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橡胶工艺试验

作者:admin  时间:2018-03-27 23:12  人气:

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学_工程科技_专业资料橡胶工艺试验_材料科。胶橡类

和意义概述橡胶是唯一一种具有高弹性的材料第一章一、 《橡胶工艺实验》的重要作用,重要材料之一是人类使用的,、机械、军事、水利、气象、日常生活等领域得到了广泛 的应用已在交通运输、建筑、电 子、航天、石油化工、地质勘探、农业。年来近,、新材料发展迅速橡胶工业新技术,代快换, 品、功能化橡胶制品发展更快特别是非轮胎领域的精细橡胶制,要求越来越高对橡胶制品的,产人员 提出了更高的要求同时也对橡胶制品设计和生。都需要进行配方设计几乎所有的橡胶制品,硫化等加工工序都要通过混炼和。橡 胶制品一个合格的,格的原材料除了要求合,配方外好的,工和精密的测量还要求精确的加,有一个环节做不好这几个环节中 ,不到合格的产品就很有可能得。方设计的好坏橡胶制品配, 试才能得到评价需要通过性能测;是否精确加工过程,试加以证实和控制也需要通过性能测。是橡胶制品制造过程中不可缺少的环节橡胶加工性能、物 理机械性能测试,方设计之间的桥梁是橡胶物性与配。能的测试是《橡胶工艺实验》的主要内容而 橡胶加工性能、硫化胶物理机械性,此因,制造、质量控制等方面都有十分重要的作用和意义《橡胶工艺 实验》在橡胶制品配方设计、生产。胶工业科学技术水平必不可少的研究 实验手段 近年来(一) 《橡胶工艺实验》所提供的测试技术是提高橡,合高分子材料得到了长足的发展国内外合成高分子新材料及复,到 了广泛应用在实际生产中得,进的物理、 化学测试技术其原因之一就是利用近代先, 组成与宏观性能之间的关系逐步认识了材料的微观结构、,料、制造新产品打下坚固的基础为创造新的技术成果、开发新材。技术的快速发展橡胶工业科学,试技术是很难实现的如果没有先进的测。的快速发展橡胶工业,的广泛应用橡胶制品,了很重要的推动作用对国民经济的发展起,作人体的关节有人把橡胶比,体就会瘫痪少了它人,可见一斑其重要性。尖端科学技术现代的一些,核潜艇、隐形装备等都离不开橡胶配件如航天飞机、人造卫星、 导弹火箭、,化学测 试技术测试合格后方可使用这些橡胶配件的性能必须通过物理、。件的开发提供了必要的参数指标物理性能测试为这些高级橡胶配,是否合格并验证。的重要技术手段 橡胶制品的生产加工过程离不开物理、化学测试技术(二) 《橡胶工艺实验》所提供的测试技术是控制生产和科学管理。制定和生 产控制指标的确定橡胶制品各加工工艺参数的,能测试技术予以选择都需要通过物理性,经济、先进使其合理、,艺中存在的问题并由它发 现工,整和控制加以调,的顺利进行保证加工,地降低能耗并能尽可能,成 本节约,动生产率提高劳,品质量保证产。生产和科学管理生 产的重要技术手段因此橡胶的物理、化学测试技术是控制。制品质量的重要手段 产品的质量必须要有产品标准作保证(三) 《橡胶工艺实验》所提供的测试技术是提高橡胶,相应的物理机械性能指标每个产品的标准均规定了,均要达到标准规定的指标生产时产品的各项性能。过物理测试技术反映出这些性能指标均须通,物理测试技术检测产品是否合格因此橡胶制品生产厂可以利用,产品进入市场防止不合格,誉和用户的利益维护 自己的声。面临原材料大幅涨价尤其是目前橡胶工业,烈1 竞争的市场控制而橡胶成品的价格受激,一路走低销售价格,空间越来越小企业的利润,亏损甚至,是各企业面临的重大课题如何降低产品的成 本。的配方设计进行合理,进行适当调整对工艺条件,产成本是各企业普遍采取的方法尽可能降低原材 料成本和生,术就会发挥重要作用此时橡胶物性测试技,配方和工艺条件筛选出 最佳,质量的前提下在保证产品,低产品成本尽可能降。业发展快慢和水平高低的重大问题橡胶物性测试技术是关系到橡胶工,术人员都应该有充分的认识每个从事橡胶工业的 技,物性测试技术要掌握橡胶,技术水平提高测试, 设计和产品制造更好地进行配方。橡胶性能的测试方法、测试设备《橡胶工艺实验》中介绍了多种,标准测试,者提供必要的参考能为广大橡胶工作。制品加工生产过程中需要测试的内容很多二、 《橡胶工艺实验》的主要内容橡胶,测、 加工工艺过程控制和成品质量检测概括起来主要有三部分:原材料质量检。料是橡胶制品加工制造的前提1、原材料质量检测 原材,或性能指标不稳定原材料质量不合格,制品性能带来不利的影响将会给橡胶加工 及橡胶,到合格产品甚至得不,来经济上的巨大 损失给橡胶制品生产企业带。此因,质量十分关键控制原材料的,料之前均要进行严格 的质量检测各个生产企业在使用每一种原材,合性能、加工要求控制各项指标符,业提供的某些固定 原材料即使是长期使用某些固定企,的原材料质量不可避免有波动由于原材料生产企业所使用,很多因素的影响而造成质量偏差原材料生产过程中总是会受 到,材料之前也需要进行质量检 测橡胶制品生产企业在使用这些原。出现一些莫名奇妙的工艺问题橡胶制品生产过程中经常会,力和时间去 分析原因花费大量的人力、物,决办法提出解,到改善均得不,艺问题又自己消失了一段时间后这些工。中受周围环境温度、湿度等因素影响而使某些指标 引起的这很有可能 是由于原材料质量波动或原材料长期停放过程。测和配合剂检测两部分内容原材料检测包括生胶的检。尼粘度、塑性保持率以及物理机械性能等生胶主要检验化学成分、加热减量、 门。、机 械杂质、灰分及挥发分含量、酸碱度等配合剂的检测内容主要有纯度、粒度及其分布,、苯胺点、倾点、闪点等油类配合剂还要检测组成。剂要求不一样不 同的配合,内容也不相同需要检测的,及要求确定检测内容一般根据实际情况。用化学、物理分析的方法原材料质量检测主要采,化学实验中有所涉及在有机化学和分析,再将其作为主要内容《橡胶工艺实验》不。艺过程主要有炼胶、压延、挤出、成型、硫化等2、加工工艺过程的质量控制 橡胶的加工工。设 备运行参数和工艺条件这些加工过程都有明确的,时时加以控制加工时需要,的半成品进行质量 检测因此需要对整个工艺过程,整工艺条件以随时调,成品合格确保半,作误差减小操,品的质量提高产。的检测方法主要有仪器法和目视法加工工艺过程 的质量控制所采用。观有无异 常、断面有无气孔等目视法主要观察半成品或成品外。测试仪器进行胶料的快检仪器法主要是利用各种,检查可塑 度如塑炼胶逐辊,、门尼粘度、硫化特性曲线、分散度等混炼胶逐辊检测密度、硬度、可塑度,外观质量、收缩率或口型膨胀等压延和挤出要 随时检测厚度和。工艺实验》的主 要内容之一这些加工性能的测试是《橡胶。部分内容:第一部分为硫化胶料的物理机械性能3、制品性能测试2 制品的性能测试包括两,试样来进行各种性能测试是将胶料制成规定 的,龟裂和裂口增长、伸张疲劳、压缩疲劳等) 、耐磨性、热性能(耐热性、动态 生热性) 、低温性能(脆性温度等) 、耐介质性(酸、碱、强氧化剂、油等) 、气密性、电绝缘性 等如常测胶料的力学性能(拉伸强度、伸长率、硬度、定伸应力、撕 裂强度、回弹性、永久变形等) 、耐老化性能(热空气老化、臭氧老化、天候老化等) 、抗疲劳性 (疲劳寿命、疲劳。上属于常规的测试这些性能测试基本,生产过程的作用即可起到控制,品性 能的作用又可起到表征产,验》的主要内容是《橡胶工艺实。为制品性能第二部分,如轮胎的动平衡实验、爆破实验、 耐久实验等) 、实际应用实验(使用性能、使用寿命)等主要包括制品解剖试验、直 接用制品测强力和伸长率等性能、X 射线检验、成品模拟实验(。是非常关键的 一个环节橡胶成品性能的测试也,映制品实际情况它能更确切地反。一的测试标准由于没用统,要求也不 一样各制品的实际,没有将这部分内容列入因此《橡胶工艺实验》。的几种加工工艺过程的操作方法《橡胶工艺实验》主要介绍橡胶,械性能的测试方法、 设备和原理、实验结果的处理、影响实验结果的因素分析以及所采用的测试标准等生胶及混炼胶可塑度、混 炼胶的硫化特性、门尼焦烧特性、门尼粘度以及硫化橡胶的一些常规物理机。工和物理机械性能测试必须在一定的条件下进行三、橡胶物理机械性能测试的一般要求橡胶加,标准中有具体 的规定实验、测试条件相关,下要求进行一般按如。S2393-1989) 1、配料 配合剂的要求 标准中规定(一)配料、混炼和硫化(GB6038-93、ISO/DI,国家或企业颁布的相 关技术标准的规定制备橡胶实验用胶料的各种配合剂应符合,不能使用不合格。碎、筛选等)后使用的配合 剂凡要求加工处理(如干燥、粉,条件进行处理应按加工技术,便于称量目的是,的杂质和水分减少原材料中,炼操作便于混,获得满意的性能以保证实验胶料。存放于防潮密封容器内配合剂干燥处理后应。质量的相对稳定性为保证实验胶料 ,时间不要超过一年实验用原材料存放,锌、次 磺酰胺类促进剂等) 易吸潮变质的配合剂(如氧化,能超过半年储存期不。配合剂应分别存放生胶、炭黑和各种,应及时登记入账各种原材料 ,产地、数量注明名称、。应通风库房,潮防,腐防,专用器 具和专用勺各种原材料应使用,混用严禁。加工所制得的胶料总量混炼胶的批量 指一次,般一,炼量应 该是基本配方的四倍用标准开放式炼胶机每批次混。的批混炼量若采用较小,较大误差,能不同结果可,质 量为 200g建议最低混炼生胶。密炼机额定容量乘以混炼胶的密度标准密炼机每次批混炼量应等于。根据批混炼量称量配合 ,配合剂的实际用量计算出生胶和各种,的衡器称量采用合适。g、500g 天平和 5Kg 台称实 验室应配备 100g、200。炭黑的称量应精确 至 1g称量允许的误差为:生胶和;1g 或± 1%油类应精确至 ;确至 0.02g硫黄和促进剂精;精确至 0.1g氧化锌和硬脂酸,应精确至± 1%所有 其它配合剂。为± 0.01g天平精确度最好。度和湿度下进行配料应在标准温。的实验胶料当日配完,日用完应当,过夜不得。 要过夜若确实需,干燥器内应存放于。HG/T 3-1615 标准)和 1.57 升小型密炼3 机2、混炼 胶料混炼设备主要为实验室用开放式炼胶机(应符合 。、密炼机混炼实验规格尺寸见开炼机。的加料顺序和时间混炼胶料混炼要按照规定,定的要求(如温度、辊距、转速等) 开始实 验前要将炼胶设备调整到规。料进行性 能对比实验同一批混炼的不同胶,的混炼工艺条件相同要保证各配方胶料,切 割翻炼次数、混炼时间等都要相同如辊距、辊温、加料顺序和加料方式、,才具有重现性得出的结果,可比性才有,件控制 不准如果工艺条,误差较大实验结果,量变化引起的还是工艺条件变 化引起的测出的性能变化不知道到底是配合剂变,实验结果很难分析。距的大小对胶料性能影响很大(1)辊距 开炼机混炼时辊,变更不同的 辊距不同工艺要求需要,规定一定的辊距因此混炼工艺要,实验数据具有对比性而且认真掌握才能使。需要调准辊距大小故每次炼胶 前均。准备两根铅条和一块混炼胶辊距调准的方法如下: 。 