测定时是将直径为16mm，高10mm的圆柱形试样在70土1℃温度下，先预热3min，然后在此温度下，于两平行板间加5kg负荷，压缩3min后除去负荷，取出试片，置于室温下恢复3min，再根据试样高度的压缩变形量及除掉负荷后的变形恢复量，来计试样的可塑度。
P——试样的可塑度；
h0——试样原高，mm；
h1_____试样压缩3min后的高度，mm；
h2————去掉负荷恢复3min后的试样的高度，mm。
如果，材料为绝对流动体，则有h1=h2=0,P=1如果材料为绝对弹性体，则有h2=h0,,P=0
由于橡胶是粘弹性物质，故应用此式计算出的可塑度应在0～l之间，数值越大表示可塑性越大。
为了使可塑性试验简化，也有的直接以A1的数值来表示胶料的柔软性（通常以1／100mm为单位），值越小表示可塑性越大。
威廉式可塑计如图1-1所示。
（2）华莱氏（wallace）快速可塑性测定法本法基本原理与威廉式法相同，以定温、定负荷、定时间下塑炼胶试样厚度的变化来表示可塑性。
测定时将厚约3mm的胶片，冲裁出直径约13mm、体积恒定为0.4±0.04cm的试样后，放至快速测定仪内，试验温度为100土1℃。
然后迅速闭合压盘，将试样预压至lmm，进行预热15s后，施加10kg负荷，至第二个15s，测厚计指示的读数即为塑炼胶的可塑度，整个操作时间仅为30s。
规定0.01mm表示1个可塑度单位，如测厚计测出试样厚度为0.46mm，即表示华莱式可塑度为46，华莱式数值越大，则表示可塑性越小。
2．门尼（Mooney）粘度法
本法是用门尼粘度计来测定橡胶的可塑性。
其测试原理是根据试样在一定温度、时间和压力下，在活动面（转子）和固定面（上、下模腔）之间变形时所受到的扭力来确定橡胶的可塑性的。
测量结果以门尼粘度来表示。
门尼粘度值因测试条件不同而异，所以要注明测试条件。
通常以ML1+4100℃表示，其中M表示门尼，L1+4100℃表示用大转子（直径为38.1mm）在100℃下预热1min，转动4min时所测得的扭力值（一般用百分表指示）。
门尼粘度法测定值范围为0～200，数值越大表示粘度越大，即可塑性越小。
门尼粘度反映了胶料在特定条件下的粘度，可直接用作衡量胶料流变性质的指标。
但因其测量时速度较慢（转子转速为2γ／min），切变速率较小（最大为1.57s-1），因此它只能反映胶料在低切变速率下的流变性质。
门尼粘度法测试胶料可塑性迅速简便，且表示的动态流动性接近于工艺实际情况。
此外，它还可以简便地测出胶料的焦烧时间（用直径为30.5mm的小转子，胶料在120℃下预热1min厚，测得的门尼粘度值下降到最低值再转入上升5个门尼值时所需要的时间，即焦烧时间），能及时了解胶料的加工安全性，因此，本法在科研及生产上的应用也较为普遍。
3．压出法
本法的测试原理是在一定温度、压力和一定规格形状的口型下，于一定时间内测定塑炼胶的压出速度，以每lmin压出的ml数或质量g数表示可塑性。
数值越大，表示压出速度越快。
胶料的可塑性越大。
本法与压出机口型的工作状况相似，故可更确切地反映胶料的流变性质。
但由于压出法试样消耗量多，测试时间长，故工业生产上应用较少，一般用于科研。
第二节塑炼机理
自1826年汉考克（Hancock）发明生胶塑炼方法以来。
科学家就一直致力于生胶塑炼机理的研究。
生胶塑炼是使生胶由弹性状态转变成可塑性状态的工艺过程，而生胶可塑性提高的本质就是橡胶的长链分子断裂，变成分子量较小的、链长较短的分子结构。
因此，塑炼的本质只能用与分子链断裂的有关因素，才能作深入解释。
一、影响橡胶分子链断裂的因素
1．机械力的作用
橡胶置于炼胶机中塑炼时，会受到炼胶机辊筒间的剪切力作用，分子链会被拉直，并使子链分子链在中间部位发生断裂：
