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详说橡胶电缆绝缘出产工艺

所属分类：企业新闻颁布功夫：2017-12-27 08:57:45

1综述
橡胶制品的首要原料是生胶、各类共同剂、以及作为骨架资料的纤维和金属资料，橡胶制品的根基出产工艺过程蕴含塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个根基工序。
橡胶的加工工艺过程首要是解决塑性和弹性矛盾的过程，经过各类加工伎俩，使得弹性的橡胶造成拥有塑性的塑炼胶，在参与各类共同剂造成半制品，而后经过硫化是拥有塑性的半制品又造成弹性高、物理机械职能好的橡胶制品。
2橡胶加工工艺
2.1塑炼工艺
生胶塑炼是经过机械应力、热、氧或参与某些化学试剂等法子，使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、便于加工的塑性状态的过程。
生胶塑炼的意图是降落它的弹性，增长可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆造作、海绵胶造作等各类加工工艺过程的要求。
把握好适当的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和制品质量是至关沉要的。在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降落可塑度。随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现，有的橡胶现已不需要塑炼而直接进行混炼。
在橡胶工业中，很常用的塑炼法子有机械塑炼法和化学塑炼法�；邓芰斗ㄋ玫氖滓璞甘鞘⒖搅督夯⒚芄厥搅督夯吐莞怂芰痘��；芰斗ㄊ窃诨邓芰豆讨胁斡牖б┢防刺岣咚芰冻尚У姆ㄗ�。
开炼机塑炼时温度通常在80℃以下，属于低温机械混炼法子。密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120℃以上，甚至高达160-180℃，属于高温机械混炼。
生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处置能力塑炼。
几种胶的塑炼个性：
天然橡胶用开炼机塑炼时，辊筒温度为30-40℃，功夫约为15-20min；选取密炼机塑炼当温度达到120℃以上时，功夫约为3-5min。
丁苯橡胶的门尼粘度多在35-60之间，因而，丁苯橡胶也可不用塑炼，但是经过塑炼后可能提高共同机的松懈性
顺丁橡胶拥有冷流性，不足塑炼成效。顺丁胶的门尼粘度较低，可不用塑炼。
氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通3-5次，薄通温度在30-40℃。
乙丙橡胶的分子主链是鼓和结构，塑炼难以引起分子的裂解，因而要选择门尼粘度低的种类而不用塑炼。
丁腈橡胶可塑度幼，韧性大，塑炼时生热大�？妒币∪〉臀�40℃以下、幼辊距、低容量以及分段塑炼，这样可能收到较好的成效。
2.2混炼工艺
混炼是指在炼胶机大将各类共同剂均匀的混到生胶种的过程�；炝兜闹柿渴嵌越毫系慕徊郊庸ず椭破返闹柿坑凶啪龆ㄐ缘挠跋�，即便配方很好的胶料，若是混炼不好，也就会出现共同剂松懈不均，胶料可塑度过高或过低，易焦烧、喷霜等，使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能正常进行，并且还会导致制品职能降落。
