1 总述 橡胶制品的首要原料是生胶、各种合作剂、以及作为骨架资料的纤维和金属资料， 橡胶制品的根本出产工艺进程包含塑炼、混炼、 1 总述 橡胶制品的首要原料是生胶、各种合作剂、以及作为骨架资料的纤维和金属资料，橡胶 制品的根本出产工艺进程包含塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化 6 个根本工序。 橡胶的加工工艺进程首要是处理塑性和弹性对立的进程，经过各种加工手法，使得弹性 的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，在参加各种合作剂制成半制品，然后经过硫化是具有塑性的 半制品又变成弹性高、物理机械功用好的橡胶制品。 2 橡胶加工工艺 2.1 塑炼工艺 生胶塑炼是经过机械应力、热、氧或参加某些化学试剂等办法，使生胶由强韧的弹性状 态转变为柔软、便于加工的塑性状况的进程。 生胶塑炼的意图是下降它的弹性，添加可塑性，并取得恰当的流动性，以满意混炼、亚 衍、压出、成型、硫化以及胶浆制作、海绵胶制作等各种加工工艺进程的要求。 把握好恰当的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和制品质量是至关重要的。在满意加工工 艺要求的前提下应尽或许下降可塑度。跟着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的呈现，有的橡胶现已 不需求塑炼而直接进行混炼。 在橡胶工业中，最常用的塑炼办法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法所用的首要 设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是在机械塑炼进程中参加化 学药品来进步塑炼作用的办法。 开炼机塑炼时温度一般在 80℃以下，归于低温机械混炼办法。密炼机和螺杆混炼机的 排胶温度在 120℃以上，乃至高达 160-180℃，归于高温机械混炼。 生胶在混炼之前需求预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才干塑炼。 几种胶的塑炼特性： 天然橡胶用开炼机塑炼时，辊筒温度为 30-40℃，时刻约为 15-20min；选用密炼机塑 炼当温度到达 120℃以上时，时刻约为 3-5min。 丁苯橡胶的门尼粘度多在 35-60 之间，因而，丁苯橡胶也可不必塑炼，可是经过塑炼 后可以进步合作机的涣散性 顺丁橡胶具有冷流性，缺少塑炼作用。顺丁胶的门尼粘度较低，可不必塑炼。 氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通 3-5 次，薄通温度在 30-40℃。 乙丙橡胶的分子主链是饱满结构，塑炼难以引起分子的裂解，因而要挑选门尼粘度低的 种类而不必塑炼。 丁腈橡胶可塑度小，耐性大，塑炼时生热大。开炼时要选用低温 40℃以下、小辊距、 低容量以及分段塑炼，这样可以收到较好的作用。 2.2 混炼工艺 混炼是指在炼胶机大将各种合作剂均匀的混到生胶种的进程。混炼的质量是对胶料的进 一步加工和制品的质量有着决定性的影响，即便配方很好的胶料，假如混炼欠好，也就会出 现合作剂涣散不均，胶料可塑度过高或过低，易焦烧、喷霜等，使压延、压出、涂胶和硫化 等工艺不能正常进行，并且还会导致制品功用下降。 混炼办法一般分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种办法都是间歇式混炼，这是目 前最广泛的办法。 开炼机的混合进程分为三个阶段，即包辊（参加生胶的软化阶段）、吃粉（参加粉剂的 混合阶段）和翻炼（吃粉后使生胶和合作剂均到达均匀涣散的阶段）。 开炼机混胶依胶料种类、用处、功用要求不同，工艺条件也不同。混炼中要注意加胶量、 加料次序、辊距、辊温、混炼时刻、辊筒的转速和速比等各种要素。既不能混炼缺乏，又不 能过炼。 