橡膠加工工藝簡介--塑煉

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　　1、塑煉機理

　　橡膠經塑煉以增加其可塑性，其實質乃是使橡膠分子鏈斷裂 ,降低大分子長度。斷裂 作用既可發生于大分子主鏈，又可發生于側鏈。由于橡膠在塑煉時，遭受到氧、電、熱、機械力和增塑劑等因素的作用，所以塑煉機理與這些因素密切相關，其中起重要作用的則是氧和機械力，而且兩者相輔相成。通常可將塑煉區分為低溫塑煉和高溫塑煉，前者以機械降解作用為主，氧起到穩定游離基的作用；后者以自動氧化降解作用為主，機械作用可強化橡膠與氧的接觸。

　　塑煉時，輥筒對生膠的機械作用力很大，并迫使橡膠分子鏈斷裂，這種斷裂大多發生在大分子的中間部分。

　　塑煉時，分子鏈愈長愈容易切斷。順丁膠等之所以難以機械斷鏈，重要原因之一就是因為生膠中缺乏較高的分子量級分。當加入高分子量級分后，低溫塑煉時就能獲得顯著的效果。

　　氧是塑煉中不可缺少的因素，缺氧時，就無法獲得預期的效果。生膠塑煉過

　　塑煉時，設備與橡膠之間的摩擦顯然使得膠溫升高。熱對塑煉效果極為重要，而且在不同溫度范圍內的影響也不同。由于低溫塑煉時，主要依靠機械力使分子鏈斷裂，所以在像章區域內（天然膠低于110℃）隨溫度升高，生膠粘度下降，塑煉時受到的作用力較小，以致塑煉效果反而下降。相反，高溫塑煉時，主要是氧化裂解反應起主導作用，因而塑煉效果在高溫區（天然膠高于110℃）將隨溫度的升高而增大，所以溫度對塑煉起著促進作用。各種橡膠由于特性不同，對應于最低塑煉效果的溫度范圍也不一樣，但溫度對塑煉效果影響的曲線形狀是相似的。由前已知，不論低溫塑煉還是高溫塑煉，使用化學增塑劑皆能提高塑煉效果。接受劑型增塑劑，如苯醌和偶氮苯等，它們在低溫塑煉時起游離基接受劑作用，能使斷鏈的橡膠分子游離基穩定，進而生成較短的分子；引發劑型增塑劑，如過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈等，它們在高溫下分解成極不穩定的游離基，再引發橡膠分子生成大分子游離基，并進而氧化斷裂。此外，如硫醇類及二鄰苯甲酰胺基苯基二硫化物類物質，它們既能使橡膠分子游離基穩定，又能在高溫下引發橡膠形成游離基加速自動氧化斷裂，所以，這類化學增塑劑稱為混合型增塑劑或鏈轉移型增塑劑。

　　2、塑煉工藝

　　生膠在塑煉前通常需進行烘膠、切膠、選膠和破膠等處理。烘膠是為了使生膠硬度降低以便切膠，同時還能解除結晶。烘膠要求溫度不高，但時間長，故需注意不致影響橡膠的物理機械性能；例如天然膠烘膠溫度一般為50~60℃，時間則需長達數十小時。生膠自烘房中取出后即切成10~20公斤左右的大塊，人工選除其雜質后再用破膠機破膠以便塑煉。

