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橡膠的塑煉與化學塑解劑

來源: 時間:2022-04-20 09:12:37 瀏覽次數(shù):

由于大多數(shù)的商品天然橡膠和一部分合成橡膠的分子量較大,這種大(長)分子結構使得粘度太大而難于加工,不適應橡膠的混煉、壓延、壓出、模壓等工藝的需要。為了改善橡膠的加工性能,就必需適當降低橡膠的分子量,增加橡膠的可塑度(降低粘度)。  
塑煉是橡膠加工的一個工序,是通過機械應力、熱、氧或加入某些化學助劑等方式,使橡膠由強韌的高彈性狀態(tài)轉變?yōu)槿彳浀乃苄誀顟B(tài)的過程。塑煉過程是使橡膠大分子鏈斷裂,分子鏈由長變短降低生膠分子量和粘度以提高其可塑性,并獲適當?shù)牧鲃有裕詽M足混煉和成型進一步加工的需要。從而使得:
1、填料和配合劑更容易分散;
2、較低溫度下的擠出、壓延和成型加工性能得到改善;
3、膠料成型粘合性得到改善;
4、與低粘度的合成膠的共混更容易進行。
在塑煉過程中導致大分子鏈斷裂的因素主要有兩個:一是機械破壞作用;二是熱氧化降解作用。低溫塑煉時,主要是由于機械破壞作用,大分子在強烈的機械力作用下發(fā)生斷鏈;高溫塑煉時,熱氧化降解作用占主導地位。
塑煉可分為機械塑煉法和化學塑煉法。機械塑煉法主要是通過開放式煉膠機、密閉式煉膠機和螺桿塑煉機等的機械破壞作用?;瘜W塑煉法是指在進行機械塑煉的同時加入化學塑解劑,借助化學增塑劑的作用引發(fā)并促進大分子鏈斷裂,提高塑煉的效率。
十九世紀二十年代,Hancock發(fā)現(xiàn)通過機械剪切,可以降低橡膠的分子量加大橡膠的可塑性(后來稱為“塑煉”)。
Busse和Cotton分別在1932年和1931年獨立地發(fā)現(xiàn)在這種“塑煉”過程中氧是必須的。
1940年,Kaugman和Eyring提出低溫塑煉是橡膠聚合物主鏈的C-C鍵直接斷裂形成游離基:
R—R 2R·
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1952年Pike和Watson提出了力化學機理:
——當溫度升高時粘度下降,而使得在給定的剪切速率下,導致鏈斷裂的剪切應力下降,故其溫度系數(shù)是負值;
——當天然橡膠的分子量低于70000時,平均分子量即難于再降低,還是因為分子量低則粘度降低,不能產生足夠的應力。
——在無氧的情況下,斷裂所產生的游離基可能會重新結合或者出現(xiàn)鏈轉移反應,因而分子量沒有多大變化。

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