密炼机混炼分为三个阶段，即湿润、涣散和涅炼、密炼机混炼石在高温加压下进行的。 操作办法一般分为一段混炼法和两段混炼法。 一段混炼法是指经密炼机一次完结混炼，然后压片得混炼胶的办法。他适用于全天然橡 胶或掺有合成橡胶不超越 50%的胶料，在一段混炼操作中，常选用分批逐渐加料法，为使 胶料不至于剧烈升高，一般选用慢速密炼机，也可以选用双速密炼机，参加硫磺时的温度必 须低于 100℃。其加料次序为生胶—小料—补强剂—填充剂—油类软化剂—排料—冷却— 加硫磺及超促进剂。 两段混炼法是指两次经过密炼机混炼压片制成混炼胶的办法。这种办法适用于合成橡胶 含量超越 50%得胶料，可以防止一段混炼法进程中混炼时刻长、胶料温度高的缺陷。榜首 阶段混炼与一段混炼法相同，仅仅不加硫化和活性大的促进剂，一段混炼完后下片冷却，停 放必定的时刻，然后再进行第二段混炼。混炼均匀后排料到压片机上再加硫化剂，翻炼后下 片。分段混炼法每次炼胶时刻较短，混炼温度较低，合作剂涣散更均匀，胶料质量高。 2.3 压延工艺 压延是将混炼胶在压延机上制成胶片或与骨架资料制成胶布半制品的工艺进程，它包含 压片、贴合、压型和纺织物挂胶等作业。 压延工艺的首要设备是压延机，压延机一般由作业辊筒、机架、机座、传动设备、调速 和调距设备、辊筒加热和冷却设备、润滑系统和紧迫泊车设备。压延机的种类许多，作业辊 筒有两个、三个、四个不等，摆放方式两辊有立式和卧式；三辊有直立式、Γ型和三角形； 四辊有Γ型、L 型、Z 型和 S 型等多种。按工艺用处来分首要有压片压延机（用于压延胶片 或纺织物贴胶，大多数三辊或四辊，各辊塑度不同）、擦胶压延机（用于纺织物的擦胶，三 辊，各辊有必定得速比，中辊速度大。凭借速比擦入纺织物中）、通用压延机（又称全能压 延机，兼有压片和擦胶功用、三辊或四辊，可调速比）、压型压延机、贴合压延机和钢丝压 延机。 压延进程一般包含以下工序：混炼胶的预热和供胶；纺织物的导开和枯燥（有时还有浸 胶） 胶料在四辊或三辊压延机上的压片或在纺织物上挂胶依机压延半制品的冷却、卷取、截 断、放置等。 在进行压延前，需求对胶料和纺织物进行预加工，胶料进入压延机之前，需求先将其在 热炼机上翻炼，这一工艺为热炼或称预热，其意图是进步胶料的混炼均匀性，进一步添加可 塑性，进步温度，增大可塑性。为了进步胶料和纺织物的粘合功用，确保压延质量，需求对 织物进行烘干，含水率操控在 1-2%，含水量低，织物变硬，压延中易损坏，含水量高，粘 附力差。 几种常见的橡胶的压延功用 天然橡胶热塑形大，缩短率小，压延简单，易粘附热辊， 应操控各辊温差，以便胶片顺畅搬运；丁苯橡胶热塑性小，缩短率大，因而用于压延的胶料 要充沛塑炼。因为丁苯橡胶对压延的热敏性很显着，压延温度应低于天然橡胶，各辊温差有 高到低；氯丁橡胶在 75-95℃易粘辊，难于压延，应运用低温法或高温法，压延要敏捷冷却， 掺有白腊、硬酯酸可以削减粘辊现象；乙丙橡胶压延功用杰出，可以在广泛的温度范围内连 续操作，温度过低时胶料缩短性大，易发生气泡；丁腈橡胶热塑性小，缩短性大，在胶料种 参加填充剂或软化剂可削减缩短率，当填充剂分量占生胶分量的 50%以上时，才干得到表 面润滑的胶片，丁腈橡胶粘性小易粘冷辊。 2.4 压出工艺 压出工艺是经过压出机机筒筒壁和螺杆件的作用，使胶料到达揉捏和开始造型的意图， 压出工艺也成为挤出工艺。 压出工艺的首要设备是压出机。 几种橡胶的压出特性：天然橡胶压出速度快，半制品缩短率小。机身温度 50-60℃，机 头 70-80℃，口型 80-90℃；丁苯橡胶压出速度慢，紧缩变形大，外表粗糙，机身温度 50-70℃，机头温度 70-80℃，口型温度 100-105℃；氯丁橡胶压出前不必充沛热炼，机身 温度 50℃，机头℃，口型 70℃；乙丙橡胶压出速度快、缩短率小，机身温度 60-70℃，机 头温度 80-130℃，口型 90-140℃。丁腈橡胶压出功用差，压出时应充沛热炼。机身温度 50-60℃，机头温度 70-80℃。 2.5 打针工艺 橡胶打针成型工艺是一种把胶料直接从机筒注入模性硫化的出产办法。