第8章 塑炼工艺
炼胶生产工艺规程.doc.
一、塑炼（一）塑炼工艺生胶因黏度过高或均匀性较差等缘故，往往难于加工。
将生胶进行一定的加工处理，使其获得必要的加工性能，这一加工过程称为塑炼。
1、塑炼的目的及基本原理（1）塑炼目的橡胶加工工艺对生胶可塑度有一定的要求。
不同种类的生胶其原始可塑度不同，不同用途的混炼胶要求其塑炼胶的可塑度不同。
橡胶可塑度与胶料工艺性能有密切的关系。
总之，塑炼的目的就是满足混炼工艺性能和制品性能对生胶可塑度的要求。
严格来说，经过充分塑炼的橡胶是一种改性橡胶，在混炼是能与活性填充剂（如碳黑等）和硫化促进剂发生化学反应，对硫化速度和结合凝胶生成量产生一定的影响。
生胶经过塑炼后质地均一，对硫化胶力学性能也有所改善。
因此，塑炼是橡胶加工中一项具有重要意义的工艺。
（2）塑炼的基本原理A、机械力作用B、氧的作用C、塑解剂的作用D、温度的影响E、胶料停放环境、时间的限制2、塑炼工艺（1）塑炼准备工艺A 、烘胶；天然橡胶烘胶温度一般为50~60℃，时间为24～36小时，冬天为36～72小时。
氯丁橡胶烘胶温度一般为24～40℃，时间为4～6小时。
B、洗胶：切胶前剥除胶外皮或用刷子清除或用水清洗表面砂粒及杂质，一面影响胶料质量。
C、切胶D、破胶：再生胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶不需破胶。
天然橡胶每卷重量一般不超过25公斤。
胶卷必须注明胶料代号。
（2）开炼机塑炼工艺①开炼机塑炼属于低温塑炼，温度一般在55℃以下，开炼机塑炼关键是降低的温度A、薄通塑炼：将辊距调至1毫米以下，开冷却水使辊筒冷却，将生胶靠大牙轮一端投入，使之通过辊筒间隙，让胶片直接落入胶盘，待辊筒上无堆积胶时，将盘内胶片扭转900重新投入辊隙间，反复8～12次以上，然后切割下片。
生胶下片后要及时冷却，以免降低塑炼效果。
冷却可在隔离剂中进行。
薄通塑炼的特点是冷却效果好（不包辊），不用割刀，对天然胶、合成胶均有效果，尤其是普通丁腈橡胶只有采用薄通法才能获得较好的塑炼效果。
B、包辊塑炼C、爬架子塑炼②影响开炼机塑炼的因素1、辊温辊温越低，塑炼效果越好。
橡胶工艺学教学大纲
橡胶工艺学教学大纲课程编号:0303101现代橡胶工艺学总学时:48(64*)Principles of Rubber Processing 总学分:3(4*) 课程性质:专业必修课开设学期及学时分配:高分子科学与工程专业本科第六学期，共16周，每周3学时;高分子科学与工程专业专科第四学期，共16周，每周4学时; 适用专业及层次:适用于高分子科学与工程专业的本科和专科学生先行、后继课程情况:先行课程:《高分子化学》、《高分子物理》等后继课程:《橡胶制品设计与制造》、《现代橡胶配方设计》、《轮胎设计与制造》推荐参考书:《橡胶工业手册》、《橡胶化学》、《橡胶工艺原理》、《橡胶化学与物理》一、课程目的与要求学完该课程，学生应该具有的知识和能力:1、具备橡胶配合和加工的基本知识，为后继课程、毕业设计、毕业后的工作打下坚实的理论基础;2、能独立地阅读并理解有关文献、资料，具有一定的分析与解决问题的能力;3、具有从事简单配方设计、工艺条件选定的能力。
二、课程内容与学时分配:绪论 ,1学时,,2学时*,1)橡胶的概念2)橡胶材料的特点3)橡胶性能的表征4)橡胶的用途5)该课程的主要内容6)橡胶的发展历史第一章生胶 ,7学时,,10学时*,第一节生胶的分类第二节天然橡胶1)天然橡胶的制造、分类与分级2)天然橡胶的组成、结构与性质3)合成聚异戊二烯橡胶4)反式聚异戊二烯橡胶5)天然橡胶的用途第三节丁苯橡胶1)丁苯橡胶的制造与分类2)丁苯橡胶的结构3)丁苯橡胶的性能4)丁苯橡胶的用途1第四节顺丁橡胶1)聚丁二烯橡胶的分类 