橡胶加工塑炼机理及方法探究

刘玉科

(河北省邢台市橡胶厂，河北 邢台 054001)

1 塑炼目的

橡胶塑炼针对的是生胶，将生胶的相对分子质量提高，同时粘稠度也将提高，但是还要将流动性增大，这是为混炼过程和成型做好准备。塑炼是采用机械或者化学工艺的作法，是橡胶加工工艺的的一个重要工序。塑炼好的生胶叫做塑炼胶，塑炼胶具有很强的可塑性。生胶经过塑炼得到塑炼胶的作用归结为以下几种:第一、提高橡胶与其它试剂的共同混合能力，以便有不同粘度的生胶能有很高的混合度。第二、为了能在混合炼制时配合剂加入后分散均匀，分布适当，这就是提高生胶的可塑性的原因。第三、为了使胶坯的形状和尺寸能固定并且在压制和压出更加方便，所以加大了生胶的流动能力。第四、为了美观规整，也能改善生胶的充膜特性，这样花纹也可以更清晰。最后，制作胶料的溶解性也很关键，因为在制作胶浆时，胶浆要渗入纤维孔中，它要求有很大的附着力。塑炼生胶有如此多的用途，可见它的重要，在橡胶加工工艺中是不可缺少的。

2 塑炼的原理

橡胶塑炼最主要的目的是增强其可塑性，其化学原理是使橡胶分子的分子链断裂，断裂处大部分处于大分子的中间部分。使大分子断裂成小分子。下面介绍一下断裂感化这个词，这是橡胶塑炼的重要化学过程。断裂感化能产生大分子主链部分同事也能产生大分子的负链也即侧链。塑炼区一般可以分为高温塑炼部分和低温塑炼部分，高温塑炼主要是氧化感化为主，低温塑炼主要是机械感化为主。这两个过程相辅相成，在低温机械降解感化过程中氧气起到一个固定作用，主要稳定游离基;在高温氧化降解感化过程中，机械感化主要起加强其接触的能力，主要是为了使氧气与橡胶材料更好地接触。塑炼过程中遇到的一个难题就是容易产生堵截，分子链越长越明显，因此就采用了一种手段:高分子量级分，这样使得机械断链变得容易些。

3 塑炼的设备及其方法

塑炼从大的方面主要可以分为化学塑炼和机械塑炼，化学塑炼的方法主要是通过化学试剂的作用，使生胶大分子链断裂的原理。机械塑炼主要是通过一些炼胶机的机械破损作用来塑炼的，经常采用的炼胶机有:螺杆式炼胶机、开放式炼胶机和封闭式炼胶机等。下面详细的介绍一下这两种方法和过程。

3．1 化学塑炼法

化学塑炼法常用的化学试剂是塑解剂，它是在塑炼过程中受热，在氧的共同作用下，使大分子链断裂后，链的端子处失去活性不能再与大分子重新结合，这样就增强了生胶的可塑性。但是这种塑炼机塑解剂增强塑炼效果的作用机理主要在高温下才能有更好地效果，所以一般使用封闭的塑炼机，这样既能提高效率也能节省材料。塑解剂可以分为以下几种:①接受型塑解剂，这种塑解剂属于低温型的，它主要工作机理是，能与大分子断裂的部分结合，它本身就是一种自由基的接受体，形成相对较小的分子。所以称为接受型塑解剂。②引发性塑解剂，此种塑解剂主要工作在高温条件下，在高温下分解不稳定的自由基，可以引发生胶分子链发生氧化反应，最终使生胶大分子断裂，生胶中的自由基也能和空气中的氧气自发反应，直到最后分解为相对较小的分子．③混合型塑解剂，该种塑解剂可以工作在高温条件也能工作在低温条件，工作在低温时，接收自由基，在高温时，分解自由基。

3．2 机械塑炼法

(1)开放型塑炼。开放型塑炼使用的设备是开炼机，它是低温工作环境。开炼机主要工作部分是两个圆柱形筒，两个筒转动，由于速度不同产生相对运动，生胶材料被放到两筒上方，倒入后由于摩擦力的作用，使胶料在筒中受到很大的剪切力，在强烈的挤压作用下，生胶链发生断裂，这样就产生了可塑性。由于摩擦生热，胶料温度会升高，怎样降低胶料的温度是关键问题，因为只有温度低了，才能作用力更大，塑炼才能达到更好地效果。在塑炼过程中还回受到其他很多因素的影响，这些因素关系到塑炼的效率及塑胶的成型质量。归结有以下影响因素:塑胶材料的温度，辊筒的距离，塑炼过程中时间掌握的程度，两个辊筒的转速，塑解剂的使用及操作的熟练程度等。由于开炼机工作效率不是很高，而且塑炼出的生胶质量也满足不了现在对橡胶更高质量的要求，所以开炼机塑炼逐渐被其它方式的塑炼所取代。

(2)封闭式塑炼。封闭式塑炼主要依靠的是转子的机械作用和运转过程中的热氧化分裂作用。封闭的密炼机内部有两个转速不同的转子，将配好的要塑炼的橡胶材料放到密炼室内，首先对其加压，使材料在密炼室的转子与转子及转子与室壁间不断摩擦，受到强大的剪切力，再加上高温、高压的条件，橡胶材料很快得到塑炼。此种方式的塑炼效率较高。影响塑炼的因素有以下几条:转子的相对转速、密炼室的温度和压强、塑炼过程的操作时间等。此种塑炼属于高温塑炼，因此塑炼效率随温度的升高而增大，但是温度的升高也不是无节制的，温度超过一定值后胶料的物理机械性能会受到破坏。可以通过使用可塑性能高的塑胶材料，这样能提高密炼机的使用效率。

(3)螺杆型塑炼机。螺杆塑炼机由前后两段组成，一段靠近加料口，另一段靠近排胶口。靠近加料口的那段螺纹为三角形的，这样螺距就逐渐减小，易于送料方便，也便于加热。靠近出胶口的那段被做成不等边的螺纹，材料在这里进一步进行挤压并被推向机头。在机筒内表面上按装有切刀，目的是增加胶料的切割力度。螺杆塑炼机主要有以下优点:生产效率高、耗能少、生产能力强和占用空间小等优点。此种塑炼不需要氧的作用，因此应尽量使其与氧隔绝开。

4 总结

通过以上对橡胶塑炼工艺的介绍，我认为最有效的塑炼方法应该是低温的塑炼，低温的塑炼主要依靠的是机械力的作用，这样的塑炼得到的塑炼胶质量好。当然在对橡胶的机械性能要求不是特别高的情况下，高温的塑炼或者通过添加一些塑解剂的塑炼也是可以达到的，这样塑炼效率会比较高。

［1］侯垣圻，橡胶双螺杆塑炼机连续炼机理及有限元模拟研究．青岛科技大学:机械制造及自动化．2009

［2］王冠中，吕柏源．橡胶塑炼机理及方法．《特种橡胶制品》．2007年6期