R-R→R·+R·
机械断链一般只对一定长度的橡胶分子链有效，一般分子量小于lO万的天然橡胶和分子量小量小于30万的顺丁橡胶的分子链基本上不再受机械力作用而断裂。
这是因为分子链长的橡胶分子分子内聚力大，机械作用产生的切应力亦大，则机械断裂的效果亦好。
而不同橡胶在分子量小到一到一定程度后，因内聚力小，链段相对运动容易，机械力作用产生的切应力小，则不足以使其断裂。
由于机械力作用主要是分子量较大的橡胶分子断裂，而对分子量小的不起作用，因此，在机械力作用下，橡胶平均分子量变小的同时，分子量分布会变窄，而且塑炼后分子量很低的级分较少。
橡橡胶塑炼时，分子链断裂的几率与作用于橡胶分子链上的机械功（剪切力）成正比，而与胶料温度成反比。
温度越低，橡胶分子间内聚力越大，切应力越大，机械断链效果越好；反之，温度越高，橡胶分子间内聚力越小，切应力越小，机械断链效果则越差。
此外，分子链的断裂还与组成分子链的化学键键能有关。
组成分子链的化学键键能越高，分子链断裂越困难。
不过，在塑炼过程中，橡胶所受的应力不可能平均地作用于每个分子链的化学键上。
由于橡胶的高分子物理化学性质所决定，分子链是相互蜷曲缠结在一起的，在受在受剪切力时，必然会产生应力集中现象，这样就使应力集力集中于某些弱键上，产生分子链的扯断。
橡胶分子链被机械剪切力扯断的同时，产生橡胶分子自由基，自由基的产生必然会引起各种化种学变化。
首先是氧化作用：
，使自由基被稳定。
此外，橡胶自由基还有可能重新结聚，这对塑炼效果是不利的。
化学变化的结果是以断裂，还是以结聚为主，主要决定于橡胶的结构、温度、介质等因素。
2．氧的作用
机械力作用的同时，氧化作用也发生。
没有氧的作用，塑炼是不能得到预期效果的。
试验表明，在氧气中进行塑炼时，橡胶的可塑性增加得很快，而在相同温度下于氮气中长时间塑炼时，橡胶的可塑性几乎没有变化，如图1-2所示。
氧在橡胶塑炼中所起的作用一是稳定由机械力扯断所产生的橡胶自由基；二是直接使橡胶分胶分子链产生氧化断链。
前者的作用一般是在低温条件下产生，后者的作用一般是在高温条件下产生。
生胶塑炼后，不饱和程度下降，且随塑炼时间的增长，塑炼胶的质量和丙酮抽出物不断增加，如图1-3和表1-2所示。
丙酮抽出物中就有含氧化合物，这说明氧在塑炼工艺中参了橡胶的化学反应。
表1-2橡胶丙酮抽出物含量和塑炼时间的关系
塑炼时间，min
丙酮抽出物，％
塑炼时间，min
丙酮抽出物，％
20
2.19
150
2.47
40
2.33
200
2.53
60
2.36
300
4.61
100
2.38
实验得知，生胶结合0.03％的氧，就能使其分子量降低50％，可见在塑炼过程中，氧的氧化作用对橡胶分子链断裂的影响是很大的。
3．温度的作用
温度对生胶的塑炼效果有着重要的影响，不同温度范围对塑炼的作用是不同的。
实验表明，天然橡胶在50～150℃范围内塑炼30min后，得到一条近于“U”型的曲线，如图1-4所示。
从图1-4看出，天然橡胶塑炼过程所得“U”型曲线可以认为是由两条不同曲线组合而成，并代表两个独立过程，在最低值附近相交。
其中1线代表低温塑炼，2线代表高温塑炼。
在低温塑炼阶段，由于橡胶较硬，受到的机械破坏作用较剧烈，较长的分子链
容易为机械应力所扯断。
而此时氧的化学活泼性较小，故氧对橡胶的直接引发氧化作用很
小。
所以，低温时，主要是靠机械破坏作用引起橡胶分子链的降解而获得塑炼效果。
随着塑炼温度的不断升高，橡胶由硬变为柔软，分子链在机械力作用下容易产生滑动而难以被扯断，因而塑炼效果不断下降，在110℃附近达到最低值。
此时由氧直接引发的氧化破坏作用也很小。