　　按塑煉所用的設備類型，塑煉可大致分為三種方法。

　　1、開煉機塑煉

　　其優點是塑煉膠料質量好，收縮小，但生產效率低，勞動強度大。此法適宜于膠料變化多和耗膠量少的工廠。

　　開煉鋼機塑煉屬于低溫塑煉。因此，降低橡膠溫度以增大作用力是開煉機塑煉的關鍵。與溫度和機械作用有關的設備特性和工藝條件都是影響塑煉效果的重要因素。

　　為了降低膠溫，開煉鋼機的輥筒需進行有效的冷卻，因此輥筒設有帶孔眼的水管，直接向輥筒表面噴水冷卻以降低輥筒需進行有效的冷卻，這樣可以滿足各種膠料塑煉時對輥溫的基本要求。此外，采用冷卻膠片的方法也是有效的，例如使塑煉形成的膠片通過一較長的運輸帶（或導輥）經空氣自然冷卻后再返回輥上，以及薄通塑煉（縮小輥距，使膠片變薄，以利于冷卻）皆可。分段塑煉的目的也是為了降低膠溫，其操作是將全塑煉過程分成若干段，來完成，每段塑煉后生膠需充分停放冷卻。塑煉一般分為2~3段，每段停放冷卻4~8小時。膠溫隨塑煉時間的延長而增高，若不能及時冷卻，則生膠可塑性僅在塑煉初期顯著提高，隨后則變化很少，這種現象是由于 生膠溫度升高而軟化，分子易滑動和機械降解效率降低所致。膠溫高還會產生假可塑性，一旦停放冷卻后，可塑性又降低。兩個輥筒的速比愈大則剪切作用愈強；因此，塑煉效果愈好。縮小輥間距也可以增大機械剪切作用，提高塑煉效果。

　　2、密煉機塑煉（高溫、間斷）

　　密煉機塑煉的生產能力大，勞動強度較低、電力消耗少；但由于是密閉系統，所以清理較難，故僅適用于膠種變化少的場合。

　　密煉機的結構較復雜，生膠在密煉室內一方面在轉子與腔壁之間受剪應力和摩擦力作用，另一方面還受到上頂栓的外壓。密煉時生熱量極大，物料來不及冷卻，所以屬高溫塑煉，溫度通常高于120℃，甚至處于160~180℃之間。依據前述之高溫塑煉機理，生膠在密煉機中主要是借助于高溫下的強烈氧化斷鏈來提高橡膠的可塑性；因此，溫度是關鍵，密煉機的塑煉效果隨溫度的升高而增大。天然膠用此法塑煉時，溫度一般不超過155℃，以110~120℃最好，溫度過高也會導致橡膠的物理機械性能下降。

　　3、螺桿機塑煉（高溫、邊續）

　　螺桿塑煉的特點是在高溫下進行連續塑煉。在螺桿塑煉機中生膠一方面受到強烈的攪拌作用，另一方面由于生用受螺桿與機筒內壁的摩擦產生大量的熱，加速了氧化裂解。

　　用螺桿機塑煉時，溫度條件很重要，實踐表明，機筒溫度以95~110℃為宜，機關溫度以80~90℃為宜。因為機筒溫度高于110℃，生膠的可塑料性也不會再有大的變化。機筒溫度超過120℃則排膠溫度太高而使膠片發粘，粘輥，不易補充加工。機筒溫度低于90℃時，設備負荷增大，塑煉膠會出現夾生的現象。

　　合成膠塑煉較天然膠困難。為改進合成膠塑煉工藝性能，最好在合成過程中注意控制和調節分子量大小和分子量分布，以便制得門尼粘度較低和工藝性能良好的品種，如軟丁苯和軟丁腈膠等。這些品種可直接用于混煉。順丁膠分子量較低，易冷流，塑煉效果不好，因此順丁膠和適宜門尼粘度也應在合成過種中獲得。氯丁膠門尼粘度低，一般不需塑煉，只要經過3~5次薄通就可進行混煉。硬丁腈膠門尼粘度為90~120,塑性低，工藝性能差，只有經過充分塑煉才能進行進一步加工。但是，由于丁腈膠韌性大，塑煉生熱大、收縮劇烈，塑煉特別困難。欲提高丁腈膠的塑煉效果，應采用低溫薄通法，即盡可能降低塑煉溫度和強化機械作用力，加入增塑劑雖可提高丁腈膠的塑煉效果。但對混煉膠可塑度的提高不利，因此 ,不宜采用。丁基膠、乙丙膠的化學性質穩定，因此缺乏塑煉效果，前者門尼粘度一般為38~75,可不經塑煉而直接混煉，后者加工所必需的可塑性應在合成過程中獲得。