橡胶加工过程中的工艺问题及理论分析分析课件.ppt

1、吴明生吴明生青岛科技大学高分子学院青岛科技大学高分子学院工艺问题工艺问题喷霜喷霜橡胶粘合橡胶粘合焦烧焦烧压延效应压延效应气泡或气孔气泡或气孔硫化返原硫化返原配合剂分散配合剂分散挤出胀大和破裂挤出胀大和破裂橡胶加工中的工艺问题橡胶加工中的工艺问题制品性能制品性能结构结构配方配方工艺工艺工艺为什么会影响制品性能？工艺为什么会影响制品性能？混炼胶结构混炼胶结构半成品质量半成品质量硫化胶质量硫化胶质量平均分子量平均分子量配合剂分散性配合剂分散性可塑度均匀性可塑度均匀性尺寸尺寸粘合性粘合性弹性变形弹性变形交联程度交联程度硫化返原硫化返原成品中胶成品中胶的性能的性能胶种及混炼胶的结构胶种及混炼胶的结构交交

2、联联键键类类型型交交联联密密度度开炼机塑炼及混炼工艺对开炼机塑炼及混炼工艺对NRNR结构与性能的影响结构与性能的影响-5051015202530354010203040506070 Mooney Viscovity?NRNR+ZnO NR+SA NR+S NR+ZnO +SA+SThin-pass Times图图1 1 不同配合剂对不同配合剂对NRNR门尼黏度的影响门尼黏度的影响 02468101214051015202530rid1A/MMDRetention time NR NR+ZnO NR+SA NR+ZnO +SA+S图2配合剂品种对NR塑炼胶分子量及其分布的影响（薄通5遍） 010

3、203040203040506070 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm Thin-Pass timesMooney Viscosity图3 辊距对NR塑炼胶门尼黏度的影响 05101520253095.095.596.096.597.097.598.098.599.099.5100.0disper grade of carbon blackThin-Pass times 40 50 60图4 辊温对NR混炼胶炭黑分散度的影响 40 50 60 图5 辊温对NR混炼胶炭黑分散度的影响05101520253021.021.522.022.523.023.524.024.5Tensil

4、e Strength /MPaThin-Pass times 40 50 60图6 辊温对NR硫化胶拉伸强度的影响 05101520253033343536373839404142Tear Strength /KN/mThin-Pass times 40 50 60图7 辊温对NR硫化胶撕裂强度的影响 05101520253095.095.596.096.597.097.598.098.599.099.5100.0disper grade of carbon black 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mmThin-Pass times图 8 不同辊距对NR炭黑分散度的影响 0510

5、1520253018.519.019.520.020.521.021.522.022.523.023.524.024.5Tensile.Strength/MPaThin-Pass times 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm图9 不同辊距对NR拉伸强度的影响 051015202530012345678Modulus at 300%/MPaPassing times 0.2mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm图10 辊距对NR硫化胶300%定伸应力的影响 (a)60r/min (b) 70r/min (c)77r/min (d)90r/min(c)77r/min (d)90r/

6、min 图图11不同转速下密炼机转子的转矩及温度曲线不同转速下密炼机转子的转矩及温度曲线 （a）60r/min 5级 （b）70r/min 6级 （c c）77r/min 577r/min 5级级 （4 4）90r/min 490r/min 4级级图图12 不同转速下混炼的不同转速下混炼的NR混炼胶中填料的分散性照片混炼胶中填料的分散性照片 转速转速物物 性性60 r/min60 r/min70 r/min70 r/min77 r/min77 r/min90 r/min90 r/min143143tc90tc90物性物性邵邵A A硬度硬度/ /度度64666360拉伸强度拉伸强度/MPa/MP

7、a25.425.424.924.6扯断伸长率扯断伸长率/%/%635589594591100%100%定伸定伸/MPa/MPa2.12.52.01.9300%300%定伸定伸/MPa/MPa9.810.910.110.1撕裂强度撕裂强度/kN/kNm m-1-1102.8104.4104.737.4回弹率回弹率/%/%45474745DIN DIN 磨耗体积磨耗体积/mm/mm3 3123109110125压缩疲劳温升压缩疲劳温升/ /12.5012.0512.3514.10100100下老化下老化24h24h后物性后物性硬度邵硬度邵A/A/度度73746766拉伸强度拉伸强度/MPa/MPa

