橡胶制品基础工艺.docx
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橡胶制品基础工艺
第章
橡胶制品
第一节橡胶原材料及初步加工
1生胶
(1)通用橡胶
(2)特种橡胶
2配合剂
(1)活化剂
(2)硫化增进剂(3)防老剂
(4)补强填充剂(5)软化增塑剂(6)硫化剂
(7)着色剂(8)操作助剂
3骨架及织物
(1)种类
(2)预解决
4原材料初步加工
(1)烘胶
(2)切胶(3)破胶
第二节橡胶塑炼、混炼
1塑炼
(1)原理
(2)工艺(3)设备
2混炼
(1)原理
(2)工艺(3)设备(4)质量与检查
第三节橡胶半成品压延、压出
1压延
(1)压片
(2)压型(3)织物贴胶(4)织物擦胶
2压出
(1)胎面压出
(2)胶管压出(3)胶片压出
(4)钢丝包胶(5)电缆压出
第四节汽车轮胎生产过程
第五节运送带生产过程
第六节胶管生产过程
第七节三角带生产过程
第八节胶鞋生产过程
第九节模制品生产过程
第十节乳胶制品生产过程
第十一节再生胶生产过程
绪论:
橡胶制品是多门类、多品种、多规格一类高分子材料。
产品广泛应用于国防、交通、航天航空、航海,冶金、化工、机械、食品、医药等国民经济各个部门。
作为生产橡胶制品橡胶工厂,也因其生产橡胶制品种类不同而各有各不同。
在生产实习过程中,作为每一种学生,都必要在实习过程中理解和理解各个不同生产办法、生产过程和原理,以便在此后专业课学习中能理论联系实际,理解生产过程中工艺和办法。
缩短理论学习与生产实际之间距离。
这就是生产实习最高目的。
橡胶制品工厂
§-1原材料
一、生胶
生胶是橡胶制品制造主体材料,橡胶制品应用广泛,不同橡胶制品应用场合不同,所使用生胶也不同。
如,天然橡胶由于综合物机性能好良好,因此往往应用于汽车轮胎等对物理机械性能规定高地方。
但由于天然橡胶中双键较多(即不饱和度高)易于与空气中氧等作用(即老化)引起性能劣化,影响使用寿命,往往多与丁苯、顺丁胶并用,改进性能,减少成本;橡胶制品若需要在耐油环境下工作,天然橡胶在油中能产生溶胀而受到损坏,只能改用丁晴橡胶等耐油性能好橡胶;若在人体中应用,作用与心脏瓣膜,心室导管,或整容用材料,只能使用硅橡胶,硅橡胶在人体中相容性最佳,不易产生生物排异作用;如制造橡胶水坝,则多用耐天候老化好氯丁、丁基或三元乙丙橡胶。
由于橡胶品种诸多,按类型分几十种,按牌号几百种之多。
普通分类有通用橡胶和特种橡胶之分;尚有按饱和橡胶与高不饱和橡胶分;极性橡胶和非极性橡胶之分类法。
通用橡胶有:
天然胶、丁苯胶、顺丁胶、丁基橡胶、氯丁胶、丁腈胶、氯化聚乙烯、三元乙丙等。
特种橡胶有:
硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、氟醚橡胶、氟腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯等。
各种橡胶基本性能可以在橡胶工业手册中得到详细简介
不同类型橡胶厂由于制品需要,所用橡胶也不同,但普通可以进行大体分类
轮胎厂:
天然胶、丁苯胶、顺丁胶、作为轮胎外胎主体材料,内胎用丁基胶,在子午胎气密层用氯化丁基胶,作为生产工具用隔膜和胶囊用丁基胶制作,在斜交胎中三角胶,普通使用较多再生胶。
胶管、胶带厂:
天然胶、丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶、丁腈胶、再生胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料和某些胶乳。
橡胶模制品厂:
各种橡胶均有使用。
由于橡胶种类不同,其性能指标,包装、初始.粘度、加工性能等均不同;
虽然同一种橡胶,其加工工艺不同,它们性能也不同;如丁苯橡胶就有乳聚丁苯和溶聚丁苯之分,其中乳聚丁苯就有高温丁苯(1000系列)、低温丁苯(1500系列)、低温丁苯炭黑母炼胶(1600系列)、低温充油丁苯橡胶(1700系列)、低温充油丁苯炭黑母炼胶(1800系列)、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶等各种系列品种,其性能差别、用途各有侧重。
