摘要：橡胶的加工塑炼主要指的是橡胶在受到外部力量作用之后，其外形发生变化，而当外力消除之后，维持其之前的变形程度不变，这对橡胶的加工工艺提出了很高的要求，主要表现在橡胶对机械外力的承受上、和氧气的接触上以及塑炼的温度方面。橡胶具有良好的可塑性，主要体现在混炼时能够和其它物质进行一定比例的混合；延压进行拓展时能够渗入到纺织物内部；注压时其有良好的机械活动性。橡胶在经过塑炼之后，其性质较为平均，但过度塑炼也会导致其内部硫化胶机械强度的下降。本文从塑炼的目的、原理、设备以及方法等角度全面阐述了橡胶加工塑炼的机理以及方法。
关键词：橡胶加工工艺；塑炼机理；强度；方法
天然橡胶具有一系列良好的物理和化学性质，特别是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性以及可塑性等，而且橡胶经过适当的处理之后还具有耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐油、耐压以及耐磨等性质，具有广泛的用途。其中，橡胶的塑炼目的是使得橡胶在外力作用下，比如机械力、热以及化学试剂等，切断其内部的大分子链，使得橡胶暂时失去弹性，使其可塑性增大，从而满足其在不同制造过程中的工艺要求，比如，将配合剂混入到橡胶之中使其便于压延压出；将纤维渗入橡胶中，能够提高橡胶的溶解性和粘着性。
一、对橡胶进行塑炼的目的
橡胶塑炼的对象是生胶，塑炼的目的是将生胶的相对分子质量进行提高，同时也将提高其粘稠度，增大其流动性，生胶的塑炼是为橡胶的混炼以及成型做好准备。生胶的塑炼具体是采用机械方法或者化学工艺，是生胶加工的一道很重要的工序，生胶塑炼好之后就变成了塑炼胶，而此时的塑炼胶就表现出了其强大的可塑性。生胶经过塑炼之后得到塑炼胶，其作用可总结概括为以下几个方面；首先，塑炼提升了橡胶与其它实际的混合能力，这样不同粘度的生胶均能够保持较好的混合度；其次，生胶提高可塑性，是为了后续在混合炼制阶段能够在加入配合剂之后呈现均匀的分散和适当的分布；第三，生胶塑炼提高了橡胶的流动性能，使得胶坯能够固定好形状以及尺寸，方便压制以及压出；第四，生胶塑炼能够保持外观的规整，有效改善生胶的冲膜特性，塑炼之后的花纹也能够保持清晰；最后，制作的胶料的溶解性也是一个必须考量的因素，因为在胶浆的制作中要使其渗入到纤维孔之中，因此就要求橡胶有很强大的附着能力。生胶的塑炼用途广泛，是橡胶加工工艺中不可缺少的一部分[1]。
二、对橡胶进行塑炼的原理
对橡胶进行塑炼，其实就是增加其可塑性能。这里所采用的化学原理其实就是将橡胶内部的分子之间的分子链断裂，大分子断裂之后形成许多个小分子。断裂感化的概念也至关重要，通俗地讲，经过断裂感化，橡胶能够形成大分子的主链同时也能形成大分子的负链，也就是常说的侧链。橡胶进行塑炼的区域一般可分为两大部分，高温塑炼区以及低温塑炼区，其中高温区多采用氧化感化的方式，而低温区主要以机械感化为主。两个过程相互配合，相辅相成，氧气在低温区域的机械感化过程中主要起到了固定的作用，将游离的自由基稳定住，在高温区的氧化感化过程当中，机械感化能够显著增强橡胶的接触能力，使得氧气能够更好的与橡胶材料进行接触。塑炼的过程中经常遇到堵截情况的发生，尤其是在分子链长的时候越发明显，通过对高分子量集的重新划分，能够将机械断链变得容易许多[2]。
三、对橡胶进行塑炼的设备以及采用的方法
对橡胶进行塑炼方法有很多，从大方向来讲，主要可以分为两类：化学方法和机械方法，化学方法主要是指通过运用某些特定的化学试剂，将生胶的大分子链进行断裂，而机械方法主要是指利用塑胶机器的机械破损作用来实现塑炼，实际应用中，经常采用的塑炼机械主要包括螺旋式炼胶机、封闭式炼胶机以及开放式炼胶机等等。下面主要对这两种塑炼方法以及过程进行详细介绍。
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（一）橡胶的化学塑炼
