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乐通lt118-密炼机:橡胶原料检验、混炼加工及炼胶设备详解

发布时间:2018-05-04 20:30:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

一、橡胶原料常识

泰州科德橡胶机械-密炼机2018年5月4日:生胶有天然橡胶(乳胶,干胶)与合成橡胶,配合剂主要有炭黑、硫磺、促进剂DM、氧化锌、石蜡、碳酸钙、防老剂D、油等。


(1)几种橡胶材质的优缺点


  天然橡胶NR


  (Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化,遇热变粘,在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐强酸。优点:弹性好,耐酸碱。缺点:不耐候,不耐油(可耐植物油), 是制作胶带、胶管、胶鞋的原料,并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。


  丁苯胶SBR


  (Styrene Butadiene Copolymer) 丁二烯与苯乙烯之共聚合物,与天然胶比较,品质均匀,异物少,具有更好耐磨性及耐老化性,但机械强度则较弱,可与天然胶掺合使用。优点:低成本的非抗油性材质,良好的抗水性,硬度70 以下具良好弹力,高硬度时具较差的压缩性。缺点:不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。 广泛用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。


  丁基橡胶IIR


  (Butyl Rubber) 为异丁烯与少量异戊二烯聚合而成,因甲基的立体障碍分子的运动比其他聚合物少,故气体透过性较少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳;对极性容剂抵抗大,一般使用温度范围为-54-110 ℃。 优点:对大部份一般气体具不渗透性,对阳光及臭气具良好的抵抗性,可暴露于动物或植物油或是可气化的化学物中。缺点:不建议与石油溶剂,胶煤油和芳氢同时使用。用于汽车轮胎的内胎、皮包、橡胶膏纸、窗框橡胶、蒸汽软管、耐热输送带等。


  氢化丁腈胶HNBR


  (Hydrogenate Nitrile) 氢化丁腈胶为丁腈胶中经由氢化后去除部份双链,经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁腈橡胶提高很多,耐油性与一般丁腈胶相近。一般使用温度范围为-25~150 ℃。优点:较丁腈胶拥有较佳的抗磨性,具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩性的特性。


  在臭氧等大气状况下具良好的抵抗性,一般适用于洗衣或洗碗的清洗剂中。缺点:不建议使用于醇类,酯类或是芳香族的溶液之中空调制冷业,广泛用于环保冷媒、R134a系统中的密封件、汽车发动机系统密封件。


  乙丙胶EPDM


  乙丙胶EPDM(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀,但无法硫磺加硫。为解决此问题,在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用温度为-50~150 ℃。对极性溶剂如醇、酮等抵抗性极佳优点:具良好抗候性及抗臭氧性,具极佳的抗水性及抗化学物,可使用醇类及酮类,耐高温蒸气,对气体具良好的不渗透性。缺点:不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。 高温水蒸汽环境之密封件卫浴设备密封件或零件。制动(刹车)系统中的橡胶零件。散热器(汽车水箱)中的密封件。


  丁腈胶NBR


  (Nitrile Rubber) 由丙烯腈与丁二烯共聚而成,丙烯腈含量由18%~50% ,丙烯腈含量越高,对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好,但低温性能则变差,一般使用温度范围为-25~100 ℃。丁腈胶为目前油封及O 型圈常用之橡胶之一优点:具良好的抗油、抗水、抗溶剂及抗高压油的特性。


  具良好的压缩性,抗磨及伸长力。


  缺点:不适合用于极性溶剂之中,例如酮类、臭氧、硝基烃,MEK 和氯仿。 ?用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅油、二酯系润滑油等流体介质中使用的橡胶零件,特别是密封零件。可说是目前用途广、成本低的橡胶密封件。


  氯丁胶CR


  (Neoprene 、Polychloroprene) 由氯丁烯单体聚合而成。硫化后的橡胶弹性耐磨性好,不怕阳光的直接照射,有特别好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷剂,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,但不耐磷酸酯系液压油。在低温时易结晶、硬化,贮存稳定性差,在苯胺点低的矿物油中膨胀量大,一般使用温度范围为-50~150 ℃。优点:弹性良好及具良好的压缩变形,配方内不含硫磺,因此非常容易来制作,具抗动物及植物油的特性,不会因中性化学物,脂肪、油脂、多种油品,溶剂而影响物性,具防燃特性。


  缺点:不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中 耐R12 制冷剂的密封件,家电用品上的橡胶零件或密封件。适合用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶品。


  合成橡胶的组成


  合成橡胶是以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子。


  橡胶的高分子已经突破了单体聚合的工艺,目前世界领先的橡胶工厂已经开始运用更高强度的橡胶,用超高分子聚集而成,而且成本相当的低的。


(2)橡胶助剂概况


橡胶助剂一般分为六大类:

