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橡膠加工工藝簡介
一、 塑煉
橡膠受外力作用產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消除后橡膠仍能保持其形變的能力叫做可塑性。增加橡膠可塑性工藝過程稱為塑煉。橡膠有可塑性才能在混煉時(shí)與各種配合劑均勻混合；在壓延加工時(shí)易于滲入紡織物中；在壓出、注壓時(shí)具有較好的流動(dòng)性。此外，塑煉還能使橡膠的性質(zhì)均勻，便于控制生產(chǎn)過程。但是，過渡塑煉會(huì)降低硫化膠的強(qiáng)度、彈性、耐磨等性能，因此塑煉操作需嚴(yán)加控制。
橡膠可塑度通常以威廉氏可塑度、門尼粘度和德弗硬度等表示。
1、塑煉機(jī)理
橡膠經(jīng)塑煉以增加其可塑性，其實(shí)質(zhì)乃是使橡膠分子鏈斷裂 ，降低大分子長度。斷裂 作用既可發(fā)生于大分子主鏈，又可發(fā)生于側(cè)鏈。由于橡膠在塑煉時(shí)，遭受到氧、電、熱、機(jī)械力和增塑劑等因素的作用，所以塑煉機(jī)理與這些因素密切相關(guān)，其中起重要作用的則是氧和機(jī)械力，而且兩者相輔相成。通?？蓪⑺軣拝^(qū)分為低溫塑煉和高溫塑煉，前者以機(jī)械降解作用為主，氧起到穩(wěn)定游離基的作用；后者以自動(dòng)氧化降解作用為主，機(jī)械作用可強(qiáng)化橡膠與氧的接觸。
塑煉時(shí)，輥筒對(duì)生膠的機(jī)械作用力很大，并迫使橡膠分子鏈斷裂，這種斷裂大多發(fā)生在大分子的中間部分。
塑煉時(shí)，分子鏈愈長愈容易切斷。順丁膠等之所以難以機(jī)械斷鏈，重要原因之一就是因?yàn)樯z中缺乏較高的分子量級(jí)分。當(dāng)加入高分子量級(jí)分后，低溫塑煉時(shí)就能獲得顯著的效果。
氧是塑煉中*的因素，缺氧時(shí)，就無法獲得預(yù)期的效果。生膠塑煉過
塑煉時(shí)，設(shè)備與橡膠之間的摩擦顯然使得膠溫升高。熱對(duì)塑煉效果極為重要，而且在不同溫度范圍內(nèi)的影響也不同。由于低溫塑煉時(shí)，主要依靠機(jī)械力使分子鏈斷裂，所以在像章區(qū)域內(nèi)（天然膠低于110℃）隨溫度升高，生膠粘度下降，塑煉時(shí)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(shí)，主要是氧化裂解反應(yīng)起主導(dǎo)作用，因而塑煉效果在高溫區(qū)（天然膠高于110℃）將隨溫度的升高而增大，所以溫度對(duì)塑煉起著促進(jìn)作用。各種橡膠由于特性不同，對(duì)應(yīng)于zui低塑煉效果的溫度范圍也不一樣，但溫度對(duì)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(xué)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?cè)诘蜏厮軣挄r(shí)起游離基接受劑作用，能使斷鏈的橡膠分子游離基穩(wěn)定，進(jìn)而生成較短的分子；引發(fā)劑型增塑劑，如過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈等，它們?cè)诟邷叵路纸獬蓸O不穩(wěn)定的游離基，再引發(fā)橡膠分子生成大分子游離基，并進(jìn)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(zhì)，它們既能使橡膠分子游離基穩(wěn)定，又能在高溫下引發(fā)橡膠形成游離基加速自動(dòng)氧化斷裂，所以，這類化學(xué)增塑劑稱為混合型增塑劑或鏈轉(zhuǎn)移型增塑劑。
2、塑煉工藝
生膠在塑煉前通常需進(jìn)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(shí)還能解除結(jié)晶。烘膠要求溫度不高，但時(shí)間長，故需注意不致影響橡膠的物理機(jī)械性能；例如天然膠烘膠溫度一般為50~60℃，時(shí)間則需長達(dá)數(shù)十小時(shí)。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(zhì)后再用破膠機(jī)破膠以便塑煉。
按塑煉所用的設(shè)備類型，塑煉可大致分為三種方法。
1、開煉機(jī)塑煉
其優(yōu)點(diǎn)是塑煉膠料質(zhì)量好，收縮小，但生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。此法適宜于膠料變化多和耗膠量少的工廠。
