一、混煉過程的“加料順序”
眾所周知,混煉是橡膠制品重要的加工歷程,奇怪的是,關(guān)于混煉過程中配合劑的加料順序,文獻資料中卻相對“模糊”,通常顯現(xiàn)的是“人云亦云”、“照抄可也”的狀況。或許,因為它有時也恰恰是“保密內(nèi)容”。實踐中,許多配方,對“加料順序”“相對不必嚴謹”,“無招勝有招”、“糊涂煉膠”倒也“生產(chǎn)正常”;但又無可否認,有不少配方,若不注重“加料順序”,煉不出合乎要求的混煉膠,有損后續(xù)工序的加工,生產(chǎn)不出“合格產(chǎn)品”。下面僅就開煉機混煉舉幾個例證。至于“原因”或“理由”,不想多加評說,留給讀者“體會與思考”。
例1(NR炭黑膠)/(汽門嘴)黃銅直接粘合
a)NR薄通達到(某個)塑煉膠可塑度,然后才加入炭黑,按步混煉,粘接力附膠量皆達標(biāo),測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定。
b)NR薄通,在未達到要求的塑煉膠可塑度時便加入炭黑混煉,即使隨后再通過薄通母煉膠使之先達到a)法混煉膠的可塑度(總能耗比a)法多近一倍),然后按步混煉,也難以達到a)法的粘接效果,數(shù)據(jù)亦相當(dāng)分散。
b)法中,NR過早同炭黑借助混煉而“結(jié)合”,使大分子鏈更難“斷裂”,損害了流動性,損害粘接效果。
例2(CR/炭黑)膠/黃銅直接粘合
CR已薄通達到所要求的可塑度,然后
注:如果薄通塑煉時加入少量“轉(zhuǎn)型劑FH21O”,促使CR構(gòu)型轉(zhuǎn)化,塑煉更快,效果更佳。
a)加完(炭黑/白炭黑)之類填料并適當(dāng)捏煉之后才加入“直接粘合劑SW”,非均勻扯離粘接強度超過6MPa(最高可達到或超過1OMPa),附膠100%。
b)先加“粘合劑SW”然后加入(炭黑/白炭黑),極端的情況便是非均勻扯離粘接強度不足1MPa,附膠近于O%。
b)法中,炭黑、白炭黑吸附“粘合劑SW”,或相互接觸、反應(yīng),使之過早地消耗,大大失去粘接效力。
例3低硬度橡膠制品
對于常常借助“高油量”獲取“低硬度”(如邵爾A30°)的橡膠制品,先加填料/最后慢慢加油的方法(后加油法),往往比其它方法(例如,填料/油拌均同加,填料與油間隔或分批加入)煉得均勻,物機性能好,數(shù)據(jù)也比較集中。至少,制品的表觀狀況,合模線處出現(xiàn)“爛邊”的情況皆大大改善。低硬度(32°±3°)/高撕裂強度(大于45kN/m)的NR制品,采用這種混煉方法才能達標(biāo)且有穩(wěn)定的測試數(shù)據(jù);實踐證明,對于“低硬度/均勻細密微孔”海綿,“后加油法”也是行之有效的煉膠方法。
2005年年會作為“反向思維”例子提過的“后充膠法”,同樣是這類“高油量/低硬度”橡膠制品的一種有效混煉方法。高粘度利于獲取大的剪切力,有助填料分散。
例4高門尼粘度EPDM為主材的橡膠制品
對于高門尼粘度EPDM(例如荷蘭DSM的8340A,ML125℃值為80;拜耳EPT9650,ML12℃值為94)為主材的配方混煉,除高輥溫外,先(全部或適量)加油,調(diào)低粘度之后才小量分批加入炭黑,比之常見的(炭黑/油拌勻同加或間隔或分批加入)混煉方法,可獲得相對優(yōu)越、相對穩(wěn)定的力學(xué)性能。
適度先降低粘度,有利于對填料的潤濕,有利于填料混入與均勻分散。
例5含(白炭黑/偶聯(lián)劑)與炭黑的低硬度(40°)IIR制品
調(diào)好輥距、輥溫,IIR包輥并適度捏煉之后:
a)(白炭黑/偶聯(lián)劑)小量,慢慢加入,逐步加大每次的“加入量”,每加完一批次,都要適量多煉一段時間,加完之后,左右割膠回?zé)?,然后才加炭黑,所得混煉膠不僅“斷面油潤有光澤”、柔韌有力、流動性好,而且硫化制品亦表面光潔,無“小氣泡”,合模線處“爛邊”減少以至消除。
b)方法同a),但(白炭黑/偶聯(lián)劑)開始時加料過快,加入量過多,甚至,如
c)先加炭黑,隨后加(白炭黑/偶聯(lián)劑),b)法與c)法皆難獲得a)法的效果。
應(yīng)該注意,IIR對不同類填料之間相互作用強度不盡相同,必然影響混煉效果。
例6(NR/BR/炭黑)混煉膠
并用膠的炭黑加入方法(如,先摻后混,NR沖稀法、BR沖稀法、母煉膠摻合法)不同,所得混煉膠的加工性能、成品性能會有很不相同,這方面的國內(nèi)外文獻相當(dāng)多。NR、BR對炭黑的親和力不同,應(yīng)依據(jù)所需要的(主要)性能(組合),選取合適的“炭黑加入方法”。借助不同的炭黑加入法,調(diào)整炭黑在不同膠相中的分布,并達到均勻分散,獲取不盡相同的性能水平(或性能的平衡)。
例如,求耐疲勞,炭黑大部分或全部先加入NR中,適度煉膠后才加入BR進行后續(xù)混煉(BR沖稀法),耐疲勞性能明顯優(yōu)于其它三種方法,而且相對節(jié)省混煉時間。
總之,領(lǐng)悟與掌握“橡膠、配合劑相互之間的相互作用”,以及它對加工性能、物機性能、制品質(zhì)量的效應(yīng),在實踐中印證、調(diào)整,有助于恰宜地確認混煉過程的“加料順序”。