常见的橡胶混炼工艺有哪些？

　　橡胶的混炼就是将各种配合剂借助炼胶机机械力的作用，将各种配合剂均匀地分散在橡胶中，以形成一个以橡胶为介质或者以橡胶与某些能和它相容的配合组分（配合剂、其它聚合物）的混合物为介质，以与橡胶不相容的配合剂（如粉体填料、氧化锌、颜料等）为分散相的多相胶体分散体系的过程。对混炼工艺的具体技术要求是：配合剂分散均匀，使配合剂特别是炭黑等补强性配合剂达到分散度，以保证胶料性能一致。混炼后得到的胶料称为“混炼胶”，其质量对进一步加工和制品质量有重要影响。

　　1·天然橡胶的混炼

　　天然橡胶是生胶塑炼的主要胶种，用开炼机和密炼机进行塑炼均能获得良好效果。用开炼机塑炼时，通常采用低温（40～50℃）薄通（辊距0.5～1 mm）塑炼法和分段塑炼法。用密炼机塑炼时，温度宜在155℃以下，时间约在13 min左右。塑炼时间增加，塑炼胶的可塑性随之增大。但不要过炼，否则可塑性变得过高而使物理机械性能下降。

　　天然橡胶塑炼时常加入促进剂M作塑解剂，来提高塑炼效果。促进剂M对开炼机塑炼和密炼机塑炼都适用。天然橡胶塑炼后，为使橡胶分子链得到松弛（俗称恢复疲劳）和可塑性均匀，需停放一定时间（4～8 h），才能供下道工序使用。目前国内使用的天然橡胶主要品种有：国产烟片胶和标准胶，进口烟片胶和马来西亚标准胶等。

　　由于上述胶种的初始门尼粘度不同，欲获得相同的可塑性，所需的塑炼时间当然不同。其塑炼时间按长短排列的顺序为：进口烟片胶＞国产烟片胶>国产标准胶>马来西亚标准胶。恒粘和低粘标准马来西亚橡胶、充油天然橡胶、轮胎橡胶、易操作橡胶的初始门尼粘度较低（一般小于65），可不经塑炼直接混炼。

　　天然混炼胶（NR）具有综合性好的物理机械性能，在常温下具有很高的弹性，弹回率可达50%～85%以上。天然胶还具有较高的机械强度，很好的耐屈挠疲劳性能，滞后损失小，多次变形下生热量低，撕裂强度高，耐磨性和耐寒性良好，以及良好的气密性、防水性、电绝缘性和绝热性。天然胶的耐碱性好，对一般酸的抗耐性也较好，但不耐浓强酸，并且天然胶还有很好的工艺加工性能。天然橡胶具有良好有混炼性能，包辊性良好，生胶强力和初粘性较高，塑性、并用性及对配合剂的浸润性都较好，胶料的塑性增加速度快而且生热量低。因此，对配合剂的湿润性好，吃粉快，分散也比较容易；混炼时间短，混炼操作工艺易于掌握。但天然胶对混炼时间较敏感，混炼时间过短，混炼胶表面会呈现颗粒状，造成压延挤出困难；混炼时间过长，又会导致过炼。开炼机混炼，辊温在45～55℃之间，前辊比后辊高5℃。密炼机混炼多采用一段混炼法，排胶温度在120℃以下。

　　2·丁苯橡胶的混炼

　　丁苯橡胶（SBR）又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用。

　　丁苯橡胶在混炼时配合剂分散困难，电能消耗大，生热大，胶料质量受温度的影响较大，所以在制造丁苯橡胶胶料时，应针对其特点而规定混炼条件。在开炼机混炼时，较适宜的方法是将配方中的炭黑制成母炼胶直接加入，掺用丁苯橡胶的胶料，在未加配合剂以前，要求丁苯橡胶和天然橡胶先混合均匀后再加入。由于丁苯橡胶对配合剂的湿润性比天然橡胶差，故混炼时间较天然橡胶延长。以22 in（55.9 cm）开炼机混炼胎面胶为例，若采用炭黑母炼胶，混炼时间为25～30 min。不采用炭黑母炼胶，其混炼时间可适当延长。辊温不宜过高，一般前辊55℃以下，后辊50℃以下为宜。胶料温度在55～60℃左右。容量的选择视丁苯橡胶的掺用量而定，掺30%的丁苯橡胶，其容量与天然橡胶相同；掺50%的丁苯橡胶，其容量可适当减少。

　　丁苯橡胶混炼时生热大，升温快，因此混炼温度应比天然橡胶适当低些。配合剂在丁苯橡胶中较难混合分散，故混炼时间要比天然橡胶长。用开炼机混炼包辊性较好，但易包冷辊，因此前辊温度应比后辊温度低5～10℃。需增加薄通次数和进行补充加工，以利配合剂的均匀分散，用密炼机混炼应采用两段混炼，容量应小些。混炼时间过长，可塑度变化不大，但会产生凝胶，影响物理机械性能。排胶温度要低于130℃。

