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橡胶混炼过程中的断裂特性

发布日期:2019-04-15 15:12:09     浏览次数:249

        混炼的目的是使各种填料均匀地分散在橡胶中,制成质量均匀一致的胶料。可用开放式炼胶机混炼,也可用密闭式炼胶机混炼,但混炼过程是一样的,即分为填料的浸润阶段和填料的分散阶段。混炼过程的这二个阶段都与橡胶的断裂特性具有良好的相关性。在混炼中要使填料高度分散,须满足二个条件,一是由于胶料粘度和混炼设备的旋转而产生的切应力必须超过某一临界切应力τ。(τ与填料粒子的内聚力和填料粒径大小有关),使填料粒子跟随橡胶的流线流动。但是,一旦产生的应力场超过临界值τ·后,填料的分散就不再受应力的影响,而仅仅取决于第二个条件,即在流动过程中必须保持胶料流动速度的连续性。若胶料断裂或打滑,由于作用于胶料的总剪切应变量降低,填料的分散速度会显著下降;甚至发生“散料”现象,不能完成混炼操作。

        图8-33表明随着辊筒温度从低变高,胶料在开炼机辊筒间可呈现四种界限分明的状态。

        

        第I区,辊温较低,胶料硬、弹性大,松驰时间で。值大,在辊筒上易打滑,准以通距,如强制压入辊距,则胶料压成碎块,不宜混炼。

        

        第Ⅱ区,辊温升高,胶料比在第1区容易变形,可包在前辊上形成一条弾性胶带,既有塑性流动又有适当的高弹形变,由于胶带不易破裂,填料混炼分散好,有利混炼工艺
        第区,温度进一步升高,胶料松弛时间で。变短,流动性增加,分子间力减少,胶带强度下降,不能紧包在辊筒上,出现脱辊或破裂现象,无法进行混炼操作。
        第Ⅳ区,温度更高,胶料呈粘弹性流体包在辊筒上,并产生塑性流动,有利于压近操作。
        可见,各种胶料的混炼必须控制好工艺条件,选择适当的温度使其在第エ区内进行混炼,防止向第区、第Ⅲ区过渡,而压延则应在第Ⅳ区进行。
        胶料在开炼机辊筒上的四种工艺特性同样适合子密炼机混炼的情况,图8-34表示了密炼机与开炼机的相似性。
        现在结合图32具体讨论一下橡胶的断裂特性与加工性能的关系。

        从以上分析可以看出,橡胶加工性能好坏与0和入值密切相关。对于加工性能好的粘弹状态的橡胶仅落在θ~,图中的有限区域之内,即位于60-A图的右方。

        橡胶在混炼过程中的断裂特性不但受温度影响,而且橡胶的分子量及其分布和切变速率等因素也有颇大的影响。一般随橡胶的分子量增大、分子量分布增宽,强度提高,扯斷长比入值增大,处在0一入图的右方,胶料的包性能就好。顺了橡胶、三元乙丙橡胶等合成橡胶包辊性差。其中分子量分布窄,入值小是主要原因之一。

        对炼胶设备而言,辊筒直径和转速是一定的,切变速率与辊距成反比例,据时间温度等效性原理,缩小辊距使切变速率增大(缩短作用时间),相当于降低温度,增松弛时间,提高λ值。所以在实际生产中遇到脱辊时,把辊距调得窄一些可以改善橡的包辊性。


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