二、橡胶用原材料配合剂
橡胶配合剂是各种类,各自在橡胶有有不同功能。
按其功能分类,可以分为七大类:
一.交联剂:
橡胶是线形长链大分子。
初期橡胶制品是纯胶乳制成,受温度影响较大。
如初期用乳胶做成防水雨衣,冬天变硬,而夏天又受热变软,温度升高后发粘,影响使用。
自从固特异(GOODER)创造硫磺在橡胶中应用后,硫磺交联剂作用就是把线形分子化学反映交联成为网状体型构造,从而变化耐温性能,大大扩充橡胶制品应用领域。
由于硫磺成本低廉,来源丰富,硫化橡胶质量好,至今依然广泛应用于橡胶工业。
除了硫磺,尚有其她类型交联剂,如表所示:
表1-1
名称
外观
密度
熔点ºC
PH值
硫磺粉
淡黄色粉末
1.96~2.07
114~118
≥4.4
硒
红色或灰色粉末
4.26~4.28
217
碲
灰色粉末或晶体
6.24
452
二硫化吗啡啉
灰棕色或白色结晶粉末
1.32~1.38
≥120
过氧化苯甲酰
白色或黄色粉末
104
叔辛基苯酚甲醛树酯
黄色到浅棕色
75~90
就橡胶工业而言,应用最广交联剂,仍旧是硫磺。
故交联过程又俗称为“硫化”习惯。
各种交联剂应用,按胶种和用途不同而不同。
二.增进剂:
单用硫磺硫化天然胶,硫化速度太慢,为保证使用性能,过去惯用低温(120-130℃)长时间硫化此类橡胶制品,这样生产方式制造制品,性能难以满足各种用途使用,并且费时费工,劳动成本高。
人们在长期摸索提高硫化速度办法,逐渐形成当前各种橡胶应用各种类型增进剂。
惯用增进剂见表1-2
表—1-2惯用增进剂
名称
化学名称
外观
相对密度
熔点ºC
硫化速度
增进剂M
2-硫醇基苯并噻唑
淡黄色粉末
1.42
≥170
半超
增进剂DM
二硫化二苯并噻唑
淡黄色或淡玫瑰色粉末
1.50
186
半超
增进剂D
二苯胍
中档
增进剂CZ
N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺
淡黄色粉末
1.31~1.34
≥94
超速
增进剂NS
N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺
淡黄色或棕色粉末
1.29
≥105
超速
增进剂TT
二硫化四甲基秋兰姆
白色或白色粉末
1.29
≥136
超超速
增进剂H
六次甲基四胺
白色至淡黄色结晶粉末
1.3
慢速兼有增粘剂功能
增进剂PZ
二甲基二硫代氨基甲酸锌
白色粉末
1.65~1.74
257
超超速
图-各种增进剂类型:
其中,当前最惯用有:
秋兰姆,次硫磺胺类,噻唑,醛胺和胍类等。
普通单用一种增进剂往往不能满足各种性能和加工规定,往往采用并用办法产生协同效应,或提高硫化速度,或改进抗焦烧性能或满足某些性能需要。
增进剂用法产生许多典型并用办法,在此不作过多简介。
三.硫化活性剂:
有机增进作用往往离不开活性剂配合。
惯用活性剂有ZnO,硬脂酸。
作为硫磺硫化体系典型用法,普通ZnO.3.5-5份/100份橡胶。
硬脂酸为1-25份/100份橡胶。
四.防老剂
橡胶在应用时受光、热、氧作用裂解,产生自由基。
自由基通过连锁反映,加快橡胶老化作用,使橡胶制品使用寿命缩短。
应用某些自由基终结剂终结,终结劣化过程中产生自由基,便能提高橡胶制品寿命,此类物质常称为防老剂。
防老剂分为化学防护和物理防护两类。
物理防护剂在橡胶制品表面形成防护膜,制止氧、臭氧对橡胶分子袭击。
惯用有石蜡。
石蜡在橡胶中溶解度为1-1.5%。
在温度升高或硫化后,能自行渗出表面形成保护膜,减轻氧侵害。
化学防护剂有醛-胺类、酮-胺类、二芳基仲胺、烷机基芳基仲胺、芳香二伯胺和取代酚等等。
橡胶老化重要是光、热、氧作用,产生自由基,引起橡胶降解反映,失去使用价制而报废。
防老剂作用就是及早终结自由基,防止降解链锁反映。
惯用化学防老剂见下表1-3