第一类为硫化体系助剂,主要有硫化剂、促进剂和活化剂。
硫化剂包括:①硫、硒、碲;②含硫化合物;③有机过氧化合物;④醌类化合物;⑤胺类化合物;⑥树脂类;⑦金属氧化物;⑧其它硫化剂。
促进剂包括:①二硫代氨基甲酸盐;②黄原酸盐;③秋兰姆;④噻唑类;⑥次磺酰胺;⑦胺及醛胺缩合物;⑧胍类;⑨硫脲类。
活化剂包括:①氧化锌;②氧化镁;③硬脂酸等。

第二类为防护体系助剂,主要是防老剂和阻燃剂,防老剂主要有胺类、酚类、杂环类、亚磷酸酯类、防护蜡等。
胺类包括:①萘胺系;②喹啉系;③二苯胺系;④对苯二胺系。
酚类包括:①烃化单核酚;②烃化双核酚;③烃化多核酚。
还有杂环类、亚磷酸酯类。
防护蜡包括:微晶蜡、地蜡和白蜡等。
阻燃剂包括:①溴系;②氯系;③磷系;④无机物。

第三类为操作系统助剂,主要有增塑剂(软化剂)、分散剂、均匀剂、增粘剂、脱模剂和防焦剂。

第四类为补强填充体系助剂,主要有炭黑、白炭黑、无机补强剂和填充剂和有机补强剂和填充剂。

第五类为粘合体系助剂,主要有间-甲-白体系、钴盐粘合促进剂、三嗪类粘合剂、浸渍粘合剂和胶粘剂。

第六类为其它助剂,如发泡剂、消泡剂、着色剂、芳香剂、防雾剂、防白蚁剂、润滑剂、脱模剂、隔离垫布处理剂、制品表面修饰剂和模具清洗剂等。


(3)常见橡胶配合助剂列表


作用

橡皮组成材料

含义

常用配合剂举例

硫化体系

硫化剂

使塑性橡胶转化为弹性橡皮

硫磺粉,TMTDDCP,氧化锌,氧化镁,

硫化促进剂

促进橡皮硫化,缩短硫化时间

MBTDMDPGTMTDNA-22

活化剂

增大硫化剂和促进剂的活性

氧化锌,氧化镁,硬脂酸,

抗氧剂

防止和延迟橡皮氧化老化

DRD

抗臭氧剂

防止臭氧老化


有害金属抑制剂

防止橡皮老化

MBDNP

光吸取剂

防止和延迟橡皮光氧老化


其它防护剂

避鼠剂

防止鼠害


杀蚁剂

杀灭白蚁


防霉剂

防止霉菌繁殖


软化体系

软化剂

调节橡皮塑性和柔软性

石蜡,机油,硬脂酸,变压器油,MDM

填充补强体系

补强剂

提高橡皮弹性、耐磨性、抗撕裂性、抗张强度、耐曲挠性

炭黑、陶土、白炭黑

填充剂

增加橡皮容积,降低成本

滑石粉、碳酸钙

特殊用途体系

着色剂

使橡皮具有所需颜色

炭黑

阻燃剂

使橡皮具有难燃性能

三氧化二锑、氯化石蜡

导电剂


石墨

其它



注:硫化剂TMTD:二硫化四甲基秋兰姆;硫化剂DCP:  过氧化二异丙苯;促进剂MBT或M:2-硫醇基苯并噻唑;促进剂DM:二硫化二苯并噻唑;促进剂DPG或D:二苯胍;促进剂NA-22:乙烯基硫脲;防老剂D:苯基-2-萘胺;防老剂MB:硫醇基苯胼咪唑。


二、橡胶原料检验

    原材料质量的好坏,直接影响橡胶混炼胶的质量,把好原材料质量关,是控制产品质量的重要环节。 

    主要检测内容:1、按各级检测标准常规检测;2、对原材料有效含量的检测;3、环保项目检测

橡胶原材料来料检验图


    三、橡胶塑炼


    生胶的分子量很高,分子间的作用力很大,质硬,弹性高,给加工和成型带来了极大的困难。所以需要通过机械力、热、氧或某些化学药剂的作用,使生胶由强韧高弹性状态转变为柔软而富有可塑性状态。


    四、橡胶混炼


    为了提高橡胶制品的物理——机械性能,改善成型加工,降低成本需要加入各种配合剂。混炼就是将各种配合剂借助炼胶机机械力的作用均匀分散于橡胶中的工艺过程。 


    五、橡胶混炼加料顺序

    混炼时加料顺序不当,轻则影响配合剂分散不均,重则导致焦烧、脱辊或过炼,所以加料顺序是关系到混炼胶质量的重要因素之一,因此加料必须有一个合理的顺序。


    加料顺序的确定一般遵循用量小、作用大、难分散的配合剂先加,用量多、易分散的配合剂后加,对温度敏感的配合剂后加,硫化剂与促进剂分开加等原则。


    因此开炼机混炼时,先加入生胶、再生胶、母炼胶等包辊,如果配方中有固体软化剂如石蜡,可在胶料包辊后加入,再加入小料如活化剂(氧化锌、硬脂酸)、促进剂、防老剂、防焦剂等,再次加炭黑、填充剂,加完炭黑和填充剂后,再加液体软化剂,如果炭黑和液体软化剂用量均较大时,两者可交替加入,后加硫化剂。