8、26.726.023.423.3扯断伸长率扯断伸长率/%/%655545524509100%100%定伸定伸/MPa/MPa1.83.01.92.2300%300%定伸定伸/MPa/MPa10.813.911.312.2拉伸强度保持率拉伸强度保持率/%/%1051039494硬度变化值硬度变化值+9+8+4+6表表1 转速对转速对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 (1) (3) (2) (4)图图13 不同混炼时间下密炼机的转矩及温度曲线不同混炼时间下密炼机的转矩及温度曲线 2min 4级 3min 5级 4min 5级 5min 6级图图14 NR硫化胶的炭黑分散度硫化胶

9、的炭黑分散度 混炼时间混炼时间物物 性性2 min2 min3 min3 min4 min4 min5 min5 min143143tc90tc90物性物性邵邵A A硬度硬度/ /度度69727070拉伸强度拉伸强度/MPa/MPa24.424.625.824.2扯断伸长率扯断伸长率/%/%498.6445.8464.6424.8100%100%定伸定伸/Mpa/Mpa3.233.743.493.75300%300%定伸定伸/Mpa/Mpa14.0116.3516.2317.17撕裂强度撕裂强度/kN/kNm m-1-158.975.250.048.4回弹率回弹率/%/%47484848DIN

10、 DIN 磨耗体积磨耗体积/mm/mm3 3119110116118压缩疲劳温升压缩疲劳温升/ /13.6012.5513.4013.30100100下老化下老化24h24h后物性后物性硬度邵硬度邵A/A/度度73747272拉伸强度拉伸强度/Mpa/Mpa21.723.824.123.3扯断伸长率扯断伸长率/%/%319.9320.2339.5316.5100%100%定伸定伸/Mpa/Mpa5.416.495.565.9300%300%定伸定伸/Mpa/Mpa19.7023.2921.7221.59拉伸强度保持率拉伸强度保持率/%/%89979396硬度变化值硬度变化值+4+2+2+2表表

11、2 混炼时间对混炼时间对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 正常顺序 7级 胶+小料 6级 油+炭黑 5级 胶+小料，油+炭黑 4级 图图4-18 NR混炼胶的炭黑分散度混炼胶的炭黑分散度 表表3 加料顺序对加料顺序对NR硫化胶物理机械性能的影响硫化胶物理机械性能的影响 加料顺序加料顺序物物 性性顺序顺序1 1顺序顺序2 2顺序顺序3 3顺序顺序4 4143143tc90tc90物性物性邵邵A A硬度硬度/ /度度70706866拉伸强度拉伸强度/MPa/MPa22.924.024.323.4扯断伸长率扯断伸长率/%/%538.4590.8633.9627.5100%100%

12、定伸定伸/MPa/MPa2.502.122.032.06300%300%定伸定伸/MPa/MPa11.289.439.089.31撕裂强度撕裂强度/kN/kNm m-1-169.178.986.783.7回弹率回弹率/%/%40424040DIN DIN 磨耗体积磨耗体积/mm/mm3 3181144166177压缩疲劳温升压缩疲劳温升/ /16.3515.714.6515.5100100下老化下老化24h24h后物性后物性硬度邵硬度邵A/A/度度77767676拉伸强度拉伸强度/MPa/MPa22.423.825.125.1扯断伸长率扯断伸长率/%/%430.5447.8463.0480.5

13、100%100%定伸定伸/MPa/MPa4.033.523.683.44300%300%定伸定伸/MPa/MPa16.7314.9315.3414.63拉伸强度保持率拉伸强度保持率/%/%9899103107硬度变化值硬度变化值+7+6+8+12（1）相容性）相容性，胶料中极性配合剂（如ZnO、白炭黑、促进剂、防老剂）与非极性橡胶（如NR、SBR、BR、EPM、EPDM、IIR等）之间相容性差，分散困难；（2）粒径）粒径，粒子细、表面能高的配合剂如超耐磨炭黑、白炭黑、无机纳米材料等，易团聚，分散也困难；（3）用量）用量，用量大，表面活性低的填料，如轻质碳酸钙、陶土、滑石粉等，分散困难；（4）混

14、炼工艺）混炼工艺，高温机械混炼配合剂分散性差。 影响配合剂分散性的因素影响配合剂分散性的因素提高配合剂分散性的方法提高配合剂分散性的方法1、配合剂的选取与处理（1）选用与橡胶相容性好的配合剂；（2）选用粒径大、结构性高的填料；（3）配合剂表面改性如活化、接枝、包膜等，改善与橡胶的相容性；（4）配合剂造粒（5）制备配合剂母炼胶2、加工助剂的使用（1）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4、其他方法：乳液附聚、

