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泰州科德橡胶机械密炼机:橡胶基础知识30问

发布时间:2018-01-26 21:39:00 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1月26日讯  1、简述硫磺硫化体系的几种典型配合

答:⑴常硫量硫化体系(普通硫化体系,CV)   ①用量:S>1.5份,促进剂1份左右(0.5-1份)②硫化胶结构:以多硫键为主(占70%),低硫键较少。③硫化胶特点:拉伸强度高,弹性大,耐疲劳性好;耐热,耐老化性能较差。此硫化体系使得胶料加工的安全性好,加工成本低,性能基本能满足一般使用要求。

⑵半有效硫化体系(SEV)①用量:S 0.8-1.5份或部分给硫体代替,促进剂 1-1.5份②硫化胶结构:多硫键,低硫键大体各占一半③硫化胶特点:拉伸强度,弹性,耐疲劳性能适中.耐热,耐老化性能稍好。此硫化体系多用于在动态条件下使用的制品,如轮胎胎侧。

⑶有效硫化体系(简称 EV)①用量:低S 0.2-0.5份或部分给硫体代替,促进剂 2-4份②硫化胶结构:绝对优势的低硫键(90%)③硫化胶特点:耐热,耐老化性能较好,但拉伸强度,弹性,耐疲劳性能较差。多用于在静态条件下使用的制品,如耐油密封圈。

⑷平衡硫化体系(EC)   用Si-69四硫化物与硫磺、促进剂等摩尔比条件下使硫化胶的交联密度处于动态常量状态,把硫化返原降低到低程度或消除。此体系的胶料具有高强度、抗撕性、耐热氧、抗硫化返原、耐动态疲劳性和生热低等优点。因此在长寿命动态疲劳制品和巨型工程轮胎、大型厚制品的制造方面有重要应用。

2什么叫压延效应?它对制品的性能有何影响?如何能消除之。

答:①压延后的胶片半成品中,有时会出现一种纵横方向物理机械性能差异的现象,即沿着压延方向的拉伸强度大,伸长率小,收缩率大,而沿着垂直于压延方向的拉伸强度小,伸长率大,收缩率小,这种纵横方向性能差异的现象叫压延效应。

②影响:从加工角度考虑:压延效应会造成半成品纵横方向收缩不一致。给操作上带来困难   从制品角度考虑:对不同制品要求不同。如橡胶丝等制品要求纵向强力高,而球胆等制品则要求强度分布均匀,压延效应不利之

③消除办法:若是由各向异性填料所引起的,其解决办法是避免使用这类填料,而选用等向性填料。如炭黑粒子等。  若是由橡胶分子链取向所引起的,可采用提高压延温度,增加分子链的活动能量,加快其运动以解决。

3有哪些原则可以判断软化剂增塑剂与橡胶的互溶性?

答:1.溶解度参数相近相溶  溶解度参数δ(简称S.P.)是表示物质互溶能力的参数,可表示物质极性大小。一般来说:(δ1-δ2)→0时,互溶性好;(δ1-δ2)<1.2时,能互溶     2.相似相溶或同类相溶   即结构相似的物质能够相溶。这即是“同类相溶”原理     3.溶剂化效应是指由于软化剂和增塑剂分子与橡胶分子之间产生分子间吸引力,而引起橡胶分子链分离的作用。当两种物质间能形成氢键或者两者之间能产生亲电亲核作用即可产生溶剂化效应

4开炼机塑炼应控制的工艺条件有哪些?他们对塑炼有什么影响?