開煉鋼機(jī)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(jī)塑煉的關(guān)鍵。與溫度和機(jī)械作用有關(guān)的設(shè)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(jī)的輥筒需進(jìn)行有效的冷卻，因此輥筒設(shè)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(jìn)行有效的冷卻，這樣可以滿足各種膠料塑煉時(shí)對(duì)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(yùn)輸帶（或?qū)л仯┙?jīng)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(shí)。膠溫隨塑煉時(shí)間的延長而增高，若不能及時(shí)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(xiàn)象是由于 生膠溫度升高而軟化，分子易滑動(dòng)和機(jī)械降解效率降低所致。膠溫高還會(huì)產(chǎn)生假可塑性，一旦停放冷卻后，可塑性又降低。兩個(gè)輥筒的速比愈大則剪切作用愈強(qiáng)；因此，塑煉效果愈好?？s小輥間距也可以增大機(jī)械剪切作用，提高塑煉效果。
2、密煉機(jī)塑煉（高溫、間斷）
密煉機(jī)塑煉的生產(chǎn)能力大，勞動(dòng)強(qiáng)度較低、電力消耗少；但由于是密閉系統(tǒng)，所以清理較難，故僅適用于膠種變化少的場合。
密煉機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生膠在密煉室內(nèi)一方面在轉(zhuǎn)子與腔壁之間受剪應(yīng)力和摩擦力作用，另一方面還受到上頂栓的外壓。密煉時(shí)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(jù)前述之高溫塑煉機(jī)理，生膠在密煉機(jī)中主要是借助于高溫下的強(qiáng)烈氧化斷鏈來提高橡膠的可塑性；因此，溫度是關(guān)鍵，密煉機(jī)的塑煉效果隨溫度的升高而增大。天然膠用此法塑煉時(shí)，溫度一般不超過155℃，以110~120℃，溫度過高也會(huì)導(dǎo)致橡膠的物理機(jī)械性能下降。
3、螺桿機(jī)塑煉（高溫、邊續(xù)）
螺桿塑煉的特點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行連續(xù)塑煉。在螺桿塑煉機(jī)中生膠一方面受到強(qiáng)烈的攪拌作用，另一方面由于生用受螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦產(chǎn)生大量的熱，加速了氧化裂解。
用螺桿機(jī)塑煉時(shí)，溫度條件很重要，實(shí)踐表明，機(jī)筒溫度以95~110℃為宜，機(jī)關(guān)溫度以80~90℃為宜。因?yàn)闄C(jī)筒溫度高于110℃，生膠的可塑料性也不會(huì)再有大的變化。機(jī)筒溫度超過120℃則排膠溫度太高而使膠片發(fā)粘，粘輥，不易補(bǔ)充加工。機(jī)筒溫度低于90℃時(shí)，設(shè)備負(fù)荷增大，塑煉膠會(huì)出現(xiàn)夾生的現(xiàn)象。
合成膠塑煉較天然膠困難。為改進(jìn)合成膠塑煉工藝性能，在合成過程中注意控制和調(diào)節(jié)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(yīng)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(jīng)過3~5次薄通就可進(jìn)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(jīng)過充分塑煉才能進(jìn)行進(jìn)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(yīng)采用低溫薄通法，即盡可能降低塑煉溫度和強(qiáng)化機(jī)械作用力，加入增塑劑雖可提高丁腈膠的塑煉效果。但對(duì)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此缺乏塑煉效果，前者門尼粘度一般為38~75，可不經(jīng)塑煉而直接混煉，后者加工所必需的可塑性應(yīng)在合成過程中獲得。