、宽 10± 3mm铅条长至少 50mm;5~100 0.50mm厚度比欲测辊距厚 0.2;× 75mm× 6mm混炼胶尺寸约 75mm,? 4 C 大于 50其门尼粘度 M L1。距前调辊,至混炼所要求的温度将辊筒温o度调节,距大致调至所需数值再根据手轮指针将辊,在辊筒两 端把两根铅条放,5mm 处各插一条在距挡胶板约 2,辊筒中心部位通过同时把混炼胶从两,mm 厚度计测铅条的厚度然后用精度为 0.01。允许偏差时若厚度超过,述方法测定调整后的辊距适当调整辊距后再按前,距要求为止至符合辊。~0.5mm 时为± 0.05mm辊距允许的偏差为:在辊距为 0.2,mm 时为± 0.1mm在辊距为 1.0~3.0, 时辊距允许偏差为± 10%在辊距为 3.0~8.0mm。小根据炼胶量确定开炼机混炼辊距大,胶板距离或调节挡,宜的堆积胶以保持适。可参考表 1-1 调整开炼机混 炼时辊距大小。成胶并用时天然胶与合,例相等并用比,然胶来 定辊距总胶量可按天;天然胶比例时合成胶大于,合成胶定辊距总胶量可按。± 0.2 700 2.8± 0.2 2.0± 0.2 1000 3.8± 0.2 1200 4.3± 0.2(2)辊温辊筒温度对混炼胶质量也有重要影响表 1-1 辊距大小与装胶量的关系 胶量(克) 天然胶/mm 合成胶/mm 300 1.4± 0.2 1.1± 0.2 500 2.2± 0.2 1.8,随着胶料的剪切摩擦生热而不断变化而且用开炼机混炼时辊筒的温度会,的胶料不同,度要求也不一样混炼时辊筒的温,时控制辊筒的温度因此混炼时要 随。常通,冷却水来控制辊筒温度用,的流量合适调整冷却水,均不能有效控制辊温流量过大或过 小。测辊筒表面的温度混炼过程中要经常,许的偏差范围内控制温度在允。允许偏差为± 5℃开炼机混炼辊温的。温度要求见表 1-2不同胶料混炼时辊筒。乙烯 氟橡胶 23—27 丙烯酸酯橡胶≦40 40~60 60~75 40~70 77~87 40~55≦45 40~60 85 左右 40~70 77~87 30~50(3)加料顺序混炼时加料顺序应遵循以下原则:用量少、作用大的配合剂先加表 1-2 不同胶料开炼机混炼时辊筒温度 辊 胶 种 前辊 天然胶 丁苯胶 氯丁胶 丁基胶 55~60 45~50 35~45 40~45 后辊 50~55 50~55 40~50 55~60 温℃4 丁腈胶 顺丁胶 三元乙丙胶 氯磺化聚;体软化剂(如石蜡、松香、树脂)先加在胶料中难分散的配合剂如氧化锌和固;、对温度敏感的配合剂要后加临界温度低、化学活性 大;进剂要分开加硫化剂和促。化剂、防老剂、防焦剂 等)→填料(炭黑、陶土、碳酸钙等)→液体油料(石蜡油、环烷油、芳烃油等)→硫黄天然橡胶开炼机混炼的一般加料顺 序为: 生胶(塑炼胶、母炼胶、再生胶)→固体软化剂→小药(促进剂、活。以采用该加料顺序进行混炼传统 的密炼机混炼也可。用量较少时液体软化剂,料之前加也可在填,料和油料的用量较大合 成胶配方中填,加或与填料交替分批投加油料只能放在填料之后。殊 配方某些特,以适当调整加料顺序可,硫黄用量多如硬质胶中,合剂之前加应在其他配,合均 匀以保证混;应在加入硫黄之后添加海绵胶料混炼时油料;胶混炼时丁腈橡,橡胶相容性 差由于硫黄与丁腈,分散难,种配合剂之前加因此硫黄应在各。中有白炭黑如果配方,在加胶之后白炭黑应,之前分批加入其 他配合剂,黑分散均匀保证白炭。 混炼后胶料应称重(4)称重、停放,之差为 0.5%~1.5%胶料质量与所有原材料总质量。干燥的金属表面上冷却至室温混炼胶应放臵在平整、干净、,料薄膜包好用铝箔或塑,污染以防,胶料配方编号并贴标签注明,日期混炼。程分段完成如果混炼过,段混炼操作之 前在胶料进行下一,min 或至胶料达到室温混炼胶至少要停放 30,长放臵时间为 24h两个阶段混炼之间最。准温度、湿度下调节 2~24h3、硫化 混炼后的胶料要在标,硫化操作才可进行。可能不 要返炼胶料硫化前尽,返炼需要,辊温进行返炼应按混炼时的。硫化机硫化试样用平板,1)硫化机对模具压力应不低于 3.5MPa对硫化机平板、模具 和硫化的要求如下: (;板加压面应相互平行(2)硫化机两热,0℃满压下闭合时当热板在 15,5mm/m 范围之内其平行度应在 0.2;中心点间的最大温差不超过 1℃(3)同一热板内各点间及各点与,臵 点的温差不超过 1℃相邻两热板之间其对应位,度偏差不超过± ℃热板中心处的最大温;寸应与所要求的测试试样相适应0.5 (4)模具的形状、尺,碳钢或不锈钢材料采用中, 镀铬或抛光模具表面应,不大于 1.6粗糙度 Ra ,度不低于△ 7模具表面光洁,度不应 低于 10mm模具的模盖与模底的厚;上预热至规定的硫化温度 ± ℃范围内(5)硫化之前要将模具放在闭合的平板, 保持 20min并在该温度下 1。可不再预热连续硫化时。允许放臵一个模具硫化时每层热板仅。压力时开始计算硫化时间(6)模具受到规定的。得少于 3.5MPa硫化期间模腔压力不,许误差为± 秒硫化时 间允。打开立即取出硫化胶片205 (7)平板一,中冷却 10~15min放入室温水或低于室温水,片应放在金属板上冷却用于电学测 量的胶。度和湿度下存放一段时间冷却好的胶片在标准温,少于 16 小时停放时间一般 不,3 个月不大于 。.1-1996) l、试验用片状试样可以从专门的模压样品上裁切(二) 、试样制备(HG/T 2198-91、GB/T9865。度、湿度下调 节一段时间在裁切和试验之前在标准温,磨的样品经砂轮打,调节时间不应少于 16h裁切试样前在标准温度下,度的调节不应少于 2h内部质量控 制试样温。应按产品标准规定进行2、成品试样的制备。有关试验方法的规定3、试样厚度应符合,厚度: 1mm± 0.1mm一般建议模压胶片试样使用下列; 0.2mm2 mm±;0.2mm4mm± ; 0.3mm6.3mm±;± 0.5mm12.5mm;1-1996、ISO4661-1)规定进行切割、打磨4、过厚试样、表面不平试样应按标准(GB9865.,刀设备或切割机切割采用旋转,轮或挠性打磨带打磨设备采用砂。械应力、热的作用及阳光直接照射5、试样在停放过程中不应受机,蚀性介质 接触不与溶剂及腐。水或中性肥皂水溶液湿润6、试片裁刀在裁片时用。片机裁片时7、用裁,裁一个试样一次只准,在一起不准迭,一次裁断)不准重刀(。应有任何缺陷和机械损伤8、试样的工作部分不。力方向应与压延方向一致9、裁片时片状试样受。5723 规定的方法测量试样工作部分的厚度或高度10、用分度为 1/100mm 的测厚计按 GB。同一方法、同一设备制备11、同一批试样要用,格要一样试样规,刀裁切样品使用同一裁,才有可比性其实验结果。983) 1、实验室标准温度和湿度 标准温度应为 23± 2℃(三)、试验条件(GB/T 2941-91、ISO 471-1。7℃的温度下进行试验在带地区也可以在 2, 制质量的暂用温度但只能作为内部控,度必须是 23℃仲裁鉴定试验的温。要求高时对温度,为± 1℃温度公差,近于规定的标准温度环境 平均温度应接。 23℃时实验温度为, 50%± 5%标准相对湿度为; 27℃时试验温度为,65%± 5%相对湿度为 。求较高时对湿度要,为± 2%湿度公差,近于规定的相对湿度环境平均湿度应接。准温度和湿度时当不需要采用标,环境温度和湿度可采用通用的,验可 采用 20℃如与纺织物有关的实,5%的条件进行相对湿度为 6。低温下实验时需要在高温或,80、-70、-55、-40、-25、-10、0℃应优先在下列温度中选用一个或几个温度: a. -;、85、100、125℃b. 40、50、70;225、250、275、300℃c. 150、175、200、。以下时允许公差为± 1℃当试验温度在 100℃;℃之间时允许公差为 ± 2℃当试验温度在 101~200;过 201℃时当试验温度超,为± 3℃允许公差。间间隔 如果没有别的规定2、试验与硫化之间的时,的规定:6 (1)所有橡胶物理实验试验与硫化之间的时间间隔应遵守如下,间间隔最短是 16h硫化与试验之间的时;产品试验(2)非,间间隔最长为四个星期硫化与试验之间的时,的时间 间隔内进行比较试验应在相同;产品试验(3),的情况下在可能,间间隔不得超过三个月试验与硫化之间的时。情 况下在其他,日期算起二个月内进行试验应在需方从收货。度和湿度均有要求时3、试样调节 对温,度下调节不应少于 16h试样试验前在标准温度和湿;温度时只要求,度下调节应不少于 3h试样在试验前在标准温。 调节应不少于 30min如果是内部质量控制试样温度;或低温下试验如果是在高温,臵于测试温度下试验前应把试样,的时间调节经过足够长,境温度相平衡使 试样与环,产品的有关规定处理或者根据实验材料和。调节期间橡胶试样,个表面都暴露于环境调节中应尽可能使每个试样的整,力的作用和阳光的直接照射并避免试样受到 各种应。别的规定如果没有,温度和湿度条件下进行试验应在调节的标准。等试验工具、仪器须经校正合格后方能使用温度计、裁刀、厚度计、硬度计、拉力机。中规定用算术平均值或中位数表示试验项目的试验结果四、实验数据处理(HG/T 2198-91)标准,同一项全部试验数据计算出算术平均值其数据整理按以下规定进行: 1、用,的偏差不能超过标 准规定各试验数据对算术平均值。定的偏差若超过规,个数据舍去则应把这,舍后取,于原数据的 60%剩下的数据不应少,算平均值然后再计,值的偏差都符合规定为止直到每一数据对算术平均。种性能中橡胶各,、耐寒系数、压缩 疲劳、耐介质性、硬质胶的耐热温度、抗折断强度、冲击强度等撕裂 强度、橡胶与织物、金属的粘合强度、剥离强度、密度、永久变形、磨耗性能,取平均值实验结果。试验数据的中位数2、取同一项全部,列、若试验数据个数为 奇数试验数据应按数值递增顺序排,数值为中位数取中间一个。3、14MPa 取 12 为中位数如拉伸强度为 10、11、12、1;据数为偶数若试 验数,的平均值为中位数则取中间两个数值,MPa 中位数为 11. 5MPa10、 12、 如 11、 13。不准少于试验方法中规定的最少数量3、表示实验结果平均值的试样数量,据全 部作废否则试验数,试验重作。偏差应符合相应试验方法标准的规定4、 试验数据的取值方法和允许。要求 取值、填写试验报告试验结果按表 1-3 。