　　3·顺丁橡胶的混炼

　　顺丁橡胶内聚强度低，粘附性自粘性较弱，在混炼过程中，生胶呈破碎状，配合剂分散不良，易发生脱辊。顺丁胶在开炼机上混炼不易压合成片，且容易脱辊，故宜采用小辊矩、低辊温（40～50℃）混炼。为使配合剂均匀分散，需进行补充加工，用密炼机混炼时，容量可增加10%，混炼温度也可稍高，以利于配合剂分散，排胶温度一般在130～140℃，采用两段混炼有利于分散均匀，也可采用逆混法混炼。这样能节省40%的炼胶时间。炭黑含量大或采用高结构细粒子炭黑时，必须采用两段混炼才能分散均匀，也可采用逆混法混炼。

　　顺丁橡胶的工艺性能与其它合成橡胶有很大区别，在一般加工温度范围内（50～140℃）基本上不产生力化学降解和热氧化降解，与炭黑混合时会形成坚硬的结构，生胶及胶料内聚强度低，粘附性和自粘性较弱，在混炼过程中生胶呈破碎状，配合剂分散不良易发生脱辊，所以一般需与天然橡胶和丁苯橡胶等并用。顺丁橡胶品种不同，混炼特性也不同，高顺式类型的混炼特性较好，包括有较好的包辊性和分散性，开炼时的辊温宜低于天然橡胶，以40～50℃较为理想。中顺式要求温度更低一些。低顺式顺丁橡胶因无法结晶故加工性能较好。顺丁橡胶的硫磺用量要低于其它二烯类橡胶。这是因为硫磺在顺丁橡胶中的迁移较快，易产生喷霜现象。顺丁橡胶应以两段混炼法为主。采用两段混炼，能明显改善胶料工艺性能和硫化胶的物理机械性能。采用一段混炼时，输送带覆盖胶可塑度为0.33；采用两段混炼时为0.38，当可塑度为0.2～0.25时就会产生脱辊现象。用两段法制备的胶料，其硫化胶拉伸强度也有所提高。软化剂应在炭黑分散后加入，这样能提高硫化胶的拉伸强度和定伸应力。在密炼机中先将顺丁橡胶与丁苯橡胶混合，然后加入其它配合剂，并不能明显改善胶料和硫化胶性能。若将生胶和炭黑同时兑入，然后加软化剂，则可提高定伸应力和拉伸强度。

　　4·丁基橡胶的混炼

　　丁基橡胶在生产中进行混炼时，一般都采用引料法（即待引胶料包辊之后再加入生橡胶和配合剂）和薄通法（即将配方中的一半生橡胶用冷辊及小辊距反复薄通，待其包辊后再加入另一半生橡胶）。混炼胶的温度一般控制在40～60℃（前辊温度应比后辊温度低10～15℃）；速比不宜超过1∶1.25，否则空气易于卷入胶料中引起制品起泡。配合剂应分批少量加入，在配合剂吃净混入之后才能切割。丁基橡胶采用密炼机混炼时，可采用一段混炼和二段混炼以及逆混法。装胶容量可比天然橡胶稍大一些（大5%～10%）；混炼过程中，尽可能在初期就加入补强填充剂，以产生最大的剪切力和较好的混炼效果；混炼时间比天然橡胶长30%～50%；混炼的温度通常控制在：一段混炼排胶温度121℃以下，二段混炼排胶温度为155℃左右。高填充胶料在密炼机混炼时易出现压散现象，即粒化现象。其处理方法是增大装胶容量或者采用逆混法。为了改善丁基橡胶的混炼效果，提高结合橡胶的比例，可对混炼胶胶料进行“热处理”，即将“热处理”剂（如对二亚硝基苯）1.0～1.5份加入丁基橡胶之中，并使之均匀，然后在高温下进行处理。丁基橡胶的混炼胶的“热处理”分为动态和静态两种，前者是在密炼机上与第一段混炼同时进行，工艺温度为120～200℃；后者是直接置于蒸汽或热空气中2～4 h。

　　丁基橡胶的内聚强度低，自粘性差，包辊性差。另外，其饱和度高，与其它橡胶在工艺上不相容，在没有专用混炼设备时混炼加工前后必须清洗机台，以免混入其它生胶，影响胶料质量。丁基橡胶混炼时，配合剂分散困难。开炼机混炼时，采用引料法（即待引料胶包辊后再加生胶和配合剂）或薄法，将配方中一半生胶以小辊矩反复薄通，待包辊后再加入另一半。用密炼机混炼时，装胶容量比天然橡胶大10%～20%，混炼温度在150℃为好，当填料多时也可采用两段混炼法和逆混炼法。丁基橡胶易包冷辊，因此后辊温度比前辊应高10℃左右。丁基橡胶的冷流性较大，配合剂分散困难，不易包辊，橡胶制品在开炼机混炼时可用引料法（即从前次炼好的同样胶料上取一小块包于辊筒上，然后加入丁基橡胶和配合剂）或用薄通法（即将配方中一半生胶以小辊距反复薄通，待包辊后再加入另一半）。