15、种子聚合、原位生成、插层等。表表4 4 分散剂对胶料门尼粘度的影响分散剂对胶料门尼粘度的影响( (温度：温度：100)100)配方号无胶易素1胶易素2Zr-201莱茵散ML(1+4)10045.5140.1434.5833.5535.57表表5 胶料的物理机械性能胶料的物理机械性能(硫化条件：硫化条件：143t90) 力学特性力学特性无胶易素1胶易素2Zr-201莱茵散拉伸强度拉伸强度/MPa16.027.427.829.627.4100%定伸应力定伸应力/MPa2.93.13.73.44.7300%定伸应力定伸应力/MPa13.814.316.315.118.3扯断伸长率扯断伸长率/%605

16、640624650635撕裂强度撕裂强度/(kNm-1)63.467.8100.0104.4108.4邵尔邵尔A型硬度型硬度/度度7572747576冲击弹性冲击弹性/%4247464846磨耗体积磨耗体积0.1280.1210.1210.1130.124老化后的拉伸强度老化后的拉伸强度/MPa15.626.623.424.820.0100%定伸应力定伸应力/MPa5.46.56.36.66.1扯断伸长率扯断伸长率/%305346399389358 喷霜：在一定的温度下，溶解在橡喷霜：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

17、到过饱和，多余的温度下的溶解度，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，形成一层白霜的表面迁移，重新结晶，形成一层白霜的现象。现象。 喷霜会引起未硫化胶之间以及胶料与骨架喷霜会引起未硫化胶之间以及胶料与骨架材料之间的粘着性下降，不利于成型和制品的材料之间的粘着性下降，不利于成型和制品的性能；使产品的外观质量下降。性能；使产品的外观质量下降。 产生喷霜的原因：产生喷霜的原因：（1 1）配合剂与橡胶的相容性差；）配合剂与橡胶的相容性差；（2 2）配合剂用量过多；）配合剂用量过多；（3 3）加工温度过高，时间过长；）加工温度过高，时间

18、过长；（4 4）配合剂分散不均匀）配合剂分散不均匀; ;（5 5）硫化不熟。）硫化不熟。（6 6）胶料的可塑度过大。胶料的可塑度过大。 容易喷霜的配合剂容易喷霜的配合剂 ：S、TT、DM、M、NA-22、防、防老剂老剂D、4010、H、DNP、MB、石蜡、石蜡、ZnO、硬脂酸、硬脂酸、CTP、轻钙、碳酸镁、机油、酯类增塑剂。、轻钙、碳酸镁、机油、酯类增塑剂。减轻喷霜的措施：减轻喷霜的措施：（1）低温炼胶；）低温炼胶；（2）使用不溶性硫黄；）使用不溶性硫黄；（3）采用配合剂并用；）采用配合剂并用；（4）加入防喷剂；）加入防喷剂；（5）用不易喷出的硫载体代替硫黄；）用不易喷出的硫载体代替硫黄；（6

19、）加入煤焦油、古马隆、松焦油、油膏等软化剂；）加入煤焦油、古马隆、松焦油、油膏等软化剂；（7）加入少量硫化胶粉或再生胶。）加入少量硫化胶粉或再生胶。三、焦烧三、焦烧 焦烧：又称自硫，加有硫化剂的混炼胶在加工焦烧：又称自硫，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。或停放过程中产生的早期硫化现象。 胶料焦烧后，流动性明显变差，甚至不能流动，胶料焦烧后，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。后续加工工序无法正常进行。 焦烧时间：从开始加热起，至胶料的转矩由最焦烧时间：从开始加热起，至胶料的转矩由最低值上升低值上升0.1N.m（或（或10个单位）所需要的时间。用个单位

20、）所需要的时间。用ts1（tc10）表示。）表示。 焦烧时间长短，反映胶料的加工安全性，焦烧焦烧时间长短，反映胶料的加工安全性，焦烧时间长，加工安全性好。时间长，加工安全性好。焦烧现象产生的原因：焦烧现象产生的原因：（1）促进剂选用不当；）促进剂选用不当；（2）加工温度过高；）加工温度过高；（3）加工时间过长；）加工时间过长；（4）配合剂分散不均匀。）配合剂分散不均匀。焦烧现象的理论分析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硫化剂与橡胶分子链之间发生化学反应需要一定的能量（定的能量（E），即发生焦烧所需要的最低能量。），即发生焦烧所需要的最低能量。 橡胶做成制品需要经过炼

