橡胶挤出生产中，未硫化胶料在离开口模后会产生横向和纵向的尺寸膨胀，这种现象被称为口型膨胀（Extrudate Swell）。其根本原因是橡胶分子链在挤出过程受到强烈的剪切与拉伸取向，离开模具瞬间释放应力，分子链“回弹”导致外形尺寸放大。

　　对于密封条、胶管、胶板、电缆护套等制品来说，口型膨胀过大会带来尺寸精度差、壁厚不均、表面波浪纹等问题，严重时甚至导致制品报废。更重要的是，口型膨胀与尺寸稳定性息息相关——膨胀不可控，后道定型、硫化工序都会受到影响。

　　因此，降低口型膨胀、改善尺寸稳定性，是橡胶挤出生产的重要工艺目标。

　　一、口型膨胀的机理解析

　　口型膨胀的本质是分子zi弹dan性释放。在口模内，橡胶分子链被强制取向、拉伸，部分分子链段被填料网络限制。当胶料离开模口，外力突然解除，分子链会像弹簧一样回缩，从而导致膨胀。

　　影响口型膨胀的因素主要有：

　　分子结构与分子量（分子越长、弹性回复越大）

　　填料网络（填料越多、分散越好，分子链越难回缩）

　　共混体系（不同橡胶种类、配比会改变应力释放特性）

　　加工条件（剪切速率、口模结构、混炼质量等）

　　二、降低口型膨胀的配方策略

　　1. 填料类型与用量

　　填料是降低口型膨胀的直接手段。

　　炭黑填充量增加 → 挤出膨胀减小。高结构度炭黑（如 N110、N220）能包覆更多胶料，使分子链失去部分弹性记忆，从而减少膨胀。

　　高比表面积炭黑 比低比表面积炭黑膨胀更小，但粒径大小的影响比结构度稍弱。

　　实例：在天然胶中，用 40 phr N110 替代 40 phr N762，膨胀率下降；但用 60 phr N110 替代 60 phr N762 时反而膨胀率上升——至今这一现象的机理还未完全解释。

　　2. 聚合物分子量与门尼黏度

　　低门尼黏度（低分子量）的 NBR 具有更低的口型膨胀，因为分子链回缩能力弱。

　　3. 橡胶种类差异

　　NR/BR 共混胶料中，5L NR 的口型膨胀小于 5CV NR，而 SMR10、SMR20 的膨胀较大。

　　异戊胶（IR）的膨胀低于天然胶（NR）。

　　BR/NR 共混物中，降低 BR 含量可减小膨胀。

　　NBR中，高丙烯腈含量的膨胀率低（但存在个别例外）。

　　CR（氯丁胶）中，加入 Neoprene WB® 或 Neoprene T 均能降低膨胀。

　　4. 特殊结构与助剂

　　高凝胶含量 NBR 具有更好的尺寸稳定性。双官能团单体交联的凝胶型热聚 NBR，与 10–25 phr XNBR、SBR 或冷聚 NBR 共混，可显著提升稳定性。

　　少量反式聚辛烯橡胶（TOR）与 NR、BR、SBR、CR 或 EPDM 共混，可改善高温尺寸稳定性。

　　硫化蔬菜油（WO）在 NR 或 SBR 中可降低膨胀，并改善稳定性。

　　5. 油的用量

　　保持炭黑用量不变而增加油份，会增加膨胀，因为炭黑实际填充量被稀释。

　　三、降低口型膨胀的加工策略

　　1. 混炼工艺

　　延长混炼周期，提高炭黑分散度，可降低膨胀率。

　　Hess 研究发现，在第二个能量高峰后继续混炼，膨胀率随时间延长而下降，这可能与橡胶分子链断裂或炭黑吸附链段有关。

　　2. 挤出工艺

　　降低剪切速率（降螺杆转速）可降低膨胀。

　　增加口模工作带长度可减少膨胀，因为分子链有更充分的应力松弛时间。

　　使用高捏合螺杆的挤出机，胶料尺寸稳定性更好。

　　四、案例数据对比

　　案例 1：炭黑结构度的影响

　　在 NR 基胶中：

　　配方 A：N762（低结构炭黑）60 phr → 膨胀率 25%

　　配方 B：N220（高结构炭黑）60 phr → 膨胀率 15%

　　尺寸精度提升显著，但同时硬度增加 3~5 邵 A。

　　案例 2：混炼时间优化

　　SBR/BR 胶料在 140℃ 密炼：

　　6 分钟卸料 → 膨胀率 22%

　　8 分钟卸料 → 膨胀率 16%

　　同时挤出表面平整度提升，流痕减少。

　　五、注意事项与平衡思路

　　降低口型膨胀虽然能改善尺寸稳定性，但可能带来流动性降低、加工压力增加、制品柔韧性下降等副作用。因此在配方调整时，建议：

　　同时监测挤出压力、能耗、物理性能变化；

　　对关键制品进行全尺寸测量与耐疲劳测试；

　　尽量采用多因素组合调节（如适度提高炭黑结构度+优化混炼时间，而非单一极端调整）。

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