密炼机混炼的过程

密炼机混炼历程分湿润、分散及捏炼三个阶段。这三个阶段可以用混炼时测得的电机负荷功率曲线加以分析。

密炼时容积、功率和温度的变化曲线图

a-加入配合剂，落下上顶栓；b-上顶栓稳定；c-功率低值；

d-功率二次峰值；e-排料；f-过炼及温度平坦

密炼机混炼历程随混炼时间的增加，功分出现两次峰值（ b 点及 d 点），胶料温度不断上升，容积从 a 点之后不断下降。这就从本质上反映了橡胶和配合剂混合的全过程。

湿润阶段，当密炼机中加入全部配合剂开始混炼后， 功率曲线随即上升，然后下降。从功率曲线开始上升至下降达到第一个低峰时（ c 点），所经历的混炼过程称为湿润阶段，其所对应的时间为湿润时间。在这个阶段中混炼主要表现在橡胶和炭黑混合成为一个整体。

当开始混炼时（ a 点）由于所加入的炭黑中存有大量空隙，吸附大量空气，总容积很大，约超过装料容积的30%，上顶栓的压力和混炼作用力使胶料的容积迅速减小，上顶栓落在最低位置，功率曲线出现第一次高峰（ b 点）。之后，随着橡胶逐渐渗入到炭黑凝聚体的空隙之中，胶料容积继续下降，功率曲线也随之下降。当功率曲线下降到最低点时，表明橡胶已充分湿润了炭黑颗粒表面，与炭黑混合成为一个整体，变成了包容橡胶，湿润阶段结束。此时，胶料容积也即趋于稳定。

分散阶段，混炼继续进行，功率曲线由 c 点开始再次上升至第二个高峰（ d 点）的阶段称为分散阶段。此阶段的混炼作用主要是通过密炼机转子凸棱和室壁间产生的剪切作用，使炭黑凝聚体进步搓碎变细，分散到生胶中，并进一步与生胶结合生成结合橡胶。由于搓碎炭黑凝聚体消耗能量，结合橡胶的生成使胶料弹性渐增，所以功率曲线回升。另一方面，在炭黑凝聚体被搓开、分散之前，对胶料流动性来说，包容橡胶分子也起着炭黑的作用，因而炭黑的有效体积分数增大，胶料黏度变大。随着炭黑凝聚体被逐渐分开，炭黑有效体积分数逐渐减小，所以胶料黏度逐渐下降。当黏度下降至使剪切应力与炭黑颗粒内聚力相平衡时，即功率曲线表现出最大值时，可认为是分散过程的终结。

捏炼阶段，功率曲线上 d 点以后的阶段称为捏炼阶段或塑化阶段。在此阶段中，配合剂的分散已基本完成，继续混炼可进一步增进胶料的均化程度，但也会导致胶料受力发生化学降解而使胶料的黏度继续降低，因此功率曲线缓慢下降。这个过程对于天然橡胶尤为明显。在整个混炼过程中，由于挤压、摩擦和剪切作用，胶料温度不断上升。只是在功率最低值（ c 点）前后上升暂时缓慢，在超过第二功率峰值后，则上升到平衡值。

在上述过程中，主要的混炼作用集中在前两个阶段。判断一种生胶混炼性能的优劣，常以被混炼到均匀分散所需的时间来衡量。一般以混炼时间----功率图上出现第二功率峰的时间作为分散终结时间，称为炭黑混入时间（ BIT 值），此值越小，表示混炼越容易。有时第二功率峰值较为平坦， BIT 值不易精确测定，亦可用测定混炼胶的挤出物达到最大膨胀值的时间来表征炭黑----生胶的混炼性能。这种表示法更为精确，当混炼进行到分散阶段的终点时，胶料的压出膨胀值上升到最高。这是因为此时胶料黏度降低到较小值，胶料经压出后，松弛时间变短，因此立即表现出最大的膨胀值。