21、胶、停放、热炼、压橡胶做成制品需要经过炼胶、停放、热炼、压延或挤出、成型、硫化等过程。炼胶过程中由于延或挤出、成型、硫化等过程。炼胶过程中由于剪切生热，积累一部分能量（剪切生热，积累一部分能量（E1），在停放过程），在停放过程中由于温度较高又积累一部分能量（中由于温度较高又积累一部分能量（E2），热炼），热炼过程中对橡胶加热，积累能量过程中对橡胶加热，积累能量E3，压延或挤出时，压延或挤出时胶料仍要受热，积累能量胶料仍要受热，积累能量E4，胶料在硫化设备中，胶料在硫化设备中受热，积累能量受热，积累能量E5。如果：如果：E1E，胶料在炼胶过程中焦烧；，胶料在炼胶过程中焦烧； E1+E2 E，胶料

22、在停放过程中焦烧；，胶料在停放过程中焦烧； E1+E2+E3 E，胶料在热炼过程中焦烧；，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，胶料在压延或挤出过程中发生焦烧；生焦烧； E1+E2+E3+E4+E5 E，胶料在模具内硫化。，胶料在模具内硫化。 操作焦烧时间：胶料在加工过程中由于热积累效操作焦烧时间：胶料在加工过程中由于热积累效应所消耗的焦烧时间；应所消耗的焦烧时间； 剩余焦烧时间：胶料在模具内保持流动的时间。剩余焦烧时间：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

23、来质量缺陷。因此，希望剩余间容易焦烧，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。焦烧时间长一些，产品加工安全。影响焦烧时间长短的因素：影响焦烧时间长短的因素：（1）促进剂的品种）促进剂的品种：次磺酰胺类促进剂焦烧时：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间长，秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类促进剂焦烧时间极短。剂焦烧时间极短。（2）加工温度）加工温度：温度越高，越易焦烧；：温度越高，越易焦烧；（3）加工时间）加工时间：时间越长，越易焦烧；：时间越长，越易焦烧；（4）配合剂分散性）配合剂分散性：分散不均匀，容易焦烧。：分散不均匀，容易焦烧。预防焦烧现象的措

24、施预防焦烧现象的措施（1 1）使用迟效性促进剂，如次磺酰胺类促进）使用迟效性促进剂，如次磺酰胺类促进剂（如剂（如DZDZ、DIBSDIBS、NBSNBS、NSNS等）；等）；（2 2）控制加工温度不要过高；）控制加工温度不要过高；（3 3）在保证配合剂分散的情况下，尽可能缩）在保证配合剂分散的情况下，尽可能缩短加工时间；短加工时间；（4 4）使用防焦剂（如）使用防焦剂（如CTPCTP）。）。四、硫化返原四、硫化返原 返原：又称返硫，是胶料处于过硫化状返原：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。态，胶料的性能不断下降的现象。 返原的原因：返原的原因： （1 1）胶料中含有大量

25、）胶料中含有大量SxSx； （2 2）胶料的耐热性差；）胶料的耐热性差； （3 3）工艺条件不合适。）工艺条件不合适。预防硫化返原的措施：预防硫化返原的措施：（1）选择合适的硫化体系，如）选择合适的硫化体系，如EV、SEV、EC、硫载体、过氧化物、树脂体系等；硫载体、过氧化物、树脂体系等；（2）选择合适的硫化条件，硫化温度、时间、）选择合适的硫化条件，硫化温度、时间、压力等；压力等；（3）提高促进剂、硫化剂或氧化锌的用量，提）提高促进剂、硫化剂或氧化锌的用量，提高交联密度；高交联密度；（4）加入抗返原剂，如）加入抗返原剂，如Perkerlink 900、HTS、PDM、DL-268、TP/S、

26、ZDT/S、Si-69、AKT-73等。等。五、压延效应五、压延效应 压延效应：压延后胶片出现性能上的各项异性压延效应：压延后胶片出现性能上的各项异性现象。现象。 产生原因：产生原因： （1 1）剪切力使分子链沿压延方向取向；）剪切力使分子链沿压延方向取向； （2 2）形状不规则的配合剂粒子的长轴沿压延方）形状不规则的配合剂粒子的长轴沿压延方向取向。向取向。 减轻措施：减轻措施： （1）提高压延温度和半成品停放温度；）提高压延温度和半成品停放温度； （2）减慢压延速度；）减慢压延速度； （3）适当提高胶料可塑度；）适当提高胶料可塑度； （4）将胶料调转方向；）将胶料调转方向； （5）使用各向同

27、性的填料）使用各向同性的填料六、辊筒挠度六、辊筒挠度 辊筒挠度：压延时，在胶料横压力的作用下辊辊筒挠度：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。处偏离原来位置的距离表示。 挠度产生的原因是胶料对压延机辊筒施加的横挠度产生的原因是胶料对压延机辊筒施加的横压力。压力。 辊筒挠度会使胶片的厚度出现中间厚两边薄，辊筒挠度会使胶片的厚度出现中间厚两边薄，不均匀。不均匀。补偿措施：补偿措施： （1）辊筒中高度法（凹凸系数法）辊筒中高度法（凹凸系数法） （2）辊筒轴交叉法）辊筒轴交叉法 （3）辊筒预弯曲法