值方法及偏差 5 试样中位数 5 试样中位数 5 试样中位数 5 试样中位数 5 试样平均值7 表 1-3 实验结果的取值 测定值 单 位 精 确 到 单 位 精 确 试验结果 到 取,中位数 2 试样平均值± 15% 3 测试点,的平均值 3 试样平均值± 1% 2 试样中位数,2 试样平均值± 10% ,3 试样平均值± 10% ,的平均值 5 试样平均值± 5% 2 试样中位数,5 试样平均值± 10% ,离强度 耐介质(体积变化率)N 或 kgf 小数点后 l 位 度 g % mm g g 整数位 小数点后 3 位 整数位 小数点后 1 位 小数点后 3 位 小数点后 3 位cm /1.61km 小数点后 2 位 mm3整数位 小数点后 1 位 3 位有效数字 3 位有效数字 整数位N 或 kgf 小数点后 l 位 N N g 小数点后 1 位 小数点后 1 位 小数点后 3 位N/m MPa KN/m %8 第二章橡胶加工工艺及未硫化胶性能实验在现代橡胶工业中± 15% 3 试样平均值名 拉伸强度 定伸应力称N 或 kgf 小数点后 1 位 N 或 kgf 小数点后 1 位 Inm mm 整数位 小数点后 1 位MPa MPa % % KN/m 度 g/cm % %3 3整数位 整数位 整数位 整数位 整数位 整数位 小数点后 2 位 整数位 整数位扯断伸长率 扯断永久变形 撕裂强度 硬度(邵尔 A) 密度(天平法) 回弹性 压缩永久变形 阿克隆磨耗 邵坡尔磨耗 橡胶与织物附着强度 橡胶与金属粘合强度 橡胶与金属剥,越来越被人们所重视加工性能的变化正在。 品胶的加工步骤是不可逆的因为大多数由生胶转变为成,效率、减少浪费、降低成本为保证产品质量、提高生产,半成品质量关就要把好 。此为,和控制是最基本的要求对橡胶加工性能的预测。工过程中在橡胶加,过炼胶和硫化两个加工过程对绝大多数橡胶产品都要经,的两个非常重要的生产环节也是决定产品 质量和性能。等)还要进 行压延、挤出、成型等加工过程有些结构复杂的产品(如轮胎、胶带、胶管。工工艺试验方法以 及未硫化胶的性能测试本章主要介绍炼胶和硫化这两个最基本的加。胶料的混炼两部分内容炼胶包括生胶的塑炼、。正常进行和产品的 质量为了保证后续加工工艺的,度必须达到一定的要求胶料的流动性或可塑。长期保存 的氯丁橡胶门尼粘度高有些生胶如天然橡胶、丁腈橡胶、,韧性大弹性和,性差流动,方法降低橡胶的分子量需要通过机械剪切的,弹性减小,度和流动性提高可塑。艺过程就称为塑炼完成这一转变的工。般一, 的生胶需要进行塑炼门尼粘度超过 60,橡胶、异戊橡胶在合成时已 控制了门尼粘度常用的丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、乙丙,需要塑炼一般不。有一定的可塑度塑炼胶要求具,要分布均匀而且可塑度,需要检测可塑度因 此塑炼胶。有开炼机、密炼机和螺杆塑炼机目前用于生胶塑炼的设备主要,机使用较多其中 开炼,密炼机塑炼效率很高在大规模生产时用。法和化学 增塑塑炼法三种开炼机塑炼有包辊法、薄通,塑炼效果好其中薄通法,用这种方法塑炼实验室中主要采。段塑炼和化学增塑塑炼法三种密炼机塑炼有一段 塑炼、分,塑炼法效果好其中化学增塑,率高效。塑炼时容易产生凝胶丁腈橡胶密炼机 ,果很差塑炼效,机薄通法塑炼通常采用开炼。塑炼时易粘辊氯丁橡胶高温,温开炼机塑炼一般采用低。用开炼机塑炼天然橡胶既可,密炼机塑炼又可以用。前目,主要以天然胶为基础塑炼加工 的内容。的开炼机塑炼工艺方法实验中主要介绍天然胶。各种配合剂混合均匀胶料混炼是将生胶与,混炼胶的工艺操作过程制备符合性能要求的,最为重要的一个环节是 橡胶加工过程中,定了胶料和制品的性能高低混炼胶的质量好坏直接决。求配合剂分散均匀混 炼胶不仅要,一定的分散度而且要达到,机械性能要好胶料的物理。前目,主要有开炼机和密炼机用 来混炼胶料的设备,生产中有着广泛的应用其中密炼机在大规模,要用于连续混炼螺杆混 炼机主,发展前途有很好的。和密炼机混炼工艺方法实验中主要介绍开炼机。用硫化胶来测试橡胶性能大多采,硫化才具有使用性能橡胶制品也必须经过。子转变成立体网状结构的过程由于硫化是将 橡胶线型大分,可逆不,出现质量问题如果硫化后, 次品或废品制品只能成为。定产品质量的关键因素因此硫化工艺过程是决,格控制工艺条件硫化时一定要严,品的不合格率尽可能降低产。定的温度、压力下橡胶硫化要在一,时间才能完成经过一定的,熟(欠硫) 如 果硫化不,性能低下产品的;过硫若,硫化返原易产生,能也会下降制品的性。程度一定要合适因此 产品硫化。品均用平板硫化机硫化实验室中测性能的样,其它的硫化设备和硫化方法在实际生产中还有许多 。性能测试用样品的硫化工艺实验中主要介绍物理机械。混炼后胶料,的质量和加工性能需要考察混炼胶,门尼粘度、 可塑度、应力松弛通常需要测量胶料的流动特性如,焦烧、硫化曲线硫化特性如门尼,度、硬度和炭 黑分散度等挤出特性如口型膨胀以及密。硫化曲线、口型膨胀等用混炼胶测试其中门尼粘度、可塑度、门尼焦烧、,用硫化胶测试密度、 硬度,以用混炼胶测试炭黑分散度既可,硫化胶测试也可以用。一、概述在橡胶加工过程中9 实验一 生胶塑炼工艺,是有一定要求的对生胶的可塑性。基本的、必须的工艺性能——良好的可塑性而有些生胶弹性很高、粘度很高、缺 乏,工艺的要求为了满足,行塑炼必须进。法、化学增塑法和机械增塑法三种提高橡胶塑性的方法有物理增塑。中 加入物理增塑剂物理增塑法是在胶料,子链之间距离通过增大分,提高胶料的流动性的方 法减小分子链之间的作用力来;料中加入化学塑解剂化学增塑法是在胶,分子反应与橡胶大,子链断裂使橡胶分,降 低分子量,降低粘度,性的方法提高流动;械剪切或发生热降解机械增塑法是通过机,子链断 裂使橡胶分,高胶料流动性的方法平均分子量降低来提。法增塑效果明显其中机械增塑,独使用可单,塑法增塑效果不及机械法物 理增塑法和化学增,独应用不能单,法同时使用一般和机械。机、密炼机和螺杆塑炼机三种机械塑炼 设备主要有开炼。温机械塑炼和高 温机械塑炼两种根据塑炼工艺条件不同可分为低,属于低温塑炼开炼机塑炼,塑炼属于高温塑炼密炼机和螺杆机。使胶料的工艺性能得以改善生胶机械塑炼的目的主要是。炼的生胶经过塑,减小弹性,性将有很大的提高可塑 性和流动,剂易于混入混炼时配合,中易于分散均匀配合剂在胶料, 速度快压延挤出,率小收缩,表面光滑半成品,稳定尺寸,架材料的渗透和结 合作用并改善胶料的粘着性和对骨,容易流动硫化时,模型充满,清晰的花纹使制品获得。程度要合适但塑炼的。塑度偏低胶料的可,不易混合分散混炼时配合剂,出速度慢压延、挤,形率大收缩变,断面几何形状不准确半成品断面尺寸和,不光滑表面;易脱胶或露 白压延后胶布容,流动充满模型硫化时不易,胶或气孔等缺陷造成产品产生缺。程度过大若塑炼,半成品的挺性差压延、挤出 ,耐磨耗和耐老化性能降低其硫化胶的力学强度、,形增大永久变,理机械性能受损使硫化胶物 。度越大塑炼程,度越大损害程。性能要 求和硫化胶性能要求综合确定因此生胶的塑炼程度应根据胶料的加工。能要求的前提下在确保加工性,塑炼程度尽量减小。的制品不同,工工艺过程不同的加,塑度要求不一样对塑炼胶的可。般一,胶料所用的塑炼胶可塑度要求较高涂胶、浸胶、刮 胶、擦胶和海绵;、半成品 挺性好及模压硫化的胶料而对硫化胶物理机械性能要求较高,塑度要求较低其塑炼胶的可;求介于以上两者之 间挤出胶料的可塑度要。要求如表 2-1 所示各种胶料的塑炼胶可塑度。炼胶种类 挤出胶料用塑炼胶 胶管外层胶 胶管内层胶 海绵胶用塑炼胶 胎面胶用塑炼胶 胎侧胶用塑炼胶 内胎胶用塑炼胶 缓冲帘布胶用塑炼胶 0.30~0.35 0.25~0.30 0.50~0.60 0.22~0.24 0.35 左右 0.42 左右 0.50 左右 可塑度要求10 二、实验目的生胶塑炼工艺试验的主要目的是使学生了解塑炼的目的表 2-1 常用塑炼胶威氏可塑度要求 塑炼胶种类 胶布胶浆用塑炼胶 含胶率≥45% 含胶率<45% 传动带布层擦胶用塑炼胶 V 带线绳浸胶用塑炼胶 压延胶片用塑炼胶 胶片厚度≥0.1mm 胶片厚度<0.1mm 0.35~0.45 0.47~0.56 0.52~0.56 0.56~0.60 0.49~0.55 0.50 左右 可塑度要求 塑,的要求塑炼胶,塑炼机 理塑炼设备和,炼操作方法和工艺要求掌握天然胶的开炼机塑。广泛使用 6 寸开放式炼胶机进行生胶塑炼三、实验设备——开放式炼胶机实验室内现。机加架上 的两个中空辊筒该机主要工作部分是安装在,架上并前后位臵固定后辊的轴承座在机,座能前后移动前辊的轴承,调节辊距适应操作要求可借安全 调距装臵。量的塑炼、 混炼及一旦发生事故起立即刹车的作用在辊筒上面设有橡胶板和急刹车装臵以适应不同胶。电动机通过传动齿轮带动后辊回转机器的传动:是由机箱内的减速,轮带 动前辊回转再通过一对速比齿,同速度相对回转使两个辊筒以不,11m/min前辊转速为 ,3.5m/min后辊转速为 1,之比称为速比前后两辊转速,1∶1.22一般速比为 。的水管可以使冷却水流过并喷向辊筒内表面加热、 冷却部分: 辊筒内设有带孔眼,辊温降低,经排水漏斗排出冷却水流出辊筒,管通蒸气时当辊筒内水,它简易办法预热 辊筒)可用升高辊温(或用其。在开放式炼胶机的两个以不同速度相对回转的辊筒 上四、塑炼机理低温开炼机塑炼的机理可描述为:生胶,各部位速度不同胶料通过辊距时,度梯度产生速,产生剪切作用从而对胶料。械剪切力的反复作用胶料直接受到 机,子在剪切力的作用下异常庞大的橡胶分,方向伸展沿着流动,上产生局部应力集中使其橡胶 分子链,子链断裂致使分。成了活性游离基断裂的分子链。其它游离基接受体结合而稳定活性游离基与周 围的氧或,定在断裂状态橡胶分子链稳,短的分子形成了较,均分子量降低橡胶 的平。体粘度的关系式(2-1)可知根据橡胶平均分子量与胶料本,粘度 降低胶料的本体,动性提高从而流,性增加可塑,炼效果获得塑。.4(2-1)在机械塑炼中3 ? 0 ? AM w,度降低而粘度增大由于生胶随着温,剪切力就增大作用到生胶的,裂作用也就加强了使生胶分 子断,加也就快可塑度增。用较低的辊温进行塑炼故在机械塑炼中一般采。按照安全规程的规定五、操作步骤1、,筒间有无异物先检查两辊,加油、试紧 急刹车装臵等待正常后方可开机空转、。即可进行试验如无异常现象。根据工艺要求的可塑度2、确定塑炼段数 ,否分段塑炼确定生胶是,氏值 0.30± 0.05 为宜一般塑炼胶应达到的可塑性为威廉。度较大的塑炼胶对于要求可塑,取分段塑炼法则生胶应采。于 20 分钟每段时间不大,片冷却塑炼胶,8 小时后停放 4~,一段塑炼再进行下,情况下通常,到 0.4± 0.05二段天然胶可塑度 约达;到 0.5± 0.05三段天然胶可塑度约达。经塑炼的合成胶丁腈、氯丁等需,天然胶难获取其可塑性较,小容量 的操作条件外除采取低温、小辊距、,分段塑炼法也应采取。如软化丁苯、顺丁胶)不需经塑炼目前还有一些通常使用的合成胶(,天然11 胶相混薄通破料后即可与,混炼工序使用掺合均匀投入。 6 寸开炼机塑炼时3、确定投胶量 用,~2 公斤为宜装胶容量以 l。炼时生热较大由于合成胶塑,然胶少 20%为宜故其装胶量 以比天。预热(用蒸气或其它方式)或降温(用自来水)、 可用弓型表 面温度计进行测量(或手试)4、塑炼步骤(以天然胶为例) (1)控制及测量辊温 开机空转并根据辊温状态对辊筒进行。天然生胶在长期停放时粘度高(2)烘胶、切胶和破胶 ,度大硬,塑炼不宜。切胶机切成小块将天然生胶用,里烘一段时间放在烘 箱,0~70℃温度 5,料完全变软为止烘胶时间以胶。