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混煉是用煉膠機(jī)將生膠或塑煉生膠與配合劑煉成混煉膠的工藝，是橡膠加工最重要的生產(chǎn)工藝。

混煉是指為了提高橡膠制品的物理機(jī)械性能，改善加工成型工藝，降低生產(chǎn)成本，需要在生膠或塑料膠中加入各種配合劑，如填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、促進(jìn)劑、硫化劑、防老劑、防焦劑等，這些配合劑有固體、液體等材料，將所加入的各種配合劑分散均勻，確保膠料的性質(zhì)一致。所以在煉膠機(jī)上使各種配合劑均勻地分散到生膠或塑煉膠中的工藝過程稱為混煉，經(jīng)混煉制成的膠料稱為混料膠。

混煉就是通過機(jī)械作用使生膠或塑料膠與各種配合劑均勻混合的過程。混煉不良，膠料會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如焦燒、噴霜等，使壓延、壓出、涂膠、硫化等工序難以正常進(jìn)行，并導(dǎo)致成品性能下降。

混煉過程包括四個(gè)階段：混入、分散、混合、塑化。生膠或塑料膠在煉膠機(jī)中受到剪切和拉伸的作用產(chǎn)生流變和斷裂、破碎，與配合劑充分接觸，使其混入。這一過程稱為潤濕階段或吃粉階段。混入橡膠后的配合劑在機(jī)械力的作用下，進(jìn)一步被破碎成微小尺寸的細(xì)粒，同時(shí)增加接觸面面積并進(jìn)一步提高混合均勻性。所以又稱微觀分散。各種配合劑在生膠或塑煉膠中均勻分布的過程。所謂混合，是指僅增加配合劑在膠料中的分布均勻性，而不改變其粒子的尺寸大小。所以，這一過程又稱為宏觀分散或簡單混合。 橡膠分子在機(jī)械力-化學(xué)作用下繼續(xù)斷裂，使粘度下降，實(shí)現(xiàn)均勻混合。這些過程不是孤立進(jìn)行的，而是同時(shí)發(fā)生。

混煉膠制備的一般工藝流程如下：

配合劑補(bǔ)充加工 → 生膠及配合劑稱量 → 混煉 →質(zhì)量檢測

炭黑分散到生膠或塑料膠的過程，先是橡膠滲入炭黑附聚體的空隙中，形成濃度很高的炭黑-橡膠聚集體團(tuán)塊，分散在不含炭黑的生膠或塑料膠中，然后這些炭黑-橡膠聚集體團(tuán)塊在足夠大的物理剪切或拉伸力作用下被搓開，團(tuán)塊逐漸減小，逐漸混合，直到充分分散。在炭黑-橡膠聚集體團(tuán)塊中，炭黑形成的附集體，其內(nèi)部存在著一種物理吸附的內(nèi)聚力，只有受到大于這一物理吸附內(nèi)聚力的物理剪切或拉伸力時(shí)才能將團(tuán)塊搓開。由于生膠或塑煉膠變形量所需的剪切或拉伸力與其粘度有關(guān)，要達(dá)到克服炭黑附聚體的物理內(nèi)聚力將其搓開，要求生膠或塑煉膠有一定的粘度。隨著分散過程的發(fā)展，炭黑包含的生膠或塑煉膠逐漸減少，膠料粘度逐漸下降。炭黑分散度和細(xì)粒子數(shù)目的提高，炭黑與生膠或塑煉膠之間接觸面積增加，膠料的彈性恢復(fù)數(shù)值逐漸增大，當(dāng)此值不再增加時(shí)，表明其分散過程終結(jié)。