橡胶的化学塑炼方法比较常用的化学试剂是塑解剂，它的工作原理是在橡胶塑解的过程中受热，和氧共同作用，将橡胶的大分子链进行断裂，断裂后的分子链端子处便失去活性，无法再与大分子重新聚合，从而增加橡胶的可塑性能。这种增强塑炼效果的作用只有在高温下才能有较好的效果，因此应用受限，通常采用封闭的塑炼机，提高效率，节省材料。塑解剂的选择也比较广泛，首先是接受型塑解剂，其属于低温性质，能与橡胶大分子断裂的部分结合，由于其本身属于自由基的接受体，因此叫做接受型塑解剂；其次是引发性塑解剂，它能够在高温下工作，分解内部不稳定的自由基，引发橡胶分子链的氧化反应，从而使大分子链断裂，其中的自由基与氧气自发反应，最终均被分解为较小的分子；第三是混合型塑解剂，既能高温工作也能低温工作，不同的是，低温时其能接受自由基，高温状态下分解自由基。
（二）橡胶的机械塑炼
第一，开放型塑炼。开放型塑炼采用开炼机，它工作在低温的环境中，开炼机的工作部分是两个大的圆柱形的筒，两个筒由于转动速度的不同而导致相对运动，生胶被放置在两个圆筒的上方，倒入到圆筒后由于存在着较大的摩擦力，生胶在筒内剪切作用巨大，在这种强烈的剪切和挤压的作用下，生胶链逐渐发生断裂，生胶就变得具有可塑性，但同时伴随着不断的摩擦，生胶的温度会显著提高，不利于作用力的进一步增大，因此，需要找到降低橡胶温度的方法[3]。开放型塑炼还会受到很多其它因素的影响，这些因素直接关系到塑炼最终的效率以及橡胶的质量，这些因素包括胶料的温度、两个圆筒之间的距离，塑炼过程中时间的掌控、两个圆筒的转速、塑解剂的使用及操作等等。开炼机工作效率有限，且经过开炼机塑炼的生胶其质量也无法满足现在的要求，因此开放型塑炼法正被其它方式取代。
第二，封闭型塑炼。封闭型塑炼主要原理是转子机械作用以及在运转中的氧化分解作用。同开炼机类似，密炼机内部同样也有两个转子，且转速不同，要塑炼的橡胶材料放入密炼室之后，首先进行加压作用，使材料受到转子摩擦产生的剪切力作用，同时配合高温以及高压的条件，使橡胶材料塑炼。封闭型塑炼效率较高，其主要影响因素有转子相对转速、密炼的温度及压力、操作时间及熟练程度等等。由于封闭型密炼温度较高，使得塑炼的效率会随着温度上升而增加，但当温度超过临界值之后，塑炼之后的胶料的物理性能将会受到一定程度的破坏。
第三，螺杆型塑炼。主要的设备是螺杆塑炼机，其由两个部分组成，一部分靠近加料口，另一部分靠近排胶口[4]。加料口部分为三角形螺纹，螺距逐渐减小，方便加料，而排胶口则是不等边的螺纹，橡胶会在这里被进一步挤压并送至机头处。机筒的内表面安装有切刀，能够增强橡胶切割力度。螺杆塑炼机具有效率高、能耗低、功率大以及省空间等优点，且无需氧的作用,使用中应当注意与氧气的隔绝。
结语
通过对橡胶塑炼工艺的探讨，可以看出低温塑料得到的塑炼产品质量最好，因其主要依赖的是机械力作用，不受温度影响，能够满足更高的要求，但当对橡胶机械性能要求不高时，高温塑炼或者塑解剂塑炼也是可行的方法，能够提高塑炼的效率，应当根据实际使用情况进行合理的选择。
参考文献
[1]刘玉科.橡胶加工塑炼机理及方法探究[J].河南科技,2013,(13):33.
[2]邱艳舞,张安强,王炼石.丁苯橡胶/炭黑湿法预混胶的塑炼特性[J].高分子材料科学与工程,2016,(09):91-95.
[3]邓桂芳.橡胶塑炼行业发展趋势[J].化学工业,2015,(12):28-31.
[4]付平.块状橡胶连续塑炼机设计及其性能研究[J].青岛科技大学学报(自然科学版),2015,(02):194-198.
论文作者:袁潇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/14
标签：橡胶论文; 大分子论文; 生胶论文; 方法论文; 机械论文; 作用论文; 低温论文; 《基层建设》2017年第8期论文;