橡胶成型工艺学.docx

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橡胶成型工艺学

一、填空题

1.在C-S-C-、-C-S2-C-、-C-SX-C-三种交联键中，-C-S-C-热稳定性好，-C-SX-C-耐动态疲劳性好。

2.生胶的塑炼方法有，物理增塑法、化学增塑法和机械增塑法；机械增塑法依据设备类型不同又分为三种开炼机塑炼、密炼机塑炼和螺杆式塑炼机塑炼，依据塑炼工艺条件不同，又分为低温机械塑炼和高温机械塑炼。

3.密炼机塑炼的工艺方法有，一段塑炼法、分段塑炼法和化学增塑塑炼法三种。

4.开炼机混炼过程可分为，包辊、吃粉和翻炼三个阶段，其中包辊阶段是关键。

5.胶片的压延包括，压片，压型与胶片的贴合。

6.挤出工艺广泛地用于制造胎面、内胎、胶管以及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品。

7.热喂料挤出机的长径比一般在3-8之间，而冷喂料挤出机的长径比为8-17，甚至达到20。

8.混炼工艺是橡胶制品生产过程中的第一步，它的任务就是将配方中的生胶与各种原材料混合均匀，制成符合性能要求的混料胶胶料，包括生胶的塑炼加工和胶料的混炼两个主要加工过程。

