实用橡胶工艺学简明教程 吴明生 高分子科学与工程学院

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1 实用橡胶工艺学简明教程 吴明生 高分子科学与工程学院
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2 主要内容 1 橡胶配合及配方简介 2 橡胶基本加工工艺简介

3 第一章 橡胶配合及配方简介 橡胶的概念与特征 橡胶配合的内容 内容 橡胶配方及组成 橡胶测试

4 一、橡胶（rubber)的概念及特征 硫化（curing) 高弹性 (elasticity) 有机高分子材料（polymer) 橡 胶 橡胶是一种材料，能够在大的变形下迅速恢复其形变；能够被改性；改性的橡胶不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶剂中；改性的橡胶在室温下被拉伸到原长的2倍并保持1min后除掉外力，它能在1min内恢复到原长的1.5倍以下。 硫化橡胶不溶解，但能溶胀 粘弹性 (viscoelasticity)

5 其他概念 混炼胶 硫化胶 生胶 加配合剂且混 合均匀的橡胶 compounded stock 交联成网状 结构的橡胶 vulcanizate
未加配合剂的橡胶 生胶 raw rubber

6 橡胶材料的特征 特征 gas-tightness 气密性、耐水、 能燃烧、比重轻 高弹性、粘弹性 conduction of heat
传热慢 特征 电绝缘性 (insulating property) 模量低、强度低 有老化（aging）现象

7 高弹性 （elasticity） 橡胶最典型的特征 高弹性表现 小应力（stress）下大变形（strain）（1000%）
形变回复迅速而有力—回弹性（elastic resilience） 永久变形(set)小 高弹性表现 弹性模量(elasticity modulus)低

8 粘弹性（ viscoelasticity）
（1）橡胶分子链的运动 键的伸缩振动、摆动 弹性变形 弹性变形 运动形式 链段的转动、伸展与卷曲 塑性变形 分子链滑移 塑性变形——流动 对时间依赖性强——形变完全恢复需要几天以上 对温度敏感——温度升高，形变恢复加快 运动特点 受外力作用速度影响——速度快，形变量小 链段及链运动有摩擦——消耗功，转变成热能

9 （2）橡胶的力学状态及转变 应力应变曲线 形变曲线 A—玻璃态，B—过渡态，C—高弹态 D—过渡态，E—黏流态
Tb—脆性温度，Tg—玻璃化温度 Tf—黏流温度

10 tanδ 的作用 （3）损耗因子（loss tangent） wet skid resistance heat generation
轮胎的高速行驶性能，生热 ice skid resistance 轮胎抗湿滑和抗冰滑能力 tanδ 的作用 汽车耗油能力 damp 减震制品的减震能力，阻尼 橡胶的加工性能 processing property vibration damping

11 抗冰滑性 抗湿滑性 滚动阻力 生热性

12 4、粘弹性（ viscoelasticity）表现
蠕变（creep） 应力松弛（stress relaxation） 粘弹性 滞后损失（hysteresis loss）

13 二、橡胶配合的内容 橡胶配合 配合与配方 配合内容 配方组成 各成分作用 表示方法 配方设计 compound formula/recipe
formulation

14 是指根据制品的性能要求，考虑加工工艺性能及成本等因素，将生胶和各种配合剂按照一定的比例组合在一起的过程。
（一）橡胶的配合 是指根据制品的性能要求，考虑加工工艺性能及成本等因素，将生胶和各种配合剂按照一定的比例组合在一起的过程。 橡胶配方：生胶与各种配合剂按照一定比例的一种组合，称为一种配方。 橡胶配合的主要内容： （1）确定生胶及配合剂的品种 （2）确定配合剂的用量和配比 （3）确定配合剂的性能指标 （4）计算配方成本

15 （二）橡胶配方的组成 生胶(raw rubber)：天然橡胶、通用合成橡胶、特种合成橡胶
硫化体系(curing system)：由硫化剂、促进剂、活化剂组成 补强填充体系：补强剂（炭黑、白炭黑、短纤维等）、 填充剂（碳酸钙、陶土、滑石粉、粘土） 配方 防护体系：防老剂、光屏蔽剂、防霉剂 增塑与操作体系：增塑剂、润滑剂、分散剂、防焦剂等 特种配合体系：增粘剂、着色剂、阻燃剂、导电剂、发泡 剂、抗静电剂、香味剂、抗返原剂等

16 （三）橡胶配方各成分的作用 生胶：主体材料或基体材料，决定制品主要性能 硫化体系：硫化剂的作用是与橡胶大分子反应，
形成交联键，提高制品的性能和 稳定制品的形状； 促进剂的作用是加快硫化反应速度， 提高生产效率； 活化剂的作用是降低反应活化能（温 度），使硫化反应更容易发生。 curing agent accelerator activator

17 reinforcing agent 补强填充体系：补强剂的作用是提高橡胶的强度，改善加工性能 填充剂(filler)的作用是降低成本。 防护体系：防老剂作用是延缓老化，延长制品使用寿命。 增塑与操作体系：增塑剂:改善橡胶的加工性能，降低成本，改善 硫化胶的某些性能。 分散剂:改善配合剂在橡胶中的分散性。 防焦剂:延长焦烧时间，改善加工安全性 。 均匀剂:改善橡胶之间的相容性。 润滑剂:改善橡胶的流动性和预防粘辊 脱模剂:改善制品的脱模性 anti-ager plasticizer dispersant anti-scorcher uniform agent lubricator stripping compound

18 （四）橡胶配方的表示方法 （1）质量份配方（又称基本配方） 生胶的质量为100份，其他配合剂相对以质量份（mi）表示的配方。
（2）质量百分数配方：mi%=(mi/∑mi) ×100% （3）体积百分数配方：Vi%= (Vi/∑Vi) ×100% （4）生产配方：Mi=(炼胶量Q/ ∑mi) × mi

19 （五）橡胶配方鉴定 原材料的技术指标：元素组成、粒径、灰分、 挥发份、含水率、表面积、结构度、 pH值、金属离子含量等 鉴定内容
混炼胶性能鉴定：如混炼胶的门尼黏度、门尼焦 烧、硫化特性、配合剂分散性以及挤出 特性 硫化胶性能鉴定：胶料的物理机械性能，如拉伸 性能、撕裂性能、耐老化性、耐疲劳 性、耐磨性、耐热性等

20 三、主要胶种及性能 （一）橡胶分类 天然橡胶（NR） 通用合成橡胶 生 胶 合成橡胶（SR） 特种合成橡胶 按来源和用途分类
乳聚丁苯 ESBR （一）橡胶分类 丁苯橡胶（SBR） 溶聚丁苯 SSBR 顺丁橡胶（BR） 天然橡胶（NR） 三叶橡胶树产NR 异戊橡胶（IR） 野生NR 二元乙丙 EPM 乙丙橡胶（EPR） 通用合成橡胶 三元乙丙 EPDM 生 胶 氯丁橡胶（CR) 普通丁基 IIR 丁基橡胶（IIR） 卤化丁基 CIIR BIIR 合成橡胶（SR） 丁腈橡胶（NBR） 氟橡胶（FPM） 硅橡胶（MVQ） 聚氨酯橡胶（PU） 丙烯酸酯橡胶（ACM） 特种合成橡胶 氯化聚乙烯（CPE） 氯磺化聚乙烯（CSM） 按来源和用途分类 氯醇/醚橡胶（CO、ECO） 聚硫橡胶（T）

21 按化学结构分类 不饱和非极性橡胶：NR、SBR、BR、IR 不饱和极性橡胶：CR、NBR 碳链橡胶 饱和非极性橡胶：EPM、EPDM、IIR
饱和极性橡胶：FPM、ACM、CSM、 CPE/CM、EVA 生 胶 聚氨酯橡胶（PU） 杂链橡胶 聚硫橡胶（T） 氯醚/氯醇橡胶（CO、ECO） 元素有机橡胶 硅橡胶（MVQ）

22 （二）各种橡胶的主要性能特点 （1）NR、IR、TPI：高强度、弹性好、耐磨、自粘性好、耐老化差
（2）SBR、SSBR：抗湿滑性（通用胶中最）好、耐磨性好、生热大 （3）BR：弹性好、耐低温、生热低、耐疲劳、强度低、抗湿滑差 （4）EPDM、EPM：耐老化、耐候、耐腐蚀、绝缘性好、耐水 （5）IIR：气密性好、吸收震动、绝缘性好、耐水、耐老化、弹性差 （6）NBR：耐油、抗静电、耐磨、生热大 （7）CR：阻燃、强度高、耐候、粘着性好 （8）FPM：耐油、耐热、耐腐蚀介质、耐老化、耐低温差、收缩大 （9）Q：耐高低温、疏水、透气、耐老化、生理惰性、强度低 （10）PU：高强度、高耐磨、耐油、生理惰性、粘着性好、生热大 （11）ACM：耐油、耐热

23 塑性保持率：又称抗氧指数，是指生胶在140℃×30min前后
华莱士塑性值的比值，其大小反映生胶抗热氧化 断链的能力。 自补强性 橡胶结晶或在拉伸过程中取向结晶，晶粒分布于无定形的橡胶中起物理交联点的作用，使本身的强度提高的性质。NR、IR、IIR、CR有自补强性。 弹性（elasticity）：一般用回弹性（resilience）表示，指橡 胶受到冲击后，能够从变形状态迅速恢复原状的 能力。受橡胶内耗的影响，内耗越大，回弹越 小；决定于含胶率和交联密度。 冷流性：生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流 动的现象。

24 化学交联，硫化剂与橡胶反应形成交联键(cross bond)
四、硫化体系 （一）硫化（curing）的概念 又称交联（cross-link)，是在一定条件下橡胶线形大分子通过物理或化学作用形成三维网状结构的过程。 硫化 通过结晶、嵌段、氢键、链的缠绕等结合 化学交联，硫化剂与橡胶反应形成交联键(cross bond) 硫化的本质是橡胶线型大分子网络化，必须有硫化剂（curing agent），同时加入促进剂（accelerator）和活化剂（activator），可大大加快硫化反应速度，提高生产效率。

