第九章胶料的加工一、本章基本内容：1、胶料的加工性能2、压延设备及压延原理3、压延工艺二、 学习目的与要求：1、了解压延机的结构及工作原理2、掌握压延原理3、掌握胶片压延、纺织物卦胶及钢丝帘布的压延工艺三、本章重点、难点：重点：压延原理，胶片压延、纺织物卦胶及钢丝帘布的压延工艺（2）难点：压延原理课时：4
第九章 胶料的加工 一、本章基本内容： 1、胶料的加工性能 2、压延设备及压延原理 3、 压延工艺 二、学习目的与要求: 1、 了解压延机的结构及工作原理 2、 掌握压延原理 3、 掌握胶片压延、纺织物卦胶及钢丝帘布的压延工艺 三、本章重点、难点： 重点：压延原理，胶片压延、纺织物卦胶及钢丝帘布的压延工艺 （2）难点：压延原理 课时：4
第一节胶料的加工性能生胶或胶料的流动性质是整个橡胶加工过程中最重要的基本性质。塑炼、混炼、压延、压出、铸模都是通过胶料的流动来实现的，故橡胶的加工性能主要是橡胶的流动性。影响橡胶流动性质的三个因素：粘度、弹性记忆、断裂特性。一、粘度橡胶粘度大，可塑性小；橡胶粘度小，可塑性大可塑性过大：不易混炼，压延粘辊，胶料粘着力小，成品机械性低可塑性过小：混炼不均，压延布料掉皮，压模花纹不明，胶片粗糙，收缩大，分子量分布宽，可塑性分布不均，加工性能也不好1、橡胶加工的流动速率U1）流动速度U增大，T增大，增大，a减小，流动性好，不易焦烧，故在橡胶加工一般都采用高剪切、高流速。2）U过大，剪切速度过快，流动时间比松弛时间短，分子在形变时来不及收缩松弛，剪切除去后继续收缩，半成品膨胀率大，表面不光滑，易压破帘子布。2、机器转速与温度1）机器转动速度增大，外力作用时间小于胶料松弛时间，弹性形变为主。外力作用时间长，粘性形变量小，出片光滑。调节机器转速可调节流动性，及制品质量。2）T上升，na减小，有利于加工3）工业上一般采用低温低速长时间、高温高速短时间3、分子量及分布1）分子量Mnt→nat-可塑性!→可加工性1如天然橡胶，难以加工，为增可塑性，就要降低分子量，塑炼就是这个目的。2）分子量分布分布宽，易加工：分布窄，难加工。对橡胶加工而言，分子量分布用三个分子量来表示。即Mw、Mo.1累积重量分数为0.1的分子量、Mo.9累积重量分数为0.9的分子量、分布宽窄用Mo.1/Mo.9表示Mw/Mo.1Mo.9/Mw生胶分子量分布对加工性能的影响，主要应注意生胶平均分子量、高分子量尾端和低分子量尾端三部分。高分子量尾端→na→非牛顿性c！→弹性记忆t。低分子量尾端→生胶冷流，不易存放，不易加工4、支链长支链→产生凝胶→橡胶变硬但塑炼后分子降低，流动性很好有时，对无支链的橡胶会在塑炼过程中，愈来愈硬，这就是产生支链的结果，故要加入化学增塑剂。在加工时，为了改善流动性，加入一些再生胶，压出容易，膨胀小，其原因就是再生胶是一些带支链分子。二、弹性记忆弹性记忆是橡胶在流动中除发生不可恢复的形变外，还存在着可恢复的弹性形变。弹性记忆效应的大小取决于两个方面：1、可恢复形变量的大小分子量大、高分子量级分多、支链等，难恢复2、松弛时间的大小
第一节 胶料的加工性能 生胶或胶料的流动性质是整个橡胶加工过程中最重要的基本性质。塑炼、混炼、压延、压出、 铸模都是通过胶料的流动来实现的，故橡胶的加工性能主要是橡胶的流动性。影响橡胶流动 性质的三个因素：粘度、弹性记忆、断裂特性。 一、粘度 橡胶粘度大，可塑性小；橡胶粘度小，可塑性大 可塑性过大：不易混炼，压延粘辊，胶料粘着力小，成品机械性低 可塑性过小：混炼不均，压延布料掉皮，压模花纹不明，胶片粗糙，收缩大，分子量分布宽， 可塑性分布不均，加工性能也不好 1、橡胶加工的流动速率 υ 1）流动速度 υ 增大， τ 增大，γ 增大， ηa 减小，流动性好，不易焦烧，故在橡 胶加工一般都采用高剪切、高流速。 