28、）辊筒预弯曲法 （4）浮动辊筒法）浮动辊筒法七、挤出胀大和破裂七、挤出胀大和破裂 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。：压出后胶料断面尺寸大于口型尺寸的现象。 产生的原因产生的原因：胶料流过口型时，同时经历粘性流动和：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，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。压出膨胀量主要使

29、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。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：影响因素： （1 1）口型结构：口型形状、口型（板厚）口型结构：口型形状、口型（板厚度）壁厚度；度）壁厚度； （2 2）工艺因素：机头、口型温度、压）工艺因素：机头、口型温度、压出速度等；出速度等； （3 3）配方因素：生胶和配合剂的种类、）配方因素：生胶和配合剂的种类、用量、胶料可塑性等。用量、胶料可塑性等。 挤出物表面粗糙、出现花纹、螺旋性畸变及挤出挤出物表面粗糙、出现花纹、螺旋性畸变及挤出物破裂的现象。物破裂的现象。 用加维口型来判断胶料挤出稳

30、定，考察指标：用加维口型来判断胶料挤出稳定，考察指标： （1 1）断面轮廓线对口型形状保持性；）断面轮廓线对口型形状保持性； （2 2）刃边要平滑，不粗糙、不破裂；）刃边要平滑，不粗糙、不破裂； （3 3）平面上要平滑光亮，不暗淡，没有纹或多瘤；）平面上要平滑光亮，不暗淡，没有纹或多瘤； （4 4）棱角要尖锐平滑。）棱角要尖锐平滑。 挤出破裂的原因：挤出破裂的原因： 胶料在挤出时受到的剪切速率或剪切应力过大，即挤出速度过快以及胶料的胶料在挤出时受到的剪切速率或剪切应力过大，即挤出速度过快以及胶料的弹性收缩。弹性收缩。挤出破裂的影响因素：挤出破裂的影响因素：（1 1）口型的几何尺寸）口型的几何尺

31、寸 入口角入口角：增大，临界剪切速率减小，易出现破裂；：增大，临界剪切速率减小，易出现破裂； 口型长度：对口型长度：对SBRSBR，口型长，挤出稳定性好；，口型长，挤出稳定性好； 对对BRBR、EPDMEPDM，口型短，挤出稳定性好。，口型短，挤出稳定性好。（2 2）挤出工艺）挤出工艺 机头和口型温度高，临界剪切速率增大，稳定，但易焦烧机头和口型温度高，临界剪切速率增大，稳定，但易焦烧 螺杆转速过快，易出现挤出破裂。螺杆转速过快，易出现挤出破裂。（3 3）胶料）胶料 含胶率：高，易破裂；含胶率：高，易破裂； 粘度：过低，易形成涡流，挤出速度慢，且易破裂。粘度：过低，易形成涡流，挤出速度慢，且易

32、破裂。防止挤出破裂的措施：防止挤出破裂的措施：（1 1）适当升高口型温度；）适当升高口型温度；（2 2）适当降低挤出速度；）适当降低挤出速度；（3 3）采用喇叭形口型；）采用喇叭形口型；（4 4）加填料降低含胶率；）加填料降低含胶率；（5 5）加增塑剂或提高胶料可塑度，降低胶料粘度；）加增塑剂或提高胶料可塑度，降低胶料粘度；（6 6）在口型上加一个适当的挡胶板，防止涡流产生。）在口型上加一个适当的挡胶板，防止涡流产生。八、气泡或气孔八、气泡或气孔气泡的形成：气体被胶料包围。气泡的形成：气体被胶料包围。产生的条件：产生的条件：（1）有气源有气源 （2）胶料具有一定的黏度）胶料具有一定的黏度气源：

33、（气源：（1）胶料中的水份或低分子挥发份，如配合）胶料中的水份或低分子挥发份，如配合 剂、骨架材料吸水、设备漏水等；剂、骨架材料吸水、设备漏水等； （2）加工过程中夹带入气体；）加工过程中夹带入气体； （3）胶料中组分分解；）胶料中组分分解； （4）高结构配合剂粒子窝藏的气体；）高结构配合剂粒子窝藏的气体； （5）加工过程中配合剂与胶相互作用反应生）加工过程中配合剂与胶相互作用反应生 成气体。成气体。影响因素：影响因素：（1 1）配合剂品种，极性分子，尤其是含有）配合剂品种，极性分子，尤其是含有-OH-OH、-COOH-COOH、-NH2-NH2、环氧基团、酯基等基团的配合剂，容易吸潮；如白炭