答:①辊温/辊距/塑炼时间/辊速和速比/装胶容量

②影响:辊温:当T低的时候,橡胶弹性大,所受机

械力作用大,塑炼效率高,在100℃以下,可塑性与

辊温的关系为         因此用开炼机塑炼是应以

45~55℃为宜。采取塑解剂时辊温可升到70~75℃

辊距:在辊速比一定时        由此式表明,随辊距

的减小,塑炼效率明显提高。因此宜采用较小的辊距

塑炼时间:在塑炼周期初的10-15 min内,胶的可

塑性增加较快。超过20min后,可塑性增加很小,逐

渐平稳。一般塑炼时间不宜超过20min。当需要取得

较大的可塑性时,可采取分段塑炼的方法,即将整个

塑炼过程在时间上分为几个阶段,每段≤20min。每

段塑炼后停放4-8h,使胶料冷却后再继续进行,直到

达到所需的可塑性,当采用塑解剂塑炼时,塑炼胶的

可塑性岁时间的延长而直线增加。

辊速和速比:当速比越大的时候,辊筒间的速度梯度

也就越大,剪切力越大,塑炼效率越高。但速比过大,

会使胶温上升快且电机负荷大。因此速比多控制在

1∶1. 15~1. 27之间,塑炼用的开炼机,其速比一般都比较大些。

装胶容量: V=KDL(K系数0.0065~0.0085   D 直

径  L辊筒直径)当V过大时,存在辊筒上的堆积胶

过多,胶料不能进入辊缝进行塑炼,塑炼效果差

总之,若塑炼控制“低温,小辊距,不超20min,控制

投料量”,则塑炼效率高。

5将防264与防MB并用时,会产生什么效果?说明为什么?

答:二者并用会产生协同作用。因为防264为酚类防老剂,属于断链型抗氧剂。其作用为通过链转移RO2*转变为稳定的基团,反应式为

防MB为硫类杂环类防老剂,属于阻止型抗氧剂。其作用为通过将ROOH分解为非游离基式的化合物,从而阻止链引发。反应式为

由上述两个反应式可以看出,防264能消除自动氧化的活性中心,防MB能分解过氧化物,破坏链引发来源,因此在防护效能上,就出现了协同效应。而防MB因为能将ROOH分解,阻止链引发,减少RO2*的生成量,可起到保存主抗氧剂的作用

6喷硫的原因?喷硫的危害?防止喷硫的方法?

答:①混炼不均匀;混炼温度过高;配方中硫黄用量过高;停放时间过长以及严重欠硫。②降低胶料表面的粘着力,影响与其它部件的粘合强度,给生产带来困难;同时影响制品外观,成为质量缺陷。

③在尽量低的温度下或至少在硫磺熔点以下缩短时间且要混炼均匀;在胶料中配用再生胶;加硫前先加入某些软化剂;使用槽法炭黑;硫和硒并用均可减少喷硫。采用不溶性硫黄是消除喷硫的可靠方法

7开炼机混炼应控制哪些工艺条件?它们有何影响?

答:①辊温和混炼时间、辊距、辊速和速比、装胶容量、配合剂的加入产生的加料顺序

②影响:⑴辊温和混炼时间:辊温应控制在50-60℃,有助于混炼。辊温过高则胶料太软,分散不均匀,切易焦烧。为了使混炼时包前辊,应注意前后辊有温度差约10℃。NR易包热辊,此时,前辊应比后辊温度高,大多数SR易包冷辊.此时,前辊应比后辊温度低。配合剂的混入和分散需要一顶时间才能完成,混炼时间应根据胶料的配方和操作的熟练程度而定,但应避免混炼时间过长,否则易发生过炼。

⑵辊距:多为4-8mm实验室可以调整到2-3mm。辊

距小,剪切力小,虽然利于配合剂分散,但对橡胶破

坏作用大。辊距大,会使配合剂分散不均匀。要注意:

混炼时,随着配合剂的加入胶料总容积会增大,此时

应逐渐增大辊距。

⑶辊速和速比:辊速一般为16-18r/min,辊速快,混

炼速度快,生产能力大,操作不安全;辊速慢,混炼

效率低。

⑷装胶容量:容量过大会造成堆积胶过多,混炼易

不均匀,过小则设备利用率低,易造成过炼。合适的装胶容量为V=0.0065DL(D 直径  L辊筒直径)