混炼法子通常分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种法子都是间歇式混炼，这是目前很宽泛的法子。
开炼机的混合过程分为三个阶段，即包辊（参与生胶的软化阶段）、吃粉（参与粉剂的混合阶段）和翻炼（吃粉后使生胶和共同剂均达到均匀松懈的阶段）。
开炼机混胶依胶料种类、用处、职能要求分歧，工艺前提也分歧�；炝吨幸盐燃咏毫俊⒓恿习ご巍⒐蹙唷⒐跷隆⒒炝豆Ψ颉⒐跬驳淖旌涂毂鹊雀骼嗌矸�。既不能混炼不及，又不能过炼。
密炼机混炼分为三个阶段，即湿润、松懈和涅炼、密炼机混炼石在高温加压下进行的。操作法子通常分为一段混炼法和两段混炼法。
一段混炼法是指经密炼机一次实现混炼，而后压片得混炼胶的法子。他合用于全天然橡胶或掺有合成橡胶不超过50%的胶料，在一段混炼操作中，常选取分批逐步加料法，为使胶料不至于剧烈升高，通常选取慢快密炼机，也可能选取双快密炼机，参与硫磺时的温度必须低于100℃。其加料挨次为生胶—幼料—补强剂—填充剂—油类软化剂—排料—冷却—加硫磺及超推进剂。
两段混炼法是指两次经过密炼机混炼压片造成混炼胶的法子。这种法子合用于合成橡胶含量超过50%得胶料，可能预防一段混炼法过程中混炼功夫长、胶料温度高的弊端。阶段混炼与一段混炼法一样，仅仅不加硫化和活性大的推进剂，一段混炼完后下片冷却，停放肯定的功夫，而后再进行第二段混炼�；炝毒群笈帕系窖蛊显偌恿蚧�，翻炼后下片。分段混炼法每次炼胶功夫较短，混炼温度较低，共同剂松懈更均匀，胶料质量高。
2.3压延工艺
压延是将混炼胶在压延机上造成胶片或与骨架资料造成胶布半制品的工艺过程，它蕴含压片、贴合、压型和纺织物挂胶等作业。
压延工艺的首要设备是压延机，压延机通常由工作辊筒、机架、机座、传动设备、调快和调距设备、辊筒加热和冷却设备、光滑系统和垂危停车设备。压延机的种类好多，工作辊筒有两个、三个、四个不等，摆放大局两辊有立式和卧式；三辊有直立式、Γ型和三角形；四辊有Γ型、L型、Z型和S型等多种。按工艺用处来分首要有压片压延机（用于压延胶片或纺织物贴胶，大无数三辊或四辊，各辊塑度分歧）、擦胶压延机（用于纺织物的擦胶，三辊，各辊有肯定得快比，中辊快率大。借助快比擦入纺织物中）、通用压延机（又称多能压延机，兼有压片和擦胶职能、三辊或四辊，可调快比）、压型压延机、贴合压延机和钢丝压延机。
压延过程通常蕴含以下工序：混炼胶的预热和供胶；纺织物的导开和干燥（有时还有浸胶）
胶料在四辊或三辊压延机上的压片或在纺织物上挂胶依机压延半制品的冷却、卷取、截断、搁置等。
在进行压延前，需要对胶料和纺织物进行预加工，胶料进入压延机之前，需要先将其在热炼机上翻炼，这一工艺为热炼或称预热，其意图是提高胶料的混炼均匀性，进一步增长可塑性，提高温度，增大可塑性。为了提高胶料和纺织物的粘合职能，保障压延质量，需要对织物进行烘干，含水率节造在1-2%，含水量低，织物变硬，压延中易败坏，含水量高，粘附力差。
几种常见的橡胶的压延职能天然橡胶热塑形大，缩短率幼，压延容易，易粘附热辊，应节造各辊温差，以便胶片顺畅转移；丁苯橡胶热塑性幼，缩短率大，因而用于压延的胶料要充分塑炼。由于丁苯橡胶对压延的热敏性很显著，压延温杜爪低于天然橡胶，各辊温差有高到低；氯丁橡胶在75-95℃易粘辊，难于压延，应使用低温法或高温法，压延要迅快冷却，掺有石蜡、硬酯酸可能削减粘辊景象；乙丙橡胶压延职能卓越，可能在宽泛的温度领域内接连操作，温度过低时胶料缩短性大，易产生气泡；丁腈橡胶热塑性幼，缩短性大，在胶料种参与填充剂或软化剂可削减缩短率，当填充剂沉量占生胶沉量的50%以上时，能力得到表表光滑的胶片，丁腈橡胶粘性幼易粘冷辊。