切胶之后在烘透,胶 操作再进行破。为 1.5mm 条件下在胶辊为 45℃、辊距,备)连续将胶块投入 (不宜中断于靠近大牙轮一端(以防损坏设,块弹出)以防胶。距调为 0.5mm(3)薄通 将辊。靠大牙轮一端加入把破过胶的胶片在,辊筒间隙使之通过,落于接料盘内让胶片直接 。无堆积胶时当辊筒上,内继续薄通直至 所规定的时间(或次数)为止再将盘内胶片扭转 90° 重新投入辊筒间隙。距放宽为 1mm(4)捣胶 将辊,包辊后使胶,辊筒右端再向下割从左向右割刀至,接料盘上使胶落在。消失时停止割刀至堆积胶料将。的余胶被带入辊筒右方则割落的胶随着辊筒上,向左同样方式割胶然后再从辊筒右 ,次后割断打成卷反复各进行两。辊距放宽到 2.5mm(5)压光(下片) 将,辊缝 2~3 次再将胶卷垂直通过,注明胶种、班组然后在胶片上,必要则先涂隔离剂)冷 却放臵(如有。30± 0.05 时天然胶可塑度为 0.,如表 2-2 所述通常使用的塑炼条件。m 3 秒一 4 秒 45℃ 0.5mm 12—13 秒 45℃ 1.0mm 2—3 秒表 2-2 天然胶塑炼工艺条件 程 条 件 辊 辊 时 温 后辊 45℃ 距 1.5m, 法12 六、影响开炼机塑炼的因素从上述开炼机塑炼机理可知:凡是影响胶温和机械作用力的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各 2 次 45℃ 2.5mm 2—3 秒 3次 序 破 胶 薄 45℃ 通 捣 50℃ 胶 压 45℃ 光前辊 45℃间(或次数) 刀。、辊速、塑解剂和操作熟练程度 等这些因素有辊温、辊距、时间、速比。取决于设备的特性其中辊速和速比,不变因素一般为,则均可改变其它因素。可塑度的获得影响很大1、辊温 塑炼温度对,越低温度,果越大塑炼效。温太低但辊,粘度高生胶的,荷而受到损害会使设备超负,作危险性并增加操。表明实验, 胶料可塑度(P)成如下反比关系开炼机塑炼温度(T)的平方根与。 T21(2-2)为了提高塑炼效果P1 T ? ( 1 )2 P2,辊筒冷却应加强,却水降温但靠冷,有限条件,55℃范 围内进行塑炼一般在 45~。2-3 进行也可参阅表 。0℃以下 胶 种 辊温范围℃ 40~50 70~80通用型氯丁胶 顺丁胶2、辊距 胶料通过开炼机辊距时受到的剪切速率如下式所示表 2-3 橡胶塑炼常用辊温范围 胶 天然胶 异戊胶 丁苯胶 丁腈胶 种 辊温范围℃ 45~55 50~60 45 左右 4。 f——速比 V1——后辊表面旋转线——前辊表面旋转线速度(2-3)(2-4) 式中:γ——机械剪切速率/min-1,e——辊筒辊距m/min ,速比 f 下m 在相同的,间速度梯度越大辊距越小则两辊,擦、剪切、 挤压的力越大生胶通过辊缝间时所受到摩,片薄易于冷却同时由于胶,械剪切力的作用变硬进而加大机,炼效果增强塑,.5~1mm 辊距所 以一般采用 0。辊温和辊距之外3、时间 除,胶可塑度的重要因素之一塑炼时间是显著影响生。3 着时间延长而增加的塑炼初期可塑度是随1,值后随之下降当达到一定,轧炼后温度升高而软化其原因是由于生胶经,容易滑动分子之间。剪切力所破坏不易被机械。塑炼效果为了提高,分段塑炼可以用。过程分成若干段来完成分段塑炼 即将塑炼。要充分停放冷却每段塑炼后生胶,2~3 段一般分为 , 4~8 小时每段停 放冷却。量主要取决于开炼机的规格4、容量 塑炼时装胶容。不宜过多装胶量,堆积的胶料过多否则在辊筒上,热困难致散,塑性提高了使生胶的热,炼效果影响塑。的开炼机上在一定规格,根据实际经验确定的一次炼胶的容量 是。炼时生热较大因合成胶塑,天然胶少 20%故装胶容量一般比。所述综上,辊温、辊距、时间和一次塑炼容量生胶塑炼过程中应适当的控制好。开炼机型号、规格、生产厂家七、实验报告实验报告记录:,间、薄通次数、胶量辊温、辊距、塑炼时,者姓名操作,期日。炼一、概述为了使橡胶制品符合使用性能的要求14 实验二 混炼工艺(一) :开炼机混,工艺性能改善加工,生胶节约,成本降低,加入各种配合剂必须在生 胶中。中制成混炼胶的工艺过程称为混炼在炼胶机上将各种配合剂加入生胶。加工和成品质量具有决定性的影响混 炼的胶料质量对胶料进一步。不好混炼,分 散不好、不均胶料会出现配合剂,过高或过低胶料可塑度,霜等现象焦烧、喷,等工序不能正 常进行使压延、压出、硫化,性能下降导致成品,程中的重要工序之一故混炼是橡胶加工过。求主要有两个方面对混炼胶的质量要,好的工艺加工性能一是胶料应具有良,品具有良好的使用性能二是胶料能保 证成,合剂均匀混合并分散到生胶中因此混炼时要求必须做到配,定的分散度并达到 一;度要适当而均匀同时胶料的可塑,橡胶尽可能多生成的结合,械性 能要好胶料的物理机。混炼速度快另外还要求,效率高生产,耗低能。艺实验主要内容是根据实验配方二、实验目的橡胶配合与混炼工,各种配合剂的用量准确称量生胶、,均匀并达到一定分散度将 配合剂与生胶混合,要求的混炼胶制备符合性能。熟悉并掌握橡胶配合方法该实验的目的是使学生 ,的操作方法、加料顺序熟练掌握开炼机混炼,艺 条件及影响因素了解开炼机混炼的工,行混炼操作的能力培养学生独立进。开炼机为 ф160×320mm 双辊筒开炼机三、实验设备及工作原理1、混炼设备 实验室用,术研究所产品上海机械技,臵、挡胶板、调节辊距大小的手轮、电机等部件组成主要由机座、温 控系统、前后辊筒、紧急刹车装。图如图 1 所示开炼机的 结构。HG/T3-1615 标准规定图 2-1 开炼机结构示意图,征如下: 辊筒直径(外径) 实验室用开炼机的主要技术特, 辊筒长度(两挡胶板间) mm 150~15515,(慢辊)转速mm 前辊筒, 两辊筒间隙(可调) r/min 辊筒速比,偏差 控温偏差mm 辊距允许, 0.2~8.0 ± 10%获 0.05mm℃250~280 24± 1 1.0∶1.4,使用的开炼机如图 2-2 所示取其中较大者 ± 5实验中所。上的包辊状态 开炼机混炼的工作原理是利用两个平行排列的中空辊筒图 2-2 橡胶开炼机 2、工作原理图 2-3 胶料在开炼机,速度相对回转以不同的线, 辊后加胶包,一定量的堆积胶在辊距上方留有,塞产生许多缝隙堆积胶拥挤、绉,入到缝 隙中配合剂颗粒进,胶包住被橡,合剂团块形成配,通过辊距时随胶料一起,同产生速度梯 度由于辊筒线速度不,剪切力形成,力的作用下被拉伸橡胶分子链在剪切,性变形产生弹,剪切力作用而破碎成小团块同时配合剂团块也会受 到,过辊距后胶料通,道变宽由于流,恢复卷曲16 状态被拉伸的橡胶分子链,合剂团块包住将破碎的配,定在破碎的状态使配合剂团块稳,团块变小配合剂。通过辊距时胶料再次 ,进一步减小配合剂团块,通过辊距后胶料多次,中逐渐分散开来配合剂在胶料。、打三角包等翻胶操作采 取左右割刀、薄通,进一步分布均匀配合剂在胶料中,并达到一定分散度的混炼胶从而制得配合剂分 散均匀。、根据实验配方四、实验步骤1,化剂以外的各种配合剂的量准确称量生胶和除液体软,配合剂的颜色与形态观察生胶和各种 ;及接料盘上有无杂物2、检查开炼机辊筒,清除杂物如有先;动机器3、开,转是否正常检查设备运,的温度(由胶种确定) 通热水预热辊筒至规定;小(根据炼胶量确定) 4、将辊距调至规定大,挡胶板的位臵调整并固定;筒的一侧放入开炼机辊缝中5、将塑炼好的生胶沿辊,方法使 胶均匀连续的包于前辊采用捣胶、打卷、打三角包等,适量的堆积胶在辊距上方留,分钟的滚压、翻炼经过 2~3 , 隙的包辊胶形成光滑无;筒轴线方向均匀加入各种配合剂6、按下列加料顺序依次沿辊,加料后每次,吃进 去后待其全部, 割刀各两次左右 3/4, 20 秒钟两次割刀间隔;炭黑、填充 剂等)→液体软化剂→硫黄和超速级促进剂 7、割断并取下胶料加料顺序:小料(固体软化剂、活化剂、促进剂、防老剂、防焦剂等)→大料(, 0.5mm将辊距调整到,料薄通加入胶,三角包并打,5 遍薄通 ;试样要求8、按,成所需厚度将胶料压,板上(记好 压延方向、配方编号)待用下片称量质量并放臵于平整、干燥的存胶。关机9、,机台清洗。容量、辊温、辊距、辊筒的速比、加 料顺序、加料方式及混炼时间等五、影响因素影响开炼机混炼效果的因素主要有胶料的包辊性、装胶。坏会影响混炼时吃粉快慢、配合剂分散1、胶料的包辊性 胶料的包辊性好,辊性太差如果包,法混炼甚至无。伸比、最大松弛时间等) 、辊温和剪切速率有 关胶料的包辊性与生胶的性质(如格林强度、断裂拉,最大松弛时间长的生胶包辊性好格林强度高、断裂拉伸比大、,NR如 ;最大松弛时间短的生胶包辊性差格林强度低、断裂 拉伸比小、,BR如 。都会影响生胶的 包辊性影响生胶这些性质的因素,补强剂如加入,的格林强度提高胶料,弛时间增大松,BR 的包辊性会明显改善 ;加入液体软化剂胶料 中过多,林强度降低格,弛时间缩短松,性变差包辊,脱辊甚至。转变温度(Tg)以下辊温在胶料玻 璃化,包辊无法,(Tf)以上在粘流温度,粘辊胶料,能混炼也不, 之间某一温度范围内只有在 Tg~ Tf,好的包辊性胶料才有良,混炼适于。提高辊筒转速等方法增大剪切速率如采取减小辊距、增大速比或 ,比、延长最大松弛时间可提高胶料的断裂拉伸,善胶料的包辊性因而也能改 。 装胶容量过大2、装胶容量,堆积胶量增加了,缝上方自行打转使堆积胶在辊,纹夹粉作用失去了起折,吃入和分散效果影响配合剂的,炼时间延长混,物性下降胶料的,增大能耗同时会,17 的负荷增加炼胶机,备损坏易使设。胶量过少如果装,有或太少堆积胶没,困难吃粉,率太低生产效。此因,装胶量要合适开炼机混炼时。:Q ? K ?D?LQ—装胶量可根据经验用下列公式计算装胶容量,gK;料系数K—装,0.0085L/cm2K 取 0.0065~;筒致敬D—滚,mc;作部分的长度L—辊筒工,mc;料的密度ρ—胶,cm3g/。量较少时当炼胶,留有适量的堆积胶为了保证辊距上方,板的距离来实现可通过调整挡胶。距时受到的剪切变形速率3、辊距 胶料通过辊,间的关系如(2-3)所示与辊距、辊筒转速和速比之。辊距减小,速率增大剪切变形,块受到的剪切作用增大橡胶分子链和配合剂团,容易 破碎配合剂团块,配合剂的分散因此有利于,切断裂的机会也增大但橡胶分子链受剪,链过度断 裂容易使分子,过炼造成,量降得过低橡胶分子,机械性能降低使胶料的物理。过大辊距,用太小剪切作,不易分散配合剂,作带来困难给混炼操。机混炼时因此开炼,要合适辊距。与装 胶量有关合适的辊距大小,-1 所示如表 1。成胶并用时天然胶与合,例相等并用比,然胶来定辊距总胶量可按天;天然胶比例时合成胶大于,合成胶定辊距总胶量可按。 速比和辊速增大4、速比与辊速,减小辊距的规律一致对混炼效果的影响与,合剂的分散会加快配,子链剪切也加剧但对橡 胶分,过炼易,物性降低使胶料,升温加快使胶料,增加能耗。过小速比,不易分散配合 剂,效率低生产。 1.15~1.27 范围内开炼机混炼的辊筒速比一般在。