生胶的塑炼工艺.doc
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1、 橡胶加工工艺学 课程教案授课题目:生胶的塑炼工艺教学时数:2授课类型:理论课 教学目的、规定:1、掌握塑炼的定义及其塑炼的目的。2、掌握生胶的塑炼方法及其原理,及其影响塑炼的因素。3、了解可塑性的方法,涉及压缩法、旋转扭力法门尼(Mooney)粘度法和压出法。4、了解常用橡胶的塑炼工艺,如NR、SBR、BR、CR、IIR、NBR。教学重点:塑炼的定义及其塑炼的目的;生胶塑炼方法及其原理,影响塑炼的因素。教学难点:可塑性的检测方法。教学方法和手段:讲授、图表、现代教学设施设备、师生互动。注:以下内容按实际需要进行取舍教学分组;安全事项;教学条件:多媒体教室。教材橡胶加工工艺学武卫莉主编 哈尔滨
2、工业大学出版社参考资料:现代橡胶工艺学杨清芝主编 课程教案教学内容及过程旁批教学引入: 前面的课程学了生胶、橡胶的硫化涉及硫化剂及其各种促进剂、橡胶的增塑、橡胶的补强、橡胶的老化及其防护、橡胶共混改性、橡胶的配方设计,那么以上所学的内容,都是属于理论性的内容。然而要真正制备一个合格的橡胶产品,因此离不开它的制备工艺。那么从本章开始我们就学习橡胶的制备工艺。在同样的配方条件下,合理的制备工艺,可以制备出更加优良的产品。然而工艺也大部分从实践中来,虽然本章中提到了一些工艺,但是真正想要学好工艺,大部分还是需要实践的锻炼。那么我们本节课就从橡胶中最简朴的工艺,生胶的塑炼学期。教学内容与教学设计:第十
3、一章 生胶的塑炼工艺 11.1 生胶的塑炼原理 一塑炼的定义 通过机械应力、热、氧或加入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。 塑性(可塑性):橡胶在发生变形后,不能恢复其本来状态,或者说保持其变形状态的性质。 二塑炼的目的和规定 1塑炼的目的 减小弹性,提高可塑性;减少粘度;改善流动性;提高胶料溶解性和成型粘着性。 2塑炼胶的质量规定 (1)可塑度要适当 应满足加工工艺规定,在此基础上应具有最小的可塑性。过度塑炼会减少硫化胶的强度、弹性、耐 磨性等,并且会增长动力消耗。 塑炼限度:根据混炼胶工艺性能和制品性能的规定来拟定。如:供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海
4、绵等用途的胶料,规定的可塑度较大,生胶的塑炼限度要高些。供模压用的胶料,则规定可塑性宜小。 三生胶的增塑方法和原理 (一)增塑方法 物理增塑法:加入增塑剂化学增塑法:化学塑解剂机械增塑法:开炼机塑炼 密炼机塑炼螺杆塑炼机塑炼 (二)塑炼原理 生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。分子量越小,可塑性就越大。生胶通过机械塑炼后,分子量减少,粘度下降,可塑性增大。由此可见,生胶在塑炼过程中,可塑性的提高是通过度子量的减少来实现的。1机械塑炼过程机理 在低温下:在机械力作用下一方面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
5、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。)链终止:橡胶氢过氧化物不稳定,分解生成较小的大分子,连锁反映终止。 2影响塑炼的因素: (1)机械力的作用 根据理论分析,机械力对橡胶分子的断链作用,可表达为:式中分子链断链的几率;K1、K2常数;E分子链的化学键能;F0作用于分子链上的力; 分子链断链时伸长长度;F0分子链断链时消耗的机械功; 低温塑炼规定尽也许地减少辊温和胶温。(2)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
6、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(其中具有氧化合物)的含量不断增长,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映。(3)温度的作用 存在双重影响:低温区(110),随着温度升高,塑炼效果提高。氧的氧化作用(4)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。(5)化学塑解剂 a接受型塑解剂(低温塑解剂):苯硫酚、五氯硫酚等。 b引发型塑解剂(高温塑解剂):过氧化苯甲酰(BPO)、偶氮二异丁腈(AIBN)等。 c混合型塑解剂(链转
7、移型塑解剂):促进剂 M、DM 和 2,2-二苯甲酰胺二苯基二硫化物等。11.2 可塑性的测定方法 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。它们均需在恒温下进 行,由于可塑度随温度变化而变化。 一压缩法 这种类型的测定方法常用的有:威廉氏法、华莱氏快速可塑度法和德弗可塑度法三种。 1威廉氏法(Williams) 在恒温、定负荷下,通过一定期间后根据试样高度的变化来评估可塑度。将 =16mm,h0=10mm 的圆柱试样在 T=70盶ul01或 100盶ul01下预热 3min,压缩 3min,除去负荷取出试样在室温下恢复 3min, 测量试样高度的压缩变形量及去掉负荷
8、后的变形量,计算可塑度 P。2华莱氏(Wallace)快速可塑度法 其原理与 Williams 法相同,以定温、定负荷、定期间下胶片厚度的变化表达可塑度。 该法操作方便,多用于工业生产中作快速检查。3德弗法 以在定温和定期间内试样压缩至规定高度时所需负荷值来表达。二旋转扭力法门尼(Mooney)粘度法原理是: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 受扭力来拟定胶料可塑度。 实验时,将试样按规定放入模腔里,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,门尼粘度法比压缩法迅速简便,且表达的动态流动性更接近于
9、工艺实际情况。三压出法 用毛细管流变仪来测定。在一定温度、压力、口型下,于一定期间内用毛细管流变仪测定胶料的压出速度,以每分钟压出的 毫克数表达可塑度。 优点:此法与压出机口型的工作状况相似,可更具体地了解混炼胶可塑性对压出性能的影响。 缺陷:压出法试样需要较多的胶料,且试样必须经较长时间预热11.3 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 5060,时间为 2436h,冬季加热时间为 3672h。 CR 烘胶温度一般在 2440,时间为 46h。 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 1020k
10、g,CR 每块不超过 10kg。 3破胶 橡胶块需用破胶机破胶,以便塑炼。破胶辊距一般为 23mm,辊温控制在 45以下。 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。 (二)开炼机塑炼的工艺方法 1包辊塑炼法 把胶片包在前辊上,让其自然地反复过辊塑炼,直至达成规定的可塑度规定为止。 缺陷:塑炼时间长,效率低,最终获得的可塑度也较低。 又分为:一段塑炼:塑炼时间长,效率低,不合用于可塑度
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