橡膠膠料的焦燒

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發(fā)布時(shí)間：

2025-03-14

橡膠膠料的焦燒

 

      橡膠膠料的焦燒（Scorching）是指膠料在加工過程中因過早硫化而導(dǎo)致流動(dòng)性下降、硬度增加的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響后續(xù)成型工藝。以下從判定方法、成因分析及系統(tǒng)性解決方案進(jìn)行闡述：

一、焦燒的判定方法    

實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)

門尼粘度儀：

焦燒時(shí)間（T5、T10）：T5（粘度上升5個(gè)門尼值所需時(shí)間）＜3分鐘為高風(fēng)險(xiǎn)，T10＜10分鐘需預(yù)警。

門尼曲線斜率陡升表明焦燒傾向顯著。

硫化儀（RPA/MDR）：

最小轉(zhuǎn)矩（ML）異常升高或焦燒時(shí)間（ts1/t2）＜預(yù)定硫化時(shí)間的50%。

硫化曲線出現(xiàn)“平臺(tái)前移”現(xiàn)象。

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)判定

外觀檢測(cè)：膠料表面粗糙、有顆粒感或局部硬化。

加工性能：擠出機(jī)電流異常波動(dòng)、壓延膠料邊緣開裂。

焦燒殘留：開煉機(jī)輥筒上殘留硬化膠?；蚰z片無法包輥。

二、焦燒成因與解決方案    

1. 材料因素    

問題：

生膠門尼粘度過高（如高乙烯基BR的門尼ML(1+4)＞60）。

高活性填料（如白炭黑未充分改性）吸附促進(jìn)劑，延遲硫化但加劇局部焦燒。

解決方案：

生膠選擇：

采用低門尼橡膠（如門尼ML(1+4)=40~50的EPDM）。

并用部分充油橡膠（如充油SBR 1712）降低體系粘度。

填料處理：

白炭黑添加硅烷偶聯(lián)劑（如Si69，用量1~2phr）阻斷酸性基團(tuán)吸附。

炭黑選擇低結(jié)構(gòu)品種（如N550替代N330），減少吸留促進(jìn)劑。

2. 配方設(shè)計(jì)    

問題：

硫化體系過激（如硫磺+超速促進(jìn)劑TMTD組合）。

防焦劑（如CTP）用量不足或失效。

解決方案：    

硫化體系優(yōu)化：

主促進(jìn)劑替換為次磺酰胺類（如CBS替代TMTD），延遲起硫點(diǎn)。

采用半有效硫化體系（硫磺1.5phr + 促進(jìn)劑CZ 1.2phr + DTDM 0.8phr）。

防焦劑調(diào)控：

添加防焦劑CTP（0.1~0.3phr）或新型環(huán)保防焦劑PK-900（0.2~0.5phr）。

復(fù)配有機(jī)酸（如硬脂酸1.0phr）中和堿性促進(jìn)劑活性。

 

3. 生產(chǎn)工藝控制    

問題：

混煉溫度＞130℃且薄通次數(shù)不足，導(dǎo)致局部過熱。

膠料停放時(shí)間過長（＞7天），促進(jìn)劑遷移富集。

解決方案：

混煉工藝：

密煉機(jī)冷卻水溫度≤50℃，排膠溫度控制（NR≤120℃，SBR≤140℃）。

分階段加料：生膠+填料→軟化劑→促進(jìn)劑/硫磺（終煉階段最后加入）。

存儲(chǔ)管理：

膠料存放溫度≤25℃，濕度≤60%，優(yōu)先使用新鮮膠料（＜72h）。

膠料表面覆蓋PE膜，隔離氧氣和濕氣。

4. 設(shè)備與操作優(yōu)化    

問題：

擠出機(jī)螺桿長徑比（L/D）過小，剪切生熱過高。

模具流道設(shè)計(jì)不合理，膠料滯留區(qū)域引發(fā)局部焦燒。

解決方案：

選用低溫?cái)D出機(jī)（機(jī)筒溫度分三段：50℃/60℃/70℃）。

模具流道增加錐度（5°~8°）并拋光，減少死角和摩擦熱。

         

三、典型案例分析    

案例：NBR擠出膠料焦燒

現(xiàn)象：密煉后排膠溫度達(dá)150℃，擠出時(shí)膠料表面開裂。

診斷：

硫化體系：硫磺2.0phr + TMTD 0.8phr（焦燒時(shí)間ts1=1.5min）。

填料：未改性白炭黑40phr，吸附促進(jìn)劑。

改進(jìn)方案：

硫化體系調(diào)整為：硫磺1.2phr + CBS 1.5phr + DTDM 0.6phr。

白炭黑添加Si69（1.5phr）并分兩段混煉。    

密煉機(jī)轉(zhuǎn)速從60rpm降至40rpm，排膠溫度控制≤130℃。

結(jié)果：焦燒時(shí)間ts1延長至4.2min，擠出合格率從65%提升至92%。

 

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