2016年9月28日星期三

橡膠加工工藝



  橡膠受外力作用產生變形,當外力消除後橡膠仍能保持其形變的能力叫做可塑性。增加橡膠可塑性工藝過程稱為塑煉。橡膠有可塑性才能在混煉時與各種配合劑均勻混合;在壓延加工時易於滲入紡織物中;在壓出、注壓時具有較好的流動性。此外,塑煉還能使橡膠的性質均勻,便於控制生產過程。但是,過渡塑煉會降低硫化膠的強度、彈性、耐磨等性能,因此塑煉操作需嚴加控制。

  橡膠可塑度通常以威廉氏可塑度、門尼粘度和德弗硬度等表示。

  塑煉機理

  橡膠經塑煉以增加其可塑性,其實質乃是使橡膠分子鏈斷裂 ,降低大分子長度。斷裂 作用既可發生於大分子主鏈,又可發生於側鏈。由於橡膠在塑煉時,遭受到氧、電、熱、機械力和增塑劑等因素的作用,所以塑煉機理與這些因素密切相關,其中起重要作用的則是氧和機械力,而且兩者相輔相成。通常可將塑煉區分為低溫塑煉和高溫塑煉,前者以機械降解作用為主,氧起到穩定遊離基的作用;後者以自動氧化降解作用為主,機械作用可強化橡膠與氧的接觸。

  塑煉時,輥筒對生膠的機械作用力很大,並迫使橡膠分子鏈斷裂,這種斷裂大多發生在大分子的中間部分。

  塑煉時,分子鏈愈長愈容易切斷。順丁膠等之所以難以機械斷鏈,重要原因之一就是因為生膠中缺乏較高的分子量級分。當加入高分子量級分後,低溫塑煉時就能獲得顯著的效果。

  氧是塑煉中不可缺少的因素,缺氧時,就無法獲得預期的效果。生膠塑煉過塑煉時,設備與橡膠之間的摩擦顯然使得膠溫升高。熱對塑煉效果極為重要,而且在不同溫度范圍內的影響也不同。由於低溫塑煉時,主要依靠機械力使分子鏈斷裂,所以在像章區域內(天然膠低於110℃)隨溫度升高,生膠粘度下降,塑煉時受到的作用力較小,以致塑煉效果反而下降。相反,高溫塑煉時,主要是氧化裂解反應起主導作用,因而塑煉效果在高溫區(天然膠高於110℃)將隨溫度的升高而增大,所以溫度對塑煉起著促進作用。各種橡膠由於特性不同,對應於最低塑煉效果的溫度范圍也不一樣,但溫度對塑煉效果影響的曲線形狀是相似的。由前已知,不論低溫塑煉還是高溫塑煉,使用化學增塑劑皆能提高塑煉效果。接受劑型增塑劑,如苯醌和偶氮苯等,它們在低溫塑煉時起遊離基接受劑作用,能使斷鏈的橡膠分子遊離基穩定,進而生成較短的分子;引發劑型增塑劑,如過氧化二苯甲酰和偶氮二異丁腈等,它們在高溫下分解成極不穩定的遊離基,再引發橡膠分子生成大分子遊離基,並進而氧化斷裂。此外,如硫醇類及二鄰苯甲酰胺基苯基二硫化物類物質,它們既能使橡膠分子遊離基穩定,又能在高溫下引發橡膠形成遊離基加速自動氧化斷裂,所以,這類化學增塑劑稱為混合型增塑劑或鏈轉移型增塑劑。

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