橡膠混煉過程就其本質(zhì)來說是配合劑在生膠中均勻分散的過程，粒狀配合劑呈分散相，生膠呈連續(xù)相。在混煉過程中，橡膠分子結(jié)構(gòu)、分子量大小及其分布、配合劑聚集狀態(tài)均發(fā)生變化。通過混煉，橡膠與配合劑起了物理及化學(xué)作用，形成了新的結(jié)構(gòu)。混煉膠是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性的分散體系。由于生膠的粘度很高，為使配合劑滲入生膠中并在其中均勻混合和分散，必須借助于煉膠機(jī)的強(qiáng)烈機(jī)械剪切作用。混煉工藝依所用煉膠機(jī)的類型而異。煉膠機(jī)主要有開放式和密閉式兩類。較新型的混煉機(jī)是螺桿傳遞式裝置，可節(jié)省能源和占地面積，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，并且便于連續(xù)化生產(chǎn)。 橡膠在開放式煉膠機(jī)（見彩圖）兩個(gè)旋轉(zhuǎn)輥筒的間隙中，反復(fù)受到剪切作用，靠手工操作控制。主要包括三個(gè)階段：①生膠加熱。即將已塑煉的生膠在機(jī)上再次重?zé)挘訜彳浕⒓尤肫渌酆衔锕不臁＂诩优浜蟿Ｒ话阆燃榆浕瘎⒂仓岬龋缓蠹尤敕哿虾吞亢诘龋ㄌ亢谝部深A(yù)先和部分生膠先單獨(dú)混為母煉膠）。硫磺一般在混煉的最后，或在膠料經(jīng)停放后，于第二次重?zé)挄r(shí)再加入。③混煉均勻和下片。當(dāng)所有配合劑添加完畢后,應(yīng)再繼續(xù)翻煉,使混合均勻，然后卸下膠片。開煉機(jī)混煉分為包輥、吃粉、翻煉三個(gè)階段①包輥 包輥是開煉機(jī)混煉的前提。混煉時(shí)生膠在開煉機(jī)輥筒上有四種狀態(tài)。1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)和4區(qū)。可見，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏囟龋股z在包輥2區(qū)進(jìn)行混煉。各種橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度各不相同，因此不同橡膠的包輥?zhàn)罴?區(qū)溫度也不同。天然橡膠和乳聚丁苯橡膠的分子量分布較寬，因而適宜的溫度范圍較寬，一般只出現(xiàn)1區(qū)和2區(qū)，在一般操作溫度下，沒有明顯的3區(qū)，所以包輥和混煉性能好。順丁橡膠等合成橡膠的分子量分布較窄，適宜的溫度范圍就窄，低溫包輥在2區(qū)，如果在323.5K以上時(shí)即轉(zhuǎn)變到3區(qū)，此時(shí)即使將輥距減少到最小程度也不能回到2區(qū)。由此可見，對(duì)各種生膠或塑煉膠必須掌握好操作條件，選擇適當(dāng)?shù)臏囟龋蛊湓诎伒?區(qū)進(jìn)行混煉，防止向1區(qū)或3區(qū)過渡，而壓延應(yīng)在4區(qū)。②吃粉 膠料包輥后應(yīng)在輥距上方保留適當(dāng)數(shù)量的堆積膠，然后再向堆積膠上添加配合劑。當(dāng)加入配合劑時(shí)，由于堆積膠受到阻力、折疊起來，形成波紋，不斷翻轉(zhuǎn)和更替，配合劑便被帶進(jìn)堆積膠的波紋部分中，并帶入輥距中，使配合劑在徑向剪切變形的作用下，不僅發(fā)生周向混合，而且也向包輥膠片的厚度方向混合分散。堆積膠的量不能過多或過少，過少會(huì)使配合劑只在后輥與橡膠的剪切擦人膠料表層，而在膠料厚度方向（徑向）的混合作用較小，不容易使配合劑混入內(nèi)部，混合效果較差；過多會(huì)使多余的膠料在輥距上方翻轉(zhuǎn)打滾，不能順利進(jìn)入輥距而得不到混煉。③翻煉 由于橡膠的粘度很大，混煉時(shí)只沿著輥筒旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生周向流動(dòng)，且為層流，緊貼輥筒表面占包輥膠片三分之一厚度的膠料不能產(chǎn)生流動(dòng)而成為“死層”，只有三分之二為活動(dòng)層，在死層所受的剪切力已經(jīng)小到配合劑不能進(jìn)入其內(nèi)。此外，輥距上部的堆積膠還會(huì)形成部分楔形“回流區(qū)”。因此吃粉后應(yīng)立即切割翻煉操作，不斷改變膠料的流動(dòng)方向，使死層的膠料不斷被帶到頂部堆積膠并帶入活動(dòng)層，使配合劑得到充分的分散和混合。開煉機(jī)混煉優(yōu)缺點(diǎn)分析開煉機(jī)混煉的缺點(diǎn)是粉劑飛揚(yáng)大污染環(huán)境、安全性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)規(guī)模也比較小；優(yōu)點(diǎn)是適合混煉的膠種多或制造特殊膠種、靈活性大。 