张弢-高分子材料学课件 26 polymer processing 橡胶纤维加工.ppt
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1、高分子材料成型加工II,橡胶和纤维加工,橡胶加工配合剂,为了制得符合实际使用性能的制品,改善橡胶加工工艺性能以及降低产品成本等在加工工程中加入橡胶的各种化学物质的总称。 硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂、防焦剂、防老剂、补强剂、填充剂、软化(增塑)剂、着色剂等 不同种类的配合剂在不同橡胶中作用不同,同一种配合剂在同一种橡胶中可能起到多重作用。,硫化剂,在一定条件下使橡胶发生硫化(交联)的物质统称硫化剂。 硫磺:黄色固体,八面体斜方晶系的a型硫磺,深黄色长针状单斜晶体的b型。 a型在橡胶中溶解度较好。最主要的硫化剂。硫磺粉、升华硫磺、沉淀硫磺、胶体硫磺和不溶性硫磺等; 含硫化合物:主要是有机二硫化
2、物,二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTD),二硫代吗啉等。 非硫类硫化剂:金属氧化物(氧化锌、氧化镁等)、有机过氧物物(过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰等)、树脂(烷基酚醛树脂、环氧树脂等)等,硫化促进剂,能加快硫化速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量并提高和改善硫化胶物理机械性能的物质称硫化促进剂。 噻唑类:促进剂M,促进剂DM; 秋兰姆类:促进剂TMTD或称促进剂TT; 次磺酰胺类:促进剂CZ、NOBS、NS、DZ、OTOS等; 胍类:促进剂D; 二硫代氨基甲酸盐:促进剂PZ、促进剂BZ; 醛胺类:促进剂H、促进剂808; 黄原酸盐类:促进剂ZBX; 硫脲类:促进剂NA-22 其他
3、:三嗪促进剂、硫磷酰促进剂等。,常见的硫化促进剂,防焦剂,也称硫化迟缓剂,使胶料在加工过程中不发生早期的硫化现象,但又不妨碍在硫化温度下充分发挥促进剂的作用,从而提高胶料加工操作过程中的安全性。,水杨酸(邻羟基苯甲酸) 邻苯二甲酸酐 N-亚硝基二苯胺(防焦剂NA),防老剂,在橡胶及其制品中加入的延缓其老化过程,延长其储存和使用寿命的物质称防老剂。 抗热氧化防老剂、抗臭氧老化防老剂、有害金属离子作用抑制剂、抗疲劳防老剂、抗紫外线辐射防老剂等。 胺类防老剂(主要品种、用于多种材料) 酚类防老剂(效果稍差,但少污染,多用于浅色或无色制品),常见的防老剂,其他配合剂,软化剂:增加胶料塑性,有利配合剂分
4、散,便于加工,改善橡胶的低温性能。重油、柴油、石蜡、松香、DOP等; 补强剂:增加橡胶制品的拉伸强度。炭黑与白炭黑; 填充剂:起增容作用,惰性填料,碳酸钙、陶土等; 硫化活性剂:也称助促进剂,参与硫化,提高促进剂的活性,提高硫化速度。氧化锌(ZnO)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)并用; 着色剂、溶剂、隔离剂、脱模剂、发泡剂等。,橡胶配方,基本配方、重量百分数配方、体积百分数配方、生产配方,生胶塑炼,为满足橡胶制品加工工艺的可塑性要求对生胶进行机械加工使之由强韧的弹性状态转变为柔软且具有可塑性状态的过程,称塑炼。 目的:降低生胶弹性,增加可塑性并获得适当的流动性,以满足后加工的需要。同
5、时使生胶的可塑性均匀一致。 塑炼造成的变化:分子结构和分子量及其分布的变化,造成: 弹性降低,可塑性增加;溶解度增大;溶液的粘度降低;粘着性提高; 后果:机械强度降低,永久变形增大,耐磨耗性能降低,耐老化性能下降。,塑炼方法,机械塑炼法: 开放式炼胶机(开炼机):低温塑炼(120 C ,160-180C ),生产效率高,劳动强度低,动力消耗小,可用于多数橡胶品种; 螺杆塑炼机:效率更高,但生胶的可塑性较低,胶料质量较差。,化学塑炼法: 借助化学药品的作用使生胶达到塑化的目的(塑解剂)。,开炼机塑炼,工作原理:空心辊筒以不等的速度相对回转,摩擦剪切胶料; 塑炼方法:往往加入塑解剂 薄通塑炼:小辊
6、距(0.5-1mm),不包辊,反复多次。塑炼效果明显、可塑性大而均匀、胶料质量好; 一次塑炼:胶料包辊,连续塑炼。需时长、塑炼效果稍差,可塑性较低; 分段塑炼:塑炼一段时间后下片冷却一段时间(4-8hr)再继续塑炼,反复多次。,开放塑炼的工艺因素,辊温和塑炼时间: 温度越低,塑炼效果越明显(50C);在最初的10-15min塑性增加最明显(分段塑炼); 辊距和速比: 辊距越小,剪切力越大,同时温度容易降低,塑炼效果越好;速比越大,剪切越大(但温升越明显); 化学塑解剂: 有效提高塑炼效果; 装胶量: 根据机台大小和胶料品种决定(经验),混炼,将各种配合剂混入生胶制成质量均匀的混炼胶的过程称混炼
7、 混炼胶呈两相结构,粒状配合剂为分散相,生胶为连续相 混炼前应对配合剂和生胶进行必要的处理:干燥、粉碎、筛选、准确称量。 可采用开放式炼胶机和密炼机混炼;影响因素与塑炼类似,混炼的加料顺序,加料顺序不当会: 影响配合剂分散均匀性; 导致胶料焦烧、脱辊或过炼,使操作难以进行,制品性能下降。,胶管成型,用于在压力或真空条件下输送流体。 夹布胶管、编织胶管(钢丝或棉线)、缠绕胶管等。,夹布胶管,编织胶管,缠绕胶管,硫化,在加热或其他条件下,生胶与硫化剂发生化学反应使线型分子变成网状或体型结构,胶料的物理机械性能发生明显变化的过程称硫化。,硫化历程: 硫化诱导期:交联尚未开始,自由流动,终点时发硬并丧
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