2.4压出工艺
压出工艺是经过压出机机筒筒壁和螺杆件的成效，使胶料达到挤压和初步造型的意图，压出工艺也成为挤出工艺。
压出工艺的首要设备是压出机。
几种橡胶的压出个性：天然橡胶压出快率快，半制品缩短率幼�；砦露�50-60℃，机头70-80℃，口型80-90℃；丁苯橡胶压出快率慢，压缩变形大，表表粗糙，机身温度50-70℃，机头温度70-80℃，口型温度100-105℃；氯丁橡胶压出前不用充分热炼，机身温度50℃，机头℃，口型70℃；乙丙橡胶压出快率快、缩短率幼，机身温度60-70℃，机头温度80-130℃，口型90-140℃。丁腈橡胶压出职能差，压出时应充分热炼�；砦露�50-60℃，机头温度70-80℃。
2.5注射工艺
橡胶注射成型工艺是一种把胶料直接从机筒注入模性硫化的出产法子。蕴含喂料、塑化、注射、保压、硫化、出模等几个过程。注射硫化的很大特色是内层和表层得胶料温度比力均匀一致，硫化快率快，可加工大无数模压抑品。
橡胶注射成型的设备是橡胶注射成型硫化机。
2.6压铸工艺
压铸法又称为传递模法或移模法。这种法子是将胶料装在压铸机的塞筒内，在加压降落胶料铸入模腔硫化。与注射成型法类似。如骨架油封蹬酌此法出产溢边少，产品质量好。
2.7硫化工艺
起初，天然橡胶的首要用处仅仅做擦字橡皮；后来才用于造作幼橡胶管。直到1823年，英国化学家麦金托什才发现将橡胶溶化在煤焦油中而后涂在布上做成防水布，可能用来造作雨衣和雨靴。但是，这种雨衣和雨靴一到夏天就溶解，一到冬天便变得又硬又脆。为了克服这一弊端，其时很多人都在设法子。美国发现家查理•古德伊尔也在进行橡胶改性的尝试，他把天然橡胶和硫黄放在一路加热，但愿能获得一种一年四时在所有温度下都维持干燥且富有弹性的物质。直到1839年2月他才得到成功。一天他把橡胶、硫黄和松节油混溶在一路倒入锅中（硫黄仅是用来染色的），不幼心锅中的混合物溅到了火热的火炉上。令他吃惊的是，混合物落入火中后并未溶解，而是维持原样被烧焦了，炉中残留的未齐全烧焦的混合物则富有弹性。他把溅上去的器材从炉子上剥了下来，这才发现他现已造备了他想要的有弹性的橡胶。经过不休改进，他终于在1844年发了然橡胶硫化技术。
在橡胶制品出产过程中，硫化是很后一路加工工序。硫化是胶料在肯定前提下，橡胶大分子由线型结构转变为网状结构的交联过程。硫化法子有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。大无数橡胶制品选取热硫化。热硫化的设备有硫化罐、平板硫化机等。
2.8其他出产工艺
橡胶制品的出产工艺还有浸渍法、涂刮法、喷涂法、蕉塑法等。
3橡胶配方规划
3.1橡胶的硫化（交联）
交联是橡胶高弹性的基础，其特色是在一个橡胶分子链上仅组成少数几处交联点，因而不会影响橡胶分子链段的活动。
橡胶的硫化系统较多，常见的有：硫黄硫化系统、过氧化物硫化系统、树脂硫化系统、氧化物硫化系统等
3.1.1硫黄硫化系统
首要适应于二烯类橡胶，其硫化活性点是在双键周围的α氢原子。
组成：
 硫黄
 活性剂：氧化锌，硬脂酸
 推进剂：噻唑类（DM，M），次磺酰胺类（CZ，NOBS），秋兰姆类（TETD，TMTM，TMTD），胍（D）

