Page 89 - 《橡塑技术与装备》2022年1期

理论与研究 汪传生 等·密炼机转子强制冷却工艺实验研究

表 1 转子不同温度对比试验炭黑配方胶料硫化特性
样品 M L /dN . m M H /dN . m M H -M L /dN . m T 10 /min T 50 /min T 90 /min
冷芯热壳 1.73 18.43 16.70 2.59 4.55 10.03
热芯热壳 1.82 17.93 16.11 2.20 4.11 8.62
传统工艺 1.79 18.46 16.67 2.56 4.25 9.95

硫化时间最长。 模量和硬度介于其他两种工艺之间，M H -M L 也居中，
表 2 反映白炭黑配方混炼胶冷芯热壳和热心热壳 交联密度介于其他两种工艺之间，T 10 焦烧时间适中，
与传统工艺下的硫化特性。可以看出热芯热壳工艺下 加工安全性较好，T 90 正硫化时间最长。
M L 最大，胶料流动性差一些，M H 数值居中，表征的

表 2 转子不同温度对比试验白炭黑配方胶料硫化特性
样品 M L /dN . m M H /dN . m M H -M L /dN . m T 10 /min T 50 /min T 90 /min
冷芯热壳 1.57 13.87 12.3 6.77 10.44 15.52
热芯热壳 1.74 15.34 13.60 6.17 9.70 16.07
传统工艺 1.69 16.08 14.39 5.01 7.49 13.5

2.5 物理性能 3 结论
表 3 反映炭黑配方冷芯热壳和热心热壳与传统工 （1）对于炭黑配方，冷心热壳工艺比热心热壳工
艺下多组硫化胶片拉伸强度、定伸 300%/ 定伸 100% 艺下的混炼胶排胶温度低 11 ℃，转子通冷却水温度低，
和撕裂强度的平均值。冷芯热壳工艺下的硫化胶片拉 减少能耗，比传统工艺混炼胶排胶温度高 27 ℃，在
伸强度、定伸 300%/ 定伸 100% 和撕裂强度要比热芯 提高了能耗的情况下得到了更好的胶料性能 ；冷芯热
热壳高 3.4%、 3.2% 和 20.1%，比传统工艺高 2.8%、 5%、 壳工艺混炼胶门尼黏度比热芯热壳低 7.8%，比传统工
9.1%，这说明冷芯热壳工艺能够有效减少因滑动摩擦 艺低 10%，所以有更好的加工性 ；冷芯热壳工艺混炼
造成的胶料流动迟滞导致的局部死区，加强配合剂在 胶 Payne 效应比热芯热壳工艺低 25.4%，比传统工艺
混炼胶中的分散，增强混炼胶物理性能和稳定性，使 低 5.2%，填料有更好的分散 ；冷芯热壳对比其他两种
填料具有更好的补强效果。 工艺具有更好的硫化特性 ；冷芯热壳工艺硫化胶拉伸
表 3 转子不同温度对比实验炭黑配方胶料物理性能 强度和撕裂强度比热芯热壳高 3.4% 和 20.1%，比传
定伸 300%/ -1 统工艺高 2.8% 和 9.1%，同时定伸 300%/ 定伸 100%
样品 拉伸强度 /MPa 撕裂强度 /kN∙m
定伸 100%
炭黑冷芯热壳 29.39 5.48 109.55 更高，是因为冷芯热壳工艺能够有效减少因滑动摩擦
炭黑热芯热壳 28.41 5.31 91.23
炭黑传统工艺 28.58 5.22 100.34 造成的胶料流动迟滞导致的局部死区，加强配合剂在
混炼胶中的分散，增强混炼胶物理性能和稳定性，使
表 4 反映白炭黑配方冷芯热壳和热心热壳与传 填料具有更好的补强效果。所以，采用冷芯热壳工艺
统工艺下多组硫化胶片拉伸强度、定伸 300%/ 定伸
有利于混炼胶各方面性能的提升。
100% 和撕裂强度的平均值。热芯热壳工艺下的硫化 （2）对于白炭黑配方，由于相同转速下冷芯热壳
胶片拉伸强度、撕裂强度、定伸 300%/ 定伸 100% 比 工艺比热芯热壳工艺达到硅烷化反应最佳温度要慢，
冷芯热壳高 5.1%、15.6% 和 2.7% ；比传统工艺高 4% 所以需要提高转子转速，或者混炼时间要更长，能耗
和 7%，7.3%。这说明热芯热壳工艺促进了胶料温升， 更多，且转子的低温和高转速搭配难以控制合适的温
更容易达到硅烷化反应温度，白炭黑与橡胶分子链间 度，很难平稳的保持在硅烷化反应温度下，白炭黑与
通过硅烷偶联剂连接过程迅速，反应效率高，对硫化 橡胶分子链间通过硅烷偶联剂连接过程迟滞，反应效
胶的物理性能提升较大。
率低，进一步影响了混炼胶的物理性能，在转子转速
表 4 转子不同温度对比实验白炭黑配方胶料物理性能 提高的情况下填料分散效果并不好，比热芯热壳和传
定伸 300%/ -1
样品 拉伸强度 /MPa 撕裂强度 /kN∙m
定伸 100% 统工艺分别低 21% 和 9.5%，也没有更为突出的硫化
白炭黑冷芯热壳 25.87 4.89 101.99 性能，拉伸强度和撕裂强度要比热芯热壳低 1.2% 和
白炭黑热芯热壳 27.18 5.02 117.90
白炭黑传统工艺 26.12 4.68 110.23 13.5%。所以比较来看，热芯热壳比冷芯热壳工艺更

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