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乐通lt118-密炼机:橡胶改性共混概况

发布时间:2018-07-10 11:22:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

泰州科德橡胶机械-密炼机2018年7月10日讯  橡胶共混的意义:改善工艺性能,使用性能和技术经济性能。大约70%以上橡胶是以橡胶并用或橡塑并用的形式进行加工和使用。

橡胶共混的内容:相容性形成均相体的能力:热力学相容、工艺相容共混物形态结构:连续相、分散相、界面配合剂在共混物中分布:硫化助剂、填料的分布,共交联和物性

橡胶的工艺相容性:通过机械方法或其他条件将热力学不相容体系混合,可获得足够稳定的共混物,这种共混物在微观区域内构成多相形态,但在宏观上能保持其均匀性。造成这种相对稳定的因素有两方面:(1)由于橡胶的黏度大,经过机械加工后,几种橡胶的大分子链仍然相互纠缠在一起,很难移动,因此尽管处于热力学不相容状态,但仍不至于出现宏观意义上的相分离,而依旧保持着一体;(2)在两相界面处,由互扩散而生成的过渡层还能通过共硫化和镶嵌、接枝而加强共混体内部的一体化倾向,体现出整体稳定性。

聚合物共混影响因素:

混炼工艺条件:时间、强度、辊温、加工方法

配方组成:生胶、共混比、相容剂、加工助剂

聚合物共混物的形态结构

均相结构;单相连续结构;两相连续结构

表:几种橡胶共混物的形态结构

共混物

 

SBR/NR

SBR/IR

BR/IR

SBR/BR

SBR/E-BR

-CN含量NBR/IR

-CN含量NBR/SBR

-CN含量NBR/SBR

CR/NR

EPDM/NR

并用比例

25/75           50/50            75/25

0.3/C           5.0/C          C/0.7

1.3/C            2.0/C            C/0.2

0.2/C            0.3/C            C/0.7

相容             相容              相容

相容             相容              相容

30.0/C          25.0/C            C/20.0

6.0/C            ―               C/4.0

0.6/C           1.5I              C/0.8

2.5/C           4.0/C             8.0/C

3.0/C            ―               C/0.8

注:① E-BR ─ 含35份高芳烃油的BR;② C ─连续相;③ I ─ 两相连续结构;

④表中数字是分散相的平均粒径(?m)。

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共混物的界面

界面的形成:由两组分所构成的两相之间的接触;两种大分子链段之间的相互扩散。

界面层的稳定:添加相容剂。界面层的厚度:决定于溶解度参数、界面张力及工艺条件。

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共混物形态结构的影响因素

橡胶共混中存在的不相容性可分为三种类型:

一是粘度不匹配引起的不相容性,由于粘度相差太大,并用胶难以形成紧密结合的共混物;

二是热力学不相容性,从而使共混物难以形成分子级共混;

三是由于硫化速率不匹配引起的硫化不相容性。

1聚合物共混时的分散过程

分散相平均粒径的大小决定于:混炼时间、混炼强度、分散相用量。

分散相宏观破碎能↓,相容性↑,界面张力↓,分散相体积分数↓,剪切速率↑,则:平均粒径↓

2相容性对共混物形态结构的影响

聚合物相容性两种极端:完全不相容、完全相容或相容性极好。

较好的共混改性物:分散相大小适宜、需要多相结构、相之间结合力较强。

对于单纯热力学不相容性,改进的方法很多,最常见的方法是添加增容剂。

3组分浓度对共混物形态的影响

组分体积分数>74%,连续相;

< 26%,分散相;

26-74%,视具体条件而定。

当二者的初始粘度和内聚能接近时,浓度大者易形成连续相。

4组分粘度对共混物形态结构的影响

共混物组分的粘度相差越大,分散相的粒径↑;二者粘度接近,分散相的粒径↓;低粘度组分形成连续相;二者粘度相近,容易形成“海-海”结构。

对于单纯的粘度不匹配导致的不相容性,可以选择合适的牌号或通过改进共混工艺过程如加增塑剂、填料等调节各相的粘度使之匹配。

 