但是当温度超过110℃以上再继续升高时，虽然机械破坏作用进一步降低，但由于氧的自动催化氧化破坏作用随着温度升高而急剧增大，橡胶分子链的氧化降解速度大大加快，塑炼效果也迅速增大。
因此，低温塑炼和高温塑炼的机理是不同的。
低温塑炼时，主要是由机械破坏作用使橡胶分子断链；高温塑炼时，主要是由氧的氧化裂解作用使橡胶分子链降解。
由于高温塑炼时，氧化对分子量最大至分子最小部分的作用是相同的，所以高温塑炼在平均分子量变小的同时，并不发生分子量分布变窄的情况，塑炼后，分子量很低的级分可能较多。
此外，高温塑炼时，机械的作用主要是翻动和搅拌生胶，以增加生胶和氧接触的机会，从而加快橡胶的氧化裂解过程。
4．化学塑解剂的作用
生胶塑炼工艺中，使用化学塑解剂能增强生胶塑炼效果，缩短塑炼时间，丛而提高塑炼效率。
化学塑解剂在塑炼过程中的增塑作用一是增塑剂本身受热、氧的作用分解生成自由基，而导致橡胶分子发生氧化降解；另一种是封闭塑炼时橡胶分子链断链的端基，使其失去活性，阻止其重新结聚。
因此，化学塑解剂实质上可看作是一种氧化催化剂，其生成自由基能力越大，塑解能力也越大。
一般，化学增塑剂的增塑作用随温度增高而增大。
根据化学塑解剂的使用温度范围，可分为低温塑解剂，如二甲苯基硫酚、五氯硫酚、五氯硫酚锌盐和2-苯甲酰胺基硫酚锌盐等，适用于开炼机塑炼；高温塑解剂，如二甲苯基二硫化物，2，2’-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物等，适用于密炼机塑炼；混合型塑解剂，如促进剂M、DM等，在低温和高温下均有效，即适用于开炼机又适用于密炼机塑炼。
5．静电的作用
塑炼时，生胶受到炼胶机的剧烈摩擦而产生静电。
实验测定，辊筒或转子的金属表面与橡胶接触处产生的平均电位差在2000～6000V之间，个别可达15000V。
因此，使辊筒和堆积胶间经常有电火花产生。
这种放电作用促使生胶表面的氧激发活化，生成原子态氧和臭氧，从而提高氧对橡胶分子链的断链作用。
二、塑炼反应机理．
生胶塑炼机理一是机械作用使分子链断裂；二是氧的作用使分子链氧化裂解。
橡胶在塑炼过程中上述两种情况同时存在，只是低温时以机械断裂为主，高温时以氧化裂解为主。
1．低温塑炼机理
（1）无化学塑解剂第一步，橡胶分子链受机械作用断裂生成自由基。
R-R→2R·
第二步，橡胶分子自由基被空气中的氧氧化成为橡胶过氧化自由基，过氧化自由基在室温下很不稳定，易夺取橡胶分子或其它物质中的氢原子而失去活性，生成分子量较小的稳定的橡
胶氢过氧化物而获得塑炼效果。
R·+O2→ROO·
ROO·+RH→ROOH+R·
上述反应说明，氧是橡胶自由基的接受体，起到了阻聚作用，致使塑炼效果提高。
（2）有化学塑解剂用ASH代表硫酚等化学塑解剂，其在生胶塑炼中的作用如下：
R·+ASH→RH+AS·
R·+AS·→RSA
化学塑解剂是自由基接受体，能够与断裂的橡胶分子自由基结合，生成稳定的较小的分子，从而使塑炼效率提高。
2．高温塑炼机理
（1）无化学塑解剂高温塑炼时，橡胶分子与氧可直接进行氧化反应，致使橡胶分子链降解。
这种热氧化裂解过程属于自动催化氧化连锁反应，分三步进行。
第一步，链引发。
氧夺取橡胶分子链上的氢原子生成自由基：
RH+O2→R·+HOO·
第二步，链增长。
橡胶分子链自由基与体系中的其它橡胶分子产生一系列的氧化反应，生产橡胶分子氢过氧化物：
R·+O2→ROO·
ROO·+RH→ROOH+R·
R·+O2→ROO·
ROO·+RH→……
第三步，链终止。
橡胶分子氢过氧化物在高温下极不稳定，立即分解生产分子量较小的稳定分子：
ROOH→分子链较短的稳定产物。
第三节塑炼工艺方法及影响因素
在各类橡胶制品制造工艺过程中，其塑炼工艺流程可以分为以下几个阶段，如图1-5所示
（Ⅰ）
（Ⅱ）（Ⅲ）
