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橡胶的临盆工艺流程及原原料
2019-07-09 15:58 橡胶制品

橡胶的临盆工艺流程及原原料

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  橡胶一词出处于印第安语cau-uchu,意为“饮泣的树”。自然橡胶便是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝集、干燥后而制得。

  1770年,英邦化学家J.普里斯特利创造橡胶可用来擦去铅笔笔迹,当时将这种用处的原料称为rubber,橡胶件加工此词不绝沿用至今。橡胶的分子链能够交联,交联后的橡胶受外力效用产生变形时,具有火速复兴的才力,并具有精良的物理力学本能和化学安静性。

  橡胶是橡胶工业的基础原料,遍及用于成立轮胎、胶管、胶带、电缆及其他百般橡胶成品。

  三叶橡胶树供给最众的商用橡胶。它正在受摧残(如茎部的树皮被割开)时会渗透出巨额含有橡胶乳剂的树液。

  别的,无花果树和少许大戟科的植物也能供给橡胶。德邦正在第二次寰宇大战时因为橡胶供应被堵截,曾实验从这些植物博得橡胶,但厥后改为坐褥人制橡胶。

  最初的橡胶树成长于南美洲,但经由人工移植,东南亚也种有巨额的橡胶树。真相上,亚洲已成为最紧要的橡胶出处地。

  自然橡胶是由胶乳成立的,胶乳中所含的非橡胶因素有一个人就留正在固体的自然橡胶中。大凡自然橡胶中含橡胶烃92%-95%,而非橡胶烃占5%-8%。因为制法分歧,产地分歧以至采胶时令分歧,这些因素的比例可以有区别,但基础上都正在界限以内。

  卵白质能够推进橡胶的硫化,延缓老化。另一方面,卵白质有较强的吸水性,可惹起橡胶吸潮发霉、绝缘性低落,卵白质另有减少生热性的错误。

  丙酮抽出物是少许高级脂肪酸及固醇类物质,个中有少许起自然防老剂和推进剂效用,另有的能助助粉状配合剂正在混炼进程平分散并对生胶起软化的效用。

  灰分中首要含磷酸镁和磷酸钙等盐类,有很少量的铜、锰、铁等金属化合物,由于这些变价金属离子能推进橡胶老化,因而他们的含量应支配。

  干胶中的水分不超出1%,正在加工进程中能够挥发,但水分含量过众时,不仅会使生胶蓄积进程中易发霉,并且还会影响橡胶的加工,如混炼时配合剂易结团;压延、压出进程中易产朝气泡,硫化进程中产朝气泡或呈海绵状等。

  橡胶成品的基础工艺:橡胶成品的基础坐褥工艺进程蕴涵塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基础工序。

  橡胶的加工工艺进程首要是办理塑性和弹性抵触的进程,通过百般加工法子,使得弹性的橡胶酿成具有塑性的塑炼胶,正在出席百般配合剂制成半制品,然后通过硫化是具有塑性的半制品又酿成弹性高、物理呆板本能好的橡胶成品。

  线型机闭:未硫化橡胶的广大机闭。因为分子量很大,无外力效用下,大分子链呈无规卷弧线团状。当外力效用,撤销外

  力,线团的纠纷度产生蜕变,分子链产生反弹,发生激烈的复兴目标,这便是橡胶高弹性的由来。

  支链机闭:橡胶大分子链的支链的集合,酿成凝胶。凝胶对橡胶的本能和加工都晦气。正在炼胶时,百般配合剂往往进不了凝胶区,酿成个别空缺,酿成不了补强和交联,成为产物的脆弱部位。

  交联络构:线型分子通过少许原子或原子团的架桥而相互接连起来,酿成三维网状机闭。跟着硫化经过的举办,这种机闭一向加紧。如此,链段的自正在勾当才力低落,可塑性和伸长率低落,强度,弹性和硬度上升,压缩久远变形和溶胀度低落。