粉粒狀配合劑分散于橡膠中的難易程度與其表面性質(zhì)有關(guān)。按照其表面性質(zhì)基本上可分為兩類：一類是具有親水性，如碳酸鹽、陶土、氧化鋅、鋅鋇白、白炭黑、氧化鎂及其他堿性無機(jī)物等；另一類是具有疏水性，如各種[[炭黑]]等。前者的表面性質(zhì)與生膠不同，因而不易被潤濕，后者表面性質(zhì)與生膠相近，易被潤濕。為了提高配合劑的分散程度，有效的辦法是加入表面活性劑，表面活性劑大多為有機(jī)化合物，其中含有-OH、-NH2 、-COOH、-NO2、-NO、-SH等極性基團(tuán)，另外他們分子結(jié)構(gòu)中還含有非極性長鏈或苯環(huán)式烴基，具有疏水性。因而表面活性劑充當(dāng)配合劑和橡膠之間的媒介的角色，提高了混煉效果，同時(shí)它還能穩(wěn)定已分散的配合劑粒子在橡膠中的分散狀態(tài)，從而提高混煉膠的穩(wěn)定性。

橡膠混煉過程就其本質(zhì)來說是配合劑在生膠中均勻分散的過程，粒狀配合劑呈分散相，生膠呈連續(xù)相。在混煉過程中，橡膠分子結(jié)構(gòu)、分子量大小及其分布、配合劑聚集狀態(tài)均發(fā)生變化。通過混煉，橡膠與配合劑起了物理及化學(xué)作用，形成了新的結(jié)構(gòu)。混煉膠是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性的分散體系。由于生膠的粘度很高，為使配合劑滲入生膠中并在其中均勻混合和分散，必須借助于煉膠機(jī)的強(qiáng)烈機(jī)械剪切作用。混煉工藝依所用煉膠機(jī)的類型而異。煉膠機(jī)主要有開放式和密閉式兩類。較新型的混煉機(jī)是螺桿傳遞式裝置，可節(jié)省能源和占地面積，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，并且便于連續(xù)化生產(chǎn)。

橡膠在開放式煉膠機(jī)（見彩圖）兩個(gè)旋轉(zhuǎn)輥筒的間隙中，反復(fù)受到剪切作用，靠手工操作控制。主要包括三個(gè)階段：①生膠加熱。即將已塑煉的生膠在機(jī)上再次重?zé)挘訜彳浕⒓尤肫渌酆衔锕不臁＂诩优浜蟿Ｒ话阆燃榆浕瘎⒂仓岬龋缓蠹尤敕哿虾吞亢诘龋ㄌ亢谝部深A(yù)先和部分生膠先單獨(dú)混為母煉膠）。硫磺一般在混煉的最后，或在膠料經(jīng)停放后，于第二次重?zé)挄r(shí)再加入。③混煉均勻和下片。當(dāng)所有配合劑添加完畢后,應(yīng)再繼續(xù)翻煉,使混合均勻，然后卸下膠片。

開煉機(jī)混煉分為包輥、吃粉、翻煉三個(gè)階段

①包輥 包輥是開煉機(jī)混煉的前提。混煉時(shí)生膠在開煉機(jī)輥筒上有四種狀態(tài)。1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)和4區(qū)。

可見，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏囟龋股z在包輥2區(qū)進(jìn)行混煉。各種橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度各不相同，因此不同橡膠的包輥2區(qū)溫度也不同。天然橡膠和乳聚丁苯橡膠的分子量分布較寬，因而適宜的溫度范圍較寬，一般只出現(xiàn)1區(qū)和2區(qū)，在一般操作溫度下，沒有明顯的3區(qū)，所以包輥和混煉性能好。順丁橡膠等合成橡膠的分子量分布較窄，適宜的溫度范圍就窄，低溫包輥在2區(qū)，如果在323.5K以上時(shí)即轉(zhuǎn)變到3區(qū)，此時(shí)即使將輥距減少到最小程度也不能回到2區(qū)。由此可見，對各種生膠或塑煉膠必須掌握好操作條件，選擇適當(dāng)?shù)臏囟龋蛊湓诎伒?區(qū)進(jìn)行混煉，防止向1區(qū)或3區(qū)過渡，而壓延應(yīng)在4區(qū)。