25 （二）橡胶硫化反应过程 促进剂多硫化物 活性中间体 橡胶大分子多硫化物 交 联 键 重 排 裂 解 主 链 改 性 促进剂
大分子自由基或离子 网络稳定的硫化胶 交联反应 硫黄 橡胶 分解 橡胶 活化剂 RSxSX 诱导期 交联反应期 网络形成期

26 （三）硫化曲线（curing curve）
硫化特性参数： ML——最低转矩 MH——最高转矩 MH-ML——最高最低转矩差值 ts1——焦烧时间 tc10——焦烧时间 tc50——半硫化时间 tc90——工艺正硫化时间 CRI——加硫指数（反映硫化 速度） 硫化曲线 B 点转矩：ML+0.1N·m B’点转矩：ML+(MH-ML)×10% C 点转矩：ML+(MH-ML)×90%

27 从硫化曲线上获得的信息： ML——最低转矩，反映胶料的黏度（流动性）高低。
ts1——焦烧时间（scorch time），从开始加热起，至胶料的转矩 由最低值上升0.1N.m所需要的时间。 tc10——焦烧时间，从开始加热起，至胶料的转矩由最低值上升10 个单位所需要的时间。 MH——最高转矩（torque），取决于填料及硫化体系。 MH-ML——最高最低转矩差值，反应交联程度（密度）高低。 tc90——工艺正硫化时间，从开始加热起，至胶料的转矩由最低值 上升90个单位所需要的时间。 斜率k——反映胶料硫化速度快慢，斜率越大，硫化速度越快。 CRI——加硫指数【CRI=100/（tc90—ts1）】，min-1，反映胶料 硫化速度快慢，CRI值大，硫化速度快。 平坦期长短——反映胶料在硫化过程中性能稳定性的高低。 过硫化的表现——返原程度

28 焦烧 焦烧点：胶料保持流动的上临界点（时间点）。 胶料焦烧（scorch)后，流动性明显变差，甚至不能流动，后续加工工序无法正常进行。
加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。焦烧现象本质是硫化，胶料局部交联。 焦烧 胶料焦烧（scorch)后，流动性明显变差，甚至不能流动，后续加工工序无法正常进行。 ts1和tc10均表示焦烧时间，如果曲线较快出现平坦，二者相差较小；若曲线一直上升，二者差距随测试时间延长而加大。

29 焦烧现象产生的原因： 影响焦烧时间长短的因素： （1）促进剂选用不当； （2）加工温度过高； （3）冷却不充分； （4）加工时间过长；
（5）配合剂分散不均匀。 内因 外因 影响焦烧时间长短的因素： （1）促进剂的品种：次磺酰胺类促进剂焦烧时间长，秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类促进剂焦烧时间极短。 （2）温度：加工温度或停放温度越高，越易焦烧； （3）加工时间：时间越长，越易焦烧； （4）配合剂分散性：分散不均匀，容易焦烧。

30 硫化剂与橡胶分子链之间发生化学反应需要一定的能量（E），即发生焦烧所需要的最低能量。
焦烧现象的理论分析 硫化剂与橡胶分子链之间发生化学反应需要一定的能量（E），即发生焦烧所需要的最低能量。 炼胶过程中由于剪切生热，积累一部分能量（E1），在停放过程中由于温度较高又积累一部分能量（E2），热炼过程中对橡胶加热，积累能量E3，压延或挤出时胶料仍要受热，积累能量E4，胶料在硫化设备中受热，积累能量E5。 如果 E1＞E，胶料在炼胶过程中焦烧； E1+E2 ＞E，胶料在停放过程中焦烧； E1+E2+E3 ＞E，胶料在热炼过程中焦烧； E1+E2+E3+E4 ＞E，胶料在压延或挤出过程中发生焦烧 E1+E2+E3+E4+E5 ＞E，胶料在模具内硫化。

31 操作焦烧时间（processing scorch time）：胶料在加工过程中由于热积累效应所消耗的焦烧时间；
剩余焦烧时间（surplus scorch time）：胶料在模具内保持流动的时间。 操作焦烧时间长，剩余焦烧时间就短，在装模期间容易焦烧，给成品带来质量缺陷。因此，希望剩余焦烧时间长一些，产品加工安全。 预防焦烧现象的措施 （1）使用迟效性促进剂，如次磺酰胺类促进剂； （2）控制加工温度不要过高；冷却充分才折叠停放； （3）在保证配合剂分散的情况下，尽可能缩短加工时间； （4）使用防焦剂（scorch retarder）如CTP 。

32 过硫化：胶料在高温长时间下硫化所处的状态。
又称返硫，是胶料处于过硫化状态，胶料的性能不断下降的现象。 返原 返原（reversion）的原因： 减轻返原的措施： （1）胶料中含有大量—Sx—； （2）胶料的耐热性差； （3）工艺条件不合适。 （1）采用合适的硫化体系 （2）NR与合成胶并用 （3）合适的硫化工艺条件 （4）使用抗返原剂 anti-recovery agent

33 常见的硫化曲线： 1——正常曲线 2——无硫化剂曲线 3——无促进剂曲线 4——无ZnO曲线 5——返原曲线 6——硫化不同步曲线
7——BR、NBR、SBR、白炭黑+Si-69硫黄硫化曲线 8——NBR、CR、NR超速或超超速硫黄硫化曲线

34 理想的硫化曲线 较为理想的橡胶硫化曲线应满足下列条件： （1）硫化诱导期要足够长，充分保证生产加工的安全性；
（2）硫化速度要快，提高生产效率，降低能耗； （3）硫化平坦期要长，无返原。

35 线性的大分子硫化后不同程度地形成空间网状结构，如下图：
硫化过程中橡胶结构的变化 线性的大分子硫化后不同程度地形成空间网状结构，如下图：

36 （四）硫化体系助剂 1、硫化剂（curing agent） 硫黄 硫载体：DTDM、TMTD、TETD、TRA、Si-69、MDB等
可溶性硫黄粉 喷霜 不溶性硫黄 硫黄 胶体硫黄 沉淀硫黄 硫载体：DTDM、TMTD、TETD、TRA、Si-69、MDB等 过氧化物：DCP、BPO、DBP、双2,5等 硫化剂 金属氧化物：ZnO、MgO、PbO等 酚醛树脂：对苯酚甲醛树脂，如2402、SP1045、201 醌肟：对醌二肟GMF、对-二苯甲酰苯醌二肟DBGMF 有机胺：三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺等 异氰酸酯：TDI、TD

37 在一定的温度下，溶解在橡胶中的硫黄等配合剂的量超过它们在该温度下的溶解度，达到过饱和，多余的硫黄等配合剂就会自动地从胶料内部向表面迁移，重新结晶，形成一层白霜的现象。
喷霜 blooming 降低胶料与骨架的粘着性能，导致橡胶与骨架脱层 降低胶料之间的粘着性能，导致成型工艺性差 喷霜的危害 降低产品外观质量 降低成品的使用性能

38 混炼胶产生喷霜的原因： （1）配合剂与橡胶的相容性差； （2）配合剂用量过多； （3）加工温度过高，时间过长； （4）停放时降温过快，温度过低； （5）配合剂分散不均匀。 硫化胶产生喷霜的原因： （1）与橡胶相容性差的防老剂或促进剂用量多了； （2）胶料硫化不熟，欠硫； （3）使用温度过高，贮存温度过低。 （4）胶料过硫，产生返原。

39 减轻喷霜的措施： （1）低温炼胶； （2）使用不溶性硫黄； （3）用硫载体取代部分硫黄； （4）适当提高混炼胶的停放温度（25～30 ℃）；
（5）采用促进剂或防老剂并用，减少单一品种的用量； （6）胶料中添加能够溶解硫黄的增塑剂如煤焦油、古马 隆树脂等； （7）使用防喷剂（blooming inhibitor）。

40 2、硫化促进剂（accelerator） 促进剂：凡是加入胶料后能够加快硫化反应速度，缩短硫化 时间，降低硫化温度的物质都称为硫化促进剂。
（1）按化学结构分类： 噻唑类： M、DM、MZ 二硫代磷酸盐类：TP、ZDT、ZBTP 秋兰姆类：TMTM、TMTD、TETD、TRA、TBzTD 促进剂 二硫代氨基甲酸盐类：ZDC（EZ）、BZ、ZDMC（PZ）、PX 黄原酸盐类：ZIX（已基本淘汰） 次磺酰胺类：AZ、CZ、DZ、NOBS、NS、MDB、DIBS 硫脲类：NA-22、DETU 醛胺类：H、AC

41 （2）按酸碱性分类： 噻唑类 二硫代磷酸盐类 酸性促进剂（A） 秋兰姆类 二硫代氨基甲酸盐类 黄原酸盐类 促进剂 次磺酰胺类
中性促进剂（N） 硫脲类 醛胺类 碱性促进剂（B） 胍类 酸性促进剂：本身显酸性，或与H2S反应生成酸性物质的促进剂。 碱性促进剂：本身显碱性，或与H2S反应生成碱性物质的促进剂。 中性促进剂：本身显中性，或与H2S反应生成酸性和碱性物质的促进剂。

42 （3）按促进速度分类： 硫脲类 慢速促进剂 醛胺类 胍类 中速促进剂 噻唑类 促进剂 二硫代磷酸盐类 准速促进剂 次磺酰胺类 超速促进剂 秋兰姆类 二硫代氨基甲酸盐类 超超速促进剂 黄原酸盐类

43 3、硫化活化剂（activator） 活性剂：配入橡胶后能增加促进剂活性，能减少促进剂用量 或降低硫化反应温度，缩短硫化时间的物质。
金属氧化物：如ZnO、CaO、CdO、 PbO、MgO 无机活性剂 氢氧化物：如Ca(OH)2、Pb(OH)2 金属氯化物：如SnCl2、FeCl2 活性剂 脂肪酸：如硬脂酸、辛酸、月桂酸、油 酸、亚油酸等 多元醇：二甘醇、三甘醇、聚乙二醇 有机活性剂 脂肪酸盐：如月桂酸锌、硬脂酸锌、硬脂 酸铅、油酸铅、水杨酸铅 酯类：如三烯丙基氰脲树脂、三烯丙基异氰脲树脂

