橡胶胶料的焦烧
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发布时间：
2025-03-14
橡胶胶料的焦烧
橡胶胶料的焦烧（Scorching）是指胶料在加工过程中因过早硫化而导致流动性下降、硬度增加的现象，严重影响后续成型工艺。以下从判定方法、成因分析及系统性解决方案进行阐述：
一、焦烧的判定方法
实验室检测
门尼粘度仪：
焦烧时间（T5、T10）：T5（粘度上升5个门尼值所需时间）＜3分钟为高风险，T10＜10分钟需预警。
门尼曲线斜率陡升表明焦烧倾向显著。
硫化仪（RPA/MDR）：
最小转矩（ML）异常升高或焦烧时间（ts1/t2）＜预定硫化时间的50%。
硫化曲线出现“平台前移”现象。
生产现场判定
外观检测：胶料表面粗糙、有颗粒感或局部硬化。
加工性能：挤出机电流异常波动、压延胶料边缘开裂。
焦烧残留：开炼机辊筒上残留硬化胶粒或胶片无法包辊。
二、焦烧成因与解决方案
1. 材料因素
问题：
生胶门尼粘度过高（如高乙烯基BR的门尼ML(1+4)＞60）。
高活性填料（如白炭黑未充分改性）吸附促进剂，延迟硫化但加剧局部焦烧。
解决方案：
生胶选择：
采用低门尼橡胶（如门尼ML(1+4)=40~50的EPDM）。
并用部分充油橡胶（如充油SBR 1712）降低体系粘度。
填料处理：
白炭黑添加硅烷偶联剂（如Si69，用量1~2phr）阻断酸性基团吸附。
炭黑选择低结构品种（如N550替代N330），减少吸留促进剂。
2. 配方设计
问题：
硫化体系过激（如硫磺+超速促进剂TMTD组合）。
防焦剂（如CTP）用量不足或失效。
解决方案：
硫化体系优化：
主促进剂替换为次磺酰胺类（如CBS替代TMTD），延迟起硫点。
采用半有效硫化体系（硫磺1.5phr + 促进剂CZ 1.2phr + DTDM 0.8phr）。
防焦剂调控：
添加防焦剂CTP（0.1~0.3phr）或新型环保防焦剂PK-900（0.2~0.5phr）。
复配有机酸（如硬脂酸1.0phr）中和碱性促进剂活性。
3. 生产工艺控制
问题：
混炼温度＞130℃且薄通次数不足，导致局部过热。
胶料停放时间过长（＞7天），促进剂迁移富集。
解决方案：
混炼工艺：
密炼机冷却水温度≤50℃，排胶温度控制（NR≤120℃，SBR≤140℃）。
分阶段加料：生胶+填料→软化剂→促进剂/硫磺（终炼阶段最后加入）。
存储管理：
胶料存放温度≤25℃，湿度≤60%，优先使用新鲜胶料（＜72h）。
胶料表面覆盖PE膜，隔离氧气和湿气。
4. 设备与操作优化
问题：
挤出机螺杆长径比（L/D）过小，剪切生热过高。
模具流道设计不合理，胶料滞留区域引发局部焦烧。
解决方案：
选用低温挤出机（机筒温度分三段：50℃/60℃/70℃）。
模具流道增加锥度（5°~8°）并抛光，减少死角和摩擦热。
三、典型案例分析
案例：NBR挤出胶料焦烧
现象：密炼后排胶温度达150℃，挤出时胶料表面开裂。
诊断：
硫化体系：硫磺2.0phr + TMTD 0.8phr（焦烧时间ts1=1.5min）。
填料：未改性白炭黑40phr，吸附促进剂。
改进方案：
硫化体系调整为：硫磺1.2phr + CBS 1.5phr + DTDM 0.6phr。
白炭黑添加Si69（1.5phr）并分两段混炼。
密炼机转速从60rpm降至40rpm，排胶温度控制≤130℃。
结果：焦烧时间ts1延长至4.2min，挤出合格率从65%提升至92%。
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