②吃粉 膠料包輥后應(yīng)在輥距上方保留適當(dāng)數(shù)量的堆積膠，然后再向堆積膠上添加配合劑。當(dāng)加入配合劑時(shí)，由于堆積膠受到阻力、折疊起來，形成波紋，不斷翻轉(zhuǎn)和更替，配合劑便被帶進(jìn)堆積膠的波紋部分中，并帶入輥距中，使配合劑在徑向剪切變形的作用下，不僅發(fā)生周向混合，而且也向包輥膠片的厚度方向混合分散。堆積膠的量不能過多或過少，過少會使配合劑只在后輥與橡膠的剪切擦人膠料表層，而在膠料厚度方向（徑向）的混合作用較小，不容易使配合劑混入內(nèi)部，混合效果較差；過多會使多余的膠料在輥距上方翻轉(zhuǎn)打滾，不能順利進(jìn)入輥距而得不到混煉。

③翻煉 由于橡膠的粘度很大，混煉時(shí)只沿著輥筒旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生周向流動(dòng)，且為層流，緊貼輥筒表面占包輥膠片三分之一厚度的膠料不能產(chǎn)生流動(dòng)而成為“死層”，只有三分之二為活動(dòng)層，在死層所受的剪切力已經(jīng)小到配合劑不能進(jìn)入其內(nèi)。此外，輥距上部的堆積膠還會形成部分楔形“回流區(qū)”。因此吃粉后應(yīng)立即切割翻煉操作，不斷改變膠料的流動(dòng)方向，使死層的膠料不斷被帶到頂部堆積膠并帶入活動(dòng)層，使配合劑得到充分的分散和混合。

開煉機(jī)混煉的缺點(diǎn)是粉劑飛揚(yáng)大污染環(huán)境、安全性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)規(guī)模也比較小；優(yōu)點(diǎn)是適合混煉的膠種多或制造特殊膠種、靈活性大。

密閉式煉膠機(jī)（見彩圖）的轉(zhuǎn)子表面和混煉室壁面之間的間隙大小，隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)有很大范圍的變化，對膠料產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用。混煉效果比開放式煉膠機(jī)大得多，各種粉料配合劑在混煉室內(nèi)和膠料混合而不飛揚(yáng)在外，而且自動(dòng)儀表控制混煉過程，例如在混煉過程中，膠料溫度、物料在室內(nèi)的體積和所耗電功率的變化有一定規(guī)律（見圖）。^[2]

密煉機(jī)混煉

密煉機(jī)混煉工藝方法一般有一段混煉法、兩段混煉法。

密煉機(jī)一段混煉法從加料、混合到下片冷卻一次完成。一般要和壓片機(jī)配合使用，先把生膠或塑煉膠和配合劑按一定順序投入密煉機(jī)的混煉室內(nèi)，混勻后，排膠于壓片機(jī)上壓片，并使膠料溫度降低，此時(shí)再加入硫化劑和需低溫加入的配合劑，再通過搗膠裝置或人工搗膠反復(fù)壓煉，以混煉均勻，經(jīng)密煉機(jī)和壓片機(jī)一次混煉得到均勻的混煉膠的方法叫做一段混煉法.

把塑煉膠和各種配合劑逐步分次加入，每次加料后，放下上頂栓，加壓程度視具體情況而定。

傳統(tǒng)一段混煉法的混煉程序一般為：橡膠（生膠、塑煉膠、再生膠等）→ 硬脂酸 → 促進(jìn)劑、活性劑、防老劑 → 補(bǔ)強(qiáng)填充劑 → 液體軟化劑 → 排膠 →壓片機(jī)加硫黃和超速促進(jìn)劑 → 下片 → 冷卻、停放

分批加入生膠，以強(qiáng)化炭黑的分散，達(dá)到改善和提高膠料的工藝性能及硫化膠的物理機(jī)械性能。

具體操作：投入60%~80%生膠和配合劑（硫化劑和超促進(jìn)劑除外），在70~120℃混煉溫度下，混煉到總混煉時(shí)間的70~80%，再把其余生膠并同硫化劑和超促進(jìn)劑一起投入，再混煉1~2min后，排膠下片。