  打开完全工艺流程选段:拉伸强度是外征成品不妨抵拒拉伸反对的极限才力。影响橡胶拉伸强度的首要成分有:大分子链的主价键、分子间力以及高分子链柔性。拉伸强度与橡胶机闭的闭联: 分子间效用力大,如极性和刚性基团等; 分子量增大,范德华力增大,链段不易滑动,相当于分子间酿成了物理交联点,所以随分子量增大,拉伸强度增高,到必定水平时到达平均;分子的微观机闭,如顺式和反式机闭的影响; 结晶和取向

  橡胶成品的首要原料是生胶、百般配合剂、以及行动骨架原料的纤维和金属原料,橡胶成品的基础坐褥工艺进程蕴涵塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基础工序。

  橡胶的加工工艺进程首要是办理塑性和弹性抵触的进程,通过百般加工法子,使得弹性的橡胶酿成具有塑性的塑炼胶,正在出席百般配合剂制成半制品,然后通过硫化是具有塑性的半制品又酿成弹性高、物理呆板本能好的橡胶成品。

  生胶塑炼是通过呆板应力、热、氧或出席某些化学试剂等方式,使生胶由强韧的弹性状况转移为柔弱、便于加工的塑性状况的进程。

  生胶塑炼的方针是下降它的弹性,减少可塑性,并得回恰当的滚动性,以满意混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆成立、海绵胶成立等百般加工工艺进程的恳求。

  左右好恰当的塑炼可塑度,对橡胶成品的加工和制品格地是至闭紧要的。正在满意加工工艺恳求的条件下应尽可以下降可塑度。跟着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的浮现,有的橡胶曾经不须要塑炼而直接举办混炼。

  正在橡胶工业中,最常用的塑炼方式有呆板塑炼法和化学塑炼法。呆板塑炼法所用的首要筑筑是怒放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是正在呆板塑炼进程中出席化学药品来降低塑炼功效的方式。

  开炼机塑炼时温度大凡正在80℃以下,属于低温呆板混炼方式。密炼机和螺杆混炼机的排胶温度正在120℃以上,乃至高达160-180℃,属于高温呆板混炼。

  自然橡胶用开炼机塑炼时,辊筒温度为30-40℃,年光约为15-20min;采用密炼机塑炼当温度到达120℃以上时,年光约为3-5min。

  丁苯橡胶的门尼粘度众正在35-60之间,所以,丁苯橡胶也可不消塑炼,可是经由塑炼后能够降低配合机的散开性

  乙丙橡胶的分子主链是饱和机闭,塑炼难以惹起分子的裂解,所以要选拔门尼粘度低的种类而不消塑炼。

  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,如此能够收到较好的功效。

  混炼是指正在炼胶机大将百般配合剂匀称的混到生胶种的进程。混炼的质地是对胶料的进一步加工和制品的质地有着决断性的影响,尽管配方很好的胶料,假若混炼欠好,也就会浮现配合剂散开不均,胶料可塑渡过高或过低,易焦烧、喷霜等,使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不行寻常举办,并且还会导致成品本能低落。

  混炼方式平日分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种方式都是间歇式混炼,这是目前最遍及的方式。

  开炼机的同化进程分为三个阶段,即包辊(出席生胶的软化阶段)、吃粉(出席粉剂的同化阶段)和翻炼(吃粉后使生胶和配合剂均到达匀称散开的阶段)。

  开炼机混胶依胶料品种、用处、本能恳求分歧,工艺条目也分歧。混炼中要当心加胶量、加料次第、辊距、辊温、混炼年光、辊筒的转速和速比等百般成分。既不行混炼亏折,又不行过炼。