　　5·氯丁橡胶的混炼

　　氯丁橡胶均以乳液聚合法生产，生产工艺流程多为单釜间歇聚合。聚合温度多控制在40～60℃，转化率则在90%左右。聚合温度、最终转化率过高或聚合过程中进入空气均会导致产品质量下降。生产中用硫磺－秋兰姆（四烷基甲氨基硫羰二硫化物）体系调节相对分子质量。硫磺－秋兰姆体系的主要缺点在于硫键不够稳定，这是影响贮存性的重要原因之一。若用硫醇调节相对分子质量则可改善此种性能。氯丁橡胶与一般合成橡胶不同，它不用硫磺硫化，而是用氧化锌、氧化镁等硫化。

　　氯丁橡胶的加工性能取决于未硫化胶的粘弹行为，而其粘弹行为与氯丁胶的品种及温度有关。由于混炼一般是在弹性状态下进行，以利用胶料弹性态的剪切力作用使填料分散良好。因此氯丁胶混炼时为避免高温的影响，应尽早加入填料，以便在弹性态下达到一定程度的混入。用开炼机混炼时，G型氯丁橡胶对温度变化敏感，辊温超过70℃时便严重粘辊，并呈粘流态，配合剂不易分散。用密炼机混炼时其容量要适当缩小，一般填充系数以0.6为宜，一般分两段混炼，以尽量降低混炼温度。排胶温度要低于100℃。

　　氯丁橡胶在使用开炼机混炼时的缺点是生热大，比较容易粘辊，易焦烧，配合剂分散较慢，因此混炼温度不宜过高，容量宜小，辊筒速比也不宜大。由于对温度的敏感性强，通用型氯丁橡胶在常温到71℃时，便呈现粒状态，此时生胶内聚力减弱，不仅严重粘辊，配合剂分散也会很困难。非硫调节型氯丁橡胶的弹性状态温度在79℃以下，所以混炼工艺性能比硫磺调节型好，粘辊倾向和焦烧倾向较小。用开炼机混炼时，为避免粘辊，辊温一般控制在40～50℃以下（前辊比后辊温度低5～10℃），并且在生胶捏炼时，辊距要逐渐由大到小调节。混炼时先加入吸酸剂氧化镁，以防焦烧，最后加入氧化锌。为了减少混炼生热，炭黑和液体软化剂可分批次交替加入。硬脂酸和石蜡等操作助剂可分散的逐渐加入，这样既可帮助分散，又可防止粘辊。硫磺调节型氯丁橡胶在开炼机的混炼时间一般比天然橡胶长30%~50%，非硫磺调节型混炼时间可比硫磺调节型短20%左右。为了避免氯丁橡胶在开炼机混炼时的升温过快，速比小于1∶1.2以下，冷却效果会好些。减少炼胶容量也是保障操作安全，分散良好的办法。目前，国内硫磺调节型氯丁橡胶的炼胶容量比天然橡胶应少20％～30%，方可正常操作。由于氯丁橡胶易焦烧，故在使用密炼机混炼时通常采用二段混炼法。混炼温度应较低（排料温度一般控制在100℃以下），装胶容量比天然橡胶低（容量系数一般取0.50～0.55），氧化锌在第二段混炼时的压片机上加入。针对氯丁橡胶混炼易焦烧难分散的问题，利拿密炼机采用国内的四菱双转子同向运转，结合密炼机上顶栓呈“X”曲线运动，分散效果好，时间短，可有效降低氯丁橡胶在混炼加工时的焦烧现象。

　　6·乙丙橡胶的混炼

　　乙丙橡胶也可用普通炼胶设备加工，但因乙丙橡胶塑炼效果特别差，缺乏粘性，橡胶不易包辊，一般先采用窄辊距，待形成连续片状后再放宽辊距进行混炼加工。辊温为前辊50～60℃，后辊60～70℃为宜。三元乙丙橡胶的加料顺序一般为：生胶包辊—1／2炭黑—1／2炭黑—硬脂酸—氧化锌（或氧化镁）—促进剂—交联剂—薄通、下片。乙丙橡胶混炼时不易发生过炼，配合剂分散均匀，但自粘性差。乙丙橡胶用开炼机混炼，一般先采用小辊矩使其连续包辊后，再逐步放宽辊矩，加入配合剂，辊温在60～70℃之间。采用密炼机混炼宜采用高温，混炼温度在150～160℃有助于填充剂和软化剂的分散及力学性能的提高。装胶容量可比其它胶料高10%～15%。

　　7·丁腈橡胶的混炼

　　丁腈橡胶混炼工艺性能差，混炼时发热量大，易脱辊，对粉状配合剂的湿润能力差，配合剂难于分散。炭黑用量大时，会使胶料升温快而易于焦烧。丁腈橡胶在开炼机上混炼时，应采用低温、小容量、小辊距慢加料的操作方法，以促进配合剂的均匀分散。若用密炼机混炼，应加强混炼室冷却，炭黑和酯类软化剂要分批交替加入，排胶温度不得高于130℃。硫磺在丁腈胶中的溶解度比较低，混合分散困难，应在混炼开始时加入。丁腈橡胶中丙烯腈含量有42%～46%、36%～41%、31%～35%、25%～30%、18%～24%等5种。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性则相应下降。