2)顺丁橡胶的结构3)顺丁橡胶的性能4)顺丁橡胶的用途第五节乙丙橡胶1)乙丙橡胶的分类2)乙丙橡胶的结构3)乙丙橡胶的性能4)乙丙橡胶的用途第六节丁基橡胶1)丁基橡胶的分类2)丁基橡胶的结构3)丁基橡胶的性能4)丁基橡胶的用途第七节氯丁橡胶1)氯丁橡胶的分类2)氯丁橡胶的结构3)氯丁橡胶的性能4)氯丁橡胶的用途第八节丁腈橡胶1)丁腈橡胶的分类2)丁腈橡胶的结构3)丁腈橡胶的性能4)丁腈橡胶的用途第九节特种橡胶第十节热塑性弹性体第十一节液体橡胶第十二节粉末橡胶第十三节再生胶和胶粉第二章橡胶的硫化体系 ,6学时,,10学时*, 第一节概述1)硫化的定义2)硫化的发展历史3)硫化历程、硫化曲线及参数第二节无促进剂的硫黄硫化 1)硫黄的反应向2)不饱和橡胶分子链的反应性 3)无促进剂硫黄硫化胶的结构特点第三节有促进剂的硫黄硫化21)促进剂的分类2)各类促进剂的结构及作用特性 3)硫化机理4)硫载体硫化5)促进剂的发展方向6)防焦剂第四节各种硫黄硫化体系 1)普通硫黄硫化体系2)有效和半有效硫化体系 3)高温快速硫化体系4)平衡硫化体系第五节非硫黄硫化体系1)过氧化物硫化体系2)金属氧化物硫化体系3)树脂、醌类衍生物和马来酰亚胺硫化体系4)链增长硫化5)辐射硫化第六节硫化胶的结构与性能之间的关系1)交联密度的表征2)交联密度对性能的影响 3)交联键类型对性能的影响第三章补强与填充体系 ,5学时,,8学时*,第一节概述第二节炭黑的分类与命名第三节炭黑的结构1)炭黑的一次结构2)炭黑的二次结构3)炭黑结构度的测定第四节炭黑的基本性质1)炭黑的粒径2)炭黑的结构3)炭黑的表面形态4)炭黑的表面化学性质第五节炭黑对橡胶的补强 1)结合橡胶2)影响炭黑对橡胶补强性的因素第六节炭黑对橡胶加工性能的影响 1)包容橡胶2)炭黑对橡胶加工性能的影响第七节炭黑的补强机理3第八节白炭黑的补强1)白炭黑的分类2)白炭黑的结构3)白炭黑对橡胶力学性能和加工性能的影响第九节短纤维的补强第四章橡胶的老化及防护 ,5学时,,10学时*,第一节概述1)老化的定义2)橡胶老化的表现3)橡胶老化的原因4)橡胶老化的防护第二节橡胶的热氧老化1)橡胶热氧老化的机理2)影响橡胶热氧老化的因素 3)橡胶热氧老化的防护4)硫化胶的热氧老化第三节橡胶的臭氧老化1)橡胶臭氧老化的特点2)橡胶臭氧老化的机理3)影响橡胶臭氧老化的因素 4)橡胶臭氧老化的防护第四节橡胶的疲劳老化1)橡胶疲劳老化的机理2)橡胶疲劳老化的防护第五节橡胶防老剂的分类与特性第六节永固性防老剂第五章橡胶的增塑体系,2学时, 第六章其他配合体系,自学, 第一节阻燃体系第二节发泡体系第三节粘合体系第四节着色体系第七章弹性体的共混改性 ,4学时, 第一节概述1)共混的概念和目的2)共混物的制造方法第二节共混物的相容性和形态结构 1)相容性及影响因素2)形态结构的类型及影响因素4第三节配合剂在共混物中的分布 1)硫化剂在共混物中的分配 2)炭黑在共混物中的分配第四节共混物的共硫化第八章生胶的塑炼工艺,4学时, 第一节概述1)塑炼的定义2)塑炼的目的和要求第二节生胶塑炼的机理 1)生胶增塑的方法2)影响生胶塑炼的因素第三节机械塑炼工艺1)开炼机塑炼及影响因素 2)密炼机塑炼及影响因素 3)螺杆塑炼机塑炼及影响因素 4)塑炼后的补充加工5)可塑度的测定第九章混炼工艺 ,4学时, 第一节准备工艺1)原材料的检验与补充加工 2)油膏和母炼胶的制造 3)称量配合第二节混炼理论1)混炼胶结构2)炭黑的混炼过程3)混炼机理4)结合橡胶的作用5)表面活性剂的作用第三节混炼工艺1)开炼机混炼及影响因素 2)密炼机混炼及影响因素 3)混炼后的补充加工4)混炼胶的质量检验第十章压延工艺 ,4学时, 