有些膠料如氯丁膠料、順丁膠料經(jīng)密煉機(jī)混煉后，于壓片機(jī)下片冷卻，并停放一段時(shí)間，經(jīng)冷卻和停放后粘度增大，使得膠料在混料時(shí)有更大的剪切或拉伸力，使得膠料和配合劑更加容易破碎和混合。再回到密煉機(jī)上混煉，然后在壓片機(jī)上加入硫化劑，超促進(jìn)劑等，并使其均勻分散，得到均勻的混煉膠，這種方法叫做兩段混煉法。

用高速高壓密煉機(jī)進(jìn)行段的粗混煉，使橡膠與配合劑混煉制成母膠，下片后經(jīng)停放一段時(shí)間后，再送入低速密煉機(jī)加硫黃和促進(jìn)劑進(jìn)行混煉，再經(jīng)壓片機(jī)補(bǔ)充加工膠片。

段混煉時(shí)，把80%左右的生膠投入進(jìn)行與傳統(tǒng)兩段混煉法一樣的混煉，制備母膠。在第二段混煉時(shí)將剩余20%左右的生膠投入母膠中混煉，均勻后排膠。

密煉機(jī)混煉與開煉機(jī)混煉相比，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，混煉時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，減少了粉劑的飛揚(yáng)。但是密煉機(jī)散熱慢，混合溫度控制困難，不適用溫度敏感性的膠料，排膠不規(guī)則，形狀不固定。

先把除硫黃和促進(jìn)劑以外的所有其它配合劑全部裝入密煉機(jī)中，然后再投入生膠進(jìn)行混煉。^[3]

采用低溫一次法煉膠工藝區(qū)別于傳統(tǒng)多段混煉工藝（采用高溫氧化裂解，機(jī)械剪切為輔，實(shí)現(xiàn)橡膠分子鏈的斷裂）的特點(diǎn)是在開煉機(jī)上加投硫磺，強(qiáng)化了膠料的機(jī)械剪切力，弱化了高溫氧化裂解的作用，在有效時(shí)間內(nèi)，對膠料的剪切越大，膠料分子鏈的打斷以及配合劑的分散就越好，因此如何提高開煉機(jī)對膠料的剪切是最關(guān)鍵因素。

膠料的剪切力與切變速率成正比，切變速率與開煉機(jī)的速比成正比（機(jī)臺輥速比主1：1.07、從1：1.143，壓片機(jī)輥速比1：1.09，出片1：1.143），與開煉機(jī)的速度成正比，與開煉機(jī)的輥間距成反比。低溫工藝影響關(guān)鍵因素——輥溫、輥距、輥速低溫混煉最重要的影響因子就是開煉輥的輥溫了，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)所謂的低溫混煉（也就是膠料本向在開煉輥上始終維持著70到90度之間的低溫下進(jìn)行混煉，就必須保持開煉輥輥體溫度在20-40度之間，輥溫不能超過60度，否則極易發(fā)生焦燒和影響硫磺母膠的均勻分散。^[3]

混煉前的準(zhǔn)備工作主要包括：對原材料進(jìn)行抽查、檢驗(yàn)；對不適用的配合劑補(bǔ)充加工；配合劑的稱量。

通常對配合劑的檢驗(yàn)內(nèi)容主要有純度、粒徑、水分、機(jī)械雜質(zhì)含量、灰分及揮發(fā)分含量、酸堿度以及液體配合劑的粘度等。具體依配合劑類型不同而異。生膠或塑煉膠除了檢驗(yàn)其化學(xué)成分和門尼粘度外，還應(yīng)該檢驗(yàn)物理機(jī)械性能。

配合劑的補(bǔ)充加工主要有固體配合劑的粉碎；粉狀配合劑的干燥和篩選；低熔點(diǎn)配合劑的預(yù)熱融化和過濾；液體配合劑的加溫和過濾；膏劑和母煉膠的制備等。