    如果配方中有超速级促进剂,应在后期和硫化剂一起加。配方中如有白炭黑,因白炭黑表面吸附性很强,粒子之间易形成氢键,难分散,应在小料之前加入,而且要分批加入。对NBR,由于硫黄与其相容性差,难分散,因此要在小料之前加,将小料中的促进剂放到后加。


    六、开炼机炼胶过程


    炼胶的三个阶段:主要包括三个阶段:


    ①生胶加热。即将已塑炼的生胶在机上再次重炼,加热软化,并加入其他聚合物共混。


    ②加配合剂。一般先加软化剂、硬脂酸等,然后加入粉料和炭黑等(炭黑也可预先和部分生胶先单独混为母炼胶)。硫磺一般在混炼的后,或在胶料经停放后,于第二次重炼时再加入。


    ③混炼均匀和下片。当所有配合剂添加完毕后,应再继续翻炼,使混合均匀,然后卸下胶片。


    七、开炼机和密炼机


    橡胶开炼机(开放式炼胶机),靠手动动操作,其炼胶原理是橡胶在旋转辊筒的间隙中,在较高温度下,反复受到剪切作用。

    密闭式炼胶机混炼过程 :密闭式炼胶机的转子表面和混炼室壁面之间的间隙大小,随转子转动有很大范围的变化,对胶料产生强烈的剪切作用。混炼效果比开放式炼胶机大得多,各种粉料配合剂在混炼室内和胶料混合而不飞扬在外,而且自动仪表控制混炼过程。


   开炼机与密炼机有哪些区别?


    1、开炼机是双辊机,利用不同转速相对运动的两个辊产生剪切力来塑炼。操作是要不断的进行打三角包的操作。密炼机是利用内部的设计好的桨叶相对运动时产生空间的规律性 收缩来产生剪切力。

    2、开炼机(开放式炼胶机)靠人工打胶,每个批次每个炼胶工有不同,炼出来的胶不稳定; 开炼机结构简单成本低,但是劳动强度大,污染大,对工人身体伤害大。密炼机(密闭式炼胶机)机器混炼机,稳定,效率快,产能高。

    3、开炼机结构简单,易清洗;密炼机结构复杂,不易清洗

    4、开炼机不安全,裸露在外面;密炼机安全性高,密闭式。

    5、开炼机散热快,不易死料;密炼机不易散热

    6、开炼机可以出片,密炼机不能出片

    7、开炼机价格便宜,密炼机较贵,但是可以加热,可抽真空,还有加压密炼机可以用来处理难塑化的材料。劳动强度低适应性强。


    开炼机与密炼机工艺的区别


    开炼机与密炼机工艺的不同,在炼胶时选择开炼机或密炼还是依据胶料的特性来选择的。


    开炼机炼胶与密炼机炼胶是有很多不同的,并不单单是什么降低劳动强度、操作条件好等方面,如果密炼工艺没有设计好的话,工人是宁愿开炼机炼胶的,因为容易操作,已经很熟练了,炼出来的胶基本上是没有问题;


    而密炼出来的胶,虽然一次炼的料是开炼机的数倍,但是工艺没设计好,胶料出现焦烧或者分散不均报废,实际的劳动已经支出了,而且还浪费了原材料,还不得不重新混炼,因此如何设计好密炼机的工艺、严格控制温度是密炼机炼胶的一个主要问题,只有合理利用才能事半功倍。


    在开炼机上炼的胶与在密炼机里炼的胶性能差异可以很大,这种差异也可以说是密炼机的操作工艺没有把握到而导致的混炼失败,胶料焦烧或者分散不均而导致的。


    开炼机混炼量少,各种配合剂量好加,因为是开放式的,散热快,温度影响不是那么明显,如果温度过高了,可以停炼一段时间,让其冷却后再混炼;而密炼机一次密炼是开炼机的数倍,混炼过程中需要严格控制温度变化,还得控制小料的添加次序,这些均会影响到混炼的均匀性和焦烧性;出料温度是必须严格控制的,密炼机内温度与胶料温度相差大,因此在控制温度时必须考虑这个温度的关系,否则胶料容易焦烧(一般胶料内部温度比机内温度高50-60度)


    再者由于密炼量较大,以前也考虑硫化后通过开炼机加入,后来发现这是行不通的,因为一车密炼机的料相当于几车的开炼机料量,无法混炼加硫,如果通过开炼机来加硫,则必须将密炼机的一车料分割几车开炼机的料来加,但是现实是这样不行的,因为每车密炼的料你是无法保证混炼均匀的,分割的胶料重新计算的组成含量一般来说是不均匀的、不对的,添加的硫磺也将是不对的、不合理的。因此硫化也必须通过密炼过程加入,这时候温度的控制更加重要。


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