⑸加料顺序:一般原则为用量少,难分散的配合剂先加,用量多的易分散的后加。为防止焦烧,硫磺和促进剂多放在后。通常的加料顺序为塑炼胶,再生胶,母炼胶→固体软化剂→促进剂、活性剂、防老剂、防焦剂→补强填充剂→液体软化剂→硫黄、超速促进剂

8指出下列炭黑的中文名称,相应的ASTM标号,有何特性?    HAF、ISAF、HS-ISAF、LS-HAF、MPC、FEF、EPC、GPF、SRF、ACET

答:⑴HAF高耐磨炉黑(N330)、ISAF中超耐磨炉黑(N220)、HS-ISAF高结构中超耐磨炉黑(N242)、LS-HAF低结构中超耐磨炉黑(N219)

基本性质:①粒子细,为高补强性的硬度炭黑②对合成橡胶很适用(对NR也适用)③含水量氧量少,呈碱性,起促进硫化的作用④广泛用于耐磨性好的制品,如胎面胶

⑵FEF快压出炉黑(N550)粒子较前面粗,有别于混炼压出工艺,用于内胎胶     GPF通用炉黑(N660)粒子较大,兼有加工性能好,高定伸,高弹性、生热小等特点SRF半补强炉黑(N754)粒子较大,加工生热小,赋予硫化胶料弹性高、伸长率大,耐屈挠性以及粘着性能好。用于内胎、胶管时,填充量可大些。

⑶EPC易混槽黑(S300)、MPC可混槽黑(S301)

基本性质:①粒子较细(粒径范围30nm左右,)对NR

的补强作用大,强伸性能、抗撕裂性能和抗割性能好

②含氧量高(带有较多的含氧基团)呈酸性,迟延硫

化作用,因酸性助剂对促进剂有吸附作用③主要用于

NR中,制胎胎面胶,合成胶中少用。

⑷ACET乙炔炭黑  基本性质:粒径中等,为所有炭黑中结构性高。

9通常测定正硫化时间的方法有哪些?所测得的正硫化时间是否完全一样?为什么?

答:①通常测定正硫化时间的方法有:物理化学法、物理机械性能法、专用仪器法

②所测得的正硫化时间不完全一样

A物理化学法中        1.游离硫测定法测得的正硫化时间相当与理论正硫化时间。    2.溶胀法测得的正硫化时间为理论正硫化时间。

B物理机械性能法中     1.300%定伸应力法所确定的时间为理论正硫化时间    2.拉伸强度法所测正硫化时间为工艺正硫化时间    3.压缩永久变形法所确定的时间为理论正硫化时间。    4.综合取值法所确定的时间为工艺正硫化时间

C专用仪器法中          1.门尼粘度计法:使用门尼粘度计测得门尼焦烧时间T5门尼硫化时间 T35则正硫化时间= T5+10(T35-T5)   2.硫化仪其作用原理有两类:第一在硫化时对胶料施加一定振幅的应力,测得相应的变形量。第二为在硫化过程中对胶料施加一定振幅的剪切变形,测相应的剪切力

③物理化学法和物理机械性能法是在选定硫化温度下,用不同的硫化时间制得硫化胶试片,测其各项性能,再绘制曲线图,从曲线上找出很好值作为正硫化时间。专用仪器法则是在选顶的硫化温度下,连续测出硫化曲线,直接从曲线上找出正硫化时间。

10产生焦烧的原因?焦烧的危害?预防焦烧的方法有哪些?

