橡胶加工工艺课件.ppt

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1、2023/3/10,橡胶加工工艺,橡胶加工工艺,橡胶加工工艺,目录,2,橡胶加工工艺,橡胶的简介,3,橡胶是一种高分子弹性化合物，其分子量一般都在10万以上，有的甚至达到100万以上。组成这种大分子的原子通常排列成柔性的直链或支链，由于原子的不断旋转和振动，分子链一般呈卷缩状态。橡胶区别于其它工业材料的最主要标志是它在很宽的温度范围内（-50+150）具有优异的弹性。例如其伸长率可达100%1000%，为钢的300倍，但其弹性模量仅为24MPa,约为钢材的1/30000.,橡胶经过硫化可将线型高分子交联成三维网状高分子量聚合物。这种已硫化交联的橡胶称作硫化橡胶，俗称熟橡胶。未硫化的橡胶俗称生胶

2、或生橡胶。,橡胶加工工艺,橡胶的作用,橡胶的简介,4,橡胶是橡胶工业的重要原料，用以制造轮胎、胶管、胶带、胶辊等各种橡胶制品。橡胶还广泛用于电线电缆、纤维和纸加工、石棉以及塑料改性等方面。世界橡胶耗量中，约80%用于橡胶工业。在橡胶制品中，轮胎是其典型的代表性产品，轮胎的用胶量约占全部橡胶耗用量的50%70%。,橡胶加工工艺,橡胶的分类,橡胶的简介,5,外观形态,固态橡胶（又称为干胶）,乳状橡胶（简称为乳胶）,液体橡胶,来 源,天然橡胶（来自于天然植物）,合成橡胶（来自于人工合成）,其中固态橡胶的产量约占橡胶总产量的85%90%。,两种橡胶的消耗量在橡胶总耗量中所占的比例，分别是天然橡胶约占1

3、/3，合成橡胶约占2/3。,橡胶加工工艺,配合剂,硫化剂,硫化剂是一类使橡胶由线形长链分子转变为网状大分子的物质，这种转变称为硫化。,硫化剂：硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化物、有机过氧化物以及某些金属氧化物。,橡胶的简介,6,橡胶加工工艺,硫化促进剂,硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用，降低硫化所需温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理机械性能。硫化促进剂的种类很多。无机类硫化促进剂(如氧化铅，氧化镁等）硫化效果较差，已被淘汰。目前主要使用有机类硫化促进剂，,橡胶的简介,7,橡胶加工工艺,防老剂,物理防老剂：石蜡、微晶蜡；化学防老剂：酚类与胺类。,橡胶的分子结构极易受氧及臭氧的氧化作用，

4、光和热都能促进氧化作用，使橡胶分子链断裂，支化或进一步交联，从而使橡胶发粘变硬，物理机械性能变坏，以至失去使用价值，这种情况叫做老化。凡能抑制橡胶老化现象的物质就叫做防老剂。,橡胶的简介,8,橡胶加工工艺,增塑剂（物理和化学增塑）,目的：使生胶软化，增加可塑性便于加工，减少动力消耗；润湿炭黑等粉状配合剂，提高混炼效果，增加制品柔软性和耐寒性；增进胶料的自粘性和粘性。,橡胶的简介,9,橡胶加工工艺,填充剂,补强填充剂提高硫化橡胶的强力，撕裂强度，定伸强度，耐磨性等物理机械性能。炭黑、白炭黑、活性陶土、苯乙烯树脂、木质素等。,惰性填充剂增加胶料体积，节约成本，改善加工性能。云母粉、滑石粉、硫酸钡。

5、,橡胶的简介,10,橡胶加工工艺,橡胶制品生产工艺流程,塑炼,混炼,成型,硫化,挤出,检验,二次硫化,去边,工艺流程图,橡胶加工工艺,一、塑炼1.塑炼的目的：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称为可塑性。增加橡胶可塑性的工艺过程称为塑炼。使橡胶具有必要的可塑性的工艺过程称为塑炼，因为橡胶有恰当的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；在压型、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。,橡胶的塑炼和混炼,12,橡胶加工工艺,2.塑炼机理

6、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。,橡胶的塑炼和混炼,13,橡胶加工工艺,2.塑炼作用分子量变小分子量分布变窄,橡胶的塑炼和混炼,14,橡胶加工工艺,二、混炼1.混炼的目的为了提高橡胶产品使用性能，改进橡胶工艺性能和降低成本，必须在生胶中加入各种配合剂。混炼就是通过机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程。混炼是橡胶加工过程中最易影响质量的工序之一。混炼不良，胶料会出现

