橡膠膠料的焦燒
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發布時間：
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致流動性下降、硬度增加的現象，嚴重影響后續成型工藝。以下從判定方法、成因分析及系統性解決方案進行闡述：
一、焦燒的判定方法
實驗室檢測
門尼粘度儀：
焦燒時間（T5、T10）：T5（粘度上升5個門尼值所需時間）＜3分鐘為高風險，T10＜10分鐘需預警。
門尼曲線斜率陡升表明焦燒傾向顯著。
硫化儀（RPA/MDR）：
最小轉矩（ML）異常升高或焦燒時間（ts1/t2）＜預定硫化時間的50%。
硫化曲線出現“平臺前移”現象。
生產現場判定
外觀檢測：膠料表面粗糙、有顆粒感或局部硬化。
加工性能：擠出機電流異常波動、壓延膠料邊緣開裂。
焦燒殘留：開煉機輥筒上殘留硬化膠粒或膠片無法包輥。
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劑（如Si69，用量1~2phr）阻斷酸性基團吸附。
炭黑選擇低結構品種（如N550替代N330），減少吸留促進劑。
2. 配方設計
問題：
硫化體系過激（如硫磺+超速促進劑TMTD組合）。
防焦劑（如CTP）用量不足或失效。
解決方案：
硫化體系優化：
主促進劑替換為次磺酰胺類（如CBS替代TMTD），延遲起硫點。
采用半有效硫化體系（硫磺1.5phr + 促進劑CZ 1.2phr + DTDM 0.8phr）。
防焦劑調控：
添加防焦劑CTP（0.1~0.3phr）或新型環保防焦劑PK-900（0.2~0.5phr）。
復配有機酸（如硬脂酸1.0phr）中和堿性促進劑活性。
3. 生產工藝控制
問題：
混煉溫度＞130℃且薄通次數不足，導致局部過熱。
膠料停放時間過長（＞7天），促進劑遷移富集。
解決方案：
混煉工藝：
密煉機冷卻水溫度≤50℃，排膠溫度控制（NR≤120℃，SBR≤140℃）。
分階段加料：生膠+填料→軟化劑→促進劑/硫磺（終煉階段最后加入）。
存儲管理：
膠料存放溫度≤25℃，濕度≤60%，優先使用新鮮膠料（＜72h）。
膠料表面覆蓋PE膜，隔離氧氣和濕氣。
4. 設備與操作優化
問題：
擠出機螺桿長徑比（L/D）過小，剪切生熱過高。
模具流道設計不合理，膠料滯留區域引發局部焦燒。
解決方案：
選用低溫擠出機（機筒溫度分三段：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
現象：密煉后排膠溫度達150℃，擠出時膠料表面開裂。
診斷：
硫化體系：硫磺2.0phr + TMTD 0.8phr（焦燒時間ts1=1.5min）。
填料：未改性白炭黑40phr，吸附促進劑。
改進方案：
硫化體系調整為：硫磺1.2phr + CBS 1.5phr + DTDM 0.6phr。
白炭黑添加Si69（1.5phr）并分兩段混煉。
密煉機轉速從60rpm降至40rpm，排膠溫度控制≤130℃。
結果：焦燒時間ts1延長至4.2min，擠出合格率從65%提升至92%。
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