【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶复合材料成型加工，尤其涉及一种脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法及设备。
技术介绍
1、橡胶复合材料因独特的高弹性而被广泛应用于交通运输、航空航天、海洋装备、建筑行业、电子电器等领域，使得橡胶工业成为国民经济的基础产业。橡胶复合材料的混炼是极其复杂的物理化学变化过程。目前橡胶加工业普遍采用分阶段、分工序及分批次的间歇式混炼工艺，存在混炼周期长、劳动强度大、生产效率低、环境易污染、单位能耗大、批次均一性差等缺点。随着能源问题的日益突出和高性能橡胶制品的迫切需求，研发高效率、低能耗、连续性的橡胶混炼加工革新技术和装备迫在眉睫。目前国内外少许橡机制造企业通过串联组合现有间歇式混炼设备实现了橡胶混炼过程的部分工序连续混炼，但其本质仍然是以强剪切形变流场为主导的间歇式混炼方式，没有从混合混炼原理上进行颠覆性的创新。以剪切形变流场为主导的橡胶混炼设备为了获得纳米填料均匀分散分布的混炼胶不得不延长混炼时间、增加混炼工序，从而导致加工效率低、能耗高、橡胶分子链断链严重，然而过多的降低橡胶分子量会损害橡胶制品的物理机械性能。因此开发橡胶混炼新技术和装备，革新现有以剪切形变流场为主导的加工原理，突破现存橡胶混炼加工技术瓶颈，发展高性能橡胶复合材料高效连续混炼制备新技术和新装备。
2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前橡胶加工业普遍采用分阶段、分工序及分批次的间歇式混炼工艺，存在混炼周期长、劳动强度大、生产效率低、环境易污染、单位能耗大、批次均一性差等缺点。
技术实现思路b>
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法及设备，利用失重式喂料技术实现橡胶复合材料各组分的连续加料，再利用混炼设备的脉动正应力作用实现橡胶复合材料的高效、低温、连续混炼，进而有效解决橡胶复合材料现有加工技术难点。
2、本专利技术是这样实现的，一种脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，利用连续喂料技术将橡胶复合材料的基体胶、填料、增塑剂、防老剂、硫化剂、促进剂等各组分分成三组以上分别由一个或多个喂料口按照配比喂入连续混炼设备中；两个偏心拓扑螺杆在连续混炼设备中进行由内而外的异向旋转，两者彼此啮合，对橡胶复合材料施加脉动正应力作用，从而对橡胶复合材料进行塑化、混炼、输运和挤出；橡胶复合材料在脉动正应力作用下体积不断地被压缩释放，从而迫使橡胶复合材料的各组分能够快速在橡胶基体中分散和分布混合，可极大提高热质传递效率；拓扑螺杆的偏心旋转还能够极大弱化加工过程中的剪切作用力，避免过高的剪切生热，使橡胶复合材料处于低温混炼。
3、进一步，橡胶复合材料的配方组成包括：100份橡胶基体，10-70份填料，1-20份增塑剂，1-10份防老剂，0.5-5份硫化剂，1-15份促进剂。
4、进一步，橡胶复合材料的橡胶基体包括但不限于天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶等天然或合成橡胶中的一种或一种以上，形状为块状或颗粒状。
5、进一步，填料为炭黑、白炭黑、蒙脱土、石墨、碳酸钙、碳酸镁、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维等中的一种或一种以上，形状为粉状或纤维状；增塑剂包括但不限于环氧大豆油、石蜡、硬脂酸、树脂，形状为颗粒状、粉状或液体状；硫化剂包括但不限于硫磺或过氧化物，为粉状；防老剂包括但不限于防老剂rd、防老剂d、防老剂mb等，形状为粉末状或颗粒状；促进剂包括但不限于氧化锌、促进剂dz、促进剂dm、促进剂tmtd等，形状为粉末状。
6、进一步，施加在橡胶复合材料连续混炼过程中的脉动正应力大小随不同橡胶复合材料的橡胶基体粘度以及填料和增塑剂含量不同有所变化，最大压力范围为0.1～60mpa。
7、本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼设备，包括动力传动系统、喂料系统、挤压系统、温控系统以及物料前处理系统，挤压系统由两根螺杆和机筒所组成，其特征在于：螺杆外表面为连续变化的拓扑结构，由螺旋段和平直段所组成，横截面为偏心圆，机筒内部开设“∞”形光孔，其上开设有三级喂料口和一个脱挥口，两螺杆安装于机筒内孔中，且彼此啮合，异向旋转；动力传动系统由电机、联轴器和动力分配器所组成，其特征在于：电机通过联轴器将动力输入到动力分配器，动力分配器的输出轴有两根，两根输出轴所输出的转速相同、旋向相反，两根螺杆与动力分配器的两输出轴相连；喂料系统由第一喂料机、第二喂料机、第三喂料机、第四喂料机以及第五喂料机所组成，其特征在于第一喂料机、第二喂料机和第三喂料机的出料口位于机筒第一喂料口的上方，第五喂料机的出料口与机筒第二喂料口相连接，第四喂料机的出料口位于机筒第三喂料口的上方，温控系统由模温机、机筒内部温控介质流道、冷却水套和工业冷水机等组成，机筒内部开设流道，模温机与机筒内流道相连通，在机筒外周靠近挤出口位置安装有冷却水套，冷却水套与工业冷水机相连；物料前处理系统由破碎机和粉料混合机所组成，破碎机位于第一喂料机的前端工序，粉料混合机位于第三喂料机的前端工序。
8、进一步，电机与动力分配器通过联轴器进行连接；机筒通过法兰盘固定连接在动力分配器上；两根螺杆与动力分配器的两输出轴通过花键进行连接。
9、进一步，第一喂料机、第二喂料机、第三喂料机和第四喂料机均采用螺杆喂料机，且均为失重式喂料方式；第五喂料机为齿轮泵、隔膜泵或蠕动泵中的一种，也可采用失重式喂料方式。
10、进一步，螺杆转速范围为0～200转/分钟，温控系统控温范围为25～150℃，温控精度为±2℃。
11、进一步，工作过程包括以下步骤：