2） υ 过大，剪切速度过快，流动时间比松弛时间短，分子在形变时来不及收缩松弛， 剪切除去后继续收缩，半成品膨胀率大，表面不光滑，易压破帘子布。 2、机器转速与温度 1）机器转动速度增大，外力作用时间小于胶料松弛时间 ，弹性形变为主。外力作用时 间长 ，粘性形变量小，出片光滑。调节机器转速可调节流动性，及制品质量。 2）T 上升, ηa 减小，有利于加工 3）工业上一般采用 低温低速长时间、高温高速短时间 3、分子量及分布 1）分子量 Mn↑→ ηa↑→可塑性↓→可加工性↓ 如天然橡胶，难以加工，为增可塑性，就要降低分子量，塑炼就是这个目的。 2）分子量分布 分布宽，易加工；分布窄，难加工。对橡胶加工而言，分子量分布用三个分子量来表示。 即 Mw、M 0.1 累积重量分数为 0.1 的分子量、M 0.9 累积重量分数为 0.9 的分子量、分布宽窄用 M 0.1/ M 0.9 表示 Mw/M 0.1 M0.9/Mw 生胶分子量分布对加工性能的影响，主要应注意生胶平均分子量、高分子量尾端和低分子量 尾端三部分。高分子量尾端↑→ ηa↑→非牛顿性 γc ↓→弹性记忆↑。低分子量尾端↓→ 生胶冷流，不易存放，不易加工 4、支链 长支链↑→产生凝胶→橡胶变硬但塑炼后分子降低，流动性很好有时，对无支链的橡 胶会在塑炼过程中，愈来愈硬，这就是产生支链的结果，故要加入化学增塑剂。在加工时， 为了改善流动性，加入一些再生胶，压出容易，膨胀小，其原因就是再生胶是一些带支链分 子。 二、弹性记忆 弹性记忆是橡胶在流动中除发生不可恢复的形变外，还存在着可恢复的弹性形变。弹性 记忆效应的大小取决于两个方面： 1、可恢复形变量的大小 分子量大、高分子量级分多、支链等，难恢复 2、松弛时间的大小
时间短，弹性不明显；长，弹性明显三、胶料的断裂特性生胶是一个既有弹性又有粘性的粘弹体。其断裂行为先发生粘性形变，再发生塑性形变，最后断裂。生胶的断裂特征可用形变指数d和断裂伸长比入b来表征lbJbeDa一U10Ube理想生胶断裂能量密度Lb生胶断裂时的长度LOUb实际生胶断裂能量密度生胶断裂前的长度影响生胶断裂特性的因素，分子量、分子量分布、支化等1、分子量窄，难加工2、分子量宽，往右移，可加工性提高3、分子量往上移，可加工性变难4、支化程度往上移第二节塑炼塑炼的定义与目的定义：增加橡胶可塑性的工艺。目的：1、增加可塑性2、使混炼易进行，使配合剂均匀分散3、压延加工时易深入织物4、在强压时增加流动性5、提高橡胶的均匀性，易生产控制橡胶的可塑性又可用可塑度表征，而可塑度又可用威廉氏可塑度（P）、门尼粘度和德弗硬度表示1、威廉氏可塑度（P）hah2P:h.+h,完全弹性：h2=ho完全塑性：h2=hi=0ho-试片原厚度、hl-试片在70℃下，5kg负荷，3分钟后的高度、h2-除去负荷3分钟的高度2、门尼粘度试样在一定温度、压力和时间下，在活动面和固定面之间变形时所受的扭矩3、德弗硬度试样在一定温度和时间内压到规定高度所需要的重荷（克）二、塑炼机理及影响因素橡胶分子断裂，降低分子链长，断裂既可发生的大分子主链，又可发生于侧链影响因素有氧、电、热，机械力和增塑剂等。但主要是氧和机械力作用。塑炼分类：
