过程中能与橡胶起化学反应，使结合胶增加，进而增进了硫化胶的力学性能和耐老化性能。白炭黑粒子表面化学基团与炭黑完全不同。气相法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH，沉淀法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH及Si<(OH)：。气相法白炭黑呈酸性，沉淀法白炭黑表面呈酸性或呈碱性。呈酸性会迟延硫化速度，呈碱性则

青岛科技大学《橡胶及塑料加工工艺》复习重点

名词解释 链段：链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。 共聚物：由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。 近程结构：一个或几个结构单元的化学组成、空间结构及其与近程邻近基团间的键接关系。 远程结构：相距较远的原子（团）间在空间的形态及其相互作用。 取向态结构：由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。 聚集态结构：高分子材料中分子链与链间的排列与堆砌结构。 构象：分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排列。 构型：在立体化学中，因分子中存在不对称中心而产生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关系。 松弛时间：黏弹性材料作松弛试验时，应力从初始值降至1／e(=0.368)倍所需的时间。 普弹性：材料瞬时产生的由内能变化导致的可逆小形变的特性 高弹性：小应力作用下由于高分子链段运动而产生很大的可逆形变的性质。所产生的形变称为高弹形变。 强迫高弹性：玻璃态高分子在大应力作用下由熵变导致的大形变，升温后可回复。 玻璃化转变温度：是玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度 粘流温度：Tf为高弹态与粘流态间的转变温度，叫做粘流温度或软化温度 力学松弛：由分子运动的松弛特性导致的高分子力学性能也具有时间依赖性的特性。 蠕变：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象 应力松弛：恒温恒应变下，材料内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象。 滞后现象：聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象称为滞后现象 内耗：聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，使机械能转变为热能的现象。 流变性：物质在外力作用下的变形和流动性质,主要指加工过程中应力，形变，形变速率和粘度之间的联系 剪切变稀流体：流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐下降的流体 挤出胀大：挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象。 切力增稠流体：流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐增大的流体。 熔融指数：表示塑胶材料加工时的流动性的数值 门尼粘度：反映橡胶加工性能的好坏和分子量高低及分布范围宽窄的数值 可塑度：是指被测试样在一定外力作用下产生压缩形变的大小和除去外力后保持形变的能力。 高分子的基本概念、高分子的结构 1. 高分子有何特征? （1）分子量很高或分子链很长，这是高分子化合物最根本的特点。 （2）高分子是由很大数目的结构单元通过共价键相连接而成（均聚物，共聚物） （3）高分子的结构具有不均一性（多分散性） （4）大多数高分子的分子链具有一定的柔顺性 2. 试分析线型、支链型、交联型高分子的结构和性能特点? 线型：形状：整条高分子犹如一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可舒展成直线，这取决于高分子链本身的柔性及所处的外部条件。通常各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。特点：既可溶解又可熔融，易于加工成型。 支链型：链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。其主链上带有长短不一的支链，支链的形状有星型、梳型、无规支链型等几种。特点：与线形大分子相比，带短支链的高聚物更易溶解和熔融，且机械强度低此外，支链型高聚物大分子上有叔碳原子，其反应活性高，所以热稳定性差，易老化变硬变脆。 交联型：高分子链之间通过支链或某种化学键相键接，形成的三维网状大分子热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。特点：若分子间形成网状结构，则整个高聚物可看成一个大分子，既不溶解也不熔融，只能熔胀。随着分子间交联程度的增加，材料的弹性降低，但机械强度和硬度都增加 3. 以丁二烯和苯乙烯共聚物为例，说明单体共聚方式对高聚物性能的影响。 1）75%的丁二烯和25%的苯乙烯无规共聚，共聚物具有良好的弹性，是丁苯橡胶； 2）20%的丁二烯和80%的苯乙烯接枝共聚，共聚物是韧性很好的耐冲击PS塑料；

硅微粉填料在橡胶产品的作用及用量选择

硅微粉填料在橡胶产品的作用及用量选择 橡胶产业大量使用填料作配合剂，其用量仅次于橡胶耗用量。补强填料用于橡胶，不仅能进步橡胶制品的强度，而且能改善胶料的加工性能，并赋予制品良好的耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐冷、耐油等多种性能，可延长制品的使用寿命。非补强填料用于橡胶，主要起填充增容作用，某些品种也兼有隔离、脱模或着色的作用。 橡胶产品对硅微粉填料的要求 1、对硅微粉填料的一般要求 (1)补强填料粒子表面要有强的化学活性，能与橡胶产生良好的结合，能改善硫化胶的力学性能、耐老化性能和粘合性能。非补强填料粒子表面呈化学惰性，和橡胶不产生化学结合，不影响硫化胶的力学性能及耐候性、耐酸碱性和耐水性。 (2)有较高的化学纯度，细度要均匀，对橡胶有良好的湿润性和分散性。 (3)不易挥发，无臭、无味、无毒，有较好的贮存稳定性。 (4)用于白色、浅色和彩色橡胶制品的填料，还要求不污染，不变色。 (5)价廉易得。 2、对硅微粉填料的性能要求 (1)细度：一般说，补强填料颗粒越细，比表面积越大，和橡胶接触面积也越大，补强效果越好。非补强填料颗粒越细，加进橡胶后混炼效果越好。但必须分散均匀，如分散不均匀，即使颗粒很细，混炼效果亦不好。 (2)颗粒外形与晶型：填料颗粒外形以球形较好，片形或针形填料在硫化胶拉伸时轻易产生定向排列，导致永久变形增大，抗撕裂性能降低。补强填料中炭黑和白炭黑为无定形，其他填料也有结晶型的。比如硅微粉虽与白炭黑化学成分均为二氧化硅，但前者为结晶型，后者为无定型。结晶型填料又分为异轴结晶和等轴结晶两种。同轴结晶x、y、z三轴相似，各向同性。异轴结晶x、y、z三轴有明显差异，各向异性在常用非金属矿物填料中，陶土、石墨、硅藻土属异轴结晶系。碳酸钙为等轴结晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡胶制品，不宜用异轴结晶系物质作补强填料。 (3)表面性质：粉体填料混进橡胶，其粒子被橡胶分子包围，粒子表面被橡胶湿润的程度对补强效能有很大影响。不易湿润的颗粒，在橡胶中不易分散，轻易结团，降低其补强效能。这种状况可以通过添加某些有助于增加湿润的物质得以改善。例如补强效能很小的碳酸钙，加进脂肪酸后，降低了表面张力，增加了湿润程度，进步了补强效果。