随辊温升高5、辊温 ,粘度降低胶料的,配合剂表面的湿润有利于胶料在固体,加快吃粉;料中受到的剪切作用会减弱但配合剂 团块在柔软的胶,易破碎不容,合剂的分散不利于配, 成量也会减少结合橡胶的生。辊筒的温度要合适因此开炼机混炼时。料包辊性的影响不同由于温度对不同胶,炼时辊温也应不同因此不同胶料混。包热辊NR ,要高于后辊前辊温度;橡胶包冷 辊而大多数合成,要低于后辊前辊温度。辊温如表 1-2 所示常用的橡胶开炼机混炼时。炼时加料顺序不当6、加料顺序 混,合剂分散不均轻则影响配,、脱辊或过炼重则导致焦烧,炼胶质量的重要因素之一加料顺序是 关系到混,一个合理的顺序因此加料必须有。小、作用大、难分散的配合剂先加加料顺序的确定一般遵循 用量,散的配合剂后加用量多、易分,配合剂后 加对温度敏感的,剂分开加等原则硫化剂与促进。机混炼时因此开炼,生胶、母炼胶等包辊最先加入生胶、再,体软化剂如石蜡如果配方中有固,包辊后加入可在胶料,脂酸) 、 促进剂、防老剂、防焦剂等再加入小料如活化剂 (氧化锌、 硬,黑、填充剂再次加炭,和填充剂后加完炭黑,体软化剂再加液,软化剂用量均较大时如 果炭黑和液体,交替加入两者可,硫化剂最后加。超速级促进 剂如果配方中有,硫化剂一起加应在后期和。有白炭黑配方中如,面吸附性很强因白炭黑表,形成 氢键粒子之间易,分散难,之前加入应在小料,分批加入而且要。NBR对 ,其相容性差由于硫黄与,分散难,小料之前加因此要在,进剂放到最后加将小料中的促。不同也会影响吃粉速度和分散效果18 7、加料方式 加料方式。加在某一固定位臵如果配合剂连续,胶料不吃粉其它部位 ,了吃粉面积相当于减少,间延长吃粉时,粉慢吃,其他地 方需要的时间延长配合剂由吃入位臵分散到,配合剂的分散因此也不利于。线方向均匀撒在堆 积胶上加料时应将配合剂沿辊筒轴,覆盖有配合剂使堆积胶上都,短吃粉时间这样会缩,在胶料中的分散也有利于配合剂,炼时间缩短混,子链的剪切破坏减小对橡胶分。89 HG/T 3-1615七、实验报告开炼机每批混炼工艺试验报表六、参考标准GB 6038-93 ISO/DIS 2393-19,序、混炼胶质量与原材料总质量的差值及开炼机类型、操作者姓名、日期应记录:开始混炼时辊筒温度、辊筒转速、辊距、混炼时间、 加料顺。9 实验三一、概述混炼工艺(二) :密炼机混炼密炼机混炼方法是到目前为止制造炭黑混炼胶的最理想的混炼方式八、思考题1、说明开炼机混炼的加料顺序 2、影响开炼机混炼的因素有哪些? 3、如何鉴定混炼胶的质量?1,化程度高由于自动,效率高生 产,强度低劳动,安全操作,扬损失少药品飞,环境小污染,黑的分散度高且胶料中炭,质量均匀混炼胶,艺主要而普遍的方式已成为现代混炼工,产中有着广泛应用在现代化大规模生。的是让学生了解密炼机的结构二、实验目的本实验的主要目,操作方法和加料顺 序熟练掌握密炼机混炼的,炼的工艺条件熟悉密炼机混,混炼效果的因素了解影响密炼机,炭黑混 炼胶或母炼胶制备符合性能要求的。胶机械有限公司制造的 1.5 升小型密炼机三、实验设备及工作原理实验设备为湖南益阳橡。栓、测温系统、加热和冷却系统、 排气系统、安全装臵、排料装臵和记录装臵组成(一)密炼机的结构 密炼机一般由密炼室、两个相对回转的转子、上顶栓、下顶。有螺旋状突棱转子的表面,、 四棱、六棱等突棱的数目有二棱,角形、圆筒形或椭圆形三种转子的断面几何形状有三,啮合式两类有切向式和。由热电偶组成测温系统是,中密炼室内温度的变化主要用来测定混炼过程;制转子和混炼室内腔壁表面的温度加热和冷却系统主要 是为了控。图如图 2-4 所示密炼机密炼室结构示意。ry)切向式密炼机技术特征 转子型式 非啮合转子或切向式转子 1.57混炼室容积图 2-4 密炼机结构示意图(二)密炼机的主要技术特征 1、本伯里(Benbo,定混炼容量L20 额,(快转子) L 转子转速,摩擦比 转子间隙r/min 转子,功率(快转子) mm 新 旧 ,栓混炼时压力KW 上顶, 10 10 1.125∶1 2.38± 1.13MPa1.17± 0.04 77± 或 110±;式密炼机技术特征(ISO 2393) 额定容量≤3.70 0.13 0.5~0.82、啮合,子转速L 转,子速比 转子间隙r/min 转, 旧 功率mm 新,~2.50 5 0.227上顶栓混炼时压力kw 1.000 55 1∶1 2.45,型密炼机如图 2-5 所示MPa 0.3 实验室用小。密炼机混炼工作原理 密炼机工作时图 2-5 小型密炼机 (三),相对回转两转子,入辊缝受到转子的挤压和剪切将来自加料口的物料夹住带,拴尖棱被分成两部分穿过辊缝后碰到下顶,之间缝隙再回到辊隙上方分别沿前后室壁与转子。流动的一周中在 绕转子,剪切和摩擦作用物料处处受到,度急剧上升使胶料的温,降低粘度,合剂表面的湿润性增加 了橡胶在配,剂表面充分接触使橡胶与配合。隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙配合剂团块随胶料一起通过转子 与转子间,切而破碎受到剪,的橡胶包围被拉伸变形,在破碎状态21 稳定。时同,料沿转子的轴向运动转子上的凸棱使胶,混合作用起到搅拌,胶料中混合均匀使配合剂 在。反复剪切破碎配合剂如此,变形和恢复变形胶料反复产生,不断 搅拌转子凸棱的,料中分散均匀使配合剂在胶,定的分散度并达到一。的剪切作 用比开炼机大得多由于密炼机混炼时胶料受到,温度高炼胶,效率大大高于开炼机使得密炼机炼胶的。量和合适的填充系数(0.6~0.7) 四、操作方法1、按照密炼机密炼室的容,量和实际配方计算一次炼胶;实际配方2、根据,各种原材料的用量准确称量配方中,化剂等) 、补强剂或填充剂、液体软化剂、硫黄分别放臵将生胶、小料(ZnO、SA、促进剂、 防老剂、固体软,按顺序排 好在臵物架上;源开关及加热开关3、打开密炼机电,机预热给密炼,电压是否符合工 艺要求同时检查风压、水压、,功率系统指示和记录是否正常检查测温系统、计时装臵、;机预热好后4、密炼,段时间稳定一,炼胶准备;起上顶栓5、提,从加料口投入密炼机将已切成小块的生胶,上顶栓落下,1min炼胶 ;起上顶栓6、提,小料加入, 1.5min落下上顶栓混炼;起上顶栓7、提,黑或填料加入炭,炼 3min落下上顶栓混;起上顶栓8、提,体软化剂加入液, 1.5min落下上顶栓混炼;排胶9、,计测胶料的温度用热电偶温度,束时密炼室温度及 排胶温度记录密炼室初始温度、混炼结,转子的转速最大功率、;距调到 3.8mm10、将开炼机的辊,源开关打开电,机运转使开炼,环水阀门打开循,胶料投到开炼机上包辊再将从 密炼机排出的, 110℃以下待胶料温度降到,硫黄加入,刀各二次左右割,被吃进去待硫黄全,比较光滑胶料表面,胶料割下。距调到 0.5mm11、将开炼机辊,料薄通投入胶,角包打三,5 遍薄通 ,.4mm 左 右将辊距调到 2,料包辊投入胶,滑无气泡待表面光,片下,的总质量称量胶料,表面上 冷却至室温放在平整、洁净金属,配方编号和混炼日期贴上标签注明胶料,待用停放。炼工艺试验报表密炼机每批混,胶温度、功率消耗、混炼胶质量与原材料总质量的差值及密炼机类型应记录:开始混炼时温度、混炼时间、转子转速、上顶栓压 力、排。混炼实验时注意:开始,同的胶料调整密炼机的工作状态可先混炼一个与试验胶料配方相,式混炼再正;混炼胶料对同一批,混炼时间应保持相同密炼机的控制条件和。素密炼机混炼的胶料质量好坏五、影响密炼机混炼效果的因,料顺序外除了加,、 混炼时间、上顶拴压力和转子的类型等主要取决于混炼温度、装料容量、转子转速。 即混炼容量1、装料容量,的剪切作用和捏炼作用容量不足会降低对胶料,和转子空转 现象甚至出现胶料打滑,效果不良导致混炼。之反,过大容量,转困难胶料翻,位臵不当使上顶拴,加料口颈处发生滞留使一部分胶料 在,混合不均匀从而使胶料,时间长混炼,设备超负荷并容易导致,耗大能。 因此22,量应适当混炼容,的 60%~80%为宜通常取密闭室总有效容积。列经验公式计算:Q——装料容量密炼机混炼时装料容量可 用下,gK;填充系数K——,.6~0.8通常取 0;的总有效容积V——密闭室,L;料的密度ρ——胶,cm3g/。定应根据生胶种类和配方特点填充系数 K 的选取与确, 上顶拴压力来 确定设备特征与磨损程度、。胶率高的配方NR 及含,适当加大K 应,7~0.8取 0.;胶率低的配方合成胶及含,当 减小K 应适,6~0.7取 0.;大的旧设备磨损程度,应加大K ;要小些新设备;应 小于剪切型转子密炼机啮合型转子密炼机的 K ;压力增大上顶拴,相应增大K 也应。K 必须尽可能大另外逆混法的 。 密炼机混炼中2、加料顺序,投加顺序与混炼时间特别重要生胶、炭黑和液体软化剂的,生胶先 加一般都是,炭黑再加,分散后再加入液体软化剂混炼至炭黑在胶料中基本,利于混炼这样有,炼 效果提高混,炼时间缩短混。加入或过晚加入液体软化剂过早,炼不利均对混,散不均匀易造成分,时间延长混 炼,增加能耗。可由分配系数 K 确定液体软化剂的加入时间。常在 混炼的后期加入硫黄和超速促进剂通,压片机上加或排料到,烧危险减少焦。、 防老剂、防焦剂等)通常在生胶后小药(固体软化剂、活化剂、促进剂,前加入炭黑。 密炼机混炼时3、上顶拴压力,上顶拴从加料口施加的压力密炼室内的物料都要受到,摩擦剪 切作用以增加机械的,混合分散效果提高对胶料的,变形和混合吃粉促进胶料的流动,炼时间缩短混。限制在密炼室内的主要工作区上顶拴 的作用主要是将胶料,部的压力作用并对其造成局,滑动而降低混炼效果防止在金属表 面,料口颈部而发生滞留并限制胶料进入加,炼不均匀造成混。 过小均不利于混炼上顶拴压力过大、。压力过小上顶拴,的作用下上下浮动上顶拴会在胶料,束胶料的作用起不到限制约,在胶料中的分散不利于配合剂。压力过大上顶拴,在 密炼机上压力直接施加,炼机的负荷会增加密,胶料的翻转同时不利于,炼效果减弱混。情况下一般,在 0.5~0.6MPa慢速密 炼机上顶拴压力,达 0.6~08MPa快速密炼机上顶拴压力可, 1.0MPa中、 最高达到。时胶料的温度难以准确测定4、混炼温度 密炼机混炼,度相关性很好但与排胶温,度表征 混炼温度故通常用排胶温,可比性具有。炼机混炼温度要高很多密炼机混炼温度比开,对配合剂粒子表面的湿润、吃粉温度高有利于生胶的流动 和,切、破碎和分散混合但不利于配合剂的剪。产生焦烧和过炼现象温度过高易使胶 料,量和物理机械性能降低混炼胶的质。控 制排胶温度在规定限度以下因此密炼机混炼过程中必须严格。温度过低如果混炼,混合吃粉不利于,料压散现象还会出现胶,操作困难使 混炼。度范围应控制在 100~130℃以下密炼机一段和分段混炼法的终炼排胶温,控制在 90~95℃加硫黄 时排胶温度,温度在 145~155℃分段混炼的第一段混炼排胶。量和上顶栓压力增大随密炼机转速、 容,度会升高排胶温,0℃的循环水冷却需要用 40~5,短混炼时间不仅能缩,降低能耗23 ,的物理机械性能还能提高混炼胶。密炼机混炼过程的最有效的措施之一5、转速 提高转子的转速是强化。