塊狀或粗粒狀配合劑需要經(jīng)過粉碎、磨細(xì)處理或者刨成細(xì)片（如硬脂酸、石蠟、瀝青和松油等）才能使用，以便在膠料中分散。粉碎常用的設(shè)備有盤式粉碎機(jī)、球磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、刨片機(jī)等。

當(dāng)配合劑中含有較多水分或低揮發(fā)物雜質(zhì)時(shí)，使得配合劑容易結(jié)團(tuán)，不僅使篩選困難，而且在混煉時(shí)容易被壓成大塊凝聚物而不易分散，使得膠料或半成品硫化時(shí)內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡，造成廢次品。所以需要除去或減少其中水分或低揮發(fā)物雜質(zhì)。干燥設(shè)備有干燥室、真空干燥箱、螺旋式連續(xù)干燥機(jī)等。

當(dāng)配合劑的粒度及粒度分布達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，或者其中含有機(jī)械雜質(zhì)，如沙粒、木屑、小金屬器件以及配合劑本身的大顆粒和結(jié)團(tuán)等。因?yàn)檫@些雜質(zhì)的混入，會降低硫化膠的物理機(jī)械性能，容易損壞設(shè)備。常用的設(shè)備有振動(dòng)篩、鼓式選篩機(jī)、螺旋選篩機(jī)等。

低熔點(diǎn)固體軟化劑須*行加熱融化，達(dá)到脫水作用和降低粘度作用后，再趁熱[[過濾]]去掉其中的各種機(jī)械雜質(zhì)。而對[[粘度]]太高的液體軟化劑，則應(yīng)進(jìn)行加溫脫水并使其粘度減小，以便進(jìn)行趁熱過濾去掉雜質(zhì)。

將個(gè)別的一些配合劑（短時(shí)間難以混煉均勻、生熱量多、能耗大的）以比較大的比例事先與生膠或塑煉膠單獨(dú)混合制成組分比較簡單、高濃度的母煉膠^[1] 。將某些配合劑，如促進(jìn)劑、氧化鋅、硫磺等，預(yù)先與液體軟化劑混合制成膏狀混合物，使得配合劑容易分散，降低粉狀配合劑的飛揚(yáng)，改善勞動(dòng)條件。

配合劑的稱量是制備膠料前準(zhǔn)備工作最主要的工序之一。稱量是否準(zhǔn)確，對膠料的加工性能和產(chǎn)品質(zhì)量都起著重要的作用。因此必須做到細(xì)致、不錯(cuò)不漏、準(zhǔn)確無誤。配合劑的稱量和投料有兩種方式：手工稱量投料和自動(dòng)稱量投料。前者適用于技術(shù)程度不高的中小規(guī)模生產(chǎn)，后者適用于技術(shù)程度高的大規(guī)模生產(chǎn)。

混煉可采用開煉機(jī)、密煉機(jī)和螺桿連續(xù)混煉機(jī)。用開煉機(jī)混煉時(shí)要求手工操作熟練，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且不安全。用密煉機(jī)混煉操作安全，勞動(dòng)強(qiáng)度小，是目前應(yīng)用的。混煉要求配合劑均勻分散于生膠中，形成膠態(tài)分散體，以使硫化膠具有性能。同時(shí)對混煉膠料的可塑度也有一定要求，使之能符合后工序的要求。有一段和二段混煉法。前者是在橡膠中逐步添加配合劑。后者是先加入軟化劑和粉末狀填充劑進(jìn)行階段的粗混煉，膠料經(jīng)冷卻和放置一定時(shí)間后，再加硫黃和促進(jìn)劑進(jìn)行第二段混煉。

將橡膠（生膠）與各種配合劑（見橡膠配合）在煉膠機(jī)內(nèi)混合均勻的橡膠加工工藝。為了能夠?qū)⒎蹱钆浜蟿┘尤胂鹉z中，生膠須先經(jīng)塑煉，提高其塑性及流動(dòng)性。混煉過程是橡膠加工最基本的過程，加入配合劑后的混煉膠料的質(zhì)量，對半成品的工藝性能和成品質(zhì)量均具有決定性影響。