Page 52 - 《橡塑技术与装备》2021年5期（3月上半月 橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

2 实验结果 密炼室内转子对胶料剪切充足，各配合剂组分分散分
2.1 不同填充系数对混炼胶性能的影响 布均匀，橡胶的分子量降低，门尼黏度值也随之降低，
确定转子转速为 80 r/min，混炼时长为 300 s，冷 VMA 流动值升高。混炼时长若小于 300 s，转子对胶
却水温度为 60 ℃，令填充系数为变量，具体为 0.55、 料的剪切作用可能不足，各配合剂和橡胶细化可能不
0.60、0.65、0.70、0.75。混炼完成后，实验数据如 充分，分子量较高。混炼时长若大于 300 s，胶料有
图 1 所示。 可能出现 “ 焦烧 ” [8] 或 “ 过炼 ” [9] 现象，门尼黏度因此
由图 1 的曲线可以得出，0° 和 90° 相位数据变化 上升，流动值下降。随混炼时长的增加，炭黑分散度
趋势基本一致。其中，排胶温度随填充系数的增大而 的变化趋势为先升后降，炭黑分散度的最大值出现在
随之升高，这是因为橡胶的混炼过程实质上是一个熵 混炼时长 300 s 处。随混炼时长的增加，转子对混炼
增过程，转子对胶料的剪切和捏炼会产生热量。填充 胶的捏炼和剪切次数也随之增加，胶料和炭黑的细化
系数低，对橡胶的剪切作用不强 [7] ，橡胶未得到充分 越充分，分子量减小，白炭黑的分散效果也因此变好。
混炼。填充系数越高，混炼产生的热量越多，能耗越 随着混炼时间的增加，硫化胶的机械性能都显现处的
大。只有当填充系数适当时，既对橡胶有充分的剪切 趋势为先增后降，都在 300 s 处表现为最优性能。这
混炼，也不会过多的浪费能源。混炼胶的门尼黏度值 主要由于混炼时长为 300 s 时，各配合剂的分散效果
随填充系数的增大显现的趋势是先降后增，VMA 流 较好，所以硫化胶的机械性能都很好。
动值先增后降，均在填充系数为 0.65 时出现最优值。 2.3 不同转子转速对胶料混炼性能的影响
此时，转子对密炼室内的胶料剪切捏炼作用较强，各 确定混炼时长为 300 s，填充系数为 0.65，冷却
配合剂分散均匀，此时呈现的状态是门尼黏度较低， 水温度为 60 ℃，令转子转速为变量，具体为 60 r/
VMA 流动值较大。炭黑分散度等级随填充系数的增 min、70 r/min、80 r/min、90 r/min、100 r/min。混
大呈现的趋势是先增后降，其最大值出现在填充系数 炼完成后，测试混炼胶的物理机械性能如下图所示。
为 0.65 处。此时转子对密炼室内的混炼胶形成强烈的 由图 3 的曲线可以得出，0° 和 90° 相位数据变化
剪切、捏炼作用，胶料在转子的运动下呈现轴向、环 趋势基本一致。其中，排胶温度伴随转子转速的增加
向流动性，在此运动下白炭黑分散和分布的较为均匀。 而随之增大。转子的转速越快，转子对胶料产生的混
在填充系数为 0.65 时，混炼胶的机械性能较好。具体 炼作用越强，因剪切产生的热量越高，排胶温度因此
表现为，填充系数为 0.65 时，硫化胶的拉伸强度、撕 升高。随转子转速的增快，门尼黏度显现的变化趋势
裂强度、断裂伸长率最大。 为先降后升，VMA 流动值先增后降，均在转子转速
2.2 不同混炼时长对胶料混炼性能的影响 为 80 r/min 时出现最优值。这是由于转自转速的增加
确定转子转速为 80 r/min，填充系数为 0.65，冷 使得转子对混炼胶的剪切作用增强，橡胶的分子量减
却水温度为 60 ℃，令混炼时长为变量，具体为 180 s、 小，流动性提高。但是转子转速如果过快，混炼胶可
240 s、300 s、360 s、420 s。混炼完成后，测试混炼 能出现 “ 过炼 ” 现象，转子对胶料的混炼作用不足，
胶的物理机械性能如下图所示。 流动性变的不好。随转子转速的增快，炭黑分散度显
由图 2 的曲线可以得出，0° 和 90° 相位数据变化 现的变化趋势为先升后降，炭黑分散度的最大值出现
趋势基本一致。其中，排胶温度随混炼时长的增加而 在转子转速为 80 r/min 处。这是由于此时转子转速下，
增大。这是因为，在密炼刚开始之初，随着胶料和配 密炼室中的白炭黑在混炼胶中的分散效果较好。转速
合剂加入密炼室，转子对胶料的剪切作用生热，温度 过大，可能产生 “ 过炼 ” 现象使白炭黑的分散效果变
上升趋势较为明显。随着混炼时长的增加，排胶温度 差。随着转子转速的增加，硫化胶的机械性能都呈现
也会一直增大，但是温度增加的趋势减缓。这是由于 出先增后降的趋势，都在转速为 80 r/min 处出现最优
混炼胶在前期的混炼作用下塑性升高。橡胶的平均分 值。这主要由于转子转速为 80 r/min 时，各配合剂的
子量也降低了，流动性变好，转子对胶料的剪切作用 分散效果较好，所以硫化胶的机械性能都很好。
没那么强烈，所产生的热量也变缓了。随混炼时长的
增加，门尼黏度的变化趋势为先降后升，流动值先增 3 结论
后降，均在混炼时长为 300 s 时出现最优值。此时， 在本实验中，0.3L 密炼机的最佳混炼工艺参数

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·2· 第 47 卷 第 期