第一节压延原理1)压延时的受力分析2)滚筒的挠度与补偿3)最大供胶厚度4)压延的粘弹效应及影响因素55)压延效应及影响因素第二节压延工艺1)压延工艺准备2)压片3)贴合4)压型5)纺织物挂胶6)钢丝帘布的压延7)压延半成品的质量检验第十一章挤出工艺 ,3学时, 第一节橡胶挤出机1)橡胶挤出机的分类2)橡胶挤出机的结构第二节挤出原理1)挤出机的喂料2)胶料在挤出机中的流动第三节挤出机的生产能力第四节口型设计第五节挤出工艺1)热喂料挤出工艺2)冷喂料挤出工艺3)胎面和内胎的挤出工艺第十二章硫化工艺 ,3学时,第一节正硫化及其测定方法第二节硫化条件的选取和确定第三节硫化方法1)硫化介质2)硫化方法三、说明带*部分适用于专科。
生胶的塑炼工艺
生胶的塑炼工艺摘要：生胶的塑炼原理、目的、要求和影响塑炼的因素及应用。
生胶和混炼胶可塑度的测定通常有三种方法：压缩法、旋转扭力法和压出法。
关键词：塑炼；设备；开炼机；塑炼方法；塑炼工艺一、塑炼的定义1、生胶塑炼的描述：橡胶的弹性给工艺加工带来很大的困难，必须把生胶由弹性状态变为可塑性状态，这个过程称之为塑炼；塑炼的方法有，开炼机低温塑炼，密炼机和螺杆挤出机高温塑炼，添加塑解剂塑炼。
这期间要注意，橡胶的可塑性不宜太大，太大会使橡胶制品的机械强度降低，永久变形增大，耐老化性、耐磨性和弹性降低，因此要防止生胶塑炼过渡，要在满足工艺性能前提的要求下，使之具有最适当的可塑性。
2、定义：通过机械应力、热、氧或加进某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。
3、塑性（可塑性）：橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说保持其变外形态的性质。
二．塑炼的目的和要求1．塑炼的目的减小弹性，提高可塑性；降低粘度；改善流动性；提高胶料溶解性和成型粘着性。
2．塑炼胶的质量要求（1）可塑度要适当应满足加工工艺要求，在此基础上应具有最小的可塑性。
过度塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨性等，而且会增加动力消耗。
塑炼程度：根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定。
如：供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海绵等用途的胶料，要求的可塑度较大，生胶的塑炼程度要高些。
供模压用的胶料，则要求可塑性宜小。
一般：胶管外层胶可塑度：0.3-0.35；胶管内层胶： 0.25-0.3；胎面胶： 0.22-0.24；胎侧胶： 0.35左右；海绵胶： 0.5-0.6；（2）塑炼均匀三、塑炼的设备及塑炼方法（以介绍开炼机）1、准备工艺（1）．烘胶NR烘胶温度一般在50-60℃，时间为24-36h，冬季加热时间为36-72h。
CR烘胶温度一般在24-40℃，时间为4-6h。
烘胶温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理机械性能。
（2）．切胶用切胶机将生胶切成小块，每块重量视胶种而异，NR每块10-20kg，CR每块不超过10kg。
塑炼工艺3—塑炼方法及影响因素
2．喂料速度 ． 喂料速度要适当而均匀。速度过快， 喂料速度要适当而均匀。速度过快， 胶料在机筒内的停留时间短，塑炼不均匀， 胶料在机筒内的停留时间短，塑炼不均匀， 出现夹生现象。速度太慢， 出现夹生现象。速度太慢，不仅降低生产 效率。 效率。 3．排胶孔隙大小 ． 排胶孔隙大小依胶料塑炼程度要求而 孔隙小，排胶速度和排胶量减小， 定。孔隙小，排胶速度和排胶量减小，胶 料可塑度偏大，生产效率降低。反之， 料可塑度偏大，生产效率降低。反之，出 胶孔隙加大，排胶量大，生产能力提高， 胶孔隙加大，排胶量大，生产能力提高， 但塑炼胶的可塑度偏低且不均匀。 但塑炼胶的可塑度偏低且不均匀。