7、配合剂分散不均，胶料可塑度过低或过高、燋烧、喷霜等现象，使后续工序难以正常进行，并导致成品性能下降。,橡胶的塑炼和混炼,15,橡胶加工工艺,开放式炼胶机（开炼机）,橡胶的塑炼和混炼,16,橡胶加工工艺,密闭式炼胶机（密炼机）,橡胶的塑炼和混炼,17,橡胶加工工艺,橡胶加工工艺,2、混炼方法开放式混炼：生胶、小料（促进剂、活性剂、防老剂等）、液体软化剂、补强剂（填充剂）、硫化剂。密炼机混炼：生胶、小料（促进剂、活性剂、防老剂等）、补强剂（填充剂）、液体软化剂压片机：硫化剂。,橡胶的塑炼和混炼,19,橡胶加工工艺,橡胶的塑炼和混炼,混炼示意图,橡胶加工工艺,橡胶的塑炼和混炼,混炼示意图,后辊,前辊

8、,橡胶加工工艺,橡胶的塑炼和混炼,混炼示意图,后辊,前辊,橡胶加工工艺,橡胶的塑炼和混炼,后辊,前辊,橡胶加工工艺,橡胶的塑炼和混炼,后辊,前辊,橡胶加工工艺,橡胶的挤出,三、挤出,挤出设备包括挤出机、挤出机头、挤出口型三大部分。机头是挤出成型模具的主要部件，它有下述四种作用：1，使物料由螺旋运动变为直线运动2，产生必要的成型压力，保证制品密实3，使物料得以进一步塑化4，成型制品的断面形状,挤出机1,挤出机头,挤出机2,挤出设备,挤出机出料口,胶料,橡胶加工工艺,橡 胶 硫 化,四、硫化,橡胶制造中最为关键的工艺定义：通过一定的温度、压力和时间后，使橡胶大分子发生化学反应产生交联的过程。,硫化

9、剂（S）牵线搭桥,硫化前：线形结构，分子间以范德华力相互作用性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。,硫化时：分子被引发，发生化学交联反应,硫化后：网状结构，分子间主要已以化学键结合 结构：1）化学键；2）交联键的位置；3）交联程度；4）交联 性能：1）力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸长率、弹性）；2）物理性能；3）化学稳定性,橡胶加工工艺,橡 胶 硫 化,硫化后橡胶的性能变化以EPDM为例，随硫化程度的提高：,1）力学性能的变化 弹性扯断强度定伸强度撕裂强度 提高硬度伸长率压缩永久变形疲劳生热,降低,2）物理性能的变化 透气率、透水率降低 不能溶解，只能溶胀 耐热性提高3）化学稳定性的变化

10、 化学稳定性提高。原因：a.交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在，使老化反应难以进行。b.网状结构阻碍了低分子的扩散，导致橡胶老化 的 自由基难以扩散。,橡胶加工工艺,硫化历程在硫化过程中，各种性能均会随硫化的进程而发生变化，这种变化曲线能够反映胶料的硫化历程，故称为硫化历程图。下图为用硫化仪测出的硫化历程曲线。该曲线反映胶料在一定硫化温度下，转子的转矩随硫化时间的变化。,橡 胶 硫 化,A.焦烧阶段；A1.操作焦烧时间A2.剩余焦烧时间B.热硫化阶段；C.平坦硫化阶段；D.过硫化阶段,橡胶加工工艺,橡胶制品的去边,五、去边 通过手工或机械的方式，将制品飞边修整干净。,橡胶加工工艺,二次

11、硫化,六、二次硫化 二次硫化也叫后硫化或二段硫化，是指橡胶制品达到一定硫化程度，除去热源继续进行加热硫化的工艺。从广义上讲，橡胶制品硫化到一定程度，即使不加热，它仍可在余热的作用下，或在制品储存过程中，继续加深硫化程序，或在动态作用下产生继续交联现象。当然也包括继续加热进行二段硫化的加工工艺；二次硫化目的是橡胶制品进一步交联，改善橡胶制品的力学性能和压缩永久变形性能等；二次硫化的方法是烘箱热空气硫化或者采用硫化罐热空气二次硫化。,橡胶加工工艺,检 验,七、产品的检验,对产品一项或若干项特性进行测量、检查或试验，并将结果与规定要求进行比较，以确定每项特性的合格情况。,2023/3/10,橡胶加工工艺,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,3rew,