橡胶和纤维的成型加工1.引言2.橡胶的成型工艺过程3.纤维的成型工艺过程1.引言•定义:–橡胶：本意是从橡胶树中流出的胶乳中提取的弹性物质，经过硫化后产品。•高弹态是高聚物特有的基于分子运动的一种力学状态。室温下处在高弹态的高分子材料能产生高弹性变形。•但只有具有适当交联密度的高聚物，才能获得基本可恢复的高弹变形。•通常，把具有物理交联点的高弹性材料称为热塑性弹性体，而把具有化学交联点的高弹性材料称为橡胶。1.引言•定义:–纤维：是一种天然的或人造的物品,其长度通常比宽度大几百倍或几千倍,具有相当大的拉伸强度、柔韧性和耐力。–聚合物纤维，也称合成纤维，是由聚合物材料制成的纤维。几乎所有聚合物材料都可以制成细长的物体，但要满足“相当大的拉伸强度”，应该使分子在长度方向保持高度取向。即只有能够保持高度分子取向的聚合物才能制成纤维。2.橡胶的成型工艺过程•橡胶的成型的主要工艺过程包括：–炼胶，包括塑（素）炼和混炼–成型–硫化（交联）生胶塑炼塑炼胶混炼胶硫化胶(制品)混炼硫化助剂：补强、填充剂，软化(增塑)剂，硫化剂，促进剂，防老剂等2.橡胶的成型工艺过程•2.1炼胶–2.1.1塑炼：天然橡胶的生胶分子量很大，不容易产生塑性变形，不便于与其他材料混合。塑炼的目的是使其降解，分子量变小。力、氧、热、引发剂等化学助剂是造成聚合物降解的主要原因。•力（即机械）降解时，分子量越大的越容易断链，而且断链多发生在分子中间，结果使分子量分布变窄。但分子量的降低存在极限，对天然胶，分子量在小于7万时不再变小。顺丁橡胶为4万。温度越低，越有利于机械断链。•氧降解，作用于所有分子，高温有利于氧降解的进行。温度对塑炼效果的影响•门尼粘度：（GB/T1232.1-2000）在规定的试验条件下（100℃士0.5C），使转子在充满橡胶的模腔中转动（4min），测定橡胶对转子转动时所施加的转矩，并将规定的转矩作为门尼粘度的计量单位。•因此，塑炼往往采用低温（冷却辊筒）或高温，而不太采用中等温度。•塑炼所要达到的效果还是与后续工艺要求有关，即合适的可塑程度，又不容易粘辊。过分塑炼导致分子量太低，也不利于最终制品的力学性能。天然胶初始门尼粘度一般95~120门尼粘度计结构示意图模腔结构•塑炼工艺•开炼机塑炼：–属低温塑炼，小辊隙（因而称为薄通），低辊温，大辊筒速比（1：1.25到1：1.27）•密炼机塑炼：–属高温塑炼，温度在120℃以上。天然胶一般在155℃，有的甚至高到160~180℃。•螺杆机塑炼：–中高温塑炼，料筒温度在95~110℃。机头温度80~90℃。各种橡胶开炼机塑炼温度每次薄通以后，让胶片通过长长的运输带冷却以后再通过辊筒，也是保持低温的一种办法。天然橡胶与合成橡胶塑炼特性比较项目天然橡胶合成橡胶**塑炼难易*易难生热小大增塑剂（促进降解助剂）有效效果低复原性小大收缩性小大粘着性大小*天然橡胶分子链易于断裂，而且断裂后生成的自由基更稳定，不易发生支化和交联反应。**如今，大多数合成橡胶在合成时通过控制分子量具有可塑性，可以不经过塑炼工序。2.橡胶的成型工艺过程•2.1炼胶–2.1.2混炼：•混炼的目的是将橡胶与各种配合剂（助剂）混合均匀。•混炼所使用的设备与塑炼相同。•混炼可以紧接着塑炼进行。如果是密炼，也可以把塑炼和混炼合并进行（称为一段混炼）；当配方中有大量难以分散的粉料时，还是塑炼、混炼分开（称为二段混炼）更好。•混炼温度：与塑炼温度相似，需要选择能很好包辊又便于剥离的合适温度橡胶包辊状况与混炼天然橡胶和丁苯橡胶仅出现1区和2区，基本不出现3区；顺丁橡胶低温下出现1区和2区，50℃以上即进入3区，即使减小辊距（增大剪切速率）也回不到2区；2区到3区的转变是生胶在剪切作用下的断裂过程的表现，与可拉伸倍数有关，温度提高，生胶的可拉伸倍数下降，进入易断裂的3区。分子量分布宽的橡胶，容易进入4区，3区范围小。生胶的断裂性能与混炼加工性能bbcbUU实际生胶的断裂能密度理想生胶的断裂能密度生胶拉伸前的长度度生胶被拉至断裂点的长d0bll支化、M↑分布窄分布宽2.2橡胶的成型•成型的原理：获得塑性变形–经过塑炼的橡胶，具有一定的可...