图1-5生胶塑炼工艺流程图
由图1-5可知，生胶塑炼工艺主要有准备工序（Ⅰ）、塑炼工序（Ⅱ）和可塑性检查工序（Ⅲ）三个环节组成。
一、塑炼的准备工艺
生胶塑炼的准备工艺是为了便于塑炼加工，以获得高质量的塑炼胶。
1.烘胶
生胶原料大多为大块状（如天然橡胶的胶包质量一般为50～lOOkg），且在常温下粘度很高，难于切割和进一步加工，尤其在冬天，生胶常呈硬化或结晶。
因此，对生胶进行加温软化或解除结晶，便于切割，给加工带来方便。
烘胶设备可分为烘房、烘箱、红外线、高频电流等。
烘房适用于大规模生产；烘箱适用于小规模生产以及科研部门和实验室试验；红外线和高频电流则适用于先进的工业生产。
采用烘房烘胶，天然橡胶的烘胶温度为50～60℃，加温时间在春、夏、秋季一般为24～48h，冬季一般为36～72h；氯丁橡胶的烘胶温度为50～60℃，时间为150～180min，或烘胶温度为24～40℃，时间为4～6h。
烘胶温度不宜过高，否则会引起橡胶老化而影响物理机械性能。
也可采用高频电流烘胶，交流频率为20～70MHz，时间一般为20／u30min。
若采用红外线加温，时间一般为2～3h。
2．切胶
自烘房取出的大块生胶用切胶机切割成小块，以便于塑炼。
切胶设备，我国一般采用单刀油压立式切胶机和多刀卧式切胶机两种。
前者适用于中小规模工业生产及合成橡胶切胶使用，后者适用于大规模工业生产。
天然橡胶切胶胶块一般为l0～20kg。
氯丁橡胶一般每块不超过10kg，其它合成橡胶一般每块10～15kg。
切胶胶块最好呈三角棱形，以便破胶时顺利进入辊缝。
在切胶前原则上应除去天然橡胶和合成橡胶的胶包外皮及包装塑料薄膜（对于中低级制品可以不除去胶包外皮和包装塑料薄膜）或清除胶块表面杂质。
切胶胶块不应落地，以防污染。
对切胶胶块应进行选胶，胶块不应：
有杂质及发霉观象，根据质量好坏，分级处理。
目前我国橡胶制品生产中有“先烘胶后切胶”及“先切胶后烘胶”两种准备工艺。
“先烘胶后切胶”方法，切胶容易、、速度快、动力消耗较少、切胶机易损伤程度小，但烘胶胶温的均匀性较差，烘胶时间较长。
“先切胶后烘胶”方法，烘胶胶温的均匀性好，烘胶时间短（一般为10～24h），但动力消耗较大，切胶机易损伤程度较大。
上述两种方法，应根据生产实际情况，合理选择。
3．破胶
天然橡胶和氯丁橡胶的切胶胶块，在塑炼前需用破胶机进行破胶，以提高塑炼效率。
其它合成橡胶切胶胶块，一般无需破皎而直接进行塑炼（或混炼）。
破胶机的辊筒粗而短，表面有沟纹，两辊速比较大，辊距一般为2～3mm，辊温控制在45℃以下。
氯丁橡胶破胶宜用30～35℃辊温，先在5～6mm辊距下通过。
然后，再在2～3mm辊距下通过。
破胶时要连续投料，不宜中断，以防胶料弹出伤人。
破胶容量应适当控制。
目前生产中常将破胶和塑炼一起用开炼机连续进行，而不专门用破胶机破胶。
用开炼机破胶时，应将挡胶板适当调窄，并在靠大牙轮一端操作，以防损伤设备。
辊距可用1.5～2mm，辊温控制在45～55℃。
二、生胶塑炼方法
生胶塑炼方法有热塑炼和机械塑炼等多种方法，但目前广泛采用的是机械塑炼方法。
按所用设备可分为开炼机塑炼、密炼机塑炼和螺杆塑炼机塑炼三种。
1．开炼机塑炼
开炼机塑炼是最早使用的一种塑炼方法。
它是将生胶置于开炼机辊筒之间，借助辊筒的剪切力作用使橡胶分子链受到拉伸断裂，从而获得可塑性。
这种方法的劳动强度大、生产效率较低、操作条件差，但塑炼胶可塑性均匀、热可塑性小，适应面宽，比较机动灵活，投资较小。
因此，适用于胶种变化较多、耗胶量较少的场合。
目前工厂（特别是生产规模较小的工厂）生产中仍在使用。
（1）塑炼方法开炼机塑炼通常有薄通塑炼、一次塑炼、分段塑炼及添加化学塑解剂塑炼等方法。