34、黑、树环氧基团、酯基等基团的配合剂，容易吸潮；如白炭黑、树脂、氧化锌、碳酸钙、酯类增塑剂等；脂、氧化锌、碳酸钙、酯类增塑剂等；（2 2）纤维骨架，如棉、人造丝、尼龙、聚酯等纤维易吸潮；）纤维骨架，如棉、人造丝、尼龙、聚酯等纤维易吸潮；（3 3）工作环境，如湿度大，胶料及骨架表面吸附水珠；）工作环境，如湿度大，胶料及骨架表面吸附水珠；（4 4）加工温度，过高，导致组分分解；）加工温度，过高，导致组分分解；（5 5）胶料的黏度，过高或过低，气体不易排除；）胶料的黏度，过高或过低，气体不易排除；（6 6）设备，设计不当或变形造成窝气，因磨损、密封失灵、）设备，设计不当或变形造成窝气，因磨损、密封失灵

35、、砂眼而漏水；压力不够而不易排气；排气线或孔堵塞；砂眼而漏水；压力不够而不易排气；排气线或孔堵塞；（7 7）操作不当，夹带入气体，如压延供胶过多，硫化装模不）操作不当，夹带入气体，如压延供胶过多，硫化装模不正，压力不足等；正，压力不足等；（8 8）生产速度，如挤出、压延速度过快，气体来不及排出；）生产速度，如挤出、压延速度过快，气体来不及排出；（9 9）配方设计不当，如配合剂之间的化学反应，配合剂引起）配方设计不当，如配合剂之间的化学反应，配合剂引起橡胶分子链脱氢或氯或水。橡胶分子链脱氢或氯或水。九、橡胶的粘合九、橡胶的粘合1 1、粘合的概念、粘合的概念（1 1）胶粘剂）胶粘剂 是指将两种或两

36、种以上的制件（或材料）是指将两种或两种以上的制件（或材料）连接在一起的一类物质，多是胶液或胶膜形式，通连接在一起的一类物质，多是胶液或胶膜形式，通过涂抹的方法完成粘接。过涂抹的方法完成粘接。（2 2）直接粘合剂）直接粘合剂 是指直接配入胶料中，在硫化时使被粘表是指直接配入胶料中，在硫化时使被粘表面制件产生化学键合或强烈的物理吸附，形成牢固面制件产生化学键合或强烈的物理吸附，形成牢固粘合的物质。常用的直接粘合剂为间甲白（粘合的物质。常用的直接粘合剂为间甲白（HRHHRH）体系。体系。（3 3）粘合促进剂（）粘合促进剂（adhesion promoting agentadhesion promot

37、ing agent） 自身不直接产生材料之间的物理吸附作用或化学自身不直接产生材料之间的物理吸附作用或化学键合作用，但是能够促进粘合作用发生的物质，如键合作用，但是能够促进粘合作用发生的物质，如有机钴盐。有机钴盐。（4 4）浸渍粘合剂）浸渍粘合剂 将间苯二酚、甲醛和胶乳三组分的氢氧化钠乳将间苯二酚、甲醛和胶乳三组分的氢氧化钠乳液通过浸渍工艺覆着在纤维织物表面，在硫化温度液通过浸渍工艺覆着在纤维织物表面，在硫化温度下，粘合剂胶膜可使橡胶与织物产生化学键合，这下，粘合剂胶膜可使橡胶与织物产生化学键合，这种浸渍液称为浸渍粘合剂（种浸渍液称为浸渍粘合剂（RFLRFL浸渍粘合剂）浸渍粘合剂）（5 5）增

38、粘剂（）增粘剂（tackifiertackifier） 能够增加未硫化胶粘性的化学物质，如石油树脂、能够增加未硫化胶粘性的化学物质，如石油树脂、古马隆树脂、非热反应性对烷基苯酚甲醛树脂等古马隆树脂、非热反应性对烷基苯酚甲醛树脂等。类型工艺特征典型品种粘合材料胶粘剂喷、刷、涂NR胶粘剂、SBR胶粘剂、NBR胶粘剂、CR胶粘剂、IIR胶粘剂橡胶、织物、金属、木材直接粘合剂 配合、混炼间-甲-白体系、三嗪体系橡胶、织物、黄铜、锌浸渍粘合剂 浸渍RFL体系RFLPexul体系橡胶、织物粘合促进剂 配合、混炼硼酰化钴、新癸酸钴、环烷酸钴、硬脂酸钴、金属复盐橡胶、黄铜、锌、织物增粘剂配合、混炼环氧树脂、酚