12、(1)将块状橡胶基体由破碎机破碎成颗粒状，再投入到第一喂料机的喂料斗内；将一种填料或填料的一部分投入到中第二喂料机的料斗中；将粉状或颗粒状增塑剂、硫化剂、防老剂、促进剂等组分由粉料混合机混匀后形成混合粉料，再将该混合粉料投入到第三喂料机的料斗中；将一种填料或填料的剩余部分投入到第四喂料机的料斗中；将液体组分投入到第五喂料机的储料仓中；
13、(2)设定第一螺杆和第二螺杆的转速，依次启动第一喂料机、第二喂料机、第三喂料机和第五喂料机，分别将橡胶基体、部分填料、增塑剂、硫化剂、防老剂、促进剂以及液体组分喂入机筒内，进行塑化、混炼和输运；
14、(3)待物料被输运至第三喂料口处时，再启动第四喂料机，将剩余填料喂入机筒内；在第一螺杆和第二螺杆的啮合转动下，物料不断受到螺杆与机筒之间以及两螺杆之间对其施加的脉动正应力作用，从而快速完成塑化、混合。
15、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
16、第一，本专利技术提出的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法及设备，通过设置物料前处理系统和连续喂料系统能够实现橡胶复合材料所有组分按照配比连续在线加注到基于脉动正应力作用的挤出机，胶料在挤出机内两彼此啮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，利用连续喂料技术将橡胶复合材料的基体胶、填料、增塑剂、防老剂、硫化剂、促进剂各组分分成三组以上分别由一个或多个喂料口按照配比喂入连续混炼设备中；
2.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，橡胶复合材料的配方组成包括：100份橡胶基体，10-70份填料，1-20份增塑剂，1-10份防老剂，0.5-5份硫化剂，1-15份促进剂。
3.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，橡胶复合材料的橡胶基体包括但不限于天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶天然或合成橡胶中的一种或一种以上，形状为块状或颗粒状。
4.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，填料为炭黑、白炭黑、蒙脱土、石墨、碳酸钙、碳酸镁、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或一种以上，形状为粉状或纤维状；增塑剂包括但不限于环氧大豆油、石蜡、硬脂酸、树脂，形状为颗粒状、粉状或液体状；硫化剂包括但不
5.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，施加在橡胶复合材料连续混炼过程中的脉动正应力大小随不同橡胶复合材料的橡胶基体粘度以及填料和增塑剂含量不同有所变化，最大压力范围为0.1～60MPa。
6.一种实现如权利要求1～5任意一项所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼设备，其特征在于，包括动力传动系统、喂料系统、挤压系统、温控系统以及物料前处理系统；
7.如权利要求6所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼设备，其特征在于，电机与动力分配器通过联轴器进行连接；机筒通过法兰盘固定连接在动力分配器上；两根螺杆与动力分配器的两输出轴通过花键进行连接。
8.如权利要求6所述的脉动正应力作用的橡胶复合料连续混炼设备，其特征在于，第一喂料机、第二喂料机、第三喂料机和第四喂料机均采用螺杆喂料机，且均为失重式喂料方式；第五喂料机为齿轮泵、隔膜泵或蠕动泵中的一种，也可采用失重式喂料方式。
9.如权利要求6所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼设备，其特征在于，螺杆转速范围为0～200转/分钟，温控系统控温范围为25～150℃，温控精度为±2℃。
10.如权利要求6所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼设备，其特征在于，工作过程包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，利用连续喂料技术将橡胶复合材料的基体胶、填料、增塑剂、防老剂、硫化剂、促进剂各组分分成三组以上分别由一个或多个喂料口按照配比喂入连续混炼设备中；
2.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，橡胶复合材料的配方组成包括：100份橡胶基体，10-70份填料，1-20份增塑剂，1-10份防老剂，0.5-5份硫化剂，1-15份促进剂。
3.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，橡胶复合材料的橡胶基体包括但不限于天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶天然或合成橡胶中的一种或一种以上，形状为块状或颗粒状。
4.如权利要求1所述的脉动正应力作用的橡胶复合材料连续混炼方法，其特征在于，填料为炭黑、白炭黑、蒙脱土、石墨、碳酸钙、碳酸镁、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或一种以上，形状为粉状或纤维状；增塑剂包括但不限于环氧大豆油、石蜡、硬脂酸、树脂，形状为颗粒状、粉状或液体状；硫化剂包括但不限于硫磺或过氧化物，为粉状；防老剂包括但不限于防老剂rd、防老剂d、防老剂mb，形状为粉末状或颗粒状；促进剂包括但不限于氧化锌、促进剂dz、促进剂dm、促进剂tmtd，形状为粉末状。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。