44 无机活性剂中： （1）ZnO应用最广泛，既能加快硫化速度，又能提高硫化程 度，可作活性剂、补强剂、着色剂、CR硫化剂、耐热剂
（2）MgO可作CR硫化剂、活性剂、吸酸剂、防焦剂 （3）CdO用于高耐热硫化体系的活性剂 （4）PbO可作活化剂，还有防护放射线的作用 （5）CaO可作活化剂、干燥剂，防止产生气泡 （6）ZnCO3、MgCO3用于透明橡胶制品的活化剂 （7）SnCl2用于丁基橡胶酚醛树脂硫化的活化剂

45 硫黄硫化体系： 氧化锌（CaO、CdO、MgO） + 硬脂酸； 过氧化物硫化体系： 少量的硫黄、醌肟、三烯丙基氰脲树脂； 树脂硫化体系： （1）含结晶水的金属氯化物SnCl2·2H2O、FeCl2·6H2O。 （2）含卤素的聚合物，如W型CR、CSM、BIIR、PVC （3）溴化酚醛树脂作硫化剂时，可不用活化剂。

46 4、主要防焦剂（ scorch retarder）
防焦剂作用：抑制胶料产生焦烧，提高加工安全性。 主要防焦剂： （1）水杨酸：仅对酸性促进剂起延滞作用 （2）邻苯二甲酸酐：仅对酸性促进剂起延滞作用 （3）NPPA：对噻唑与秋兰姆并用特有效，不影响硫化速度，易分散，不喷霜，但有污染性，有毒。 （4）CTP（PVI）：不影响硫化速度，与用量呈线性关系，调节方便，对次磺酰胺类促进剂最有效，其次是噻唑类。广泛使用。

47 5、主要抗返原剂（anti-recovery agent ）
抗返原剂的作用：减轻胶料在硫化过程中产生返原现象，提 高性能稳定性。 主要抗返原剂： （1）双马来酰亚胺化合物 ：如Perkalink 900 、MCI-MX、 HVA-2及国产DL-268等 （2）二硫代硫酸二钠盐：如Duralink HTS （3）二烷基多硫代磷酸（酯）锌 ：如SDT/S、ZDT/S、TP/S （4）三丙烯酸酯 ：如PETA、TMPTA （5）芳香酸锌皂 ：如Structol AKT73

48 （五）各种硫化体系 1、无促进剂的硫黄硫化体系 配合方式：硫黄（用量＞6份） 交联网络：
特点：硫化温度高，速度慢，硫化时间长，交联效率低，硫 化胶的性能差。

49 2、普通硫黄硫化体系（CV体系） 配合方式： 硫黄和促进剂用量为通常用量 NR：高硫低促（促进剂的量0.5~0.6份，硫黄用量2.5~3份）
SBR：高硫低促（促进剂的量1份左右，硫黄用量2份左右） IIR：高硫低促（促进剂0.5份，硫黄2份） 交联结构： 70%以上是—Sx— 强度高，动态疲劳性好，但耐热、耐老化性差， 易返原。适用于常温下使用的动静态制品。 硫化胶性能：

50 3、有效硫化体系（EV体系） 高促低硫（促进剂3~5份，硫黄0.3~0.5份） 配合方式： 硫载体配合（DTDM1.5~2份、TMTD）
交联结构：90%以上是—S—和—S2— 硫化胶性能：耐热、耐老化性好，返原轻，但强度较低，动态 疲劳性较差。适用于高温硫化和制取耐热胶料。

51 4、半有效硫化体系(SEV体系) 高促低硫（硫黄/促进剂≈1，用量1~5份左右） 配合方式： 硫载体硫黄并用，促进剂为通常用量（用0.6份
DTDM代替1份S） 交联结构：—Sx—、—S—、—S2— 硫化胶性能： 耐热、耐老化中等，强度较高，动态疲劳性较好，返原较轻。适用于温度不是太高的动静态制品。

52 5、平衡硫化体系（EC体系） 配合方式： S8/促进剂/Si-69=1/1/1（摩尔比） 交联结构：取决于促进剂的类型
S8/Si-69/TMTD：—S1—、—S2— S8/Si-69/DM： —S2—、—Sx— S8/Si-69/NOBS：—S2—、—Sx— 硫化胶的性能： 高强度、高抗撕性、耐热、耐老化、抗硫化返原、低生热、耐动态疲劳。在长寿命动态疲劳制品及巨型工程轮胎、大型厚制品中广泛使用。

53 硫化胶性能： 6、硫载体硫化体系 有效配合：促进剂3~5份 配合方式：硫载体+促进剂 半有效配合：促进剂1份左右
交联结构：—C—C—、—S—、—S2— 硫化胶性能： 耐热、耐老化性好，返原轻，强度较低，动态疲劳性 较差。适用于高温硫化或厚制品硫化

54 7、过氧化物硫化体系 配合方式：过氧化物+少量硫黄（或HVA-2）+ ZnO+ 少量SA 助硫化剂：1,2-聚丁二烯、二乙烯基苯、三烯丙基
氰脲树脂 过氧化物用量：NR ~3.0份 SBR、BR ~2.0份 交联结构： —C—C— 硫化胶性能： 耐热、耐老化，返原轻，但强度低，动态疲劳性差，适用于制取耐热胶料。

55 8、树脂硫化体系 配合方式： （1）树脂（10~15份）+SnCl2·2H2O（1.5~2.5份） （2）树脂（10~15份）+含卤聚合物（5~10份）+ZnO（5份） （3）溴化树脂（SP1055、1056）（10~12份） 交联结构： 硫化胶性能：耐热、耐老化性好，动态疲劳性好。其中溴化树脂硫化的IIR焦烧安全性、抗臭氧性优于非溴化酚醛树脂，永久变形小，硫化速度快，硫化时间短，温度低。

56 酚醛树脂硫化橡胶的作用机理： RH —HX H+ H+ —HX RH 适用胶种： NR、IR、SBR、BR、NBR、IIR、EPDM

57 9、金属氧化物硫化体系 配合方式：ZnO（5份）+MgO（4份）+Na-22（0.5~1.5份）
交联结构：—C—O—Zn—O—C—、—O—Zn—O— 硫化胶性能：强度高，弹性好，动态疲劳性好。

58 五、补强填充体系 补强 填充 （一）补强与填充的概念 reinforcement
在橡胶中加入一种物质后，使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为。 填充 在橡胶中加入一种物质后，能够增大橡胶的体积，降低制品的成本，改善加工工艺性能，而又不明显影响橡胶制品性能的行为。 filling

59 （二）填料（filler）分类 按作用分类 填充剂 补强剂 reinforcing agent filling agent 陶土（clay）
碳酸钙（calcium carbonate） 滑石粉（ talcum powder） 硅铝炭黑（silica-alumina carbon black） 高岭土（kaolin） … … 补强剂 炭黑（carbon black） 白炭黑（silica） 短纤维（short fiber) 有机树脂（organic resin） 无机纳米材料（nano-filler）

60 （三）炭黑（carbon black）的定义及制造方法
由许多烃类物质（固态、液态或气态）经不完全燃烧或裂解生成的具有高度分散性的黑色粉末物质，主要由碳元素组成，是近乎球形的胶体粒子，而这些粒子大都熔结成形状不规则的聚集体（aggregate）。 炉法 喷雾法 橡胶用 槽法 不完全燃烧法 灯烟法 涂料着色剂 辊筒法 油漆和油墨用色素炭黑 工艺方法 混气法 乙炔法 干电池生产 热裂解法 热裂法 橡胶用 等离子体法

61 （四）炭黑的分类与命名 1、按制造方法分类 油炉法炭黑 气炉法炭黑 灯烟法炭黑 喷雾法炭黑 不完全燃烧法炭黑 槽法炭黑 滚筒法炭黑 炭黑
（占95%以上 ） 气炉法炭黑 灯烟法炭黑 喷雾法炭黑 不完全燃烧法炭黑 槽法炭黑 （占97%以上 ） 滚筒法炭黑 炭黑 混气法炭黑 热裂法炭黑 热裂解法炭黑 乙炔法炭黑 等离子体法炭黑

62 2、按用途分类 油炉法炭黑 气炉法炭黑 喷雾法炭黑 橡胶用炭黑 槽法炭黑 热裂法炭黑 等离子体法炭黑 灯烟法炭黑 炭黑 染色炭黑 滚筒法炭黑
混气法炭黑 乙炔法炭黑 导电炭黑 特高结构炉黑

63 3、按填充胶料性能分类 4、按结构度分类 超耐磨炭黑（SAF） 中超耐磨炭黑（ISAF） 硬质炭黑 高耐磨炭黑（HAF） 细粒子炉黑（FF）
(以补强为主) 细粒子炉黑（FF） 炭黑 通用炭黑（GPF） 半补强炭黑（SRF） 软质炭黑 喷雾炭黑 (以填充为主) 热裂法炭黑（FT、MT） 4、按结构度分类 高结构炭黑（N134、N234、N347、N472、N550等） 炭黑 正常结构炭黑（N110、N220、N330、N660等） 低结构炭黑（N219、N326等）

64 任意两位数 N或S 例：N330 5、按ASTM标准分类 0～9任一数字 硫化速度快慢 粒径平均范围级别 炭黑的牌号 反映粒径大小
数字越小，粒径越小 例：N330 牌号，3系列的正常结构炭黑 平均粒径为3系列：26～30nm 正常硫化速度

65 按ASTM标准分类 ASTM 系列 粒径范围 nm 典型炭黑品种 ASTM名称 英文缩写 中文名称 1~10 N100 11~19 SAF
N110、N115、N121、N134 SAF 超耐磨炉黑 N200 20~25 N219、N220、N234、N292、N293、N294 ISAF 中超耐磨炉黑 N300 26~30 N326、 N330、N347、N375 HAF 高耐磨炉黑 N400 31~39 N472 XCF 特导电炉黑 N500 40~48 N539、N550 FEF 快压出炉黑 N600 49~60 N660 GPF 通用炉黑 N700 61~100 N765、N774 SRF 半补强炉黑 N800 101~200 N880 FT 细粒子热裂法炭黑 N900 201~500 N990 MT 中粒子热裂法炭黑 S200 S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑 S300 S315 HAF-LS-SC