答:①(1)配方设计不当,硫化体系配置失衡,硫化剂、促进剂用量超常。(2)对某些需要塑炼的胶种,塑炼未达要求,可塑性太低,胶质过硬,导致炼胶时急剧升温。炼胶机或其它辊筒装置(如返炼机、压延机)辊温太高,冷却不够,也可能导致现场焦烧。(3)混炼胶卸料时出片太厚,散热不佳,或未经冷却,即仓促堆积存放,加上库房通风不良、气温过高等因素,造成热量积累,这样也会引发焦烧。(4)胶料存放过程中管理不善,在剩余焦烧时间用尽之后,仍堆放不用,出现自然焦烧。②加工困难;影响产品的物理性能及外表面光洁平整度;甚至会导致产品接头处断开等情况。③(1)胶料的设计要适宜、合理,如促进剂尽可能采取 多种并用方式。抑制焦烧。为适应高温、高压、高速炼胶工艺,在配方中还可配用适量(0.3~0.5份) 的防焦剂。(2)加强炼胶及后续工序中对胶料的冷却措施,主要 通过严控机温、辊温及保证有充沛的冷却水循环, 使操作温度不逾越焦烧临界点。(3)重视胶料半成品的管理,每批料应有流水卡跟随,贯彻“先进先出”的存库原则,并规定每车料的长留库时间,不得超越。库房应有良好的通风条件。

11配置合成胶胎面胶是应使用那些促进剂?

答:胎面胶要有良好的机械强度,优异的耐磨性,较好的弹性,耐热性,耐老化性,生热低等性能,具此,工艺性能上好的是次磺铣胺,因为一合成胶为原料时,加入炉黑它对胶料有一定的促焦烧作用,故要求促进剂有一定长的焦烧时间,所以可以选用长硫量硫化+噻唑类,或次磺铣胺这一种硫化体系.

 

12配置合成胶胎面胶时应使用那种碳黑?

答胎面胶要有良好的机械强度,优异的耐磨性,较好的弹性,耐热性,耐老化性,生热低等性能,由于合成胶大多没有自补强性,所以应该使用自补强性的硬质碳黑,但是槽黑不适用于合成橡胶,好使用炉黑中的SAF或HAF.

13加入石蜡为何能起防老化作用?

答:石蜡呈微晶体,加入橡胶后,能逐渐迁移到制品表

面,形成一层薄膜.这层薄膜使橡胶与空气隔离,从而

避免了与样和臭氧的接触,起到物理保护膜的作用.石

蜡能很好的溶解化学抗臭氧剂,有助于化学抗臭氧剂

扩散到表面,提高抗臭氧的效果.将之与抗臭氧剂并用

可对动态条件下的臭氧龟裂起到显著的防护效果

14.什么是液体橡胶?与普通橡胶相比有什么优缺点?

指室温下为粘稠状可流动的液体,经适当的化学反应后可形成三维网状结构,成为具有与普通橡胶类似性能的材料。

优点:易于实现机械化、自动化、连续化生产,不需用溶剂、水等分散介质便看实现液体状态下的加工。

缺点:扩链后的强度及耐挠曲性不如固体橡胶,加工需另建系统,现有设备不适用,材料成本高。

15. 橡胶硫化后结构和性能发生那些显著变化(试指出至少五方面)?

线型结构转变为体型结构;加热不再流动;不再溶于良溶剂中;模量和硬度提高;力学性能提高;耐老化性能和化学稳定性提高。

16. 什么是焦烧?防止焦烧的直接措施是什么?

橡胶在加工过程中要经过塑炼、混炼、压延等工序,经受各种温度下不同时间热的作用。在加工工序或胶料停放过程中,可能出现早期硫化现象,即胶料塑性下降、弹性增加、无法进行加工的现象,称为焦烧。

防止焦烧的直接措施是在配方中加入防焦剂。

17. 试以大分子链滑动学说说明炭黑的补强机理。

橡胶大分子能在炭黑表面上滑动,从而消除掉外来的一部分能量。炭黑粒子表面的活性不同,有少数强的活性点以及一系列能量不同的吸附点。吸附在炭黑表面上的橡胶链可以有各种不同的结合能量,有多数弱的范德华力的吸附以及少量强的化学吸附。吸附的橡胶链段在应力作用下会滑动伸长,发生形变,使外力对其做功,能量分散、消耗,而橡胶高分子长链不会发生断裂,相当于强度增加。

18. 什么是橡胶的老化?老化过程中期分子结构发生了哪些变化?

橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用的过程中,由于受内、外因素的综合作用(如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等)使性能逐渐下降,以至于后丧失使用价值,这种现象称为橡胶的老化。

分子链降解、分子链之间交联、主链或侧链发生改性。

19.举例说明橡胶老化的防护方法:

    物理防护法:尽量避免橡胶与老化因素相互作用的方法。如:在橡胶中加入石蜡,橡塑共混,电镀,涂上涂料等。化学防护法:通过化学反应延缓橡胶老化反应继续进行。如:加入化学防老剂。

20. 什么是橡胶的热氧老化?影响热氧老化的外部因素主要有哪些?并作定性说明。

生胶或橡胶制品在热和氧两种因素的共同作用下发生的老化成为热氧老化。

温度:越高则老化越快;

氧的浓度:在一定范围内随氧浓度的升高而变化,超过一定浓度后无关。

金属离子:少量变价金属离子的存在会大大加速热氧老化。

21. 常用热氧老化防老剂的作用机理是什么(举三类分别说明)。

链终止型防老剂:其作用主要是与链增长自由基R·或RO2·反应,以终止链增长过程来减缓氧化反应。

破坏氢化过氧化物性防老剂:机理是破坏氢过氧化物,使它们不生成活性游离基,延缓自动催化的引发过程,一般不单独使用,而是与酚类等抗氧剂并用,称为辅助防老剂。

金属离子钝化剂:主要是酰胺类、醛胺缩合物等,他们能与酚类和胺类防老剂有效地并用。主要是铜抑制剂和铁抑制剂,可有效降低金属离子的浓度。

22.什么是橡胶的疲劳老化?其老化机理目前主要有哪两种?其要点是什么?

    指在多次变形条件下,使橡胶大分子发生断裂或者氧化,结果使橡胶的物性及其他性能变差,后完全丧失使用价值,这种现象称为疲劳老化。

老化机理主要有机械破坏理论:认为橡胶的疲劳老化是有所施加到橡胶上的机械应力使其结构及性能产生变化,以至后丧失使用价值。在该过程中的化学反应只是影响疲劳过程的一个因素。

力化学理论:认为橡胶的老化过程是在里的作用下的一个化学反应过程,主要是在力作用下的活化氧化过程。

23 相容性如何影响橡胶共混物的形态结构?

热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力。两种聚合物的相容性越好就越容易相互扩散而达到均匀的混合,过渡区也就宽广,相界面越模糊,相畴越小,两相之间的结合力也越大。

有两种极端情况:一是两种聚合物完全不相容,两种聚合物链段之间相互扩散的倾向极小,相界面很明显,其结果是混合较差,相之间结合力很弱,共混物性能不好。第二种极端情况是两种聚合物完全相容或相容性极好,这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。这两种极端情况都不利于共混改性。一般而言,我们所需要的是两种聚合物有适中的相容性,从而制得相畴大小适宜、相之间结合力较强的复相结构的共混产物。

24.橡胶配方设计有什么原则?

总的目的是优质高产,物美价廉。

使产品性能满足使用的要求或给定的指标;在保证满足使用性能或给定的指标的情况下,尽量节约原材料和降低成本;或者在不提高产品成本的情况下提高产品的质量;要使胶料适合于混炼、压延、挤出、硫化等工艺操作以及有利于提高设备的利用率;要考虑产品各部位不同胶料的整体配合,使各部件胶料在硫化速度和硫化胶性能上达到协调;在保证质量的前提下,应尽可能地简化配方。

25影响塑炼的因素有哪些?试对其作定性说明。

机械力:越大则塑炼越快;

氧:加速塑炼;

温度:越高则越快;

化学塑解剂:大大加速塑炼;

静电与臭氧:加速。

26 混炼操作开始前,需进行哪些准备工作?