加一倍转速增,缩短 一半混炼时间。速高但转,热升温加快胶料的生,度和机械剪切效果又会降低胶料的粘,快橡胶分子链的热降解还会由于升温过 高加,炼或焦烧导致过。工艺要求为适应,变速密炼 机进行混炼可选用双速、多速或。时间比开炼机混炼时间短得多6、混炼时间 密炼机混炼,栓压力的增大而缩短并随着转速和上顶。都有一个最佳混炼时间每个配 方胶料混炼时。间短时,散不均匀配合剂分;过长时间,的热 降解会加大橡胶,炼现象产生过,炼胶的质量且会降低混。料质量的前提下通常在保证胶,混炼时 间适当缩短,效率、节约能耗有利于提高生产,物理机械性能提高胶料的。393-1989七、实验报告密炼机每批混炼工艺试验报表六、参考标准GB 6038-93 ISO/DIS 2,、功率消耗、冷却水温度、混炼胶质量与原材料总质量的差值及密炼机类型应记录:开始混炼时温度、混炼时间、转子转速、上顶栓压 力、排胶温度,者姓名操作 ,期日。度计自 1934 年 Mmooney 发表文章以来24 实验四 生胶及混炼胶门尼粘度一、概述门尼粘, 余年的历史已有 70, 的科研工作和工艺控制已广泛应用于橡胶工业,大量发展以后自合成橡胶,成橡胶的重要指标门尼粘度已成为合。6 年列为国家标准我国 于 197。缩性塑性计比较门尼粘度计与压,实际工艺条件它更接近于,备试样简易而且制 ,度较好精确。部件容易磨损缺点是机械零,之间容易打滑试样与转子。此因,以及外观有严格的要求对模 腔和转子的规格。橡胶加工性能的重要指标之一门尼粘度值正是衡量和评估。可塑性是 密切相关的橡胶的门尼粘度值与其。值高粘度,分子量大表明橡胶,性差可塑;橡胶分子量小反之则说明,性好可塑。胶门尼粘度值合理地控制橡,出、注射和模压硫化等加工工艺有利于橡胶的混炼、压延、挤。 而从,好的物理机械性能硫化橡胶可获得良。尼粘度计的结构、测试原理二、实验目的使学生了解门,门尼粘度的 制样方法和实验操作方法掌握用门尼粘度计测试生胶或混炼胶。炼胶门尼粘度的测定是采用圆盘剪切粘度计来进行的三、实验仪器与测试原理1、实验仪器 生胶或混。臵、 顶出转子装臵和转矩测量系统组成门尼粘度计由转子、模腔、 加热控温装。构见图 2-6仪器的主要结,表 2-4主要尺寸见。计转子带有矩形断面沟槽的花纹图 2-6 圆盘剪切门尼粘度,d/s(2.00r/min± 0.02r/min)转动速度为 0.209rad/s± 0.002ra。般使用大转子试验 中一,超出仪器的量程范围时但试样的粘度较高或,用小转子允许使。试验结果是不相等的两种转子所 得的,相比较不能互,能时得出相同的结论但是在比较橡胶性。模体和带有矩形断面沟槽模体两种模腔分带有辐射状 V 形沟槽。不同的试 验结果两种模腔可能得出。应能使上下模体闭合时25 加热控温系统,转子的情况下空模腔内有, 的± 0.5℃范围内模腔温度恒定在试验温度。± 0.03 5.54± 0.03 50.9± 0.1 10.59± 0.03 尺寸 小实验中所使用的粘度仪如图 2-7 所示表 2-4 仪器主要部件的尺寸(mm) 名称 大 转子直径 38.10± 0.03 转子厚度 模腔直径 模腔深度 30.48。 2.测试原理 在规定的试验条件下图 2-7 EEKON 门尼粘度仪,充在模腔与转子之间将生胶或混炼胶填。 动对试样加以一定的剪切力转子在充满橡胶的模腔内转,力矩的抵抗能力观测橡胶对所加。对转 子转动时所施加的转矩通过转矩测量系统测定橡胶,门尼粘度的计量单位并将规定的转矩作为。N· m)就是门尼粘度值(M)门尼粘度计所得到的转矩值 (,m(84.6kgf· cm)即 100M=8.30N· 。.083 N· m 的转矩因此一个门尼值单位等于 0。应该叫做门尼转矩值门尼粘度值严格地说,标准化了但是已经。的制备方法和试验前的试样调节都会影响门尼值四、试样制备及实验条件1、试样制备 试样,法中规定的程 序进行因此应严格按照测定方。5340 中的有关规定制备生胶试样按照 GB/T 1。 和有关橡 胶材料标准规定的方法制备混炼胶试样应按照 GB/T 6038。样品称取 250± 试料生胶样品的制备:从实验室,合成橡 胶样品辊距调至 1.4± 0.1mm) 将开炼机辊距调制 1.3± 5g 0.15mm(,胶辊温保持在 50± 5℃) 辊温保持在 70± 5℃(合成, 10 次将试料过辊,样品均匀使实验室。 次过辊时第 2~9,过辊(合成 橡胶采取对折放入辊距) 将胶片打卷后把胶卷一端放入辊筒再次,部混入胶料中散落的固体全;次过辊后下片第 10 ,发待用冷却停。胶辊筒表面温度为 35± 5℃26 注:顺丁橡胶、三元乙丙橡;度为 20± 5℃氯丁橡胶辊筒表面温,.05mm 过辊二次辊距为 0.4± 0;温度为 50± 5℃某些丁腈橡胶辊筒表面,± 0.1mm辊距为 1.0。由两个直径约 50mm门尼粘度实验用试样应,经制备好 的生胶或混炼胶片上裁取) 厚度为 6mm 的圆形胶片组成(在已,一个直径约 8mm 的孔在其中一个胶片的中心打,子插入以便转。验充满模腔确 保试。应尽可能排除气泡注意裁取的胶片上,模腔形成气穴以免在转子和,试 结果影响测。± 2℃)下调节至少 30min试样裁好后应在标准温度(23℃,h 内试验并在 24。有关材料标准中另有规定2、试验条件 除非在, 0.5℃温度下进行试验应在 100℃±, 1min试样先预热, 4min再 测试,数读。丙橡胶的试验温度采用 125℃丁基橡胶、卤化丁基橡胶和三元乙,时间采用 8min丁基橡胶类 的读数。腔和转子预热到试验温度五、试验步骤1、把模,到稳定状态并使其达。在空腔运转时门尼粘度计,尼值应在 0± 范围内门尼 值记录器上的门。上有无遗留胶料检查模腔和转子,及时清理要给予。、打开模腔0.5 2,胶片的中心孔内将转子插入带孔,放入模腔中并将转子,放 在转子上面再把另一块胶片,腔预热试样迅速关闭模。或发粘试样时测定低粘度,以 0.03mm 厚的聚酯薄膜可以在试验与模腔、转子之间衬,试验后的试样以便 清除。会影响试验结果这种薄膜可能。 1min 时3、试验预热,4min) 转子转动(。试样的门尼粘度值所获得的数值为该, 续记录如不是连,0s 内观察刻度盘上的门尼值则应在规定的读数时间前 3。设备到时间自动打开模腔) 4、打开模腔(自动控制的,转子取出,胶料取下将转子上,和转子上的余胶清理 模腔内,插回模腔将转子。线和各种实验结果5、打印记录的曲。50 ML100 C 1? 4式中:50M—粘度六、试验结果表示一般试验结果应按如下形式表示:,值为单位以门尼;1—预热时间L—大转子 ,4—转动时间1min ,0℃—试验温度4min 10。0.5 个门尼值测定值精确到 。术平均值表示样品的门尼值用不少于两个试验结果的算。不得大于 2 个门尼值两个 试验结果的差值,重复试验否则应。胶的塑炼、混炼和薄通等工艺对门尼粘度值有较大的影响o七、试验影响因素1、炼胶工艺和胶料停放时间 橡,备方法有关即与试样制。做比较试样时因此27 在,一方法和工艺下进行试样的制备要在同;粘度试验结 果有一定影响胶料的停放条件和时间对,臵过久不可放,取不同的停放时间不同的气候条件采,程中有 焦烧倾向以免胶料在停放过。波动会引起胶料粘度的波动2、试验温度 试验温度的,值发生变化导致转矩,出现波动门尼曲线, 验误差带来试。格控制在规定的范围内因此试验温度范围要严,数据的准确性以确保试验。模腔的容积是一定的3、装胶量 由于,响模腔内转子的转动装胶量的多少会影。有充满模腔如若试样没,据的重现性影响试验数,值不准确所得门尼。影响到胶料的初始门尼值的高低4、预热时间 预热时间直接,制预热时间应严格控。转子在长期使用之后5、转子新旧程度 ,会受到磨损其表面花纹,打滑现象会出现,验结果影响试,时 更换应予及。SO 289—1:1994九、试验报告试验样品说明八、参考标准GB/T 1232.1—2000 I;号及制造商所用仪器型;度、预热时间、转动 时间) 试验条件(环境温度、试验温;与要求:未硫化胶加工性能研究的基础科学是橡胶流变学门尼值28 实验五 生胶及混炼胶可塑度一、概述目的,流动与变 形的科学流变学是研究材料,年来近,原理应用到橡胶加工上来人们逐渐将流变学的基本。认为一般,粘弹 体橡胶是,变性质主要是粘度和弹性影响橡胶加工性能的流。以所,变性能及其实 验方法理解和掌握橡胶的流,胶的加工性对于评价橡,能最优化使加工性,经济效益求取最佳,很重要的无疑是。的加工性能研 究橡胶,工工艺条件、体 系的形态及橡胶制品力学性能之间的关系了解流变参数同橡胶分子的结构参数、配方中的配合剂、加, 改进产品质量以及预测产品使用性能等都有十分重要的意义对于评价橡胶的加工性能、 合理选用设备、 调整配方、,此除,和创新提供必要的流变性能数据还对橡胶加工机械的改进设 计。体受外力作用而变形胶料的可塑性是指物,除去后当外力,来形状的性质不能恢复原。、压延、压出和成型时橡胶 胶料在进行混炼,当的可塑性必须具备适。行混炼、压延、压出和成型时二、实验目的橡胶胶料在进,当的可塑性必须具备适。整个橡胶加工工艺过程和产品质量因为胶料的可塑性直 接关系到。过大时可塑度,易塑炼胶料不,胶料粘辊压延时,着力降低胶料粘;过小时可塑度,炼不均匀胶料混,缩力大且收,品表面粗糙模压时制, 整齐边角不。此因,定并控制胶料的粘度胶料在加工前必须测,的顺利进行以保证加工。性测定仪可分为压缩型、转动型和压出型三大类三、实验仪器和实验原理1、实验仪器 可塑。计和德弗塑 性计属压缩型威廉氏可塑计、快速塑性。计结构简单这类塑性,简易操作,控制生产用适用于工厂。尼 粘度计为代表转动型塑性计以门,可塑计的切变速度(0.1/秒)高它的切变速度(1/秒)比威廉氏,近实 际工艺所以比较接,外此,变效应、焦烧和硫化指数等门尼粘度计还可以测出触。塑性计和高化氏流动性测定仪等压出型塑性计有格里费斯 压出,0/秒的高切变速度这类塑性计有 10,多等原因但因用料,泛应用未能广。我国在,用于生产中作快速检验威廉氏可塑计早已大量,于实验 室测试门尼粘度计多用,及应用较少德弗塑性,计的优点:切变速度比 威廉氏可塑计高而快速塑性计由于综合了其他压缩型塑性,了自动程序控制预热加荷都实现,简便操作,快速试验,约需 1 分钟其测定一个数据,法的速度快了 9 倍比威廉氏可塑计试验方,进我国的测试工作中故也日益广泛地步。缩变形的大小和除去外力后保持变形的能力威廉氏可塑性是指试样在外力作用下产生压。计(一种平行板塑性计)测定威 廉氏可塑性用威廉姆塑性。如图 2-8 所示平行板塑性计的结构。将试样臵于两平行板之间2、测试原理 测试时,℃) 、时间和负荷下压缩生 胶或胶料试样在一定温度(70± 1℃和 100± 1,荷时以及复原后试样的高度测定施加负荷之前、施加负。 S ? R 胶料柔软性的物理意义是指平均单位高度的压缩形变可塑性 P 规定为柔软性 S 与还原性 R 的乘积 P ?。 