五．塑炼后的补充加工 1．压片或造粒 ． 2．冷却与干燥 ． 3．停放 ． 干燥后的胶片按规定堆放4~8h以上才 干燥后的胶片按规定堆放 以上才 能恭下道工序使用。 能恭下道工序使用。 4．质量检验 ．
常用橡胶的塑炼特性
一．橡胶塑炼难易的原因 1．NR塑炼容易的原因 ． 塑炼容易的原因 （1）大分子中存在甲基和双键的共轭效应， ）大分子中存在甲基和双键的共轭效应， 键能降低，易断裂； 键能降低，易断裂； （2）分子量大，易断链； ）分子量大，易断链； （3）大分子断链后生成的自由基稳定性高； ）大分子断链后生成的自由基稳定性高； （4）大分子氧化生成的氢过氧化物分解导致 ） 大分子链断裂破坏。 大分子链断裂破坏。
塑炼方法及影响因素
一．准备工艺 1．烘胶 ． NR烘胶温度一般在 烘胶温度一般在50~60℃，时间为 烘胶温度一般在 ℃ 24~36h，冬季加热时间为 ，冬季加热时间为36~72h。 。 CR烘胶温度一般在 烘胶温度一般在24~40℃，时间为 烘胶温度一般在 ℃ 时间为4~6h。 。 烘胶温度不宜过高， 烘胶温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理 机械性能。 机械性能。 2．切胶 ． 用切胶机将生胶切成小块， 用切胶机将生胶切成小块，每块重量视胶种 而异， 每块 每块10~20kg，CR每块不超过 每块不超过10kg。 而异，NR每块 ， 每块不超过 。 3．破胶 ． 橡胶块需用破胶机破胶，以便塑炼。 橡胶块需用破胶机破胶，以便塑炼。破胶辊 距一般为2~3mm，辊温控制在45℃以下。 距一般为 ，辊温控制在 ℃以下。
生胶的塑炼工艺
生胶的塑炼工艺生胶的塑炼工艺是天然橡胶经过加工后用于制造橡胶制品的过程。
下面是一个典型的生胶塑炼工艺流程。
1. 原料选择：选择优质的天然橡胶作为原料。
原料的质量对生胶的品质有很大影响，因此需要精心选用。
2. 清洗：将原料橡胶进行清洗，去除附着在橡胶表面的杂质和污垢。
清洗可以采用一定的机械或化学方法进行。
3. 粗炼：将清洗后的橡胶进行粗炼，即在炼胶机中进行粗糙搅拌。
这一步的目的是将橡胶颗粒与其他添加剂混合均匀。
4. 搅拌均匀：将粗炼后的橡胶进行搅拌均匀，使添加剂和橡胶充分混合。
添加剂可以根据实际需要调整，如硫化剂、加工助剂等。
5. 精炼：将搅拌均匀的橡胶进行精炼，即在炼胶机中加热和搅拌。
精炼的目的是将橡胶的分子链断裂，使其更易于加工和融合。
6. 出胶：经过精炼后，橡胶成为一种黏性物质，称为胶。
胶可以通过出胶机或挤出机进行连续出胶，得到各种形状的生胶块。
7. 冷却：出胶后的生胶块需要进行冷却，使其逐渐硬化并保持其形状。
冷却可以采用自然冷却或额外的冷却设备来加速。
8. 切割：冷却后的生胶块可以根据需求进行切割，得到适合生产不同橡胶制品的块状或片状生胶。
9. 包装和储存：切割后的生胶需进行包装，并存放在适当的条件下，以保持其品质和延长保存期限。
总之，生胶的塑炼工艺是一个复杂的过程，通过多个步骤将原料橡胶加工成黏性块状的生胶，为后续加工和制造橡胶制品打下基础。
这个工艺需要严格控制各个环节的参数和质量，使得生胶具备良好的加工性能和质量稳定性。
生胶是从橡胶树的橡胶乳中提取的一种天然橡胶，经过塑炼工艺后可以被用于制造各种橡胶制品，如轮胎、橡胶管道、橡胶鞋等。
塑炼工艺的目的是将橡胶的物理性能通过加热、搅拌和添加剂的作用进行改变，以满足不同制品的需求。
下面将继续介绍生胶的塑炼工艺的相关内容。
10. 粒状橡胶材料的处理：某些情况下，橡胶树采集到的橡胶乳可能形成小颗粒的固态橡胶凝胶。
这些颗粒需要经过加工处理，在塑炼过程中能够被均匀地分散到橡胶体中。
生胶塑炼之七：塑炼工艺条件.