  密炼机混炼分为三个阶段,即潮湿、散开和涅炼、密炼机混炼石正在高温加压下举办的。操作方式大凡分为一段混炼法和两段混炼法。

  一段混炼法是指经密炼机一次竣事混炼,然后压片得混炼胶的方式。他实用于全自然橡胶或掺有合成橡胶不超出50%的胶料,正在一段混炼操作中,常采用分批渐渐加料法,为使胶料不至于强烈升高,大凡采用慢速密炼机,也能够采用双速密炼机,出席硫磺时的温度必需低于100℃。其加料次第为生胶—小料—补强剂—填充剂—油类软化剂—排料—冷却—加硫磺及超推进剂。

  两段混炼法是指两次通过密炼机混炼压片制成混炼胶的方式。这种方式实用于合成橡胶含量超出50%得胶料,能够避免一段混炼法进程中混炼年光长、胶料温度高的错误。第一阶段混炼与一段混炼法相同,只是不加硫化和活性大的推进剂,一段混炼完后下片冷却,停放必定的年光,然后再举办第二段混炼。混炼匀称后排料到压片机上再加硫化剂,翻炼后下片。分段混炼法每次炼胶年光较短,混炼温度较低,配合剂散开更匀称,胶料质地高。

  压延是将混炼胶正在压延机上制成胶片或与骨架原料制成胶布半制品的工艺进程,它蕴涵压片、贴合、压型和纺织物挂胶等功课。

  压延工艺的首要筑筑是压延机,压延机大凡由就业辊筒、机架、机座、传动装配、调速和调距装配、辊筒加热和冷却装配、润滑编制和急迫泊车装配。压延机的品种许众,就业辊筒有两个、三个、贺州耐磨地坪!四个不等,摆列样子两辊有立式和卧式;三辊有直立式、Γ型和三角形;四辊有Γ型、L型、Z型和S型等众种。按工艺用处来分首要有压片压延机(用于压延胶片或纺织物贴胶,公共半三辊或四辊,各辊塑度分歧)、擦胶压延机(用于纺织物的擦胶,三辊,各辊有必定得速比,中辊速率大。借助速比擦入纺织物中)、通用压延机(又称全能压延机,兼有压片和擦胶功用、三辊或四辊,可调速比)、压型压延机、贴合压延机和钢丝压延机。

  压延进程大凡蕴涵以下工序:混炼胶的预热和供胶;纺织物的导开和干燥(有时另有浸胶)

  胶料正在四辊或三辊压延机上的压片或正在纺织物上挂胶依机压延半制品的冷却、卷取、截断、安放等。

  正在举办压延前,须要对胶料和纺织物举办预加工,胶料进入压延机之前,须要先将其正在热炼机上翻炼,这一工艺为热炼或称预热,其方针是降低胶料的混炼匀称性,进一步减少可塑性,降低温度,增大可塑性。为了降低胶料和纺织物的粘合本能,保障压延质地,须要对织物举办烘干,含水率支配正在1-2%,含水量低,织物变硬,压延中易损坏,含水量高,粘附力差。

  几种常睹的橡胶的压延本能 自然橡胶热塑形大,裁减率小,压延容易,易粘附热辊,应支配各辊温差,以便胶片顺手变动;丁苯橡胶热塑性小,裁减率大,所以用于压延的胶料要充实塑炼。因为丁苯橡胶对压延的热敏性很明显,压延温度应低于自然橡胶,各辊温差有高到低;氯丁橡胶正在75-95℃易粘辊,难于压延,应行使低温法或高温法,压延要火速冷却,掺有白腊、硬酯酸能够省略粘辊景色;乙丙橡胶压延本能精良,能够正在遍及的温度界限内相连操作,温渡过低时胶料裁减性大,易产朝气泡;丁腈橡胶热塑性小,裁减性大,正在胶料种出席填充剂或软化剂可省略裁减率,当填充剂重量占生胶重量的50%以上时,才智获得外面腻滑的胶片,丁腈橡胶粘性小易粘冷辊。