h0-h1 压缩形变量为,(h0+h1)/2平均高度为29 , 2-8 平行板塑性计结构示意图但因所求的 S 仅是相对比较的数值则S ? 2 ? (h0 ? h1 ) /( h0 ? h1 )图,上的方便为了计算,半定为指标将其值的一,试样除去负荷回弹后的永久形变占总压缩形变的几分之几所以S?h0 ? h1 h0 ? h1还原性 R , h2 h0 ? h1所以可塑性实际上即是试样永久变形占平均高度的几分之几所以R?即:可塑性h0 ? h2 h0 ? h1P ? S?R ?h0 ?。为绝对流体假设物质,=h2=0则 h1,P=1故 ;绝对弹性体假设物质为,2=h0则 h,P=0故 。此可知由 ,度是 0~1 之间的无名数用威廉氏可塑计测得的可塑;到 10 ,塑性是增加的从 则表示可。越大数值,越柔软胶料。广泛应用的较早期的可塑计威廉氏可塑计是至今仍为。或胶料的可塑性它可以测定生胶,时同时测出橡胶的弹性还 可以在测定回复值。保持在美国的标准之中威廉氏可塑计至今仍。构如图 2-8 所示威廉氏 可塑计的结,压板与重锤等组成可塑计的负荷由上,上下移动压铊可作,49N(5± 0.005Kg) 其总重30 为 49± 0.00,装有百分表在支架上,.01mm分度为 0,温箱内 的架子上可塑计垂直装在恒,于 60mm离箱底不少, 1℃和 100± 1℃重锤温度可调节为 70±。温度计读 出重锤的温度有。锤与平板之间试样臵于重,由百分表指示压缩变形量。准规定按标,径为 16± 0.5mm威廉氏可塑性测定采用直,3mm 的圆柱形试样高为 10± 0.。止发粘为 防,垫一层玻璃纸试样上下可各。验时实,热 3 分钟先将试样预,用下的高 度测量在负荷作,掉负荷然后去,下放至 3 分钟取出试样在室温,后的高度测量恢复。柔软性S?还原性R?h0 ? h2 h0 ? h1弹性复原性R ? h2 ? h1式中:h0—试样原高试样结果计算: 可塑性P ? S?R ?h0 ? h1 h0 ? h1h0 ? h2 h0 ? h1,作用 3 分钟的试样高度mm h1—试样经负荷,—除去负荷mm h2, 分钟的试样高度在室温下恢复 3,径为 15.0+0.5mmmm四、试样制备1、试样直,.25mm 的圆柱样高为 10.00+0。片加工后2、胶,用的裁片机裁出标准试样在 24 小时内用专。不得有气孔3、试样,损伤等缺陷杂质及机械。、调节恒温箱温度五、试验步骤1,70?1℃保持在 , h0 (精确到 0.01mm) 用厚度计测量室温下试样的原始高度。入恒温箱内仪器的底座上2、将测过高度的试样放,下预热 3 分钟在 70?1℃。之间的中心位臵上(为防止试样粘压板3、将预热好的试样放在上、下压板,作面上个贴一层玻璃纸可预先在试样 两工。玻璃纸厚除去) 计算结果时应将。负荷加压轻轻放下, 二个试样同时预热第。3 分钟后4、加压 ,作用下的高度 h1立即读出试样在负荷。掉负荷5、去,试样取出,臵 3 分钟在室温下放,精确到 0.01mm) 测量恢复后的高度 h2(。得 h0、h1、h2六、结果表示试验可测,计算可塑度按下述公式。 h131 h0——试样原高P?h0 ? h2 h0 ?,作用 3 分钟的试样高度mm h1——试样经负荷,——除去负荷mm h2, 分钟的试样高度在室温下恢复 3,量不少于 2 个mm 每个试样数,平均值取算术,± 0.02允许偏差为。 0.01结果精确到。用密炼机塑炼七、应用举例,力、一定的条件下在转子转速、压,的塑炼时间通过不同,度的 变化来观察可塑。5 可以看出由表 2-,炼时间的增加而增大生胶的可塑度随塑。00 52-89 电流(A) 8-48 8-41 8-31 8-27 压力(Mpa) 5.8 5.8 5.8 5.8 转速(RPM) 40 41 41 41八、影响因素1、密炼机塑炼的影响因素 (1)温度 密炼机塑炼中表 2-5 塑炼时间对可塑度的影响 NR 塑炼时间(Min) 3 6 9 12 可塑度 0.21 0.265 0.345 0.417 门尼粘度 90 75 70 68 胶温(℃) 50-101 50-102 50-1,度的升高而升高塑炼效果随温,物理机械性能的下降但过高会导致橡胶。般以不超过 155℃为宜天 然胶塑炼时的温度一。度随转子转速的增加而增大(2)转速 塑炼胶可塑。 容量过小(3)容量,炼室内打滚生胶会在密,有效塑炼不能获得;过大容量,超负荷运转会使设备,机器损伤。)压力 塑炼效果在一定范围内随压力增加而增大一般装胶容量为 121~157Kg. (4。.5Mpa 以上压力一般在 0。炼机中使用塑解剂时(5)塑解剂 在密,为重要温度最。塑解剂有促进作用因为温度升高对。为 150℃左右一般采用温 度。二硫化物(及其锌盐)和胺类化合物 等高温塑炼常用塑解剂:硫酚、硫酚锌盐、。解剂用量增加而增大塑炼胶的可塑度随塑。胶容量 装胶容量取决于开炼机的规格2、开炼机塑炼的影响因素 (1)装,量大容,困难散热,升高胶温,炼效果降低塑;降低生产效率容量过小则 。2 辊距越小(2)辊距3,剪切力越大胶料受到的,效果越明显机械塑炼。为 0.5mm~1mm薄通时实际使用辊距一般。速比 辊距一定(3)辊速和,会增大胶料的机械剪切作用提高开炼机的辊速或速比,械塑炼效果从而提高机。.15~1.27 之间开炼机的速比一般在 1。过大速比,加快升温。温 辊温低(4)辊,效果好塑炼。备超负荷而受到损害辊温过低容易造成设。生胶胶种有关塑炼温度与, (5)塑炼时间 随塑炼时间的增加NR 通常控制辊温在 45~55℃,塑度值提高胶料的可。 10~15min在塑炼过程的最初,度 迅速降低胶料的门尼粘,趋缓慢此后渐。用塑解剂能提高塑炼效果(6)化学塑解剂 使,炼时间缩短塑,性复原减小弹。塑解剂时使用化学,会提高塑炼效果适当提高 温度,70~75℃为宜塑炼温度一般以 。为生胶重量的 0.1~0.5%塑解剂的用量在 NR 中一般,量则应多一些合成橡胶用。性测定仪可分为哪几类? 5、威廉氏可塑度计的测定原理33 实验六 混炼胶初期硫化特性—门尼焦烧一、概述焦烧是未硫化橡胶在工艺流程中出现初期硫化即线性分子开始出现交联的现象九、参考标准可塑度的测定参照 GB/T12828-91十、实验报告 十一、思考题1、开炼机塑炼的影响因素 2、密炼机塑炼的影响因素 3、威廉氏可塑性的表示方法 4、可塑。初期硫化速度快慢的重要指标焦烧时间是 衡量未硫化橡胶;加工安全性的判定是对未硫化橡胶的。 化体系不同的硫,的焦烧时间都有各自,用开始前的延迟时间焦烧时间是指硫化作。热积累 效应由于橡胶具有,烧时间和剩余焦烧时间两部分故实际焦烧时间包括操作焦。胶混炼、密炼、压延、挤出等工艺过程)以及贮运停放操作焦烧时间是指未硫化橡胶 在加工过程中(如橡, 消耗的焦烧时间由于热积累效应所。中加压硫化时保持流动状态的时间剩余焦烧时间是指胶料在热模型。间 过短焦烧时,放过程中会引起胶料初期硫化影响下一 步的加工橡胶在混炼、密炼、压延、挤出等工艺过程以及停,源浪费造成资;间过长焦烧时,进而降低生产效率会导致硫化周期长。此因,的焦烧时间是非常必要的合理的 控制未硫化橡胶。定温度下测定其剩余焦烧时间和硫化指数门尼粘度计测定的门尼焦烧时间就是在规。工过程中和停放的安全性以确保 未硫化橡胶加。烧时间和门尼硫化时间的测试原理二、实验目的使学生了解门尼焦,焦 烧时间的操作方法和工艺要求掌握用门尼粘度计测量混炼胶门尼,早期硫化特性及加工安全性根据实验结果判断胶料的。盘振荡式门尼粘度计(见图 2-6) 三、实验仪器和测试原理实验仪器采用圆。如图 2-7 所示实验时使用的仪器。原理与测胶料的门尼粘度相似测试原理如下: 试验测试,定条件下也是在特,胶的粘度变化根据未硫化橡,转矩的变化测定转子,度所需的时间和硫化速度考察胶料达到一定硫化程。的测试温度为 100℃不同之处在于门尼粘 度,热 1min测试时需要预, 4min测试时间;试温度为 120℃而门尼焦烧实验的测,上升 35 个门尼值所需要的时间测试时间为胶料的门尼值从最低点,经开始硫 化此时胶料已。验的测试结果门尼焦烧实,及硫化起步后的硫化速度的快慢反映混炼胶加工安全性高低以。制备与测定门尼粘度的相同四、试样制备本试验的试样,四所述如实验。温度为 120℃± 0.5℃五、试验温度一般情况下试验,所得结果不可比不同的试验温度。 2℃)下调节 30min 以上实验前试样应在标 准温度(23±,h 内试验并在 24。腔和转子预热到试验温度六、试验步骤1、把模,到稳定状态并使其达。在空腔运转时门尼粘度计,尼值应在 0± 范围内门尼 值记录器上的门。上有无遗留胶料检查模腔和转子,及时清理要给予。、打开模腔0.5 2,胶片的中心孔内将转子插入带孔,放入模腔中并将转子,放 在转子上面再把另一块胶片,腔预热试样迅速关闭模。瞬间开始计时从模腔闭合,热 1min试样一般预,需要采用其他预热时间但也可以34 根据。或发粘试样时测定低粘度,以 0.03mm 厚的聚酯薄膜可以在试验与模腔、转子之间衬,试验后的试样以便 清除。预热时间之后3、试样达到,转动电机,升 5 个门尼值时试 验停止直到门尼值下降至最小值后再上,0(硫化指数) 若测定 Δt3,35 个门尼值为止试验应延长到上升 ;转子时使用小,个门尼值或 18 个门尼值时试验停止门尼值 下降至最小值后再上升 3 。值由最小值上升不到 18 或 35 个门尼值时试验 60min 后试样仍不出现焦烧或其门尼, 止试验可以停。设备到时间自动打开模腔) 4、打开模腔(自动控制的,转子取出,胶料取下将转子上,和转子上的余胶清理 模腔内,插回模腔将转子。线和各种实验结果5、打印记录的曲。始胶料粘度下降至最小值后再上升 5 个门尼值所对应的时间七、试验结果1、用大转子试验 焦烧时间 t5:从试验开,钟 计以分。至最小值后再上升 35 个门尼值所对应的时间门尼硫化时间 t35:从试验开始胶料粘度下降,钟计以分。试验 焦烧时间 t3:从试验开始胶料粘度下降至最小值后再上升 3 个门尼值所对应的时间门尼硫化速度 Δt30 按下式计算:?t 30 ? t 3 5 ? t 52、用小转子,钟 计以分。至最小值后再上升 18 个门尼值所对应的时间门尼硫化时间 T18:从试验开始胶料粘度下降,钟计以分。30 ? t 3 5 ? t 5Δt 越小门尼硫化速度 Δt15 按下式计算:?t ,度越快硫化速。时间和硫化速度没有可比性两种尺寸的转子测定的焦烧。得少于两个试样数量不。表示试验结果以算术平均值。 20min 以下时t5 或 t3 在,不得大于 1min两个试样结 果之差; 20min 以上时t5 或 t3 在,不得大于 2min两个试样结果之差,偏 差时超过允许,复试验应重。 0.5min测定值精确到。667—19818.九、试验报告试验报告应包括以下内容: 转子类型八、参考标准执行标准:GB/T 1233—92 参照标准:ISO ;时间预热;温度试验;最小门尼值Mmin ;或 t3t5 ;或 Δt15Δt30 ;要事项其它必。