3.7 塑 炼 工 艺 条 件
3.7.2 密炼机塑炼工艺条件
a. 温度 b. 时间 c. 化学塑解剂 d. 转子 转速 e. 装胶容量 f. 上顶栓压力
3.7 塑 炼 工 艺 条 件
3.7.2 密炼机塑炼工艺条件
a. 温度
塑炼温度是影响密炼机 塑炼效果好坏的最主要因素， 温度对密炼机塑炼的影响,温 度越高，可塑度越大。
转速， r/min
时间，min
威氏可塑度试验压缩后的试片高度 h1,mm
94℃
121℃
150℃
25
30
4.51
4.00
2.90
50
15
4.09
3.45
2.60
70
10
3.79
3.17
2.50
3.7 塑 炼 工 艺 条 件
转子转速与混炼时间的关系 1一上顶栓压力为0.225MPa； 2—上顶栓压力为0.422MPa 3—上顶栓压力为5．98MPa
3.7 塑 炼 工 艺 条 件 3.7.1 开炼机塑炼工艺条件
a、辊温
低温塑炼时，温度越低塑炼效果越好。
辊温偏高：会使生胶产生热可塑性 而达不到塑炼要求。 辊温偏低：能提高塑炼效果，但动力消耗大，且容易损伤设备。
●天然橡胶一般掌握在45～55℃，合成橡胶一般掌握在30～45℃。
3.7 塑 炼 工 艺 条 件
3.7 塑 炼 工 艺 条 件
b. 时间
与开炼机不同，生胶的可 塑性随在密炼机中塑炼时间的 增长而不断地增大。
3.7 塑 炼 工 艺 条 件
c. 化学塑Biblioteka 剂在密炼机高温塑炼条件下，使用 化学塑解剂比在开炼机中更为有效。 因为高温对化学塑解剂的效能具有促 进作用，从而能进一步缩短塑炼时间， 并能相应降低塑炼温度，使塑炼温度 低于纯胶塑炼温度。
橡胶工艺之塑炼（机理及常见的塑炼方式）
橡胶工艺之塑炼（机理及常见的塑炼方式）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。
炼胶工艺
橡胶的混炼
开炼机混炼 开炼机混过程中。为提高效益，椐根胶料
的硬度，可将软化剂分出一部分与炭黑，白 色填料一齐加入。
过薄时，要保证两辊筒间有较多积胶：增 加胶料之间的相粘，提高了胶料的剪切力， 有利于分散。对于难包辊的胶料，可先加一 部分炭黑。
橡胶的混炼
开炼机混炼 开炼机混炼总结： 1.加料的顺序 2.装胶容量与辊距 3.辊温 4.混炼的时间 5.辊筒的转速与速比
开炼机混炼 C 加入软化剂，加软化剂时，要量少，从辊筒 中部加入，加软化剂时，不能划胶，让软化剂随 辊筒的转动自然进入胶料。加软化剂时，注意观 察两辊间的胶料：如胶料呈小碎粒在两辊间翻 滚，可适当加大软化剂的加量。加完软化剂，打 厚三角包5个。过薄2-3次，拉片冷却。
橡胶的混炼
开炼机混炼 D 加硫促剂 将冷却的混炼胶进行预热后，辊距 2.5MM-6MM让胶料包辊，控制两辊间的积胶量， 缓慢加入硫促剂。加完硫促剂后，打后三角包5—8 个，辊距0.3MM-0.5MM过薄，打三角包3—6次。 此环节注意：三角包的次数不能少，动作流利，以 最短的时间完成过程，防止胶料早期硫化，并及时 将胶散开降温。
3.添加塑解剂
橡胶的塑炼
不同的胶种塑炼条件不同 NR：低温塑炼，开炼机40~60℃，采用薄通 法较好；密炼机采用多段塑炼，温控130℃ 内。两都均可采用化学法塑炼。 NBR：低温塑炼，采用薄通较好，尽可能采 用低温（30℃~50℃）分段塑炼。不宜采用密 炼机塑炼。
橡胶的塑炼
BR：一般不塑炼，门尼超50的生胶需进行 塑炼，密炼机塑炼温控150℃*8分钟。为防止 凝胶生成，可放入胺类防老剂。