①薄通塑炼法是将生胶在辊距0.5～lmm下通过辊缝，不包辊薄通落盘，重复薄通至规定次数或时间，直至获得所需要的可塑性为止。
薄通塑炼的操作方法及步骤（以天然橡胶为例）如下：
技术参数胶种为国产1号烟片；设备型号为XK-450开炼机；容量为30～35kg。
操作方法及步骤按设备维护使用规程规定检查设备各部件，并开机空载运行，观察是否正常；调整开炼机前后辊筒温度至规定标准（前辊45土1℃，后辊40土l℃）；将辊距调至4～5mm，将切胶胶块靠主驱动齿轮一边连续投入破胶4～5min；辊距调小至0.8～lmm，将破胶后胶片薄通10～13次，第一次薄通的胶片，第二次应扭转90o角加入；辊距调至10～12mm，将薄通后的胶片包辊后连续左右切割捣合3～5次，然后切割下片（下片至一半时，割取可塑性检查试样3～5块），下片胶片厚度为13～14mm，宽度为300～400mm，长度为700～1200mm；将胶片放置中性皂液隔离槽中冷却5～10min，取出胶片挂置铁架上，进一步冷却（自然或强制冷却）晾干，至胶片温度为45℃以下；晾干的胶片置于铁桌上停放，停放时间为8～72h，堆放高度应不超过500mm。
薄通塑炼法塑炼效果好，所得塑炼胶的可塑性较高且均匀，同时，对各种橡胶，特别是用机械塑炼效果差的一些合成橡胶（如丁腈橡胶）都适用，因而在实际生产中应用广泛。
其主要缺点是生产效率较低。
②一次塑炼法也称包辊塑炼法，是将生胶在较大辊距（5～10mm）下包辊后连续过辊进行塑炼，直至所规定的时间为止。
在塑炼过程中不经过停放，且多次割刀以利于散热及获得均匀的可塑性。
此法适用于并用胶的掺合及易包辊的合成橡胶。
这种方法的塑炼时间较短、操作方便、劳动强度低，但塑炼效果不够理想，表现在可塑性增加幅度小，塑炼胶可塑性不够均匀等。
③分段塑炼法是当塑炼胶可塑性要求较高，用一次塑炼或薄通塑炼达不到目的时，而采用的一种有效方法。
先将生胶塑炼一定时间（约15min），然后下片冷却并停放4～8h，再进行第二次塑炼，这样反复塑炼数次，直至达到可塑性要求为止。
根据不同的可塑性要求，一般可分为两段塑炼或三段塑炼。
对天然橡一段塑炼胶威氏可塑度可达0.3左右，二段塑炼胶可达0.45左右，三段塑炼胶可达0.55左右。
这种塑炼方法的生产效率高，塑炼胶可塑性高且均匀，因而生产中应用较为广泛。
但生产管理较麻烦，占地面积大，不适合连续化生产。
④化学塑解剂塑炼法是在上述的薄通塑炼法和一次塑炼法的基础上，添加化学塑解剂进行塑炼的方法。
它能够提高塑炼效率，缩短塑炼时间（如天然橡胶用0.5份促进剂M，塑炼时间可缩短50％左右），降低塑炼胶弹性复原和收缩。
一般塑解剂的用量为生胶量的0.5～1.0％，塑炼温度为70～75℃。
为避免塑解剂飞扬损失和提高其分散效果，通常先将塑解剂制成母炼胶，然后在塑炼开始时加入。
塑炼胶威氏可塑度要求0.5以内时，一般不需要分段塑炼。
（2）工艺条件及其对塑炼效果的影响开炼机塑炼需要在低温进行，因此降低炼胶温度和增加机械作用力是提高开炼机塑炼效果的关键。
与温度及机械作用力有关的设备特性和工艺条件都是影响塑炼效果的重要因素。
①辊温低温塑炼时，温度越低塑炼效果越好。
当温度低时，橡胶的弹性大，所受到的机械作用力大，塑炼效率高。
反之，温度升高，则橡胶变软，所受到的机械作用力小，塑炼效率低。
以天然橡胶为例，温度与可塑性的关系如图l-6所示。
实验表明，在100℃以下的温度范围进行塑炼时，塑炼胶的可塑性与辊温的平方根成反比，即：
式中Pl、P2——塑炼胶可塑度；
T1、T2——辊筒温度，℃。
由此可知，开炼机塑炼时，为提高塑炼效果，应加强辊筒的冷却
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