包含喂料、塑化、 打针、保压、硫化、出模等几个进程。打针硫化的最大特色是内层和外层得胶料温度比较均 匀共同，硫化速度快，可加工大多数模压制品。 橡胶打针成型的设备是橡胶打针成型硫化机。 2.6 压铸工艺 压铸法又称为传递模法或移模法。这种办法是将胶料装在压铸机的塞筒内，在加压下降 胶料铸入模腔硫化。与打针成型法类似。如骨架油封等用此法出产溢边少，产品质量好。 2.7 硫化工艺 新近，天然橡胶的首要用处仅仅做擦字橡皮；后来才用于制作小橡胶管。直到 1823 年， 英国化学家麦金托什才发明将橡胶溶解在煤焦油中然后涂在布上做成防水布，可以用来制作 雨衣和雨靴。可是，这种雨衣和雨靴一到夏天就熔化，一到冬季便变得又硬又脆。为了战胜 这一缺陷，其时许多人都在想办法。美国发明家查理古德伊尔也在进行橡胶改性 的实验，他把天然橡胶和硫黄放在一同加热，希望能取得一种一年四季在所有温度下都坚持 枯燥且赋有弹性的物质。直到 1839 年 2 月他才取得成功。一天他把橡胶、硫黄和松节油混 溶在一同倒入锅中（硫黄仅是用来染色的），不小心锅中的混合物溅到了火热的火炉上。令 他吃惊的是，混合物落入火中后并未熔化，而是坚持原样被烧焦了，炉中残留的未彻底烧焦 的混合物则赋有弹性。他把溅上去的东西从炉子上剥了下来，这才发现他现已制备了他想要 的有弹性的橡胶。经过不断改进，他总算在 1844 年发明晰橡胶硫化技能。 在橡胶制品出产进程中，硫化是最终一道加工工序。硫化是胶料在必定条件下，橡胶大 分子由线型结构转变为网状结构的交联进程。硫化办法有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。 大多数橡胶制品选用热硫化。热硫化的设备有硫化罐、平板硫化机等。 2.8 其他出产工艺 橡胶制品的出产工艺还有浸渍法、涂刮法、喷涂法、蕉塑法等。 3 橡胶配方规划 3.1 橡胶的硫化（交联） 交联是橡胶高弹性的根底，其特色是在一个橡胶分子链上仅构成少量几处交联点，因而 不会影响橡胶分子链段的运动。 橡胶的硫化系统较多，常见的有：硫黄硫化系统、过氧化物硫化系统、树脂硫化系统、 氧化物硫化系统等。 3.1.1 硫黄硫化系统 首要适应于二烯类橡胶，其硫化活性点是在双键周围的α 氢原子。 组成：硫黄 活性剂：氧化锌，硬脂酸 促进剂：噻唑类（DM，M），次磺酰胺类（CZ，NOBS）， 秋兰姆类（TETD，TMTM，TMTD），胍（D） 3.1.2 过氧化物硫化系统-自由基机理 1 常见的过氧化物有：DCP（二枯基过氧化物）、BPO、DCBP、双 2，5 2 助交联剂：按捺聚合难自由基无用的副反响。如 TAIC，TAC，HVA-2 3 过氧化物硫化橡胶功用特色：老化功用好，紧缩永久变形小，制品透明性好。 3.1.3 氧化物硫化系统 这是含卤素橡胶的首要硫化剂。一般有氧化锌/氧化镁（5/4）、氧化铅或四氧化三铅 （10-20，耐水制品） 3.2 橡胶的填料 未加填料的橡胶，力学功用和工艺功用均较差，无法运用。 3.2.1 作用 补强性：拉伸强度，撕裂强度，耐磨性 加工功用 下降成本 3.2.2 填料的结构 3.2.2.1 粒径 一般来说，粒径越小，强度越高。 3.2.2.2 结构 粒子形状及内部结构（吸油值法，DBP）。一般吸油值越大，结构性越强，改进功用越 显着。 3.2.2.3 比外表积 粒子形状（BET 法，CATB 法）。比外表积越大，强度越高。 3.2.2.4 化学结构 反响性（PH 值标明）。如炭黑外表的羧基、白炭黑和一般淡色填料外表的羟基等，酸 性填料常影响橡胶的硫化，因而需参加活性剂，消除酸性。 3.2.2.5 填料的处理办法 填料外表一般为亲水性的，而聚合物是憎水的，两者相容性较差，有必要进行外表处理。 3.2.2.6 外表活性剂 （1） 结构：有机化合物，具有不对称的分子结构，由亲水和疏水两部分基团组成。 （2） 亲水部分：-OH，-COOH，-NH2，-NO2，-SH （3） 疏水部分：长链式、苯环式或烃类 3.2.2.7 偶联剂 （1） 分类：硅烷，钛酸酯、铝酸酯、高分子偶联剂等 （2） 结构特色：亲水部分与外表活性剂类似，但疏水部分能与聚合物构成化学结合 或物理缠结。 （3） 对功用的影响：低分子偶联剂一般在下降粘度的一起，进步力学功用；高分子 偶联剂则在大幅度进步力学功用的一起，添加系统的粘度，这是因为分子之间作用力增强的 原因。 3.3 软化剂和增塑剂 3.3.1 软化剂的作用 （1） 下降系统的粘度，添加流动性，下降硫化橡胶的硬度； （2） 改进粘着功用； （3） 有助于填料的涣散； （4） 便于压出和成型。 3.3.2 常见种类 （1） 操作油（软化剂，用量较大）：分子量 300-600 的烃类或芳香烃类（如机油，链 烷烃油，芳香烃油，白腊油等） （2） 极性的酯类（在非极性橡胶中运用，称为增塑剂，其特色为脆性温度、且用量 较少）：低分子酯类（DOP，DBP，DOS）和高分子酯类（己二酸乙二醇酯） 3.3.3 挑选准则 （1） 热力学（首要要素）：自由能ΔF=ΔH（热焓） - TΔS（熵变）。一般混合进程中， 自由度添加，ΔS0；ΔH 0（吸热），尽或许小。 （2） 溶度参数：用 Hildebrand 方程进行判别。 δ1 与δ2 越挨近，ΔH 越小。 极性橡胶——极性软化剂；非极性橡胶——非极性软化剂 （3） 溶剂化作用（非必须要素）：一般以为，橡胶的双键有必定的亲核性，增塑剂酯类 有亲电性，经过亲电-亲核作用添加了两者的界面强度，相容性添加，不过这种亲电-亲核作 用较弱，因而一般用量不宜过大（5-10phr）。如 NR 与 DBP，NBR 与芳烃油的相容性，SBR、 BR 与 NR 的差异， （4） CR 的溶剂挑选准则 3.4 橡胶的防护系统 老化是指全部使橡胶功用劣化的进程。如 O2，O3，热，光，疲惫，力，催化剂，化 学介质等，为了调查这些影响要素，规划了许多实验办法。 氧弹实验 O2 热氧老化实验 O2，热 光老化实验 光（野外，室内，人工光） 臭氧老化实验 O3 疲惫实验 力，疲惫 DSC、TG 热氧化，O2，空气；热降解，N2 3.4.1 分类 物理：搬迁、阻隔氧的作用 防老剂 化学：无污染型（酚类，1010，1076；硫化二丙酸酯（DLTP，DSTP）；亚磷酸酯， 168）；污染型（胺类，RD，D，A） 防护系统 对苯二胺类（4010，4010NA） 抗臭氧剂 线形碳氢化合物(粗晶蜡，微晶蜡) 紫外线剂（橡胶不常用、炭黑的作用） 金属离子钝化剂 3.4.2 反响机理 （1） 链引发 （2） 链增长 （3） 链终止 3.5 配方规划与硫化橡胶物性的联系 3.5.1 拉伸强度 拉伸强度是表征制品可以反抗拉伸损坏的极限才能。影响橡胶拉伸强度的首要要素有： 大分子链的主价键、分子间力以及高分子链柔性。 一 拉伸强度与橡胶结构的联系 （1） 分子间作用力大，如极性和刚性基团等； （2） 分子量增大，范德华力增大，链段不易滑动，相当于分子间构成了物理交联点， 因而随分子量增大，拉伸强度增高，到必定程度时到达平衡； （3） 分子的微观结构，如顺式和反式结构的影响； （4） 结晶和取向 二 拉伸强度与硫化系统的联系 （1） 交联密度：有一极大值。 （2） 交联键类型：随交联键能添加，拉伸强度减小；多硫键具有较高的拉伸强度， 因为弱键在应力状况下能起到开释应力的作用，减轻应力会集的程度，使交联网能均匀地承 受较大的应力。关于能发生结晶的 NR 等，交联弱键的前期开裂，还有利于主链的定向结晶。 三 拉伸强度与填料的联系 很多的实验标明：粒径越小，比外表积越大，外表活性越大，结构性越高，补强的作用 越好。一起随填料用量添加，有最大值，其巨细受橡胶种类和填料类型的影响。 四 拉伸强度与软化剂的联系 软化剂的参加会丢失拉伸强度，且与软化剂与橡胶的相容性有关。 3.5.2 撕裂强度 橡胶的撕裂是因为资猜中的裂纹或裂口受力时敏捷扩展而导致损坏的现象，一般是沿着 分子链数目最小，即阻力最小的途径开展。首要与橡胶应力-应变曲线的形状和粘弹性有关。 与橡胶种类、硫化系统、软化剂均有联系