SBR：软丁笨，可不进塑炼，但适当的塑炼 可改善压延压出的加工性能，开炼机塑时辊 距越小，效果越好。温控35~50℃。用密炼机 塑炼时，温控139℃内。为控制温度，可加入 塑解剂，缩短塑炼时间。
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辊速和速比
• 辊距一定，提高开炼机的辊速或速比会增 大胶料的机械剪切作用，从而提高机械塑 炼效果。
• 开炼机的速比一般在1.15－1.27之间。 • 速比过大，升温加快,又会降低塑炼效果。
辊温
• 辊温低，塑炼效果好。辊温过低容易造成 设备超负荷而受到损害。
• 塑炼温度与生胶胶种有关，NR通常控制前 辊温度在45－55℃，后辊温度在40－50℃ 为宜。
• 缺点：劳动强度大，生产效率低。
包辊塑炼法
• 特点：把胶片包在前辊上，让其自然地反复过辊 塑炼，直至达到规定的可塑度要求为止。
• 优点：劳动强度低。 • 缺点：散热慢，塑炼时间长，效率低，最终获得
的可塑度也较低。不适于可塑度要求高的。 • 分段塑炼：先将胶料包辊塑炼一定时间，然后下
片冷却4～8小时，再进行第二次塑炼。 • 目的：消除由于温度升高引起的假可塑度，提高
二．塑炼的目的和要求
1．塑炼的目的 (1)减小弹性，提高可塑性； (2)降低粘度，提高胶料的共混性能； (3) 改善流动性，提高胶料的成型性能； (4)提高胶料溶解性和成型粘着性。
2．塑炼胶的质量要求：在能满足后续工艺 要求的条件下可塑度越低越好。 （1）可塑度要适当； （2）塑炼要均匀。
确定适当可塑度的依据
• 加工要求：混炼加工：门尼粘度≤60 压延擦胶：门尼粘度≤40 发泡制品：门尼粘度更低
• 性能要求：不同制品的要求不一样。 如胎面胶和胎侧胶的要求不一样。
可塑度不当易引起的问题
• 可塑度过高 压出半成品挺性不好； 胶料容易粘辊； 胶料容易流失； 强度性能下降。
• 可塑度过低 混炼时配合剂不易加入； 压延时半成品易掉皮，出现漏白； 压延、压出半成品收缩大； 胶料流动性差，产品易有缺陷。
且塑炼后的生胶分子量分布变窄。
氧的作用
• 实验证明，生胶结合0.03%的氧就能使分子量减 少50%；结合0.5%的氧，分子量由10万降到5000。
• 生胶塑炼时，随着塑炼时间的延长，橡胶质量和 丙酮抽出物（其中含有氧化合物）的含量不断增 加，可见氧在塑炼过程中与橡胶分子起了某种加 成作用，参与了橡胶的化学反应。
• 低温：橡胶大分子自由基终止剂； • 高温：橡胶大分子自由基引发剂和终止剂。
温度的作用
双重影响： 低温区（<110℃）: 随温度升高，塑炼效果下降。
——机械力作用 高温区（>110℃）： 随温度升高，塑炼效果提高。
——氧化作用
静电作用
• 塑炼过程中，胶料受到强烈的摩擦作用产 生静电。
• 静电积累产生放电现象，使空气中的氧活 化变为原子态氧和臭氧，加速橡胶分子的 氧化断链作用。
三．生胶的增塑方法和原理
增塑方法
物理增塑法 （辅助方法）
机械增塑法
化学增塑法 （辅助方法）
开炼机塑炼
密炼机塑炼
螺杆塑炼机塑炼
物理增塑法
• 在生胶中加入低分子的物理增塑剂，通过 低分子对生胶的物理溶胀作用，增大分子 间的距离，减轻分子间的作用力，提高生 胶的塑性。
• 注：该方法一般不单独使用，只能作辅助 增塑方法。
2.试验方法 将试样按要求放入模腔里，在100℃ 下预热1min，使转子在2r/min速度转 动4min，所测的扭力值即为门尼粘度.