39、醛树脂、古马隆树脂、RX-80树脂、松焦油、煤焦油等未硫化橡胶2 2、粘合面的性质、粘合面的性质（1 1）吸附特性）吸附特性 固体表面层分子由于力场不平衡，需要吸附周固体表面层分子由于力场不平衡，需要吸附周围环境中的水分子、空气、灰尘或油液使其平衡，围环境中的水分子、空气、灰尘或油液使其平衡，因此固体表面均有较强的吸附能力。因此固体表面均有较强的吸附能力。（2 2）表面能）表面能 取决于两表面材料的内聚能密度，二者相差越取决于两表面材料的内聚能密度，二者相差越大，表面能越高，越难粘合。大，表面能越高，越难粘合。（3 3）极性）极性 极性分子之间的相互作用力强，容易实现粘合。极性分子之间的相互作

40、用力强，容易实现粘合。（4 4）表面粗糙程度）表面粗糙程度 表面粗糙，有利于增大两表面的接触面积，会表面粗糙，有利于增大两表面的接触面积，会提高粘合效果。提高粘合效果。（1 1）机械理论）机械理论 该理论将粘合力归因于机械黏附作用。机械黏附作用形式主要有： A） 嵌入；B） 锚合； C） 钉合； D） 树根固定 机械结合力取决于两个面之间的摩擦力，与粘合压力、表面不平度有关。 与该理论相关的粘合方法有与该理论相关的粘合方法有： A）光滑致密表面机械打磨 B）光滑致密表面喷砂处理 C）光滑致密表面蚀刻 D） 多孔材料浸胶 E） 增大粘合压力3 3、粘合理论、粘合理论（2）吸附理论 当两个表面充分

41、接近（0.5nm以下），次价力开始起作用，并随距离的进一步减小而增至最强。该理论将吸附力作为最主要的粘合力。 吸附力为分子间作用力，主要是范德华力，取决于两表面的湿润性和极性。两表面湿润性越好，极性越强，吸附作用越强，粘合效果越好。 与该理论相关的粘合方法与该理论相关的粘合方法： A A 提高粘合面的极性，如选用极性表面或引入极性提高粘合面的极性，如选用极性表面或引入极性基团、加增黏剂；基团、加增黏剂； B B 对粘合面进行改性，提高粘合面的湿润性；对粘合面进行改性，提高粘合面的湿润性； C C 降低某一粘合面的黏度，提高其流动性；降低某一粘合面的黏度，提高其流动性； D D 对粘合面加压；对

42、粘合面加压； E E 粘合面清洁。粘合面清洁。（3）静电理论 该理论认为在粘合接触面上存在双电层，胶该理论认为在粘合接触面上存在双电层，胶接力主要来自于双电层的静电引力。双电层是存接力主要来自于双电层的静电引力。双电层是存在于不同相内的荷电粒子（电子或离子），因两在于不同相内的荷电粒子（电子或离子），因两相性质差异引起荷电粒子转移而形成的。静电引相性质差异引起荷电粒子转移而形成的。静电引力实际上也是通过范德华力和氢键实现的。力实际上也是通过范德华力和氢键实现的。 高聚物与金属粘合时容易产生静电引力。高聚物与金属粘合时容易产生静电引力。（4 4）扩散理论）扩散理论 两表面接触时，表面分子会越过界

43、面相互扩散产生分子缠绕，增大接触面而强化结合，产生粘合力。该理论对同属于线性高分子或轻度交联的高分子材料粘合是有效的，可以用来解释未硫化橡胶的自粘性和互粘性。 扩散取决于分子链的活动能力及相容性，受温度、压力、时间的影响。一般黏度低、相容性好，温度高、压力大、时间长，扩散程度大，粘合力大。 与此相关的粘合方法：与此相关的粘合方法： A） 高温高压粘合； B） 降低黏度，提高流动性，如粘合面涂刷良溶剂； C） 延长固化或交联时间。（5）化学键理论 要获得牢固而持久的粘合，必须在粘合面上形成化学键，化学键力是主要粘合力。 化学键的形成取决于两相表面可反应活性中心的品种和数量及接触面积。 化学键形成