图 1 硫黄硫化系统的结构特色
表1硫黄硫化系统分类
硫化系统硫黄/推进剂（S/A）比交联键组成职能特色
通常硫黄硫化系统 >1 以多硫键为主动态委顿职能好；老化职能差
半有效硫黄硫化系统（Semi-EV） ≈1 以单硫键和双硫键为主老化职能好；压缩悠久变形��；无硫化返原
有效硫黄硫化系统（EV） <<1
3.1.2过氧化物硫化系统-自由基机理
1 常见的过氧化物有：DCP（二枯基过氧化物）、BPO、DCBP、双2，5
2 助交联剂：抑造聚合难自由基无用的副反映。如TAIC，TAC，HVA-2
3 过氧化物硫化橡胶职能特色：老化职能好，压缩悠久变形幼，制品通明性好。
表 2 过氧化物的交联效能
橡胶种类交联效能原因
NR 1 自由基的活性首要与甲基的超共轭成效有关，同时位阻较大，无法出笼格
BR，SBR 10-50 脱氢的快率为NR的1/3，但活性高，位阻幼，能较快地与双键加成，组成交联键和新自由基
NBR >1 腈基影响交联成效
PE，EPDM 1
EPR 0.4
IIR 0
3.1.3氧化物硫化系统
这是含卤素橡胶的首要硫化剂。通常有氧化锌/氧化镁（5/4）、氧化铅或四氧化三铅（10-20，耐水制品）
3.2橡胶的填料
未加填料的橡胶，力学职能和工艺职能均较差，无法使用。
3.2.1成效
 补强性：拉伸强度，扯破强度，耐磨性
 加工职能
 降落成本
3.2.2填料的结构
3.2.2.1粒径
通常来说，粒径越幼，强度越高。
表 3 常用补强剂及填充剂的粒径领域（mμ）
填料名称缩写料径领域
槽黑 23-30
高耐磨炭黑 HAF 26-35
半补强炭黑 SRF 60-130
气相法白炭黑水合二氧化硅 10-25
沉淀法白炭黑 10-40
氧化锌 ZnO 100-500
轻质碳酸钙 CaCO3 1000-3000
超细碳酸钙白艳华 25-100
硬质陶土 90% < 1000
通常滑石粉 TALC 5000-20000
3.2.2.2结构
粒子状态及内部结构（吸油值法，DBP）。通常吸油值越大，结构性越强，改善职能越显著。
3.2.2.3比表表积
粒子状态（BET法，CATB法）。比表表积越大，强度越高。
3.2.2.4化学结构
反映性（PH值暗示）。如炭黑表表的羧基、白炭黑和通常淡色填料表表的羟基等，酸性填料常影响橡胶的硫化，因而需参与活性剂，解除酸性。
3.2.2.5填料的处置法子
填料表表通常为亲水性的，而聚合物是憎水的，两者相容性较差，必须进行表表处置。
3.2.2.6表表活性剂
（1）结构：有机化合物，拥有不合称的分子结构，由亲水和疏水两部门基团组成。
（2）亲水部门：-OH，-COOH，-NH2，-NO2，-SH
（3）疏水部门：长链式、苯环式或烃类
3.2.2.7偶联剂
（1）分类：硅烷，钛酸酯、铝酸酯、高分子偶联剂等
（2）结构特色：亲水部门与表表活性剂类似，但疏水部门能与聚合物组成化学结合或物理缠结。
（3）对职能的影响：低分子偶联剂通常鄙人降粘度的同时，提高力学职能；高分子偶联剂则在大幅度提高力学职能的同时，增长系统的粘度，这是由于分子之间成效力加强的缘故。
3.3软化剂和增塑剂
3.3.1软化剂的成效
（1）降落系统的粘度，增长流动性，降落硫化橡胶的硬度；
（2）改善粘着职能；
（3）有助于填料的松懈；
（4）便于压出和成型。
3.3.2常见种类
（1）操作油（软化剂，用量较大）：分子量300-600的烃类或芳香烃类（如机油，链烷烃油，芳香烃油，石蜡油等）