66 （五）炭黑的性质及技术参数 粒径或比表面积（第一要素） 炭黑补强三要素 表面活性（第二要素） 结构度（第三要素）
吸碘值（比表面积）/ （mg/g） （一级指标） CTAB比表面积/ （m2/g） DBP吸油值/ （ml/100g） （一级指标） 压缩样DBP吸油值/ （ml/100g） 着色强度/% 技术参数 105℃加热减量（水分）/% 灰分含量/% 45um筛余物/% 细粉含量/% pH值 300%定伸应力

67

68 常用炭黑的吸碘值、吸油值 品种 粒径（nm） 吸碘值（mg/g） 吸油值（ml/100g） N115 11～19 160±8（6）
113±6（4） N121 121±5（3.5） 132±6（4） N234 20～25 120±6（4） 125±6（4） N326 26～30 80±5（3.5） 72±5（3.5） N339 90±5（3） N375 114±5（3.5） N550 40～48 43±5（3.5） N660 49～60 36±5（3.5） 90±5（3.5） N774 61～100 28±5 105±5

69 炭黑原材料标准 名称：N375 说明：由油炉法工艺制得 比重：1.8g/cm3(说明值) 等级 项目性能 指标 C 吸碘值（mg/g）
90±5<±3>* DBP吸油值（ml/100g） 114±5<±3.5>* M 着色强度% IRB3* 115±5 N CTAB法比表面积m2/g 96±6 压缩后试样DBP吸油值（24M4）ml/100g 96±5 加热减量（1050C）（大容量）*% ≤1 加热减量（1050C）（袋装）*% ≤2.5 灰分（%） ≤0.75(0.5)* 筛余物（45um）% ≤0.1 倾注密度（g/l） 350±30 粉状物（大容量）*% ≤7(10)* 粉状物（袋装）*% ≤15(15)* 标准胶料性能ASTM D3192（NR） 300%定伸应力（1450C×30ˊ） ＋2.9±1.2*

70 结合橡胶 包容橡胶 （六）炭黑对橡胶加工性能的影响 1、结合橡胶（bond rubber）和包容橡胶的概念
也称为炭黑凝胶（bound- rubber），是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。 结合橡胶 对强度贡献大 炭黑 生胶 自由橡胶 对弹性、伸长率贡献大 结合橡胶的生成被认为是炭黑对橡胶补强的根本原因。 包容橡胶 又称吸留橡胶，是指在炭黑聚集体链枝状结构中屏蔽（包藏）的那部分橡胶。包容胶的形成影响炭黑在橡胶中的添加量。

71 2、炭黑对混炼的影响 粒径：粒径小，吃料慢，难分散，生热高，黏度高 结构：结构高，吃料慢，易分散，生热高，黏度高
活性：活性高，生热高，黏度高，对吃料、分散影响不显著 水分：含量高，难分散，混炼时间长 细粉：含量高，吃料慢，分散性差，管道堵塞，料斗起拱， 称量不准 用量：用量高，吃料慢。难分散，生热高，黏度高，能耗大

72 3、炭黑对压延、挤出的影响 4、炭黑对硫化（curing）的影响 粒径小 结构高 压延、挤出半成品表面光滑，收缩率低，压出速度快 用量大
筛余物含量高，压延、挤出半成品表面不光滑。 水分含量过大，挤出易起海绵 4、炭黑对硫化（curing）的影响 pH值低，迟延硫化；pH值高，胶料易焦烧，硫化速度快。 炭黑表面含氧基团多，pH值低，硫化速度慢。 炭黑粒径小，结构高，易焦烧，硫化速度快。 用量大，促进焦烧，硫化速度变慢。 挥发分含量高（如槽法炭黑）会迟延硫化。 水分含量过大的炭黑，硫化胶会产生气泡。

73 （七）炭黑对硫化胶静态性能的影响 粒径：在充分分散的情况下，粒径小，硫化胶的拉伸强度、 撕裂强度、硬度、定伸应力高，耐磨性、抗溶胀性
好，导热性提高，但弹性、伸长率低，耐寒性差。 结构：结构度对硫化胶定伸应力、硬度、导电性影响大，结 构度高，定伸应力、硬度高，导电性好，拉伸强度 高；对结晶性橡胶，撕裂强度低，对非结晶性橡胶， 撕裂强度高；回弹性、伸长率低。 活性：活性高，拉伸强度、撕裂强度、硬度、定伸应力高， 耐磨性好 ，弹性、伸长率低。 含氧基团：多，对IIR补强效果好。

74 灰分：对硫化胶物理机械性能影响不大，Cu、Mn、Co、 Ni
等离子含量高，硫化胶耐老化性差。Ca、Mg离子含量 高，会增大炭黑的密度，导致胶料的密度增大。 细粉、筛余物：含量高，降低硫化胶的拉伸强度。

75 （八）炭黑对硫化胶动态性能的影响 1.对硫化胶动态模量的影响 2.对硫化胶损耗因子的影响 胶料中加入炭黑，胶料的储能模量（弹性模量）和损耗
模量均增大，且随炭黑用量增大而增大； 炭黑粒径小、表面活性高、结构度高，胶料的储能模量 （弹性模量）和损耗模量均增大。 2.对硫化胶损耗因子的影响 胶料中加入炭黑，胶料的损耗影子增大，且随炭黑用量增 大而增大； 炭黑粒径小，表面活性高，结构度高，胶料的损耗因子 大，滞后大， 生热大，阻尼性提高。

76 炭黑粒径小，结构度高，表面活性高，能提高胶料
3、对耐疲劳破坏性的影响 炭黑粒径小，结构度高，表面活性高，能提高胶料 的耐疲劳破坏性； 在应力一定的疲劳条件下，炭黑用量增大，耐疲劳 破坏性提高； 在应变一定的疲劳条件下，炭黑用量增大，耐疲劳 破坏性变差。

77 （九）白炭黑补强 1、白炭黑的制造 煅烧法：SiCl4+4H2+2O2→SiO2+2H2O+4HCl 气相法白炭黑 制造方法
沉淀法：Na4SiO4+4HCl→4NaCl+H4SiO4 加热 沉淀法白炭黑 SiO2+2H20 气相法白炭黑粒径8～17nm，DBP吸油值1.60g/cm3； 沉淀法白炭黑粒径17～28nm，DBP吸油值1.52g/cm3。

78 2、白炭黑对橡胶加工性能及硫化胶性能的影响
难吃料，易飞扬，难分散，生热高，黏度变大 对加工性 能影响 压延、挤出易产生静电，生热高，易焦烧。 迟延硫化 不加偶联剂，补强不及炭黑，强度低，生热高，耐磨性差 对硫化胶性能影响 加偶联剂Si-69，补强与高耐磨炭黑相当，生热低，耐磨性好，滚动阻力小

79 六、橡胶老化与防护体系 老化 （一）老化（aging）的概念及表现 橡胶老化的表现： （1）变软发粘：含有异戊二烯单元的橡胶热氧老化的结果
生胶或橡胶制品在贮存、加工和使用过程中由于受到热、氧、应力应变等作用性能不断下降的现象。 老化 橡胶老化的表现： （1）变软发粘：含有异戊二烯单元的橡胶热氧老化的结果 （2）变硬发脆：含有丁二烯单元的橡胶热氧老化的结果 （3）变色及龟裂：臭氧老化、光氧老化的结果 （4）发霉及粉化：生物老化的结果 （5）水解：含酯基的橡胶在水中或潮湿环境下使用

80 （二）橡胶老化的原因 橡胶分子链结构（双键、a-H） 内因 橡胶内金属离子 橡胶中的配合剂 物理因素：热、光、电、应力、应变、辐射、水 外因
化学因素：O2、O3、SO2、H2S、酸、碱、金属离子 生物因素：微生物（细菌、酶）、昆虫（白蚁） 多种外因共同起作用，形成不同老化方式。常见老化方式有： （1）热氧老化（heat and oxidative aging） （2）臭氧老化（ozone aging） （3）疲劳老化（fatigue aging） （4）金属离子催化氧化（metallic ion accelerated aging） （5）光氧老化（light oxidation）

81 （三）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 化学防护法：参与老化反应，尽可能延缓或阻滞老化反应继续
进行的方法 橡胶并用 橡塑共混 表面涂层 物理防护法 加光屏蔽剂 使用防护蜡 胺类防老剂 酚类防老剂 化学防护法 加入化学防老剂 含硫防老剂 防老剂并用

82 1、热氧老化的防护 主要为化学防护，加入各种抗氧剂如胺类化合物、酚类化合物、含硫化合物等。 偶合终止：自由基捕捉体 自由基终止型
氮氧自由基 偶合终止：自由基捕捉体 苯氧自由基 自由基终止型 电子转移终止：不含活泼氢的叔胺 （主防护） 氢转移终止：含活泼氢的胺、酚 按机理分 计量化学型：亚磷酸酯 破坏ROOH型 （辅助防护） 催化分解型：含硫化合物

83 常用的抗氧剂： 萘胺类：防老剂A、防老剂D 胺类防老剂 酮胺类：防老剂AW、BLE、DD、RD 对苯二胺类：防老剂4010、4010NA、4020 一元酚：防老剂264、SP 酚类防老剂 二元酚：防老剂2246、2246S、4436、4436S 硫醇基苯并咪唑：防老剂MB、MBZ 含硫化合物 二硫代氨基甲酸盐：BZ、NBC