44、途径：化学键形成途径： A）两表面上活性基团之间发生化学反应，如活泼氢与NCO、COOH、COCl反应，OH与NCO、环氧基团、OH反应 B）通过偶联剂与两表面分子发生化学反应，如硅烷、钛酸酯偶联剂等 C）通过表面处理获得活性基团，再发生化学反应，如镀层、放电处理、氧化、阳极化处理或酸洗等。 橡胶与镀黄铜金属、纤维之间的粘合就基于此。（6）配位键理论 两个粘合面，一个粘合面提供电子对，另一表面提供接受电子对的空轨道，在粘合界面上会形成配位键。配位键是另一牢固而持久的粘合作用力，如酸碱配位、氢键配位等。 具有电子受体（酸）的表面与具有电子给体（碱）的表面充分接触时，可形成酸碱配位作用力。氢键可以

45、作为酸碱配位的一种特殊形式。 与此有关的粘合方法： A）用伯胺处理聚四氟乙烯表面，再与氰基丙烯酸甲酯粘合 B）间甲白粘合体系与纤维的粘合 C）RFL对纤维材料的浸胶处理 D）胶料中加入增粘剂（7）弱界面层破坏理论 粘接强度取决于粘合面中的弱界面层。粘合由于工艺或结构等原因，总存在这种或那种弱界面层，如气泡、灰尘、油污、配合剂析出、结晶不完善等。这些弱界面层的存在，必然会削弱粘合强度。除去这些弱界面层，就可以获得高的粘合效果。 与此有关的粘合方法：与此有关的粘合方法： A）粘合面清洁 B）防止配合剂喷出或迁移 C）TCR（transcystalline region)法处理结晶表面，形成贯通晶体

46、4 4、影响粘合的因素、影响粘合的因素（1 1）胶料的配方）胶料的配方 如生胶品种、硫化体系、补强填充体系、增塑如生胶品种、硫化体系、补强填充体系、增塑体系、粘合体系体系、粘合体系 胶料中配合剂的喷出，如喷霜、渗油等；胶料中配合剂的喷出，如喷霜、渗油等； （2 2）粘合工艺条件）粘合工艺条件 如温度、压力、时间等。如温度、压力、时间等。（3 3）被粘表面的性质）被粘表面的性质 如表面能、粗糙程度、表面活性、极性等如表面能、粗糙程度、表面活性、极性等5 5、常用的粘合方法、常用的粘合方法（1 1）未硫化胶粘合）未硫化胶粘合方法：方法：A A 胶料中加增粘剂，如增粘树脂、松焦油等胶料中加增粘剂，如

47、增粘树脂、松焦油等 B B 粘合面涂胶浆；粘合面涂胶浆； C C 粘合面刷汽油；粘合面刷汽油； D D 升高粘合面温度，增加粘合压力；升高粘合面温度，增加粘合压力； E E 粘合面加增粘层；粘合面加增粘层； F F 粘合面刺毛；粘合面刺毛； G G 通过塑炼、混炼、热炼等提高胶料的可塑度通过塑炼、混炼、热炼等提高胶料的可塑度（2 2）硫化橡胶之间的粘合）硫化橡胶之间的粘合方法：方法：A 粘合面涂胶黏剂；粘合面涂胶黏剂； B 粘合面打磨；粘合面打磨； C 增加粘合面压力；增加粘合面压力；（3）橡胶与纤维的粘合）橡胶与纤维的粘合方法：方法：A 纤维浸胶乳（纤维浸胶乳（RFL体系或体系或RFL改性体

48、系）改性体系） B 纤维浸胶浆纤维浸胶浆 C 胶料中使用间甲白粘合体系胶料中使用间甲白粘合体系 D 提高胶料的可塑度；提高胶料的可塑度； E 延长胶料的焦烧时间；延长胶料的焦烧时间； F 增加粘合压力增加粘合压力（4 4）橡胶与金属的粘合）橡胶与金属的粘合方法：方法：A 金属表面打磨、喷砂、蚀刻；金属表面打磨、喷砂、蚀刻； B 金属表面脱脂处理；金属表面脱脂处理； C 金属表面镀黄铜；金属表面镀黄铜； D 胶料中使用间甲白体系或三嗪体系；胶料中使用间甲白体系或三嗪体系； E 胶料中使用钴盐粘合促进剂；胶料中使用钴盐粘合促进剂； F 软质胶和金属之间加硬质胶；软质胶和金属之间加硬质胶； G 金属表面等离子体处理或金属表面等离子体处理或射线处理；射线处理； H 金属表面涂胶黏剂，如偶联剂、开姆洛克等。金属表面涂胶黏剂，如偶联剂、开姆洛克等。 I 增加粘合压力；增加粘合压力； J 增加胶料可塑度，延长焦烧时间。增加胶料可塑度，延长焦烧时间。