3.表示方法: L表示用大转子（D为38.1±0.03mm）
门尼粘度仪
三．压出法-毛细管流变仪
标准（ASTM D5099 ）
用毛细管流变仪来测定。 在一定温度、压力、口型下， 每分钟压出胶料的数量表示 混炼胶可塑度的大小。
§10.1 生胶的塑炼原理
• 塑炼的定义 • 塑炼的目的和要求 • 生胶的增塑方法和增塑原理
一．塑炼的定义
通过机械力、热、氧或加入某些化学物质等方式， 使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态 的过程。
塑性（可塑性）：橡胶在发生变形后，不能恢复 其原来状态，或者说保持其变形状态的性质。
塑炼的本质：分子量降低，塑性提高.
机械力的作用
• 机械作用力与橡胶大分子链断裂破坏的几率之间的关系：
K1
1 e (E F0 ) / RT
F0
K
2
M
M
2
• 作用于大分子上的力越大，断链的几率越大。 • 提高剪切速率和分子量均可以提高断链几率； • 提高温度，ρ实际是下降的，因为温度升高使橡胶柔软，
粘度下降，设备对胶料的剪切作用小，使F下降，从而引 起P下降。 • 机械力对大分子链的断裂作用只在低温时才表现突出，而
2．切胶 用切胶机将生胶切成小块，NR每块10~20kg， CR每块不超过10kg。
3．破胶 橡胶块需用破胶机破胶，以便塑炼。
切胶机
破胶机
二．开炼机塑炼工艺
(一)开炼机塑炼的原理
开炼机的两个辊筒以不同的转 速相对回转，胶料放到两辊筒间的 上方，在摩擦力的作用下被辊筒带 入辊距中。
由于辊筒表面的旋转线速度不 同，使胶料通过辊距时的速度不同 而受到摩擦剪切作用和挤压作用， 胶料反复通过辊距而被塑炼。
机械塑炼过程机理
• 在低温下：在机械力作用下首先切断橡胶大分子链 生成大分子自由基。
（机械力引发橡胶大分子的断链，氧作为自由基接受 体，起着阻断自由基的作用。）
• 在高温下：机械力切断橡胶大分子生成自由基的 几率减少。橡胶大分子在机械力的活 化作用下，氧引发橡胶大分子的断链。
（机械力起到应力活化作用，氧作为自由基引发体， 引发橡胶大分子的断链。）
由于分子断链而产生的真可塑度。
爬高法
• 又称循环法，用一输送带将塑炼过的 胶料输送过一段距离后返回到开炼机 上，综合了包辊塑炼和薄通塑炼的优 点。
化学增塑塑炼法
• 采用化学塑解剂增加塑炼效果， 提高塑炼生产效率并节约能耗。
（三）开炼机塑炼的影响因素
1．装胶容量 2．辊距 3．辊速和速比 4．辊温 5．塑炼时间 6．化学塑解剂
化学增塑法
• 在生胶中加入化学塑解剂，通过它对生 胶大分子的破坏断链作用提高生胶的可 塑度。
• 该方法不能单独使用，只能作辅助增塑 方法。
机械增塑法
• 利用机械的高剪切作用使橡胶的大分子链破坏断 链而产生可塑性的方法。是目前生胶塑炼加工中 使用最广泛而有效的增塑方法，可以单独使用， 也可以与其他方法配合使用，进一步提高生产效 率和增塑效果。
• 根据使用的设备及工艺条件的不同可以分为以下 几种：
开炼机塑炼 密炼机塑炼 螺杆塑炼机塑炼
100℃以下进行－低温机械塑炼 100℃以上进行－高温机械塑炼
开炼机
密炼机
（二）塑炼原理
