第十二章混煉工藝混煉：通過適當?shù)募庸⑴浜蟿┡c生膠均勻混合在一起，制成質(zhì)量均一的混合物的工藝過程。混煉膠的質(zhì)量要求：（1）膠料應具有良好的加工工藝性能；（2）保證成品具有良好的使用性能。第十二章混煉工藝§12.1混煉前的準備一．原材料與配合劑的質(zhì)量檢驗通常對配合劑檢驗的內(nèi)容主要有：純度、粒度及分布、機械雜質(zhì)、灰分及揮發(fā)分含量、酸堿度等。具體依配合劑類型不同而異。生膠一般檢驗化學成分、門尼粘度及物理機械性能。第十二章混煉工藝二．配合劑的補充加工（一）粉碎塊狀和粗粒狀配合劑必須經(jīng)過粉碎或磨細處理才能使用，如瀝青、松香和古馬隆等固體用粉碎機粉碎。（二）干燥干燥的目的是減少配合劑中的水分和其他揮發(fā)分含量，防止粉末狀配合劑結(jié)團，便于篩選和混煉分散，避免某些配合劑遇水變質(zhì)和膠料內(nèi)部產(chǎn)生氣泡和海綿。干燥方式可采用真空干燥箱、干燥室或螺旋式連續(xù)干燥機等。（三）熔化與過濾及加溫低熔點固體軟化劑如石蠟和松香等須進行加熱熔化，達到干燥脫水和降低粘度作用后，再經(jīng)過濾去掉其中的機械雜質(zhì)。（四）篩選粉末狀固體軟化劑粒度及粒度分布達不到規(guī)定標準的，或已經(jīng)發(fā)生配合劑結(jié)團及含有機械雜質(zhì)的必須經(jīng)過篩選加工，去掉其中的機械雜質(zhì)、較大顆粒與結(jié)團。第十二章混煉工藝三．油膏和母煉膠的制造油膏：為了使配合劑易于在膠料中混合分散，減少飛揚損失造成環(huán)境污染，保證膠料的混煉質(zhì)量，將某些配合劑、促進劑等事先以較大比例與液體軟化劑混合制成膏狀混合物。母煉膠：將在通?；鞜挆l件下短時間內(nèi)難以混合均勻且混煉生熱量多，能耗較大的某些配合劑以較大的比例事先與生膠單獨混合制成組分比較簡單的混合物料。最常見的有促進劑母膠、炭黑母膠、化學塑解劑母膠等。第十二章混煉工藝四．稱量配合要求稱量配合操作做到：精密、準確、不漏、不錯。稱量配合的操作方式有兩種：（1）手工操作；（2）機械化自動稱量配合。第十二章混煉工藝§12.2混煉工藝一．混煉膠的結(jié)構(gòu)混煉膠是由粒狀配合劑（如炭黑、促進劑、填充劑等）分散于生膠中組成的分散體系。在分散體系中，生膠的分散呈連續(xù)狀態(tài)，稱為分散質(zhì)，粒狀配合劑為分散相。混煉膠不同于一般的膠體分散體系：（1）橡膠的粘度很高，膠料的熱力學不穩(wěn)定性在一般情況下不太顯著；（2）某些組分（如再生膠、增塑劑等）與橡膠能互容，從而構(gòu)成了混煉膠的復合分散介質(zhì)；（3）粒狀配合劑（如炭黑合促進劑等）與橡膠在接觸界面上產(chǎn)生了一定的物理和化學結(jié)合，這對膠料和硫化膠的性能起著重要的影響。因此，可以認為混煉膠是一種具有復雜結(jié)構(gòu)特性的膠態(tài)分散體。炭黑與橡膠混煉后形成的補強結(jié)構(gòu)，對膠料和硫化膠的力學性能和流變性能等都有較大的影響。第十二章混煉工藝1．炭黑網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)炭黑與橡膠混煉時，形成炭黑—橡膠聚集體，聚集體在剪切力的作用下逐步分散。當混煉膠中炭黑的用量較高時，炭黑通過鏈狀結(jié)構(gòu)相互連結(jié)，構(gòu)成炭黑網(wǎng)絡。炭黑網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)：（a）Payne效應；（b）混煉膠比純膠具有較高的導電性。