块状橡胶连续混炼机理和方法的研究

混炼过程是橡胶等高分子材料加工中必需的也是最关键的环节。采用间歇式密炼机进行橡胶混炼是目前普遍采用的传统加工方法，混炼胶质量好，但能耗高。目前各国都在积极研发新的混炼方法。本项目针对这一难题拟在现有双螺杆连续混炼实验平台的基础上，研究块状橡胶连续混炼机理，研发新型高效低耗的块状橡胶连续混炼技术和方法，进行相关机构动力学研究，优化设计连续混炼技术集成系统。具体研究内容是：研究橡胶连续塑炼机理，优化现有橡胶塑炼实验平台的转子和机筒结构，获得特定形状的塑炼胶，实现喂料连续化；研究橡胶连续混炼机理，利用双螺杆连续混炼实验平台，根据机构动力学原理，进行机筒和复合机构转子结构的优化设计，实现机械系统的连续混炼及强力剪切物料的功能；研究炭黑及小料自动供给技术，以保证配比一致；最后通过理论、试验研究和结构形式不断优化，获得混炼性能良好、高效低耗、具有自主知识产权的块状橡胶连续混炼技术及方法。

混炼过程是橡胶等高分子材料加工中必需的也是最关键的环节。采用间歇式密炼机进行橡胶混炼是目前普遍采用的传统加工方法，混炼胶质量不稳定，且能耗高。目前各国都在积极研发新的混炼方法。本项目针对这一难题发明了块状橡胶连续混炼方法，并对其混炼机理进行了系统研究，研发出了新型高效低耗的块状橡胶连续混炼技术及装备。. 具体研究内容如下：. （1）研究了块状橡胶连续塑炼机理，研发出了新型的连续塑炼机及塑炼技术，获得特定形状的塑炼胶，实现喂料连续化。. （2）研究了块状橡胶连续混炼机理，根据机构动力学原理，研发出了适合块状橡胶连续混炼加工的强剪切、高分散混炼用的新型复合结构转子、机筒以及各运转部件的机构。. （3）研究了炭黑及小料自动供给技术，研发出了小料自动称量供料系统，以保证配比一致。. （4）运用计算机图形学、有限元分析软件等，对连续混炼过程及小料自动称量系统的物料输送过程进行了动态模拟；并根据模拟分析的结果，优化了高效、低能耗、强剪切、适合不同胶料配方的块状橡胶连续混炼技术和方法。. （5）进行了块状橡胶等聚合物共混物多种配方和工艺条件的连续混炼实验研究；实验结果表明，与传统密炼机相比，连续混炼转子结构为Ⅲ型复合结构形式、转速为30r/min、机筒温度为80℃时，连续混炼工艺可降低能耗20%左右，产能提高200%~210%，且连续混炼胶的质量稳定性优异。. （6）最后根据系统的实验结果对连续混炼机结构形式进行优化，实现了块状橡胶等各种材料的最佳的连续混炼，保证了混炼胶质量的稳定性，形成了具有自主知识产权的块状橡胶连续混炼技术。. 本项目研究出的块状橡胶连续混炼技术及方法，可提高生产效率，消除了由密炼机间歇混炼方式造成的各批次胶料之间的性能差异，可提高产品质量，减轻工人的劳动强度，减少环境污染，降低生产成本。这对促进我国橡胶工业，特别是轮胎工业快速发展，赶超世界先进水平都具有非常重要的意义。