  压出工艺是通过压出机机筒筒壁和螺杆件的效用,使胶料到达挤压和开端制型的方针,压出工艺也成为挤出工艺。

  几种橡胶的压出性格:自然橡胶压出速率疾,半制品裁减率小。机身温度50-60℃,机头70-80℃,口型80-90℃;丁苯橡胶压出速率慢,压缩变形大,外面粗拙,机身温度50-70℃,机头温度70-80℃,口型温度100-105℃;氯丁橡胶压出前不消充实热炼,机身温度50℃,机头℃,口型70℃;乙丙橡胶压出速率疾、裁减率小,机身温度60-70℃,机头温度80-130℃,口型90-140℃。丁腈橡胶压出本能差,压出时应充实热炼。机身温度50-60℃,机头温度70-80℃。

  橡胶打针成型工艺是一种把胶料直接从机筒注入模性硫化的坐褥方式。蕴涵喂料、塑化、打针、保压、硫化、出模等几个进程。打针硫化的最大特性是内层和外层得胶料温度对比匀称相似,硫化速率疾,可加工公共半模压成品。

  压铸法又称为传达模法或移模法。这种方式是将胶料装正在压铸机的塞筒内,正在加压低落胶料铸入模腔硫化。与打针成型法相同。如骨架油封等用此法坐褥溢边少,产物格地好。

  起首,自然橡胶的首要用处只是做擦字橡皮;厥后才用于成立小橡胶管。直到1823年,英邦化学家麦金托什才创造将橡胶熔化正在煤焦油中然后涂正在布上做成防水布,能够用来成立雨衣和雨靴。可是,这种雨衣和雨靴一到夏季就熔化,一到冬天便变得又硬又脆。为了治服这一错误,当时很众人都正在思手段。美邦创造家查理古德伊尔也正在举办橡胶改性的试验,他把自然橡胶和硫黄放正在一块加热,希冀能得回一种一年四时正在悉数温度下都坚持干燥且富饶弹性的物质。直到1839年2月他才得回获胜。一天他把橡胶、硫黄和松节油混溶正在一块倒入锅中(硫黄仅是用来染色的),不小心锅中的同化物溅到了灼热的火炉上。令他受惊的是,同化物落入火中后并未熔化,而是坚持原样被烧焦了,炉中残留的未一律烧焦的同化物则富饶弹性。他把溅上去的东西从炉子上剥了下来,这才创造他曾经制备了他思要的有弹性的橡胶。经由一向更正,他结果正在1844年创造白橡胶硫化身手。

  正在橡胶成品坐褥进程中,硫化是最终一道加工工序。硫化是胶料正在必定条目下,橡胶大分子由线型机闭转移为网状机闭的交联进程。硫化方式有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。公共半橡胶成品采用热硫化。热硫化的筑筑有硫化罐、平板硫化机等。

  交联是橡胶高弹性的底子,其特性是正在一个橡胶分子链上仅酿成少数几处交联点,所以不会影响橡胶分子链段的运动。

  橡胶的硫化体例较众,常睹的有:硫黄硫化体例、过氧化物硫化体例、树脂硫化体例、氧化物硫化体例等

  推进剂:噻唑类(DM,M),次磺酰胺类(CZ,NOBS),秋兰姆类(TETD,TMTM,TMTD),胍(D)

  半有用硫黄硫化体例(Semi-EV) ≈1 以单硫键和双硫键为主 老化本能好;压缩久远变形小;无硫化返原

  1 常睹的过氧化物有:DCP(二枯基过氧化物)、BPO、DCBP、双2,5

  2 助交联剂:强迫会合难自正在基无用的副响应。如TAIC,TAC,HVA-2

  3 过氧化物硫化橡胶本能特性:老化本能好,压缩久远变形小,成品透后性好。

  NR 1 自正在基的活性首要与甲基的超共轭效用相闭,同时位阻较大,无法出笼格

  BR,SBR 10-50 脱氢的速率为NR的1/3,但活性高,位阻小,能较疾地与双键加成,酿成交联键和新自正在基

  这是含卤素橡胶的首要硫化剂。平日有氧化锌/氧化镁(5/4)、氧化铅或四氧化三铅(10-20,耐水成品)