时间短，弹性不明显；长，弹性明显 三、胶料的断裂特性 生胶是一个既有弹性又有粘性的粘弹体。其断裂行为先发生粘性形变，再发生塑性形变，最 后断裂。生胶的断裂特征可用形变指数 θd 和断裂伸长比 λb 来表征 Ube 理想生胶断裂能量密度 Lb 生胶断裂时的长度 Ub 实际生胶断裂能量密度 L0 生胶断裂前的长度 影响生胶断裂特性的因素，分子量、分子量分布、支化等 1、分子量窄，难加工 2、分子量宽，往右移，可加工性提高 3、分子量往上移，可加工性变难 4、支化程度往上移 第二节 塑炼 一、 塑炼的定义与目的 定义：增加橡胶可塑性的工艺。 目的： 1、增加可塑性 2、使混炼易进行，使配合剂均匀分散 3、压延加工时易深入织物 4、在强压时增加流动性 5、提高橡胶的均匀性，易生产控制 橡胶的可塑性又可用可塑度表征，而可塑度又可用威廉氏可塑度（P)、门尼粘度和德弗硬度 表示 1、威廉氏可塑度（P） 完全弹性：h2=h0 完全塑性： h2=h1=0 h0-试片原厚度、 h1-试片在 70℃下，5kg 负荷，3 分钟后的高度、h2-除去负荷 3 分钟的高 度 2、门尼粘度 试样在一定温度、压力和时间下，在活动面和固定面之间变形时所受的扭矩 3、德弗硬度 试样在一定温度和时间内压到规定高度所需要的重荷（克） 二、塑炼机理及影响因素 橡胶分子断裂，降低分子链长，断裂既可发生的大分子主链，又可发生于侧链影响因素 有氧、电、热，机械力和增塑剂等。但主要是氧和机械力作用。塑炼分类：
低温塑炼，高温塑炼（一）、低温塑炼以机械降解为主，氧起到稳定自由基的作用。剪切分子链CH,CH:剪切→CH-C-CH-CI+·CH~CH,-C-CH-CH,-CH,W(1)(1)在氧气中或缺氧时，自由基可重新结合，但在空气中，自由基与氧作用CH,CH.CCH-CH+O2CH--CH-C-CH--CH3OO(1)CHOCH+O-CH3CH3+~~CH2-C=CH-CH~O-O-CH2→HOO-CH2~~CH2-C=CH-CH2~继续与02反应形成过氧结构稳定分子长度降低CH3CH3H-C-CH-CH-CH2-C-CH-CH~-OOH0-0'稳定分子长度降低也可能发生交联，但交联很少发生，故粘度下降，如果有化学增塑剂硫酚时，会发生如下反应：CH,(1)SH-→CHC-CH-CH+S
低温塑炼，高温塑炼 （一）、低温塑炼 以机械降解为主，氧起到稳定自由基的作用。剪切分子链 在氧气中或缺氧时，自由基可重新结合，但在空气中，自由基与氧作用 在氧气中或缺氧时，自由基可重新结合，但在空气中，自由基与氧作用 + + 也可能发生交联，但交联很少发生，故粘度下降，如果有化学增塑剂硫酚时，会发生如下反 应： 继续与O2反应 形成过氧结构 稳定 分子长度降低 稳定 分子长度降低
CHI(I) ++5CH-C-CH-CH-3稳定分子长度降低（二）、高温塑炼机理以氧化为主，机械作用强化橡胶与氧的作用在高温情况下，由于空气中氧对橡胶分子的自动氧化作用，形成大分子游离基（X)CHCH,CII2*--CCII-CTH-CH,"MG-CH-+HOOCH-CH--CH(X)继续氧化(x)可产生交联。空气充足时，可继续被氧化：在氮气或空气不足时，CFl3(X)+02CH.-CHCH-CHdo.(XI)CH.CH(XD+CHC-CH-CH2CI-CH-CH~CH-+(x)OOH(XD)CH,CH:C-CFI-CTI-CH2C-CH-CHO+(XI)-C-CH&-+.OH0.(XF)(XIV)+.CH,~+.OHCH:→~CHCCHCHO+IO-CH-成一(XV)当有引发剂型化学增塑剂（如BPO），高温会对生胶自动氧化起如下的促进作用：若使用混合型（链转移型）化学增塑剂，也加速氧化：O0CH.OHCHC-CH-CH.-CH--CH-OF
（二）、高温塑炼机理 以氧化为主，机械作用强化橡胶与氧的作用 在高温情况下，由于空气中氧对橡胶分子的自动氧化作用，形成大分子游离基(X) 在氮气或空气不足时， (X)可产生交联。空气充足时，可继续被氧化： 当有引发剂型化学增塑剂(如 BPO) ，高温会对生胶自动氧化起如下的促进作用： 若使用混合型(链转移型)化学增塑剂，也加速氧化： 稳定 分子长度降低 继续氧化