9.开炼机混炼时前后辊温应保持5-10℃温差，NR易包热辊，多数合成胶易包冷辊，因合成橡胶混炼时生热量比NR多，故混炼是两辊温度均应比NR低5-10℃。

10.平衡硫化体系具有优良的耐热老化性能和耐疲劳性能。

11.在混炼准备工艺中，要求称量配合操作必须做到，细致，精确，不漏，不错。

12.胶片压延工艺可分为，压片，压型和胶片的贴合；纺织物挂胶工艺可分为，贴胶，压力贴胶和擦胶。

13.压延和压出时胶料均需热炼，热炼包括粗炼和细炼两个阶段，粗炼的目的使胶料变软，细炼的目的是获得必要的可塑性。

14.一般来说，高温硫化要求硫化速度快，焦烧倾向小，无喷霜现象。

15.生胶塑炼前的准备工作包括选胶，烘胶和切胶处理过程。

16.开炼机塑炼的操作方法主要有包辊塑炼法，薄通塑炼法和化学增塑塑炼法。

17.混炼胶快检的项目有，可塑度，焦烧期和门尼粘度。

18.胶料的包辊性与胶料本身的性质，混炼温度和剪切速率有关。

19.炭黑是橡胶工业的主要补强剂。

20.适合高温快速硫化的橡胶结构为低双链含量的橡胶，可采用的硫化体系有有效硫化体系和半有效硫化体系两种。

21.炭黑的粒径越小，混炼的吃粉速度越快，在胶料中的分散性越好，炭黑的粒径越小，对橡胶的补强性越高。

22.当橡胶的门尼粘度为60时可不用塑炼。

23.为减少挠度对压延半成品宽度方向上厚度不均匀的影响，通常采用三种补偿方法，即辊筒中高度发法，辊筒轴线交叉法和辊筒预弯曲法。

24目前测定胶料硫化程度的方法一般分三大类物理-化学法，物理机械性能法和专用仪器法。

二、名词解释

1、结合胶：

也称炭黑、凝胶，指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。

2、硫化：

橡胶的大分子链通过化学交联作用而形成三维空间网状结构的化学变化过程。

3、喷霜：

硫磺在胶料中的配合量超过了它的溶解度达到过饱和从内部析出的一层白霜。

4.生胶塑炼工艺：

使橡胶由强韧的高弹性状态转为柔软而富有可塑性的状态的的加工工艺。

5.压延：

利用压延机的辊筒的挤压力作用使胶料发生塑性流动变形，形成具有一定断面规格，几何形状的胶片。

6.橡胶：

一种在大的变形下能迅速而有力地恢复其变形，能被改性的材料

7.包容胶：

在炭黑聚集体链枝状结构中屏蔽的那部分橡胶，又叫吸留橡胶。

8.交联密度：

单位体积硫化胶内的交联点数目，它正比于单位体积内的有效链数目。

9.焦烧：

胶胶料在加工过程中产生的早期硫化的现象。

10.化学塑解剂：

通过力化学反应促使橡胶大分子断裂，降解分子量，增大橡胶可塑性的一类增塑剂，也称化学塑解剂

11.塑炼：

指在炼胶机上将各种配合剂加入到橡胶中制成混炼胶的工艺过程。

12.辊筒的挠度：

压延时，在胶料横压力的作用下辊筒会产生弹性弯曲变形，其辊筒轴线中央处偏离原水平位置一定距离。

13.硫化返原：

在高温或低温长时间硫化条件下材料性能恶化的过程

14.硫化诱导期：

热硫化开始前的延迟作用时间。

15.混炼胶：

将配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态，且具有流动性的胶料。

三、简答题

1.什么是硫化？

常用的硫化剂有哪几种类型？

硫化的本质就是化学交联，之所以称为硫化，是因为最初的交联是用硫黄交联得到的。

常用硫化剂噻唑类，次磺酰胺类，秋兰姆类。

2.橡胶的硫化历程分为几个阶段？

各阶段的实质和意义是什么？

硫化历程分为3个阶段，第一阶段：

诱导期，活性剂，促进剂，硫黄之间相互作用，生成带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子。

第二阶段：

交联反应，带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子之间发生交联反应，生成交联键。

第三阶段：

网络熟化阶段，交联键发生短化，重排，裂解，主链的改性，交联键趋于稳定。

3.橡胶配料工艺的原则是什么？

①确定符合制品工作性能要求的的硫化胶的主要性能指标以及这些性能指值的范围。

②确定适合现有生产设备和制造工艺所必需的胶料的工艺性能以及这些性能的指标范围。

③选择能达到胶料和硫化胶指定性能的主体材料和配合剂，并确定其用量，配比关系。

4.什么叫塑炼？

其目的意义何在？

是否每种生胶都需要塑炼？

塑炼就是将配方中的生胶与各种原材料均匀混合，制成符合性能要求的混炼胶；塑炼对胶料后续的加工和制品的质量起着决定性作用，混炼不好会出现配合剂分散不均匀，可塑度过低或过高，焦烧，喷霜等，导致后续加工难以进行影响质量，并不是每种生胶都要塑炼。

5.什么叫压延效应？

它对制品性能有何影响？

如何消除压延效应?

压延延迟效应：

压延胶片出现性能上的的各向异性现象；影响制品的厚度，表面的光滑程度；消除方法：

提高压延温度，减慢压延速度，增加胶料可塑度，提高半成品存放温度等

6.当用密炼机混炼下述配方时，其加药顺序如何？

NR：

100ZnO：

5.0S：

2.7松焦油：

3.5促进剂：

0.9防老剂D：

1.5促进剂TMTD：

0.5SRF：

35.0硬脂酸：

2.5

NR→硬脂酸→防老剂D，促进剂，ZnO→SRF→松焦油→S

7.喷霜产生的原因是什么？

为避免喷霜应才去哪些措施？

硫黄在胶料中的配合量超过了它的溶解度，达到了过饱和。

改善方法，在尽可能低的温度下加工硫黄，使用不溶硫黄，使用合理加料顺序，减少硫黄用量，增大促进剂用量。

8.什么叫橡胶的老化？

引起橡胶老化的内因，外因有哪些？

橡胶发生老化现象源于其长期受热、氧、光、机械力、辐射、化学介质、空气中的臭氧等外部因素的作用，使其大分子链发生化学变化，破坏了橡胶原有化学结构，从而导致橡胶性能变坏。

9.什么是结合胶？

结合橡胶形成的途径有哪些？

哪些因素是影相结结合胶的生成量？

结合橡胶也称炭黑凝胶，指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。

形成途径有两个，一是化学吸附，二是物理吸附。

影响结合橡胶的因素：

炭黑的因素，炭黑的比表面积、混炼薄通次数、温度、橡胶性质停放的时间。

10.在开炼机上混炼时一般会出现哪几种包辊状态？

如何才能取得合适于混炼的最好包辊状态?

①生胶不能进入辊距或强制压入则成碎块。

②紧包前辊，成为弹性胶带，不破裂混炼分散性好。

③脱辊胶带成袋囊形式或破碎，不能混炼。

④呈粘流薄片，包辊。

最好包辊状态：

应当控制混炼温度使生胶处于2区的温度范围内进行混炼。

11.混炼过程中加料顺序的一般原则是什么？

用量少而作用大的配合剂如促进剂，活性剂，防老剂，和防焦剂应先加，在胶料中难分散的的配合剂如氧化锌也应早加，温度临界低，化学活性大，对温度敏感性大的配合剂如硫，应该最后加。