（2）极性的酯类（在非极性橡胶中使用，称为增塑剂，其特色为脆性温度、且用量较少）：低分子酯类（DOP，DBP，DOS）和高分子酯类（己二酸乙二醇酯）
3.3.3选择准则
（1）热力学（首要身分）：自由能ΔF=ΔH（热焓） - TΔS（熵变）。通常混合过程中，自由度增长，ΔS>0；ΔH > 0（吸热），尽可能幼。
（2）溶度参数：用Hildebrand方程进行判断。

δ1与δ2越靠近，ΔH越幼。
极性橡胶——极性软化剂；非极性橡胶——非极性软化剂
（3）溶剂化成效（非必须身分）：通常以为，橡胶的双键有肯定的亲核性，增塑剂酯类有亲电性，经过亲电-亲核成效增长了两者的界面强度，相容性增长，不外这种亲电-亲核成效较弱，因而通常用量不宜过大（5-10phr）。如NR与DBP，NBR与芳烃油的相容性，SBR、BR与NR的差距，
（4） CR的溶剂选择准则
3.4橡胶的防护系统
老化是指所有使橡胶职能劣化的过程。如O2，O3，热，光，委顿，力，催化剂，化学介质等，为了调查这些影响身分，规划了很多尝试法子。
氧弹尝试 O2
热氧老化尝试 O2，热
光老化尝试光（户表，室内，人造光）
臭氧老化尝试 O3
委顿尝试力，委顿
DSC、TG 热氧化，O2，空气；热降解，N2
3.4.1分类
物理：迁徙、阻隔氧的成效
防老剂
化学：无传染型（酚类，1010，1076；硫化二丙酸酯（DLTP，DSTP）；亚磷酸酯，168）；传染型（胺类，RD，D，A）
防护系统对苯二胺类（4010，4010NA）
抗臭氧剂
线形碳氢化合物(粗晶蜡，微晶蜡)
紫表线剂（橡胶不常用、炭黑的成效）
金属离子钝化剂
3.4.2反映机理
（1）链引发
E = 0
（2）链增长
E = 4-9kcal/mol
E = 0kcal/mol
E = 30kcal/mol

而金属粒子则催化ROOH的分化。

（3）链终止

3.5配方规划与硫化橡胶物性的联系
3.5.1拉伸强度
拉伸强度是表征制品可能抵抗拉伸败坏的极限能力。影响橡胶拉伸强度的首要身分有：大分子链的主价键、分子间力以及高分子链柔性。
一拉伸强杜纂橡胶结构的联系
（1）分子间成效力大，如极性和刚性基团等；
（2）分子量增大，范德华力增大，链段不易滑动，相当于分子间组成了物理交联点，因而随分子量增大，拉伸强度增高，到肯定水平时达到平衡；
（3）分子的微观结构，如顺式和反式结构的影响；
（4）结晶和取向
二拉伸强杜纂硫化系统的联系
（1）交联密度：有一极大值。
（2）交联键类型：随交联键能增长，拉伸强度减��；多硫键拥有较高的拉伸强度，由于弱键在应力状态下能起到开释应力的成效，减轻应力会集的水平，使交联网能均匀地接受较大的应力。对于能产生结晶的NR等，交联弱键的前期开裂，还有利于主链的定向结晶。
三拉伸强杜纂填料的联系
大量的尝试批注：粒径越幼，比表表积越大，表表活性越大，结构性越高，补强的成效越好。同时随填料用量增长，有很大值，其大幼受橡胶种类和填料类型的影响。
四拉伸强杜纂软化剂的联系
软化剂的参与会损失拉伸强度，且与软化剂与橡胶的相容性有关。
3.5.2扯破强度
橡胶的扯破是由于资猜中的裂纹或裂口受力时迅快扩大而导致败坏的景象，通常是沿着分子链数量很幼，即阻力很幼的蹊径发展。首要与橡胶应力-应变曲线的状态和粘弹性有关。与橡胶种类、硫化系统、软化剂均有联系。

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