84 抗氧剂的并用： 对抗效应：1+1＜2 能发生中和反应的防老剂并用 抗氧剂与金属离子钝化剂并用 加和效应：1+1=2 并用效果 挥发性不同的酚类防老剂并用 杂协同效应：自由基终止型与破 坏ROOH型并用 协同效应：1+1＞2 均协同效应：同类但活性不同的 防老剂并用 自协同效应：硫代双酚 并用的好处： （1）可避免单一品种用量高时带来的助氧化现象发生； （2）可提高防护效果，减少防老剂用量； （3）可减轻防老剂喷霜现象发生。

85 2、臭氧老化的防护 1、物理防护法 橡胶并用 橡塑共混 方法 表面涂层 加抗臭氧蜡 √ 2、化学防护法 酮胺：防老剂AW
效果最好，但不耐水 加抗臭氧蜡 √ 耐水 2、化学防护法 酮胺：防老剂AW 对苯二胺：4010、4010NA、4020、4030 防H、288、66、688、BPPD 加入抗臭氧剂 含硫化合物：NBC、硫脲、硫代双酚 用量：0.5～3份 通常采用抗臭氧剂 + 抗臭氧蜡（微晶蜡）并用，效果好。

86 3、疲劳老化的防护 4010 4010NA 对苯二胺 4020 4030 H AW 加抗疲劳剂 RD 酮 胺 BLE 防老剂A 萘 胺
酮 胺 BLE 防老剂A 萘 胺 防老剂D 另外，可通过配方设计，提高硫化胶的拉伸强度、撕裂强度及伸长率，提高硫化胶的耐疲劳性和抗裂口产生与增长性能。

87 4、有害金属离子的防护 最常用的方法：在胶料中添加金属离子钝化剂。
钝化剂多为酰肼和酰胺类化合物，四亚水杨基四（氨基甲基）甲烷对多种金属离子都有钝化作用。 防老剂RD、MB有抑制金属离子老化的功能，与胺类、酚类抗氧剂并用能显著提高钝化效果。

88 增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶 分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。
七、增塑体系 （一）橡胶增塑剂（plasticizer）的概念 增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶 分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。 天然产的非极性油称为软化剂 作用相同 统称为增塑剂 合成的极性油酯称为增塑剂

89 （二）增塑剂的作用 （三）增塑剂分类 改善橡胶的加工工艺性能（processability） 作用
改善橡胶某些物理机械性能（physical properties） 价格低 降低成本 耗能省 （三）增塑剂分类 软化剂（softening agent） 按使用范围分 增塑剂（plasticizing agent） 物理增塑剂（physical plasticizer） 按作用机理分 化学塑解剂（chemical decomposed agent）

90 石油系增塑剂：操作油、蜡、机油等 煤焦油系增塑剂：煤焦油、古马隆等 天然产物 松油系增塑剂：松焦油、松香等 脂肪油系增塑剂：硬脂酸、大豆油等 按来源分 邻苯二甲酸酯类：DBP、DOP 脂肪二元酸酯类：DOA、DOS、DOZ 脂肪酸酯类：BO 合成产物 磷酸酯类：TCP、TOP 聚酯类：己二酸系、癸二酸系等 含氯类：氯化石蜡 环氧类：环氧化油、环氧脂肪酸单酯

91 （四）橡胶增塑（plasticize）的方法
物理增塑法：加物理增塑剂 减小分子间相互作用力，提高塑性 增塑方法 化学增塑法：加化学塑解剂 使分子链裂解，降低分子量大小 机械增塑法：机械塑炼（plasticate） 机械力或氧化断链，降低分子量大小

92 （五）增塑剂作用机理 1．非极性增塑剂作用机理
△S＞0 无规进入 由于增塑剂分子量小，无规渗透于大分子之间，增大了分子间的距离，削弱了大分子间作用力，改变了大分子链间摩擦方式，使大分子间滑移容易，流动性提高。

93 2．极性增塑剂的作用机理 △S＞0 有规进入 极性增塑剂分子的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位两侧，对大分子链段起包围阻隔作用，从而增大了大分子链段之间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了大分子链段的运动性，从而提高了橡胶的塑性。

94 3、增塑剂增塑效果的表征 通常用橡胶门尼粘度的降低值来衡量增塑剂的增塑效果，表征方法主要有填充指数（E.I.）和软化力（S.P.）两种。
一定温度下，将一定量的高门尼胶料塑化到某一标准门尼值时所需要的增塑剂份数，称为填充指数（E.I.：Effective Index） 填充指数 E.I.值大的增塑剂增塑效果差。 一定温度下，用一定量的增塑剂塑化一定量的橡胶，其门尼黏度的下降率，称为软化力（S.P.：Softening Power） 软化力 S.P.大，增塑效果好

95 （六）常用增塑剂 1、石油系增塑剂 芳烃油 环烷油 链烷烃油（石蜡油）

96 芳香烃＞35%的油，苯胺点＜50℃，密度大，黏度高，污染重，加工性优。
芳烃油 环烷烃占30%~45%的油，苯胺点50~60 ℃，黏度中，加工性良，污染轻。 环烷油 操作油 链烷烃＞50%的油，苯胺点＞60℃，密度小，黏度低，无污染，耐寒性优。 链烷烃油

97 操作油在几种橡胶中的使用特性 （1）SBR：芳烃油最好，使拉伸强度、伸长率提高，定伸应力下降，硫化胶的耐屈挠性好。
（3）CR：选用芳香烃最好，其次是环烷油，不能用石蜡油。 （4）NBR：一般不用操作油，多用合成增塑剂。 （5）IIR：使用低粘度的油，用环烷油或石蜡油，不用芳烃油。 （6）EPDM：一般不使用芳烃油，多用石蜡油和环烷油。

98 2、煤焦油系增塑剂 含酚基或活性氮化物，与橡胶相容性好，胶料耐老化性好，但迟延硫化，耐低温性差。
黑色黏稠带臭味的液体，与橡胶相容性好，能溶解硫黄，抑制喷霜，多用于再生胶生产。 增塑、增粘、补强、溶解硫黄，抑制焦烧，提高炭黑的分散性。

99 3、松焦油系增塑剂 松焦油是干馏松根、松干除去松节油后的残留物质。含有 有机酸基团，有突出的增粘作用，但迟延硫化，生热大，用
量大时，耐老化性下降。

100 脂肪油系增塑剂是由植物油及动物油制取的脂肪酸、油膏
4、脂肪油系增塑剂 脂肪油系增塑剂是由植物油及动物油制取的脂肪酸、油膏 和其它油液。植物油与橡胶的相容性较差，起增塑、润滑作 用；脂肪酸改善炭黑分散，活化硫化作用。 增塑剂、活化剂、分散剂、润滑剂 增塑、增容、脱模、对压延、挤出有利 增塑、活化、分散、隔离

101 5、合成增塑剂 合成增塑剂主要用于极性较强的橡胶或塑料中，如NBR、CR。 合成增塑剂能赋予胶料柔软性、弹性和加工性能，还可提高制
品的耐寒性、耐油性、耐燃性等。 DBP、DOP，NBR增塑剂 NBR阻燃性增塑剂 NBR耐寒性增塑剂 耐热、耐光 NBR耐寒性增塑剂 NBR耐油性增塑剂 NBR阻燃性增塑剂

102 第二章 橡胶基本加工工艺 橡胶加工工艺过程 炼胶(compounding) 压延(calendering) 挤出(extruding)
成型(assembling) 硫化(curing)

103 生胶 硫化剂 促进剂 活化剂 补强剂 填充剂 增塑剂 防老剂 … … 塑炼 胶片 压延 胶布 成品 混炼 胎面 成型 硫化 胎侧 挤出 胎圈 垫胶

104 第一节、炼胶工艺 一、要求 二、混炼设备及工作原理 （1）可塑度大小合适且均匀； （2）配合剂达到一定的分散度且分散均匀；
（3）混炼时间短，能耗低； （4）混炼胶的性能要符合要求。 二、混炼设备及工作原理 开炼机 常用设备 密炼机 螺杆混炼机

105 1、开炼机 工艺条件： 装胶容量Q 辊温 辊距 转速和速比 加料顺序 混炼时间 速比：f=V1/V2 剪切速率：γ＝V2(f－1）/e

106 吃料： 吃料慢，时间长。

107 2、密炼机组 四楼 三楼 二楼 一楼 密炼机炼胶工艺流程示意图 炭黑斗 小料秤 炭黑秤 微机室 胶料秤 油 秤 密炼机 冷却 流片机
双管气体输送 油管路 胶料秤 油 秤 冷却 小料秤 2、密炼机组 密炼机炼胶工艺流程示意图 炭黑贮仓

108 炭黑自动称量与输送系统 油料自动称量与输送系统 上辅机 小料自动称量系统 胶料称量系统 密炼室 转子 密炼机 密炼机组 上顶栓 1台开炼机 下顶栓 辊筒机头挤出机 流片机 2台开炼机 隔离剂槽 多台开炼机 下辅机 挂片架 折叠停放装置（带裁断）

109 炭黑自动称量与输送系统（示意图）

110 炭黑自动称量系统

111 油料自动称量与输送系统 通密炼机

112 小料自动称量系统

113 胶料称量系统

114 二棱转子 四棱转子

115 密炼机控制中心

116 流片机（开炼机） 胶料输送装置

117 流片机（辊筒机头螺杆挤出机）

118 冷却装置 风冷 冷却槽（水冷） 叠放

119 密炼机工作原理：

120 投胶 投小料 混炼30s 混炼1min 混炼2min 混炼3min

121 三、炼胶过程及方法 工艺过程： 准备工艺 混炼工艺 后处理工艺 胶 选胶 烘胶 破胶 塑炼 混炼 压片 冷却 配合剂 粉碎 筛选 干燥 称量
停放 低温炼胶 开炼机炼胶 间歇式炼胶 压延或挤出 混炼方法 密炼机炼胶 高温炼胶 螺杆机炼胶 连续式炼胶

122 （一） 炼胶准备工艺 生胶的塑炼 原材料的质量检验 炼胶准备工艺 原材料的补充加工 称量配合 包辊法 薄通法 开炼机塑炼 爬高法 化学增塑法
下片 生胶的塑炼 螺杆机塑炼 一段塑炼 冷却 选胶 破胶 分段塑炼 密炼机塑炼 化学增塑塑炼 烘胶 切胶 停放 原材料的质量检验 粉碎 炼胶准备工艺 筛选 加热 原材料的补充加工 油膏 母炼胶的制备 手工称量 称量配合 半自动称量 全自动称量