  粒子样式及内部机闭(吸油值法,DBP)。大凡吸油值越大,机闭性越强,革新本能越显着。

  响应性(PH值默示)。如炭黑外面的羧基、白炭黑和日常淡色填料外面的羟基等,酸性填料常影响橡胶的硫化,所以需出席活性剂,毁灭酸性。

  填料外面大凡为亲水性的,而会合物是憎水的,两者相容性较差,必需举办外面照料。

  (1) 机闭:有机化合物,具有过错称的分子机闭,由亲水和疏水两个人基团构成。

  (2) 机闭特性:亲水个人与外面活性剂相同,但疏水个人能与会合物酿成化学纠合或物理缠结。

  (3) 对本能的影响:低分子偶联剂平日正在下降粘度的同时,降低力学本能;高分子偶联剂则正在大幅度降低力学本能的同时,减少体例的粘度,这是因为分子之间效用力巩固的原因。

  (1) 操作油(软化剂,用量较大):分子量300-600的烃类或浓郁烃类(如机油,链烷烃油,浓郁烃油,白腊油等)

  (2) 极性的酯类(正在非极性橡胶中行使,称为增塑剂,其特性为脆性温度、且用量较少):低分子酯类(DOP,DBP,DOS)和高分子酯类(己二酸乙二醇酯)

  (1) 热力学(首要成分):自正在能ΔF=ΔH(热焓) - TΔS(熵变)。大凡同化进程中,自正在度减少,ΔS0;ΔH 0(吸热),尽可以小。

  (3) 溶剂化效用(次要成分):大凡以为,橡胶的双键有必定的亲核性,增塑剂酯类有亲电性,通过亲电-亲核效用减少了两者的界面强度,相容性减少,可是这种亲电-亲核效用较弱,所以大凡用量不宜过大(5-10phr)。如NR与DBP,NBR与芳烃油的相容性,SBR、BR与NR的区别,

  老化是指十足使橡胶本能劣化的进程。如O2,O3,热,光,疲困,力,催化剂,化学介质等,为了侦察这些影响成分,计划了很众试验方式。

  化学:无污染型(酚类,1010,1076;硫化二丙酸酯(DLTP,DSTP);亚磷酸酯,168);污染型(胺类,RD,D,A)

  拉伸强度是外征成品不妨抵拒拉伸反对的极限才力。影响橡胶拉伸强度的首要成分有:大分子链的主价键、分子间力以及高分子链柔性。

  (2) 分子量增大,范德华力增大,链段不易滑动,相当于分子间酿成了物理交联点,所以随分子量增大,拉伸强度增高,到必定水平时到达平均;

  (2) 交联键类型:随交联键能减少,拉伸强度减小;众硫键具有较高的拉伸强度,由于弱键正在应力状况下能起到开释应力的效用,减轻应力蚁合的水平,使交联网能匀称地承袭较大的应力。关于能发生结晶的NR等,交联弱键的早期断裂,另有利于主链的定向结晶。

  巨额的试验声明:粒径越小,比外面积越大,外面活性越大,机闭性越高,补强的功效越好。同时随填料用量减少,有最大值,其巨细受橡胶种类和填料类型的影响。

  橡胶的扯破是因为原料中的裂纹或裂口受力时火速扩展而导致反对的景色,大凡是沿着分子链数目最小,即阻力最小的途径兴盛。首要与橡胶应力-应变弧线的样式和粘弹性相闭。与橡胶种类、硫化体例、软化剂均相闭系。

  打开完全橡胶的原原料: 生胶、百般配合剂、以及行动骨架原料的纤维和金属原料。