氯丁橡胶在包辊后，其胶料状态和天然橡胶一样，会随着温度的变化而改变。
温度引起的橡胶在三态间的变化是可逆的。当橡胶处于塑性态时，降低温度可以使其恢复到弹性态。利用弹性态的剪切力，可以有效地分散填充剂。当氯丁橡胶的加工温度高于90℃时，部分氯丁橡胶会转变为塑性态，形成弹性态和塑性态共存的粒状态。由于氯丁橡胶的弹性态温度较低，因此混炼操作温度也应较低。在实际操作中，混炼胶的温度通常较高，因此应尽早加入填充剂，以便在弹性态下使填充剂充分分散，从而提高混炼胶的硬度，增大剪切力，并使其在塑性态下混炼，以达到良好的分散效果。
（一）开炼机混炼
由于氯丁橡胶的混炼生热比天然橡胶大，因此混炼的批量要稍小一些。
密炼机混炼时间一般在5～15分钟之间。为了确保良好的分散效果，混炼时间需要稍长一些。在实际生产加工中，氯丁橡胶的密炼机混炼可以采用以下两种方法：（1）混炼高质量的胶料时，由于含胶率高且要求分散良好，因此填充剂应逐步加入，类似于开炼机混炼的方法。（2）混炼低质量胶料或密炼机的转子和室壁间隙较大时，可以同时大量投入填充剂。密炼机混炼的关键是将胶料捏合成团，并有效利用剪切力使其分散良好。如果密炼机的性能良好，能够有效地捏合胶料，那么只需考虑分散效果。如果密炼机的转子和室壁间隙较大，或者混炼含胶率低的配方时，捏合胶料是首要考虑的，分散效果次之。此时，装料系数应增大到65～70％，同时填充剂的加入方法可以类似于“逆混炼”的方式。即在氯丁橡胶加入后，同时加入氧化镁、防老剂和填充剂的一半。如果胶料松散无法捏合成团，还可以同时加入一半的油等。总之，必须设法将胶料捏合成团。
需要注意的是，当单独加入氧化镁时，如果转子较冷，容易结块粘附。同时加入软化剂和填充剂时，也容易结块。在填充剂分散后再加入油，或者在油分散后再加入填充剂，都可以获得良好的分散效果。另外，当使用吸油值较大的炭黑时，最好先让炭黑吸油后再加入胶料中。在胶料捏合成团性良好的情况下，最后加入软化剂可以实现良好的分散效果，并降低胶料温度。在密炼机上加入氧化锌和促进剂时，排胶温度应控制在105～110℃，如果不在密炼机上加入，排胶温度应低于125℃。最好以母炼胶的形式加入氧化锌和促进剂。近年来，由于密炼机的转子转速加快，氯丁橡胶容易焦烧，因此通常采用短时混炼和快速排胶的方法，在开炼机上加入氧化锌，然后使用压片机等设备进行补充加工，实现两段混炼。
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