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橡胶的塑炼与化学塑解剂

来源: 时间:2022-04-20 09:12:37 浏览次数:

由于大多数的商品天然橡胶和一部分合成橡胶的分子量较大,这种大(长)分子结构使得粘度太大而难于加工,不适应橡胶的混炼、压延、压出、模压等工艺的需要。为了改善橡胶的加工性能,就必需适当降低橡胶的分子量,增加橡胶的可塑度(降低粘度)。  
塑炼是橡胶加工的一个工序,是通过机械应力、热、氧或加入某些化学助剂等方式,使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。塑炼过程是使橡胶大分子链断裂,分子链由长变短降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性,并获适当的流动性,以满足混炼和成型进一步加工的需要。从而使得:
1、填料和配合剂更容易分散;
2、较低温度下的挤出、压延和成型加工性能得到改善;
3、胶料成型粘合性得到改善;
4、与低粘度的合成胶的共混更容易进行。
在塑炼过程中导致大分子链断裂的因素主要有两个:一是机械破坏作用;二是热氧化降解作用。低温塑炼时,主要是由于机械破坏作用,大分子在强烈的机械力作用下发生断链;高温塑炼时,热氧化降解作用占主导地位。
塑炼可分为机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法主要是通过开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机等的机械破坏作用。化学塑炼法是指在进行机械塑炼的同时加入化学塑解剂,借助化学增塑剂的作用引发并促进大分子链断裂,提高塑炼的效率。
十九世纪二十年代,Hancock发现通过机械剪切,可以降低橡胶的分子量加大橡胶的可塑性(后来称为“塑炼”)。
Busse和Cotton分别在1932年和1931年独立地发现在这种“塑炼”过程中氧是必须的。
1940年,Kaugman和Eyring提出低温塑炼是橡胶聚合物主链的C-C键直接断裂形成游离基:
R—R 2R·
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1952年Pike和Watson提出了力化学机理:
——当温度升高时粘度下降,而使得在给定的剪切速率下,导致链断裂的剪切应力下降,故其温度系数是负值;
——当天然橡胶的分子量低于70000时,平均分子量即难于再降低,还是因为分子量低则粘度降低,不能产生足够的应力。
——在无氧的情况下,断裂所产生的游离基可能会重新结合或者出现链转移反应,因而分子量没有多大变化。

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