橡胶与塑料虽同属于高分子材料,但前者与后者不同,不加任何早配合剂的纯橡胶制品用途极少,因而必须在橡胶中加补强剂、促进剂等多种原料混炼在一起,制成各种橡胶制品来满足不同性能和用途的需求。
橡胶制品的第一道工序就是混炼。混炼就是将橡胶、炭黑、氧化剂等各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的工艺过程。混炼效果的好坏,直接影响橡胶制品的使用性能和寿命。混炼的两个重要考核指标:一是,混炼胶的质量,能满足制品的性能和后续加工工序的要求;二是,降低单位能耗,混炼加工中消耗了橡胶制品全部加工过程中的40%~50%能源。
汪传生介绍,最早的混炼设备是开炼机,效率低、质量差。后来发明了密炼机,生产效率和混炼胶质量都有大幅度提高。由于它是在开炼机的基础上发展起来的,保留了前后转子有速比的特征。因转子之间存在速比,加之转子结构特征,造成同一车胶温差较大,胶料混炼质量不均匀,单位能耗高。
为了达到降低能耗、提高产量和质量的优化混炼目标,汪传生带领团队埋头攻关,终于研发出了同步转子密炼机。除了两个转子的速度一样外,更重要的是转子结构完全不同于异步转子,提出了相位角的概念,发现了在混炼过程中拉伸变形与剪切变形同等重要,改变了已有混炼理论中只强调剪切变形重要性的传统观念,建立起了同步转子密炼机混炼机理和理论。他与企业合作,开发了成套技术及装备,实现了产业化并获得广泛应用。与传统技术相比,炼胶温度降低20℃~25℃,生产效率提高15%~20%,单位能耗降低10%~15%,显著提高了混炼胶炭黑分散度、均匀性及物理机械性能和对混炼物料的适应性。
从“六五”开始,青岛科技大学就成立了混炼工程实验室,该实验室一直作为化工部密炼机转子研究实验基地,2012年被中石化联合会评为“混炼工程”国内唯一的行业重点实验室。
汪传生团队积极进取,不断创新,近年来发明了适合块状橡胶连续混炼机、混炼挤出一体机和串联式连续密炼机。特别是串联式连续密炼机是把密炼机和连续混炼有机结合在一起,通过密炼机解决了目前连续混炼机难以解决的各种物料的连续称量难题,通过自主研发的连续混炼机实现了橡胶低温混炼,同时解决了白炭黑硅化反应要求恒温混炼的难题。从而降低了单位能耗,实现了优化混炼。该项目正在益阳橡胶塑料机械集团有限公司产业化,并受到了德国混炼专家的好评。
下一步,汪传生计划进行智能化无人炼胶的探索研究。因为有炭黑等粉料的存在,传统的炼胶车间太脏,如果能实现智能化无人混炼,不仅能保证炼胶质量,还能节省人力,将工人从较差的工作环境中解放出来。来自天然橡胶网
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