2．吸留橡膠結(jié)構(gòu)混煉時，形成吸留橡膠。在混煉過程中，受剪切力的作用，吸留橡膠的一部分或大部分被重新釋放出來。但是，吸留橡膠多少都會部分地保留在炭黑聚集體中，成為混煉膠填料的一部分。3．炭黑結(jié)合橡膠炭黑結(jié)合橡膠對膠料的性能影響很大，可提高硫化膠的模量、耐磨性以及減少滯后生熱等。4．可溶膠結(jié)合橡膠在混煉膠中只占一小部分。而大部分橡膠未與炭黑結(jié)合，稱為可溶膠。這兩部分橡膠對混煉膠的物理性能都有貢獻。第十二章混煉工藝二．開煉機的混煉工藝第十二章混煉工藝（一）開煉機混煉原理開煉機混煉過程一般包括包輥、吃粉和翻煉三個階段。1．包輥圖1-3橡膠在開煉機中的幾種狀態(tài)1-橡膠不易進入輥縫；2-緊包前輥；3-脫輥成袋囊狀；4-呈粘流包輥2．吃粉在膠料包輥，加入配合劑之前，要使輥距上端保留適當?shù)亩逊e膠，適量的堆積膠是吃粉的必要條件3．翻煉周向：混煉最均勻；軸向：不均勻；徑向：均勻性最差第十二章混煉工藝（二）開煉機混煉的影響因素（1）裝膠容量裝膠容量需依據(jù)開煉機的規(guī)格及膠料配方特性合理確定。容量過大，使混煉分散效果降低，混煉溫度升高，容易產(chǎn)生焦燒現(xiàn)象而影響膠料質(zhì)量；容量過小會降低生產(chǎn)效率。式中V—裝膠容量，L；D—輥筒直徑，cm；L—輥筒長度；（2）輥距輥距一般取4~8mm為宜。輥距減小，剪切效果增大，但生熱大。（3）混煉溫度輥溫過低，膠料硬度太大，容易損壞設備。輥溫提高有利于降低膠料的粘度，加快混煉吃粉速度，但溫度太高，容易使膠料產(chǎn)生脫輥現(xiàn)象和焦燒現(xiàn)象，難以操作。輥溫一般通過冷卻的方法保持在50~60℃之間。但在混煉含有高熔點配合劑（高熔點古馬隆樹脂等）的膠料時，需要適當提高輥溫；而混煉順丁膠時，輥溫不得超過50℃。第十二章混煉工藝常用橡膠開煉機混煉的適用輥溫膠種輥溫，℃膠種輥溫，℃前輥后輥前輥后輥天然橡膠丁苯橡膠丁腈橡膠氯丁橡膠55~6045~5535~45≤4050~5550~6040~5045≤丁基橡膠順丁橡膠三元乙丙橡膠聚氨酯橡膠40~4540~5060~7550~6055~6040~5085左右55~60第十二章混煉工藝（4）混煉時間應適當掌握配合劑的混入和分散時間，避免混煉時間過長，否則容易產(chǎn)生過煉現(xiàn)象。（5）輥速和速比輥速控制在16~18r/min內(nèi)。輥速快，操作不安全且溫度控制困難；輥速慢，混煉效率低。速比一般為1：1.1~1：1.2。生熱高的膠料應選擇速比在1：1.15以下的開煉機。第十二章混煉工藝（6）加料順序一般的加料原則是：用量少、難分散的配合劑先加；用量大、易分散的后加；為了防止焦燒，硫黃和超速促進劑一般最后加入。通常采用的加料順序如下：塑煉膠、再生膠、母煉膠→促進劑、活性劑、防老劑→補強、填充劑→液體軟化劑→硫黃、超速促進劑當用開煉機混煉下述配方時，其加藥順序如何?NR∶100；ZnO：5.0；S：2.7；松焦油∶3.5；促進劑∶0.9；防老劑D∶1.5；促進劑TMTD∶0.5；SRF∶35.0；硬脂酸∶2.5第十二章混煉工藝三．密煉機的混煉工藝第十二章混煉工藝優(yōu)點：混煉容量大，混煉時間短，效率高；投料、捏煉、加壓和排料操作易于機械化、自動化，勞動強度低，操作安全性大，配合劑損失、粉塵飛揚狀況得到改善，膠料質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生條件好。