密閉式煉膠機(jī)（見彩圖）的轉(zhuǎn)子表面和混煉室壁面之間的間隙大小，隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)有很大范圍的變化，對(duì)膠料產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用。混煉效果比開放式煉膠機(jī)大得多，各種粉料配合劑在混煉室內(nèi)和膠料混合而不飛揚(yáng)在外，而且自動(dòng)儀表控制混煉過程，例如在混煉過程中，膠料溫度、物料在室內(nèi)的體積和所耗電功率的變化有一定規(guī)律（見圖）。 密煉機(jī)混煉密煉機(jī)混煉工藝方法一般有一段混煉法、兩段混煉法。一段混煉法 密煉機(jī)一段混煉法從加料、混合到下片冷卻一次完成。一般要和壓片機(jī)配合使用，先把生膠或塑煉膠和配合劑按一定順序投入密煉機(jī)的混煉室內(nèi)，混勻后，排膠于壓片機(jī)上壓片，并使膠料溫度降低，此時(shí)再加入硫化劑和需低溫加入的配合劑，再通過搗膠裝置或人工搗膠反復(fù)壓煉，以混煉均勻，經(jīng)密煉機(jī)和壓片機(jī)一次混煉得到均勻的混煉膠的方法叫做一段混煉法.（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(jìn)劑、活性劑、防老劑 → 補(bǔ)強(qiáng)填充劑 → 液體軟化劑 → 排膠 →壓片機(jī)加硫黃和超速促進(jìn)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(qiáng)化炭黑的分散，達(dá)到改善和提高膠料的工藝性能及硫化膠的物理機(jī)械性能。具體操作：投入60%~80%生膠和配合劑（硫化劑和超促進(jìn)劑除外），在70~120℃混煉溫度下，混煉到總混煉時(shí)間的70~80%，再把其余生膠并同硫化劑和超促進(jìn)劑一起投入，再混煉1~2min后，排膠下片。兩段混煉法有些膠料如氯丁膠料、順丁膠料經(jīng)密煉機(jī)混煉后，于壓片機(jī)下片冷卻，并停放一段時(shí)間，經(jīng)冷卻和停放后粘度增大，使得膠料在混料時(shí)有更大的剪切或拉伸力，使得膠料和配合劑更加容易破碎和混合。再回到密煉機(jī)上混煉，然后在壓片機(jī)上加入硫化劑，超促進(jìn)劑等，并使其均勻分散，得到均勻的混煉膠，這種方法叫做兩段混煉法。（1）傳統(tǒng)兩段混煉法用高速高壓密煉機(jī)進(jìn)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(shí)間后，再送入低速密煉機(jī)加硫黃和促進(jìn)劑進(jìn)行混煉，再經(jīng)壓片機(jī)補(bǔ)充加工膠片。（2）分段投膠兩段混煉法第一段混煉時(shí)，把80%左右的生膠投入進(jìn)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(shí)將剩余20%左右的生膠投入母膠中混煉，均勻后排膠。密煉機(jī)混煉優(yōu)缺點(diǎn)分析密煉機(jī)混煉與開煉機(jī)混煉相比，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，混煉時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，減少了粉劑的飛揚(yáng)。但是密煉機(jī)散熱慢，混合溫度控制困難，不適用溫度敏感性的膠料，排膠不規(guī)則，形狀不固定。 采用低溫一次法煉膠工藝區(qū)別于傳統(tǒng)多段混煉工藝（采用高溫氧化裂解，機(jī)械剪切為輔，實(shí)現(xiàn)橡膠分子鏈的斷裂）最大的特點(diǎn)是在開煉機(jī)上加投硫磺，強(qiáng)化了膠料的機(jī)械剪切力，弱化了高溫氧化裂解的作用，在有效時(shí)間內(nèi)，對(duì)膠料的剪切越大，膠料分子鏈的打斷以及配合劑的分散就越好，因此如何提高開煉機(jī)對(duì)膠料的剪切是最關(guān)鍵因素。　　膠料的剪切力與切變速率成正比，切變速率與開煉機(jī)的速比成正比（機(jī)臺(tái)輥速比主1：1.07、從1：1.143，壓片機(jī)輥速比1：1.09，出片1：1.143），與開煉機(jī)的速度成正比，與開煉機(jī)的輥間距成反比。低溫工藝影響關(guān)鍵因素――輥溫、輥距、輥速低溫混煉最重要的影響因子就是開煉輥的輥溫了，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)所謂的低溫混煉（也就是膠料本向在開煉輥上始終維持著70到90度之間的低溫下進(jìn)行混煉，就必須保持開煉輥輥體溫度在20-40度之間，最高輥溫不能超過60度，否則極易發(fā)生焦燒和影響硫磺母膠的均勻分散。

標(biāo)簽：混煉橡膠過程