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5工艺条件

共混温度对共混物形态结构的影响:分散相粒径可随混炼温度而发生可逆变化。

共混时间对共混物形态结构的影响:分散相粒径随共混时间的增加而减小至不变。

加料顺序对形态结构的影响

两阶共混:在合适配比下得到两相连续结构的母料,再稀释至预定的配比。

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配合剂在共混物中的分布

1硫化配合剂在共混物中的分布

硫化配合剂的溶解度:可用相似相容原理分析

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2补强填充剂在共混物中的分布

影响因素:炭黑和橡胶的亲和性与橡胶的不饱和度和极性有关:不饱和↑,极性↑,则亲和力↑。

炭黑在橡胶中的亲和力顺序:BR>SBR> CR > NBR > NR>EPDM > IIR。

橡胶的粘度对炭黑分布的影响:

炭黑易进入粘度低的橡胶相,可用软化剂调节炭黑在共混物中的分布,如:NR/充油SBR

 

炭黑分布对共混物性能的影响:

炭黑在共混物各相中的分布不是越均匀越好,需要合理分配,使胶料物性得到平衡。


 

共混物的共交联

由于硫化速率不匹配引起的硫化不相容性是橡胶共混中存在的不相容性之一。引起硫化不相容的原因主要是硫化剂在不同组分中硫化速率不同,或硫化剂与促进剂在各橡胶相中的溶解度相差太大。在极端情况下,几乎所有的硫化剂被硫化速率快的组分消耗,而另一组分几乎不能硫化。

CIIR/SBR 50/50体系中,硫黄1.2TMTD0.1CZ0.6作为硫化体系,因共混后硫化剂浓度的变化CIIR在共混体系中的硫化速度仅为单独硫化时的14%。因此,当硫化条件相同时,CIIR相在共混体系中将严重硫化不足。

橡胶并用不仅要考虑相同温度下橡胶的硫化速度基本相同,可以达到共硫化,而且还要考虑各自硫化体系的相互影响,避免相互促进或延迟硫化造成某种橡胶过硫或欠硫而影响并用胶性能。

聚合物A

聚合物B

并用比A/B

改善的性能

应用例

NR

BR

7550

/ 2550

提高硫化温度,改善耐热性、耐寒性、弹性和耐磨性

输送带、胶鞋

SBR

NR

任意

改善NR耐磨性,用于轮胎面可提高花纹沟的耐臭氧龟裂性

轮胎等制品

BR

任意

提高耐磨性,弹性和耐寒性

胎面

高苯乙烯

7550

/ 2550

提高耐磨性、撕裂强度及拉伸强度

鞋底及海绵胶

HDPE

100 /

520

改善工艺性能,减少胶料焦烧倾向和收缩率,提高硫化胶耐磨和耐臭氧性

鞋底及

海绵胶

EPDM

IIR

50/50

提高抗撕性、耐热性、耐臭氧性;改善胎面耐磨性

胎面、内胎等

CIIR

50/50

提高耐臭氧性

胎侧

二烯橡胶

EPDM

任意

提高耐热性、耐臭氧性、耐化学药品性

胎面

NBR

PVC

任意

保持NBR的耐油及耐热等性能;提高耐臭氧性、耐磨性、耐燃性及介电性能

耐油胶布、鞋、

胶管、线套

酚醛树脂

任意

提高NBR的粘性、硬度、耐磨性及强力

垫圈、衬里

NRSBR

NRSBR≤40%

提高NBR的耐寒性并降低成本,但NBR其它性能均略下降

耐油鞋底,皮碗

CR

任意

提高耐候性及耐臭氧性

户外耐油制品

EPDM


提高耐候性及耐臭氧性


CR

NR

80/20

改善CR的工艺性能

输送带或覆盖胶

NBR

任意

改善CR的粘辊、压出、压延以及耐油性


BRIR

9060/

1040

改善CR的耐寒、耐磨、弹性等,显著改善其压出、压延、粘辊、焦烧等工艺性能

胶带、减震橡胶

PVC

PVC≤25%

提高耐磨、耐老化、耐屈挠、耐油、耐碱、耐酸等性能,但弹性和耐撕裂性较差

耐酸碱制品

BR

NR


可改善BR的工艺性能


IIR

PE

6080

/ 4020

改进IIR的耐油和耐腐蚀性,提高介电性,抗臭氧性、低吸水性和低温性等

化工衬里、

电绝缘制品

CIIR

NR

100/<20

改进CIIR的工艺性能如粘性

内胎、水胎等

NBR

50/50

兼有耐油、耐臭氧特性及较好的物性

耐油、耐候的制品

VMQ

PTFE

100/714

提高VMQ的耐磨、耐热性能等

垫圈

FPM

ACM

50/50

降低FPM成本和低温性

耐热油密封制品


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