缺點：混煉時溫度較高，對溫度敏感的膠料易發(fā)生焦燒，需要對排膠進行補充加工。第十二章混煉工藝（一）密煉機混煉工藝操作方法1．一段混煉法（1）傳統(tǒng)一段混煉法把塑煉膠和各種配合劑逐步分次加入，每次加料后，放下上頂栓，加壓程度視具體情況而定。傳統(tǒng)一段混煉法的混煉程序一般為：橡膠（生膠、塑煉膠、再生膠等）→硬脂酸→促進劑、活性劑、防老劑→補強填充劑→液體軟化劑→排膠→壓片機加硫黃和超速促進劑→下片→冷卻、停放（2）分段投膠一段混煉法分批加入生膠，以強化炭黑的分散，達到改善合提高膠料的工藝性能及硫化較的物理機械性能。具體操作：投入60%~80%生膠和配合劑（硫化劑和超促進劑除外），在70~120℃混煉溫度下，混煉到總混煉時間的70~80%，再把其余生膠并同硫化劑和超促進劑一起投入，再混煉1~2min后，排膠下片。第十二章混煉工藝2．兩段混煉（1）傳統(tǒng)兩段混煉法用高速高壓密煉機進行第一段的粗混煉，使橡膠與配合劑混煉制成母膠，下片后經(jīng)停放一段時間后，再送入低速密煉機加硫黃和促進劑進行混煉，再經(jīng)壓片機補充加工膠片。（2）分段投膠兩段混煉法第一段混煉時，把80%左右的生膠投入進行與傳統(tǒng)兩段混煉法一樣的混煉，制備母膠。在第二段混煉時將剩余20%左右的生膠投入母膠中混煉，均勻后排膠。3．逆混（倒混）煉法先把除硫黃和促進劑以外的所有其它配合劑全部裝入密煉機中，然后再投入生膠進行混煉。優(yōu)點：充分利用裝料容積，改善分散性，縮短混煉時間。適用于生膠挺性差和高炭黑合高油量配合膠料的混煉，如BR、EPDM等。第十二章混煉工藝（二）密煉機混煉的影響因素（1）裝膠容量混煉容量必須適當，通常取密煉室總有效容積的60~70%。合理的容量或裝填系數(shù)應根據(jù)生膠種類、配方特點，設備特征與磨損程度以及上頂栓壓力來確定。（2）上頂栓壓力上頂栓壓力控制在0.3~0.6MPa。隨著容量和轉(zhuǎn)速的提高，上頂栓的壓力需適當加大，上頂栓壓力提高會加速混煉過程中膠料生熱，并增加功率消耗。第十二章混煉工藝（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和混煉時間轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速快，剪切速率大，混煉時間縮短。轉(zhuǎn)速增加一倍，混煉周期大約縮短30%~50%。如20r/min密煉機混煉一車料需要10~12min，改用40r/min密煉機只需要4~5min，如用60~80r/min密煉機，則混煉時間可縮短至1~1.5min。常用的轉(zhuǎn)速范圍在40~60r/min。延長混煉時間能提高配合劑在膠料中的分散度，但會降低生產(chǎn)效率，混煉時間過長，會使硫化膠的物理機械性能受損。在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地縮短混煉時間。第十二章混煉工藝（4）混煉溫度混煉溫度高有利于生膠的塑性流動和變形，有利于混合吃粉，但不利于配合劑粒子的破碎與分散混合?；鞜挏囟冗^高還會加速橡膠的熱氧老化，使硫化膠的物理機械性能下降。溫度太低會出現(xiàn)膠料壓散現(xiàn)象。通常用混煉機的排膠溫度來表征混煉溫度。一般采用的排膠溫度低于130℃。（5）加料順序生膠→活性劑、固體軟化劑、防老劑、普通促進劑→炭黑→液體軟化劑→硫磺和超速促進劑分配系數(shù)K為生膠與炭黑的最佳混煉時間tc同炭黑母膠與液體軟化劑的最佳混煉時間tm之比。