表1-3各种防护剂
名称
化学名称
外观
相对密度
熔点ºC
用量(份)
防老剂RD
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物
琥珀色至白色粉末
74(软化点)
0.5~2
防老剂AW
6-乙氧基-2,2,4-3甲基-1,2-二氢化喹啉
褐色粘稠液体
1.029~1.031
1~2
防老剂BLE
丙酮和二苯胺高温反映产物
深褐色粘稠液体
1.29
1~4
防老剂A
N-苯基-α-萘胺
黄褐色至紫色结晶块状物
1.16~1.17
52
1~4
防老剂D
N-苯基-β-萘胺
浅灰色至浅棕色粉末
1.18
104
1~2
防老剂4010NA
N-异丙基-N'–苯基对苯二胺
紫灰色片状
结晶
1.17
70
1~3
防老剂4010
N-环己基-N'-苯基对苯二胺
灰白色粉末
12.29
110
0.15~1
防老剂264
2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚
白至淡黄色结晶粉末
1.04
68~70
0.5~3
每种防老剂一定防护作用,单用时,往往有某种环境或单一条件下有较好防护作用。
如防热氧或臭氧老化等,不也许兼备,若用两种或两种以上防老剂,则能获得综合防护作用较好协同作用。
因此,在不同场合下使用橡胶制品,应依照工作条件选用适当并用办法,是橡胶配方设计人员必备基本功。
五.填充补强剂
对橡胶制品研究应用中,炭黑应用是一种重大转折。
由于纯胶制品(如天然胶)尽管在硫化完善状况下,有较好使用性能,但其她性能如耐磨性能处在较低水平。
应用炭黑后制品耐磨性能大大地提高,特别是汽车轮胎,其行驶里程能提高100%,或者更多,这是其一。
由于橡胶(生胶)价格较高,在某些性能规定不变制品中,较高含胶量,使制品价格偏高、性能过剩。
在这种场合下,性能规定较高制品加入炭黑补强和填充,性能规定较低制品,恰当加入某些价格低低廉粉体材料如陶土碳酸钙等,在减少全胶量减少成成本,保证性能达到规定,是非常有益;对于合成橡胶,炭黑作用还不止这些,尚有此外某些性能改进,如由于碳黑构造特点,其表面会有羟基。
羟基等含氧基团。
并且粒度很细(纳米级尺寸)比表面积很大(每克碳黑能吸附80-120ml=丁脂),会对橡胶有补强作用。
特别是合成胶。
如丁苯胶顺丁胶,纯胶硫化胶强度仅为2-3Mpa强度。
填充碳黑后来其硫化胶最高可以提高到30Mpa(10倍)。
橡胶用碳黑不光有补强作用,因价格低于生胶,故兼有填充作用,减少含胶量。
无定型二氧化硅粉体是仅弱于碳黑补强作用材料,也叫白炭黑。
也是橡胶工业惯用浅色填充补强剂。
此前惯用于白色制品。
当前对白碳黑研究有新发现。
良好分散,合理界面作用,能使轮胎生热减少。
抗撕性能增高。
所谓绿色轮胎,离不开白炭黑作用。
其她填料,如碳酸钙、陶土、重晶石粉。
、云母粉等等一系列无机粉体,用作便宜填充作用,兼改进某种性能。
如加入重晶石粉,能提高橡胶制品比重;加入云母粉能提高橡胶电性能;耐酸制品需填充不与酸发生反映无机粉体。
这些填料应用,在配方研究中均有典型例子。
表---为某些炭黑基本参数
名称
ASTM
粒径nm
吸油值cm3/g
吸碘值g/kg
着色强度
超耐磨
N110
11~19
1.13
145
124
中超耐磨
N220
20~25
1.14
121
115
高耐磨
N330
26~30
1.02
82
103
细粒子炉黑
N440
31~39
0.60
50
/
快压出
N550
40~48
1.21
43
/
高构造半补强
N765
61~100
1.11
31
细粒子热裂炭黑
N880
101~200
0.50
/
/
中粒子热裂炭黑
N990
201~500
0.40
/
/
炭黑品种诸多,在此仅仅列出有代表性几种,虽然在同一系列,也有高、中、低构造之分。
表为某些填料基本参数
名称
外观
粒径nm
表面积
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