123 1、生胶的塑炼 （1）塑炼的目的与要求 塑性（可塑性）：橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说保持其变形状态的性质。
塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。 塑性（可塑性）：橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说保持其变形状态的性质。 目的： (1)减小弹性，提高可塑性；降低粘度，改善流动性； (2)提高胶料溶解性和成型粘着性。 要求：（1）可塑度要适当 （2）塑炼均匀

124 （2）塑炼准备工艺 生胶 选胶 烘胶 切胶 破胶 塑炼 剔除杂质、发霉胶包 烘透，温度均匀 带花纹辊筒
烘胶在烘胶房中进行，温度不宜过高，否则会影响橡胶的物理机械性能。 NR一般在50~60℃，时间为4~36h，冬季加热时间为36~72h。CR一般在24~40℃，时间为4~6h。

125 （3）塑炼工艺方法 开炼机塑炼的工艺方法及影响因素 包辊法 薄通法 一段塑炼 爬高法 化学增塑法 开炼机塑炼工艺方法 二段塑炼 分段塑炼
三段塑炼 四段塑炼

126 密炼机塑炼工艺方法及影响因素 密炼机塑炼工艺方法 时间长，效率低，胶料的可塑度低，可塑度不均匀。 效率高，可塑度高，均匀性好，但管理不方便
效率最高，可塑度高，时间短，但均匀性欠佳。

127 （4）塑炼补充工艺 （1）压片或造粒 （2）冷却与干燥 （3）停放 干燥后的胶片按规定堆放4~8h以上才能供下道工序使用。 （4）质量检验
检测可塑度（或门尼黏度）：威廉姆塑性计、华莱士塑性计

128 2、原材料的质量检验 3、配合剂的补充加工 4、称量配合 （1）生胶的检验 元素组成、杂质含量、门尼黏度、挥发份含量、含水率等。
（2）配合剂的检验 固体配合剂的粒度、纯度、酸碱度、吸油值、金属离子含 量、熔点、分解温度、挥发份含量等； 液体配合剂的苯胺点、倾点、闪点、沸点、含水率、挥发份 含量等。 3、配合剂的补充加工 粉碎、筛选、干燥、母胶和油膏的制备等。 4、称量配合 手工称量、全自动称量、半自动称量

129 （二） 炼胶工艺方法 加料顺序确定原则： （1）用量小、作用大的先加 （2）难分散的先加 （3）对温度敏感的后加 （4）液体软化剂在填料后加
（5）硫化剂和促进剂分开加 （二） 炼胶工艺方法 包辊 1、开炼机混炼工艺 一段混炼 吃料 混炼工艺方法 分段混炼 翻炼 斜割法 打卷法 操作方法 三角包法 特点： 混炼胶质量好，配合剂分散性好，变换配方容易，易清洗，但效率低，劳动强度大，操作不安全，质量波动大。适于小规模生产、实验室制样、特种橡胶的混炼。 抽胶法 装胶容量 辊距 辊温 辊速和速比 影响因素 加料顺序 加料方式 混炼时间 切割次数

130 2、密炼机混炼工艺 吃料 分散 传统一段混炼 捏炼 一段混炼 分批投胶一段混炼 传统二段混炼 二段混炼 母胶二段混炼 工艺方法 分段混炼 三段混炼 四段混炼 逆混法 特点： 效率高，质量波动小，劳动强度低，操作环境好；但 配合剂分散性差，清洗机台困难。

131 工艺条件及影响因素 （1）混炼容量 填充系数：合成胶0.6~0.7；NR0.7~0.8；容量
根据胶料配方、密炼机特点、混炼方法及工艺条件确定。容量过 大，混炼均匀度下降，设备超负荷，生热高，易过炼；过小，效 率低，效果不良。 （2）加料顺序 先加生胶，再加表面活性剂、固体软化剂和小 料，再加炭黑，基本分散后加液体软化剂，最后降温加硫化剂 和促进剂。其中生胶、炭黑和油的加入顺序和时间特别重要。 BR和EPDM混炼时，先加除硫化剂和促进剂以外的配合剂，再 加生胶（逆混法）。 （3）上顶栓压力 慢速密炼机上顶栓压力为0.5~0.6MPa，中、 快速密炼机为0.6~0.8MPa，最高达到1.0MPa。注意上顶栓加压 方式，投加密度小的粉料时，应缓慢放下上顶栓，浮动加压一段 时间后，将上顶栓提起一定高度，再通入压缩空气加压；配合剂 量大时，应分批投加，分批加压；快速密炼加油时不提上顶栓。

132 （4）混炼温度 排胶温度：一段混炼 ~130 ℃以下 分段混炼的终炼 ~130 ℃以下 分段混炼的第一段混炼 145~155 ℃ 投加不溶性硫黄 ~95 ℃ 排胶温度可通过调整转子转速、炼胶量、冷却水温度等 控制。冷却水温度40~45 ℃较好，混炼周期短，能耗低。 （5）转速 提高转速是强化混炼过程的最有效的途径，提高 转速可缩短混炼周期。最好采用双速、多速、变速密炼机， 开始快速，维持较高温度，加快吃粉，后期慢速，加硫黄和 超速促进剂。转速过快，温度高，配合剂分散差，易过炼、 焦烧，有害气体增多。 （6）混炼时间 时间过长，易过炼，胶料物性差，耐老化性 差；过短，配合剂分散不均匀，可塑度不均匀。在保证混炼 胶质量的前提下尽可能缩短混炼时间。

133 3、密炼机混炼工艺控制 时间控制法 温度控制法 控制方法 时间温度控制法 能控法（功率控制法）

134 （三） 混炼胶的质量检验 1、混炼胶快检 （1）外观：目测，表面光洁程度、断面有无气孔、颗粒 （2）可塑度：反映胶料的流动性。具体方法有：
威廉氏法、华莱氏法、德弗法，门尼粘度法、毛细管流变仪法等。 （3）密度测定 反映：配合剂少加、多加或漏加；配合剂的分散均匀性。 （4）硬度测定 反映配合剂的分散均匀性。 （5）硫化特性 用硫化仪高温下快速检测硫化特性。

135 2、常规物理机械性能检测 拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、伸长率、永久变形和硬度等；
根据胶料的不同性能要求选择专门性能项目进行测试，如胎面胶测定磨耗性能等。

136 3、配合剂的分散度检查 （1）目测（ASTM A法、定性检验法）
借助10倍放大镜或低倍双目显微镜观测胶料表面，与标准战片对照，粗略判断胶料中炭黑的分散度等级（1～5级）； （2）显微镜测定（ASTM B法、定量检验法） 利用灯光显微镜、电子显微镜来观察胶料切片，计算胶料中炭黑分散度，能真实地反映混炼胶的分散程度。 （3）专用仪器法 炭黑分散度仪：利用光学原理，直观观察炭黑分散状况； 表面粗糙度仪：用探针扫描断面，统计峰的数目与平均峰高， 计算分散度。 （4）密度法 测不同部位胶料的密度。 （5）硬度法 测不同部位胶料的硬度。

137 4、影响配合剂分散的因素 配合剂与橡胶的相容性 配合剂的粒径和结构 内因 配合剂的用量 胶料的黏度 开炼机混炼 影响因素 混炼工艺方法
密炼机混炼 温度 外因 转速及速比 混炼工艺条件 间距大小 容量 混炼时间

138 5、提高配合剂分散性的方法 1、配合剂改性 （1）配合剂表面改性如加界面活性剂、接枝、包膜等；
（2）配合剂造粒（EVA、EPM、蜡等为载体） （3）制备配合剂母炼胶 2、加工助剂的使用 （1）配方中添加分散剂、润滑剂 （2）使用硬脂酸、古马隆树脂、松焦油、油膏等增塑剂 3、混炼工艺控制 （1）延长混炼时间 （2）增大转速和速比，减小间距，增大剪切作用 （3）采用合理的加料顺序和合适的加料时间 （4）用开炼机补充混炼 （5）采用分段混炼、低温混炼 4、其他方法：乳液附聚、种子聚合、原位生成、插层等。

139 第二节 压延工艺 一、压延的概念及任务 压延是指利用压延机辊筒的横压力作用使胶料发生塑性
流动变形，将胶料制成具有一定断面形状和尺寸的胶片，或 将胶料附着于织物表面制成一定厚度胶布的工艺加工过程。 胶片压延 压型（如轮胎胎圈的三角胶、鞋底、V带缓冲胶条） 胶片贴合 帘布贴胶 帆布擦胶 压力帖胶 压延作业

140 二、压延机的分类

141 三、压延的要求 1、表面光滑无杂物； 2、内部密实无气泡； 3、断面几何形状准确，厚度尺寸精确； 4、表面花纹清晰； 5、速度快，效率高。

142 1、胶料进入辊距的条件及最大供胶厚度的确定
四、压延原理 1、胶料进入辊距的条件及最大供胶厚度的确定 胶料进入辊距的条件：接触角（α）小于摩擦角（φ） 最大供胶厚度：h2=h1+2R（1-cosφ ） 胶料进入辊距必须T＞F2 摩擦力T=μN 弹性分力F2=N·tan α 所以μN ＞ N·tan α 即μ＞ tan α 设μ=tan φ 即φ ＞ α h2-h1=2（R-Rcosα） h2=h1+2R（1—cosα）＜h1+2R （1—cosφ）

143 2、压延时胶料的塑性流动变形 3、胶料在辊筒上的受力状态和流速分布 厚度方向：压缩塑性变形（厚度变薄） 长度方向：延伸塑性变形（长度延长）
宽度方向：变化不大 3、胶料在辊筒上的受力状态和流速分布 (a) (b)