各种原材料与配合剂的质量检验:配合剂的检验包括纯度、粒度及其分布、机械杂质、灰分及挥发分、酸碱度等;生胶的检验包括化学成分、门尼粘度、物理机械性能。

对某些配合剂尽心补充加工:固体配合剂的粉碎、干燥和筛选;低熔点固体配合剂的融化和过滤;液体配合剂的加温和过滤;粉状配合剂的干燥和筛选。

油膏与母炼胶的制造:为防止粉状物料的分散、损失及环境污染,有时候将某些配合剂、促进剂等事先以较大比例与液体软化剂混合制成膏状使用;而母炼胶是某些配合剂与生胶单独混合制成的物料。

称量配合操作:即按配方规定的原材料品种和用量比例,以适当的衡器进行称量搭配。

27 什么是压延效应?其原因是什么?

压延效应是指压延后的胶片在平行和垂直于压延方向上出现性能各向异性的现象。

原因:橡胶大分子链的拉伸取向;形状不对称的配合剂粒子沿压延方向的取向。

28 减少压延效应的措施有哪些?

    配方设计:尽量不用几何形状不对称的配合剂。

压延工艺方面:适当提高压延机辊筒表面的温度;提高压延半成品的停放温度;降低压延速度;适当增加胶料的可塑度;将热炼后的胶料调转90º向压延机供胶。

29 冷喂料压出有什么优点?

    (1)冷喂料压出对压力的敏感性小,尽管机头压力增加或口型阻力增大,但压出速率降低不大。

    (2)由于不需热炼工序,减少了质量影响因素,从而压出物更加均匀

    (3)胶料的热历程短,所以压出温度较高也不易发生早期硫化。

(4)应用范围广,灵活性大,可适用于天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。

(5)冷喂料挤出机的投资和生产费用较低。

30

指出下列促进剂的结构式和硫化工艺特性。属于哪一类促进剂(按化学组成分类)。促D、DM、CZ、M、NOBS、DZ、TT、PZ、NA-22

答:①D:二苯胍                 ⑴焦烧时间短,

硫化速度慢,硫化平坦性差⑵硫化中生成大量的多

硫键和环化物,导致硫化胶硬度大,耐热耐老化性能

差⑶用于低温长时间的硫化,很少单独使用,多作

为第二促进剂,特别是与酸性促进剂(噻唑类)并用,

可提高共硫化速度和制品的物机性能。

②DM:二硫化二苯基噻唑                M:硫

醇基苯基噻唑           ⑴焦烧时间较短,且M<DM⑵硫化速度较快,且M>DM⑶硫化平坦性好⑷赋予硫化胶较好的综合性能,无污染

③CZ:N-环己基-2-苯基噻唑次磺酰氨

DZ:N,N-二环己基-2-苯基噻唑次磺酰氨

NOBS:N-氧二乙基-2-苯基噻唑次磺酰氨

⑴焦烧时间长,具有后效性(目前各类促进剂中具有高加工安全性)⑵硫化速度较快⑶硫化平坦性好(比噻唑类差,但比超速促进剂好)⑷赋予硫化胶较好的综合性能(比噻唑类好)

④TMTD:二硫化四甲基秋兰姆

(1)焦烧时间短,硫化速度快,平坦性差。常被用

作噻唑和次磺酰胺的第二促进剂使用,以提高硫化速

度和硫化胶的交联密度。(2)作硫载体,代替硫磺作

硫化剂使用。(3)无毒,不污染,不变色。

⑤PZ:二甲基二硫代氨基甲酸辛

⑴活性比秋兰姆更大,更易焦烧⑵临界温度低,促进

效率强,更适合与在室温或低温下硫化(如现场施工

的场合),能赋予硫化胶很大的定伸应力。还可用于

制造自硫胶浆和胶布,用于硫化胶的修补贴合。⑶多

作为第二促进剂或低不饱和橡胶中的主促进剂,如

IIR,EPDM等。

⑥NA-22:乙烯基硫脲

⑴焦烧性差,促进作用慢,一般胶料中不使用,但在

某些场合,如用秋兰姆多硫化物等硫磺给予体作硫化

剂时,它具有活化剂的作用。⑵在CR,CIIR等以金

属氧化物作硫化剂的场合,它是优良的促进剂,几乎

是专用.


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