第十二章混煉工藝四．混煉膠后膠料的補充加工與處理1．壓片與冷卻壓片后立即浸涂隔離劑液進行冷卻與隔離，并經(jīng)進一步吹風干燥，使膠片溫度降低到50℃以下。2．濾膠對于質(zhì)量和性能要求比較嚴格的某些膠料，特別是氣密性要求嚴格的內(nèi)胎膠料、氣囊膠和其他氣動薄膜制品的膠料，混煉后鼻息濾膠。3．停放與管理一般需要停放4~8小時以上才能使用。停放的目的是：a．使膠料進行松弛，減小收縮；b．使配合劑繼續(xù)擴散，促使膠料進一步均勻；c．使橡膠與炭黑進一步相互作用，生成更多的結(jié)合橡膠。在儲存期間注意膠料的通風和散熱，以防焦燒。第十二章混煉工藝§12.3混煉膠的質(zhì)量檢查一．膠料的快檢混煉膠質(zhì)量的傳統(tǒng)快檢項目有：可塑度、密度、硬度。（一）可塑度測定（二）密度測定反映：配合劑少加、多加或漏加；配合劑的分散不均。（三）硬度二．物理機械性能測定常規(guī)的物理機械性能檢測項目：拉伸強度、伸長率和硬度等；根據(jù)膠料的不同性能要求選擇專門性能項目進行測試，如胎面膠測定磨耗性能等。第十二章混煉工藝三．配合劑的分散度檢查目測：借助10倍放大鏡或低倍雙目顯微鏡觀測膠料表面，粗略判斷膠料的分散程度；顯微鏡測定：利用光學顯微鏡、電子顯微鏡來觀察膠料切片，能真實地反映混煉膠的分散程度。四．膠料硫化特性的檢查近年來，廣泛采用各種類型的儀器來進行膠料質(zhì)量的檢驗，如硫化儀。第十二章混煉工藝§12.4混煉膠質(zhì)量問題及處理方法

1．配合劑結(jié)團造成配合劑結(jié)團的原因很多，主要有生膠塑煉不充分；粉狀配合劑中含有粗粒子或結(jié)團物；生膠及配合劑含水率過大；混煉時裝膠容量過大、輥距過大、輥溫過高；粉狀配合劑落到輥筒上被壓成片狀；混煉前期輥溫過高形成炭黑凝膠硬粒太多等。對配合劑結(jié)團的膠料可通過補充加工(如低溫多次薄通)，以改善其分散性。第十二章混煉工藝2．可塑性過大、過小或不均勻形成混煉膠料可塑性過大、過小或不均勻的主要原因有塑煉膠可塑性不適當；混煉時間過長或過短；混煉溫度不當；混煉不均勻，軟化增塑劑多加或少加；炭黑少加或多加以及炭黑錯配等。對于可塑性過大、過小或不均勻的膠料，若料重正常，硬度、密度基本正常時，可少量摻入正常膠料中使用(摻合量10%～30％)，或?qū)⒖伤苄赃^大與過小的膠料摻合使用，也可將可塑性過小的膠料進行補充加工。若不符合料重、硬度、密度等指標，則作廢料處理。第十二章混煉工藝3．密度過大、過小或不均勻混煉膠料密度過大、過小或不均的主要原因是配合劑稱量不準確、錯配或漏配；混煉加料時錯加或漏加；混煉不均等。對因混煉和硬度不均的膠料可以經(jīng)補充加工解決之。第十二章混煉工藝4．初硫點慢或快造成混煉膠料初硫點慢或快的主要原因是硫化體系配合劑稱量不準確、錯配和漏配；補強劑錯配以及混煉工藝條件(如輥溫、時間、加料順序等)掌握不當?shù)?。對初硫點慢或快的膠料，不能簡單地采用摻合使用的處理方法。必須查清原因，交技術(shù)部門處理。第十二章混煉工藝5．噴霜現(xiàn)象噴霜是一種由于配合劑噴出膠料表面而形成一層類似“白霜”的現(xiàn)象，多數(shù)情況是噴硫，但也有是某些配合劑(如某些品種防老劑、促進劑TMTD或石蠟、硬脂酸等)的噴出，還有是白色填料超過其最大填充量而噴出(噴粉)。引起噴霜的主要原因是生膠塑煉不充分；混煉溫度過高；混煉膠停放時間過長；硫黃粒子大小不均、稱量不準