144 4、压延后胶料收缩变形和压延效应 压延后胶片出现性能上的各项异性现象 压延效应 剪切力使分子链沿压延方向取向 产生原因
形状不规则的配合剂粒子的长轴沿压延方向取向 提高压延温度和半成品停放温度 减慢压延速度 减轻措施 适当提高胶料可塑度 将胶料调转方向 使用各向同性的填料

145 压延时，在胶料横压力的作用下辊筒产生的弹性弯曲的程度，其大小用辊筒轴线中央处偏离原来位置的距离表示。
5、辊筒挠度及其补偿 辊筒 挠度 压延时，在胶料横压力的作用下辊筒产生的弹性弯曲的程度，其大小用辊筒轴线中央处偏离原来位置的距离表示。 辊筒挠度会使胶片的厚度出现中间厚两边薄，不均匀。 辊筒中高度法（凹凸系数法） 辊筒轴交叉法 补偿措施 辊筒预弯曲法 浮动辊筒法

146 五、压延准备工艺 1、胶料的热炼与供胶 恢复热塑性、流动性 热炼的作用 使胶料进一步均化 粗炼：目的是使胶料升温变软，获得热流动性
低温T=40～45℃；辊距7～9mm，薄通7～8次 热炼工艺 细炼：目的是补充混炼均匀，获得必要的热可塑性以较大的辊距、速比和较高的辊温：T=60～80℃，辊距7～10mm，薄通6～7次

147 手工供胶 劳动强度大，供胶不均匀 供胶方法 输送带供胶 连续，均匀 条状供胶，输送带运转速度略大于辊筒线速度 供胶速度与压延耗胶速度相同 供胶要求 供胶要均匀，供胶宽度等于压延胶片宽度 热炼机一般与压延机呈90度安置 2、纺织物干燥 3、尼龙和聚酯帘线的热伸张处理 4、钢丝帘线调节

148 六、压延工艺 （一）胶片压延工艺 两辊压延机或开炼机压片 三辊压延机压延（2～3mm） 压片（3mm内胶片）
含胶率高，除气困难的胶片 不同配方胶片的复合 贴合 三辊压延 工艺 夹胶布制造 四辊压延 气密性好的中空制品制造 三角胶压型 两辊压延 压型 胶鞋大底压型 三辊压延 三角带压缩胶 四辊压延

149 （二）纺织物挂胶工艺 挂胶的目的: （1）提高骨架材料的结合强度，承担应力作用； （2）减少骨架材料间的摩擦生热；
（3）提高胶布的弹性和防水性能，保证制品具有良好的使用性能。 浸胶浆 三辊压延机单面贴胶 三辊压延机单面压力贴胶 挂胶方法 帘布贴胶 四辊压延机双面贴胶 压延 光擦法：厚而粗的帆布 帆布擦胶 包擦法：薄而细的帆布

150 第三节 挤出工艺 一、挤出过程及原理 1、工作原理
挤出成型是在一定条件下将具有一定塑性的胶料通过一个口型连续压送出来，使它成为具有一定断面形状的产品的工 艺过程。 胶料沿螺杆前移过程中，由于机械作用及热作用的结果，胶料的粘度和塑性等均发生了一定的变化，成为一种粘性流体。 根据胶料在挤出过程中的变化，一般将螺杆工作部分按其作用不同大体上分为喂料段、压缩段和挤出段三部分。

151 （1）喂料段： 又称为固体输送段，此段从喂料口起至胶料开始熔融。 胶料进入加料口后，在旋转螺杆的推挤作用下，在螺纹槽和机筒内壁之间作相对运动，并形成一定大小的胶团。 （2）压缩段： 又称为塑化段，此段从胶料开始熔融起至全部胶料产生流动止。 压缩段接受由喂料段送来的胶团，将其压实、进一步软化，并将胶料中夹带的空气向喂料段排出。 （3）压出段： 又称为计量段，把压缩段输送来的胶料进一步加压搅拌，此时螺纹槽中已形成完全流动状态的胶料。 由于螺杆的转动促使胶料流动，并以一定的容量和压力从机头流道均匀挤出。

152 2．胶料在机头内的流动状态 胶料在螺杆螺纹槽中的流动是呈螺旋状前进的，但从螺杆头端出来进入机头流道时，料流形状发生了急骤的变化，即由旋转运动变为直线运动，而且由于胶料具有一定的粘性，其流动速度在流道中心要比靠近机头内壁处快得多，其速度分布呈抛物线状。

153 3．胶料在口型中的流动和挤出膨胀 （1）胶料在口型中的流动特点
由于口型的截面一般比机头截面小，胶料在口型中形成的压力梯度很大，受到更强烈的剪切塑化作用； 由于口型的厚度一般很薄，拉伸变形来不及恢复，压出后产生膨胀现象

154 （2）口型膨胀 口型膨胀：压出后胶料断面尺寸大于口型尺寸的现象。 产生的原因：胶料流过口型时，同时经历粘性流动和弹性变形。由于入口效应，在流动方向上形成速度梯度（拉伸弹性变形）。拉伸变形来不及恢复，压出后由于口型壁的挤压力消失，由于橡胶的弹性记忆效应，使胶料沿挤出方向收缩，径向膨胀。压出膨胀量主要取决于胶料流动时可恢复变形量和松弛时间的长短。 影响因素： （1）口型结构：口型形状、口型（板厚度）壁长度； （2）工艺因素：机头、口型温度、压出速度等； （3）配方因素：生胶和配合剂的种类、用量、胶料可塑性等。

155 减轻口型膨胀的措施： 适当降低含胶率：增加填料用量 增加增塑剂用量 胶料方面 适当降低胶料的黏度 使用分散剂、润滑剂 塑炼、混炼、热炼 适当提高胶料温度：热炼 适当减小挤出速度 挤出工艺 适当提高机头和口型的温度 适当增加口型板的厚度 设备方面 增加机头和口型内壁光滑程度 机头和口型尺寸与螺杆尺寸匹配

156 二、口型设计 1．口型设计的一般原则 （1）根据胶料在口型中的流动状态和压出变形分析，确 定口型断面形状和压出半成品断面形状间的差异及半成品
的膨胀程度； （2）口型孔径大小或宽度应与挤出机螺杆直径相适应； 圆形口型其直径应为螺杆外直径的1/3~3/4，扁形口型其宽 度应为螺杆外直径的2.5~3.5倍。

157 （3）口型要有一定的锥角，口型内端口型应大，出胶口端口径应小。
（4）口型内部应光滑，呈流线型，无死角，不产生涡流。 （5）在有些情况下，为防止胶料焦烧，可在口型边部适当开流胶口 （6）对硬度较高，焦烧时间短的胶料，口型应较薄；对于较薄的空心制品或再生胶含量较多的制品，口型应厚。

158 2．口型的具体设计 A 几何形状规则的制品（胶管、内胎、圆棒、方形条等） 口型设计步骤： （1）确定胶料在特定工艺条件下的膨胀率；
（2）根据半成品的尺寸计算口型的设计尺寸； 口型外直径=（设计内径+制品壁厚×2）/挤出膨胀率 口型内直径=设计内径/挤出膨胀率 （3）以略小于设计尺寸的尺寸开模； （4）在特定工艺条件下挤出试验，测量半成品尺寸； （5）修模至达到要求为止。 B 几何形状不规则制品（胎面、异型胶条等）的口型设计 设计步骤同形状规则制品，但需要计算制品各部位胶料的 膨胀率，再计算口型的宽度和厚度，用各部位尺寸除以各部位 胶料的膨胀率。

159 （1）胶料热炼和供胶 三、挤出工艺 1．热喂料压出工艺 热炼分两步进行： 第一步粗炼，辊温45℃，辊距8～9mm，开炼机或冷喂料挤出机；
目的：使胶料升温，获得必要的热流动性； 第二步细炼，辊温60～70℃，辊距6～7mm，开炼机； 目的：补充混炼均匀，增加胶料的热塑性。

160 （2）压出 a．加热设备：保证胶料在挤出机的工作范围内到热塑性流动状态。
b．调节口型：调节口型位置并测定和观察半成品尺寸、表面状态、厚薄均匀程度等 c．控制温度：口型最高，机头次之，机筒最低。 d．调节速度：根据压出物的要求调整压出速度及螺杆转速。

161 (3)挤出物的冷却 a.冷却的目的 防止半成品存放时自硫； 使胶料恢复一定的挺性，防止变形； 使半成品冷却收缩定形,稳定其断面尺寸。
b.冷却方式：喷淋和水槽冷却（40℃）。 c.挤出大型的半成品（胎面），一般须经预收缩处理后才进入冷却槽。

162 2．冷喂料挤出工艺 （1）优点 节省热炼设备，易于实现机械化、自动化，而且由于主机强化了螺杆的剪切及塑化作用，使胶料获得均匀的温度和可塑度；改善了挤出制品的质量，提高了表面光洁度，挤出半成品具有较稳定一致的尺寸规格；冷喂料压出队压力的敏感性小；应用范围广，灵活性大；冷喂料挤出机的投资和生产费用较低。

163 （2）特点 a.螺杆的长径比大（8～17），压缩比大（1.6～1.8），螺杆除了压缩、输送物料外，还有塑化作用。
b.常用的螺杆结构为主、副螺纹型，即分离型螺杆，固体、流体物料分离，能充分塑化物料。 c.机身尾部有加料辊，由于螺杆摩擦产生热量；与螺杆间有速比，有利于物料均匀进入机筒。 d.功率大。

164 （3）冷喂料挤出工艺 冷喂料挤出工艺与热喂料有所不同。加料前通蒸汽，开快转速，诗文度迅速升高到120℃，然后放冷却水，在2分钟内使各部位的温度调节到规定值。然后加料。 各部位常用温度如下：螺杆<35℃；加料段35～50℃；塑化段40～60℃；挤出段50～70℃；机头和口型80～100℃。