12.与热喂料挤出工艺相比，冷喂料挤出工艺有哪些优点？

①对压力敏感性小，尽管机头压力增大，但挤出速率降低不大。

②由于不需要热炼工艺，减少了影响制品的因素。

③胶料历程短，不易发生早期硫化。

④应用范围广，灵活性大。

⑤投资和生产费用低。

13.橡胶的硫化过程可分为那几个阶段？

试以硫化历程来加以说明。

14.什么是传统硫化体系，有效硫化体系和半有效硫化体系？

传统硫化体系是指二烯类橡胶的通常硫黄用量范围的硫化体系，可制得软质高弹体硫化胶。

有效硫化体系指高促，低硫配合提高促进剂用量，降低硫黄用量。

半有效硫化体系，促进剂和硫黄用量介于传统和有效之间的硫化体系。

15.什么叫混炼？

混炼的目的意义何在？

混炼就是将配方中的生胶与各种原材料均匀混合，制成符合性能要求的混炼胶；混炼对胶料后续的加工和制品的质量起着决定性作用。

16.什么叫挤出破裂？

为了减轻挤出破裂和采用的措施有哪些？

挤出破裂：

当挤出速度超过一定极限时，会产生不稳定流动，挤出物表面不光滑，有时会出现粗糙，花纹，螺旋形畸变，甚至完全无规破裂。

措施：

①适当的提高温度，②适当的降低挤出速度，③在口型上加一个适当挡板，④用喇叭型口型，减小入口角，⑤加入填充剂和增塑剂，获得光滑的挤出表面。

17.在NBR配方中使用了硫黄、促进剂、防老剂、炭黑、液体软化剂，为使这些配合剂均匀分散，其加料顺序如何？

NBR→促进剂，防老剂→炭黑→液体软化剂→硫黄

18.理想的橡胶硫化曲线应满足哪些条件？

①硫化诱导期适当，保证加工的安全性。

②硫化速度足够快，提高生产效率。

③不易返原，硫化平坦期足够长，保证交联结构的稳定性。

19.生胶和硫化胶在分子结构和性能上有何不同？

硫化前：

线性大分子，分子与分子之间无价键力；可塑性大，伸长率高，具可溶性。

硫化后：

化学键；交联程度加强，力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸长率、弹性），物理性能，化学稳定性。

20.简述冷喂料挤出机的优缺点，并说明冷喂料挤出主要用于哪些橡胶制品的生产？

①对压力敏感性小，尽管机头压力增大，但挤出速率降低不大。

②由于不需要热炼工艺，减少了影响制品的因素。

③胶料历程短，不易发生早期硫化。

④应用范围广，灵活性大。

⑤投资和生产费用低。

用于，电线，电缆，胶管以及轮胎的生产

21.在制造轮胎时，常采用NR与BR共混或NR与SBR共混，试问NR与BR或SBR共混的目的是什么？

NR具有良好的综合力学性能和加工性能，但它的耐热氧老化性，耐臭氧老化性，耐油和耐化学性不佳，BR,SBR的加工性能差，力学性能也不理想，共混后，性能互补，改善了加工性能还能节约成本。

22.挠度的产生会给压延半成品带来什么影响？

可采用哪些措施进行补偿？

扰度的产生会使压延半成品宽度方向的断面厚度不均匀，中间厚，两边薄，影响压延质量。

可采取的方法：

辊筒的中高度法，辊筒轴交叉法，辊筒预弯曲法。

23．写出天然胶配方开炼机混炼时的一般加料次序。

天然胶→固体软化剂→促进剂，活性剂，防老剂和防焦剂→填料→液体油料→硫黄

24.炼胶的快速检验的项目有哪些？

有两个胶料的快检结果如下，试分析该胶料在混炼中可能存在什么问题？

胶料号

比重

硬度

可塑度

（1）

（2）

有高有低

正常

有高有低

很低

有高有低

正常

快检项目：

可塑度，硬度，密度，门尼粘度，焦烧期，硫化曲线。

胶料①问题：

混炼不均匀：

胶料②问题：

填充剂的量不够多。

四、计算题

1、已知某塑料在140℃ 时的正硫化时间为20min，计算此胶料在130℃ 和150℃ 时的等效硫化时间，K=2.

答案在书上P411-411

2、已知某一胶料在150℃ 时的正硫化时间是15min，试利用范特霍夫方程计算出140℃ 和160℃ 时的等效硫化时间，K=2.0

参考书上P21

3.硫化条件为150℃  * 8min，K=2,。

请问硫化温度改为155℃ 、160℃ 、140℃ 时其等效硫化时间应分别是多少？