1．机械塑炼过程机理 2．影响塑炼的因素：
（1）机械力的作用 （2）氧的作用 （3）温度的作用 （4）静电作用 （5）化学塑解剂
• Fx的作用：是对胶料产生挤压作用，并使其产生变形；
• Ft的作用：是把胶料推出辊距。
另外，胶料与辊筒之间在运动过程中产生摩擦作用， 即有摩擦力存在，胶料对辊筒的摩擦力用T'表示，方向背 离辊距。反过来，辊筒对胶料的摩擦力，用T表示，方向 进入辊距，它的作用是把胶料拉入辊距。
若想胶料进入辊距进行炼胶，只有 T>Ft 其中, T－为摩擦力，应为T＝F·μ，F为正压力，μ为摩擦系数； μ＝tgφ，φ为摩擦角。
试样：直径10mm，高度10mm的圆柱； 温度：80±1℃ 方法：将试样在80±1℃下预热20分钟，在30秒
钟内将试样压缩到4mm所需要的负荷（g）。 其数值一般在50～20000gቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ间。数值越大，可 塑度越低。
二．旋转扭力法—门尼粘度
标准（ASTM D1646 和 ISO 289）
1.原理： 在一定温度、时间和压力下， 根据试样在活动面（转子） 与固定面（模腔）之间变形 时所受扭力确定胶料可塑度。
（二）开炼机塑炼的工艺方法
1．薄通塑炼法 2．包辊塑炼法
a.一段塑炼 b.分段塑炼 3．爬高法 4. 化学增塑塑炼法
薄通塑炼法
• 特点：辊距在1mm以下，胶料通过辊距后 不包辊而直接落到接胶盘，让胶料返回到 辊距上方重新通过辊距，这样反复数次。
• 优点：散热快，冷却效果好，塑炼效果大， 可塑度均匀，能达到任意可塑度；
装胶容量
• 装胶容量取决于开炼机的规格。 • 容量大，散热困难，胶温升高，降低塑炼
效果；容量过小则降低生产效率。 • 合理的容量根据经验公式计算
Q=K·D·L
Q：装胶容量； K：经验系数，一般为0.0065～0.0085 L/cm2 D：辊筒直径，cm； L：滚筒的有效工作长度，cm。
辊距
• 辊距越小，机械塑炼效果越明显。 • 薄通时实际使用辊距一般为0.5－1mm。
第八章 生胶的塑炼
一、本章基本要求 二、本章主要内容 三、本章重点、难点提示 四、复习思考题
一、本章基本要求
1、了解生胶塑炼的目的、方法。 2、理解影响生胶塑炼的基本因素。 3、掌握影响橡胶大分子断裂的因素和机械
塑炼机理及化学塑解剂的作用机理。
二、本章主要内容
§10.1 生胶的塑炼原理 §10.2 可塑性的测定方法 §10.3 塑炼方法及影响因素 §10.4 常用橡胶的塑炼特性
• 塑解剂的用量，在NR中一般为生胶重量的 0.1％－0.3%，合成橡胶则应增大到2％－ 3%。
三．密炼机塑炼工艺
密炼机
密炼机转子
（一）密炼机的工作原理
物料从加料斗加入密炼室后，加料门关闭，压料装 置的上顶栓降落，对物料加压。
化学塑解剂
• 接受型塑解剂（低温塑解剂）：苯硫酚、 五氯 硫酚等。
• 引发型塑解剂（高温塑解剂）:BPO、AIBN等。 • 混合型塑解剂：M、DM和2，2’-二苯甲酰胺二苯
基二硫化物。
§10.2 可塑度的测定方法 plasticity
• 压缩法 • 旋转扭力法 • 压出法