165 第四节 硫化工艺 一、正硫化的含义 1、理论正硫化 交联程度达到最高的硫化状态。 2、工艺正硫化
达到最大交联密度的90%时的硫化状态，试片离开硫化 热源后的余热完成剩余的交联。厚度在6mm以下的制品硫化 时间可用该时间硫化。 3、工程正硫化 是指硫化胶的综合性能达到最佳时的硫化状态。橡胶制 品的实际硫化状态，对厚度小于6mm的制品，工程正硫化时 间等于工艺正硫化时间；若厚度大于6mm，由于传热需要时 间，工程正硫化时间应比工艺正硫化时间长。

166 二、正硫化的测定方法 游离硫法 物理化学法 溶胀法 拉伸强度法 定伸应力法 方法 物理性能法 压缩永久变形法 硬度法 综合取值法
门尼粘度计法 专用仪器法 正硫化时间=T5+K×（T35—T5） 硫化仪法

167 三、硫化条件的确定 1、硫化压力的确定 硫化条件：硫化温度、硫化压力和硫化时间。 加压的目的:（1）防止产生气泡，使胶料致密；
（2）提高胶料与骨架材料的粘合力； （3）使胶料流动，充满模型，获得清晰的花纹 （4）提高胶料的物理机械性能和制品使用性能 硫化压力确定： 由胶料的粘度或可塑度、硫化温度以及制品的厚薄确定， 一般，胶料粘度低，压力宜低；硫化温度高，压力宜低；制 品厚而结构复杂，压力宜高。

168 2、硫化温度的确定 硫化温度范围：高于硫化剂与橡胶的硫化反应温度，低 于橡胶分子链的裂解温度。
确定：根据胶种、硫化体系、硫化方法及制品的形状和 尺寸确定。 一般，分解温度低的橡胶硫化温度宜低，分解温度高的 橡胶硫化温度较高。 采用快速硫化体系，硫化温度宜低； 采用注射、蒸汽或热空气硫化，硫化温度宜高；模压硫 化温度宜低。 厚制品宜采用低温长时间硫化，而薄制品可采用高温快 速硫化。

169 3、硫化时间的确定 （1）硫化时间确定 硫化时间取决于硫化温度、硫化体系和制品的形状和尺寸。
一般，硫化温度每升高10℃，硫化时间可以缩短一半（对 薄制品）。低温长时间和高温短时间是等效的。硫化温度和 硫化时间之间的关系可用硫化温度系数K来表示。 硫化温度系数K：硫化温度相差10℃时，硫化时间的变化关系。 K值越大，硫化时间受温度影响越大。一般K在1.6~2.3。 快速硫化体系，硫化时间短； 厚制品，硫化时间长。 等效硫化时间：不同温度下，达到相同硫化效应的时间互 称为等效硫化时间。

170 （2）薄制品等效硫化时间的计算 a. 范特霍夫方程法 式中： τ1—硫化温度为T1（单位：℃）时的正硫化时间，min
K—硫化温度系数

171 b.阿伦尼乌斯方程法 式中： τ1—硫化温度为T1（单位：K）时的正硫化时间，min；
E—硫化反应活化能，kJ/mol； R—气体常数，R=8.314J/（mol·K）

172 c.硫化效应法 硫化强度（I）：一定温度下，单位时间内获得的硫化程度。 计算公式： 硫化效应（E）：硫化强度与硫化时间的乘积。 E=I×τ
胶料硫化时，处于正硫化状态有一时间范围（平坦硫化 时间）和硫化效应范围，只要胶料获得的硫化效应落在正硫 化的硫化效应范围内，该胶料即可认为处于正硫化状态。 因此可以用硫化效应法来判断胶料在不同硫化条件下的 硫化状态，或由硫化效应来调整硫化条件。

173 （3）厚制品等效硫化时间的计算 厚制品的等效硫化时间可用下式计算： 式中：E为厚制品获得的硫化效应，I为胶料在某一温度 下的硫化强度。
由于I=f（T）函数关系式难以确定，通常采用近似计算的方 法处理，近似计算公式：

174 例题：轮胎外胎的缓冲层，在实验室140℃下，测得正硫化时间为 23min，平坦范围在23～120min，在实际生产中硫化了60min，
测出温度变化如下，已知K＝2，判断缓冲层硫化状态？ 解：计算各温度下胶料的硫化强度如下： 硫化效应： 等效硫化时间： 测温序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 测温时间/min 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 温度/℃ 70 80 90 100 110 120 130 140 测温序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 硫化强度 2-7 2-5 2-3 2-2 2-1 16 因为τ不在平坦范围内，所以未达正硫化。

175 四、硫化介质 1、饱和蒸汽 应用最广泛的传热介质，给热系数大，传热快，加热均 匀，控温准确，减少制品的热氧化作用。但易冷凝，造成局
部温度低，硫化不均匀。 2、过热水 常用传热介质，高温，且保持高压，传热均匀；但给热量 小，传热慢，温度不易控制。多用于硫化轮胎外胎（胶囊或 水胎内）。 3、热空气 常用传热介质，温度不受压力控制，调压和温度方便，产 品表面光滑，但给热量小，传热慢，易氧化制品。

176 4、过热蒸汽 饱和蒸汽进一步加热得到，可以在不提高压力的情况下 升高温度，冷凝水少，但控温不准，对设备腐蚀性大。 5、热水 传热均匀，制品变形小，但含热量低，传热慢，热损耗 大，温度低，硫化时间长，用于硫化薄的胶乳浸渍制品。 6、氮气 是氮气和蒸汽的混合气体的硫化，先将高压蒸汽通入胶 囊中，几分钟后通入高纯度（最好99.999%）的氮气，硫化 温度会随时间下降，是一种高压变温硫化，硫化结束时温度 不应低于150℃。优点是能延长胶囊的使用寿命，效率高， 成本低，无污染，保持压力稳定。

177 7、低熔点固体介质 如共熔金属合金、共熔盐混合物，长用于挤出制品的连 续硫化，硫化温度高，时间短，但密度大，制品易变形，硫 化结束后需要冲洗。 8、玻璃微珠 直径在0.13~0.25mm的玻璃珠，传热快，用于沸腾床连 续硫化。 9、耐热油液 高沸点、耐热油液作为传热介质，传热均匀，可高温快 速硫化，制品氧化少，是一种很有发展前途的传热介质。

178 五、硫化方法 1、介质热硫化 （1）直接蒸汽硫化罐硫化 方法：裸硫化法、包埋硫化法、模型硫化法
特点：效率高，传热效果好，温度分布均匀且易控制，但制 品表面易倍水渍污染，表面不光滑。 （2）热空气硫化罐硫化 硫化罐内通热空气对制品直接硫化。制品表面光滑，但 传热慢，硫化时间长。 （3）过热水压力硫化 胶囊硫化机，用于硫化轮胎外胎，硫化温度高，压力高， 时间短，制品密实，花纹清晰。 （4）个体硫化机硫化 类型：垂直翻转式、垂直平移式、垂直升降式、液压硫化机

179 2、压力热硫化 3、连续硫化 （1）平板硫化机硫化 （2）注射硫化 （1）鼓式硫化机连续硫化 （2）平板硫化机连续硫化 （3）热空气连续硫化
（4）蒸汽管道连续硫化 （5）盐浴连续硫化 （6）红外线连续硫化 （7）沸腾床连续硫化 （8）微波连续硫化 （9）电子束辐射连续硫化

180 1、硫化橡胶的收缩 2、影响因素 六、硫化橡胶的收缩 橡胶制品硫化后，尺寸收缩，收缩率C为： （1）橡胶品种
大小顺序：FPM＞Q ＞EPDM ＞SBR ＞BR ＞NR ＞NBR ＞CR （2）硫化胶硬度：硬度高，收缩率小 （3）含胶率：含胶率高，收缩大 （4）硫化温度：温度越高，收缩率越大 （5）骨架材料：使用骨架材料，收缩率低；纤维骨架收缩率大 于金属骨架，骨架层数越多，收缩越小。

181 修边，方法有手工修整和机械修整两种。其中机械修整有：
七、橡胶制品硫化后处理 1、模型制品硫化后的修整 修边，方法有手工修整和机械修整两种。其中机械修整有： （1）冲切修边 （2）切削修边 （3）磨削修边 （4）低温抛丸修边 （5）低温刷磨修边 （6）低温转鼓修边 （7）低温震动修边 （8）低温摆动、抖动修边

182 2、模型制品的性能后处理 （1）热处理 氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶的二次硫化，可提高性 能，稳定尺寸。 （2）表面化学处理
如表面卤化处理，提高表面硬度，如动态油封，降低摩 擦系数，提高使用寿命。 （3）表面涂层 涂聚异丁烯涂层，可提高不饱和橡胶的耐臭氧老化性能 和耐天候性能；涂聚氨酯涂层提高耐油性和耐磨性。 （4）纤维骨架制品后充气处理 轿车轮胎、斜交工程轮胎预防冷却过程中纤维骨架收缩变 形，需要充压缩空气在保压下冷却。

183 焦烧时间短，硫化时制品不易充模，造成缺胶；制品表
八、橡胶制品硫化常见的质量问题 1、橡胶制品缺陷与混炼胶性能的关系 （1）胶料的焦烧时间 焦烧时间短，硫化时制品不易充模，造成缺胶；制品表 面有疤痕；制品变形；粘合力差等。适宜的焦烧时间在 10~15min。 （2）胶料门尼粘度或可塑度 粘度过高，制品易局部缺胶；与骨架的粘着性差；胶 与胶之间的融合性差。粘度过低，硫化后制品局部欠硫或气 泡明疤。

184 2、硫化常见的质量问题 装胶量不足 平板上升太快 （1）缺胶 模具排气不佳 模温过高 装胶量过大 （2）胶边过厚 平板压力不足
模具没有余胶槽 胶料含水率或挥发份含量高 窝气 （3）气泡 模具无排气线或排气线堵塞

185 隔离剂过多或过少 起模太快，受力不均匀 （4）出模制品撕裂 胶料粘合性差 模具棱角、倒角不合理 模具表面粗糙 模具结垢 （5）表面粗糙 混炼胶焦烧时间过短 胶料流动性差 胶料焦烧 胶片厚度不均匀 （6）表面明疤 模具瞬间掉压 平板上升过快，排气不畅 压力不足