烧时间的测试条件36 实验七 混炼胶硫化特性一、概述硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一35 十、思考题1、焦烧时间、门尼焦烧时间的定义 2、门尼硫化时间的表示方法 3、门尼焦,成立体网状结构的过 程是将橡胶线型大分子转变。中的硫化剂与橡胶大分子发生化学反应硫化工艺就是提供压力和温度使胶料,生交联的工艺过程使橡胶大分子 发。个不可逆过程该过程是一。要一定的时间才能完成这个交联反应过程需,化不足如果硫,达不到最佳胶料的性能,欠硫称作;间过长如果时,交联键发 生裂解橡胶分子链或硫化,能也会下降胶料的性,过硫称作。间一定要合适因此硫化时。 的硫化状态称为正硫化胶料的性能达到最佳值时。所需要的时间称为理论正硫化时间胶料从开始硫化到性能达到最佳。际上实 ,化时间下在某一硫,种性能均达到最佳很难使胶料的各。性能达到最佳所需的时间作为正硫化时间实际生产中主要以胶料的某一种 或几种,正硫化时间称为工艺。间是可以测量的胶料的正硫化时。-化学法、 物理 性能法和专用仪器法三种目前测量胶料正硫化时间的方法主要有物理。化时间的胶料中 交联程度的变化来反映正硫化时间的物理-化学法是利用物理或化学分析的方法测试不同硫,硫法和溶胀法主要有游离。时间 胶料中游离硫含量游离硫法是测量不同硫化,与硫化时间的关系曲线然后绘制游离硫含量,即为正硫化时间曲线的转折点。料在橡胶良溶剂中的体积膨胀率溶胀法是测量不同硫化时间胶,化时间的关 系曲线绘制体积膨胀率与硫,的时间即为正硫化时间曲线上转折点处所对应。械性能如拉伸强度、硬度、定伸应力、压缩永久变形等物理机械性能法是测量不同硫化时间胶 料的物理机,化时间的 关系曲线绘制这些性能与硫,时间即为正硫化时间找出转折点所对应的;佳时的时间综合取值或将这些性能达到最。尼粘度计法和硫化仪法专用仪器法主要有门。出现之前在硫化仪,要方 法为门尼粘度计法测量胶料正硫化时间的主。门尼焦烧时间和门尼硫化时间门尼粘度计法是测量胶料的,式计算正硫化时间然后通过近似公 。都有较大误差以上几种方法,很准确不是,况下均可以使 用在没有硫化仪的情。时间最常用、最准确的方法硫化仪法是目前测量正硫化,过程随交联 程度的增加主要是测量胶料在硫化,下受到的转矩的变化胶料在一定振幅作用。仪和无转子硫 化仪两类硫化仪主要有有转子硫化。是圆盘振荡式硫化仪转子硫化仪目前主要。快、效率高、重现 性好无转子硫化仪由于升温,优点而受到普遍采用没有转子的影响等。EK-200P 型以及美国孟山都公司的 MDR2000 型等都属于无转子硫化仪国产的 M200 型、台湾高铁公司的 GT-M2000-A 型、优肯公司的 。胶料正硫化时间的测定方法二、实验目的使学生了解,时间的试验原理和测 试方法掌握用硫化仪测量胶料正硫化,来检验检测胶料并能利用硫化仪,对胶料正硫化时间的影响研究不同胶料、不同助剂,测试结果熟练分析。为台湾高铁公司生产的 GT-M2000-A 型无转子硫化仪三、实验仪器和测试原理1、实验仪器 实验室中所使用的硫化仪。加热器、电机、操作面板、电脑等部件组成硫化仪主要 由上、下模腔、位移传感器、。示意图如图 2-9 所示无转子硫化仪的模腔 结构,如图 2-10 所示实验中所使用的设备。转子硫化仪2、测试原理 将橡胶试样放入一个完全密闭的模腔内保持试验温度37 图 2-9 无转子硫化仪的结构示意图图 2-10GOTECH 无。下两步分模腔有上,线形往复移动或摆角震荡其中一部分以微 小的。产生剪切应变震荡使试样,反作用转矩(力) 测定试样对模腔的。于胶料的剪切模量 G此转矩 M(力)取决。统计理论根据弹性, 有如下关系:G ? VRT式中:G——胶料的剪切模量胶料在模腔内的剪切模量与胶料的交联程度 (即交联密度);胶炼密度V——;气体常数R——;下模腔以± 的角度摆动T——绝对温度 测试时,бT、拉伸力 б 和扭力对胶料施加一定的剪切力 , 1° 形使胶料变,扭矩产生。上摸腔接触而胶料与,作用于上模腔胶料的扭矩反,产生转矩使上模腔。S38 式中:M——上摸腔受到的转矩转矩 M 可用下式求得:M ?F?;上摸腔的作用力F——胶料对;腔中心轴的垂直距离S——作用力对上模,力臂即;逐渐硫化随胶料, G 也逐渐增加胶料的剪切模量,变形能力变差胶料的流动, 变的情况下下模腔在定应, M 也成正比例增加使上模腔受到的转矩。受 到的总应力 ? T 成正比例关系胶料对上模腔的总作用力 F 是与胶料,? G ? ?T? ? E ??式中: ? T ——胶料产生的剪切形变而总应力 ? T 与胶料的剪切模量 G 及杨氏模量?有下述关系:?T ;生的拉伸应变?——胶料产。种胶料对某,动角度一定下模腔的摆,和 ε 为定值则 ? T 。胶材料对橡,3GE=。胶料的剪切模量成正比例关系所以胶料受 到的总应力与,受到的转矩因而胶料,与胶料的剪切模量成正比关系即上模腔受到的转矩大小应 ,胶料的交联密度成正比关系又由于胶料的剪切模量与,与胶料的交联密度成正比关系所以上模 腔受到的转矩大小。放臵位移传感器如果在上模腔上,上模腔受到的转矩大小可以很容易 地测出,反映胶料在硫化过程中 交联密度的变化因此可以用上模腔受到的转矩大小变化来。物理机械性能有直接关系胶料的交联密度与胶料的,胶料在硫化过程中性能的变化因此可以用转矩变化来反 映。胶料硫化特性的原理这就是用硫化仪测。曲线上可以获得以下信息: (1)初始粘度用硫化仪测得的硫化曲线 硫化曲线从硫化。的流动特性反映胶料。时间 ts1(2)焦烧。加工安全性反映胶料的。化时间 tc90(3)工艺正硫。时的正硫化时间制备硫化试样。化速度快慢(4)硫。的斜率判断从热硫化期。坦硫化期的长短39 (5)平。过程的性能稳定性反映胶料在硫化。硫化状态(6)过。线)最高转矩胶料返原后曲。的模量高低反映胶料。按 GB6038 标准的规定而制备的混炼胶上裁取的四、试样准备及实验条件做硫化特性试验所用的试样是从。温度下停放 2h 以上混炼好的 胶片在标准。取直径约 30mm用剪刀或冲片机裁, 质量约 5g)的圆片状试样厚约 3mm 以上(或称量其。上无气泡、杂质取样时要求胶片。度为标准温度试验环境温,料和加工工艺要求确定模腔的温度由具体胶。100℃~200℃推荐的测试温度为 ,使用其它温度必要时也可。为± 0.3℃其温度的波动。准角度为 1° 下模腔摆动的标。° 的摆动角度有时也采用 3。.7HZ± 0.1HZ下模腔摆动的频率为 1。用途中在特殊,Z~2HZ 的其他频率允许使用 0.05H。1、打开电源五、操作步骤,模腔密闭。、下模腔测试温度在电脑上设定上,热器加热打开加。达到设定温度使模腔温 度,一段时间并稳定, 0.3℃以内使温度变化在±。号、测试日期、操作者姓名和测试时间2、在电脑上输入胶料的名称、配方,存资料并保。度在 0.2mm 以内的聚酯薄膜3、在试样的上下两面各放臵一层厚。模腔打开,放 入模腔内将试样迅速,上模腔再合,测试开始。录转矩的变化电脑自动记。并保持平坦可终止试验4、当曲线上升到最高。硫化返原现象如果要考察,降停止试验或达到规定的过硫化时间停止试验则要等到硫化曲 线上升到最高后再出现下。模腔打开,试样取出,内溢出的胶料并清理模腔。硫化曲线5、打印,试验结束。线、转矩值 ML:最小转矩六、试验结果表示从硫化曲, mN·;衡状态的转矩MHF:平, mN·;(返原曲线) mMHR:最大专矩;,经规定时间后N· MH:,的曲线上所达到的最大转矩值在没有获得平稳值或最高值, mN·; H ? M L ) ? 90% ? M L2、时间 tsx:超过 ML 之后用下列公式计算出正硫化时间(tc90)对应的转矩 M90:M 90 ? (M, 单位的时间转矩增加 x,inm;转矩的 y%的硫化时间tc(y) :达到最大,inm;(MH-ML)y%的硫化时间tc' :转矩增加到 ML+,inm;了特殊规定(y) 除,个转矩(1kg· 或 0.1N· cm m)时对应的时间建议使用下列参数: 焦烧时间 ts1:从最低转矩回升一,inm;到 ML+(MH-ML)50%的硫化时间半硫化时间 tc' (50) :转矩增加,inm;矩增加到 ML+(MH-ML)90%的硫化时间40 工艺正硫化时间 tc' (90) :转,inm;代替 1° 标准振幅如果用 3° 的振幅,2 取代 ts1那么应用 ts,ML 之后即超过 , N· m 的时间转矩增加 0.2,inm。 /[t c ( y) ? t sx ]它与硫化速度曲线在陡峭区域内的平均斜率成正比3、硫化速度指数(即加硫指数 CRI) 加硫指数用下列公式计算:CRI ? 100。度波动 当温度升高时七、影响因素1、温,度加快硫化速,间缩短硫化时。腔的温度发生波动如果测试过程中模,间就不能很准确测试 的硫化时。制模腔的温度因而要严格控,超过± 0.3℃其波动范围不要。模腔的摆动角度越大2、摆动角度 下,值越大转矩。质胶料对硬,腔之间易打滑由于胶料与模,度 越大摆动角,能性越大打滑的可,不准确结果越。动角度(1° 因此宜采用小摆,打滑现象能克服。于软质胶料对 ) ,易变形胶料容,打滑不易,动角度(3° 因此可采用大摆。时试样的体积大小要合适) 3、试样体积 测试,过大如,胶多则溢,度过渡冷却致使模腔温,实验 结果从而影响。样过小如果试,满模腔则填不,模腔中滑动致使胶料在,试准确性影响测。模腔压力也要合适4、模腔压力 ,过小若,度增加试样厚,变大体积,值偏低转矩;力过大若压,必要没,费能源且浪。.0± 0.5)KN 为宜模腔对胶料的压力以(11。 6502:1991九、实验报告试验报告应包括以下内容: 胶料名称、编号八、参考标准执行标准:GB/T 16584—1996 参考标准 ISO;的配方胶料;率和角度摆动频;温度试验;时间测试;转矩、最高转矩、加硫指数等) 实验日期试验结果(焦烧时间、正硫化时间、最低;验者试。验八 橡胶的硫化工艺一、概述橡胶的硫化按照中华人民国国家标准 GB6038-93《橡胶试验胶料的配料、混炼和硫化设 备及操作程序》中的要求进行十、思考题1、硫化仪的工作原理 2、从硫化曲线、正硫化时间和焦烧时间的表示方法 4、硫化速度的表示方法 5、影响硫化仪实验结果的因素42 实。度、时间和压力下硫化是在一定温,大分子进行交联混炼胶的线型,结构的过 程形成三维网状。的塑性降低硫化使橡胶,增加弹性,的能力大大增加抵抗外力变形,理和化 学性能并提高了其他物,用价值的工程材料使橡胶成为具有使。工的最后一个工序硫化是橡胶制品加。胶的性能影响很大硫化的好坏对硫化,此因,握硫化条件应严格 掌。化的本质和影响硫化的因素二、实验目的1、掌握硫。的确定和实施方法2、掌握硫化条件。化机的操作方法3、掌握平板硫。板硫化机的结构和工作原理4、了解硫化设备之一—平。.硫化机两热板加压面应相互平行三、硫化设备——平板硫化机1。汽加热或电加热2.热板采用蒸。个硫化过程中3.平板在整,压强不低于 3.5MPa在模具型腔面积上施加的。何种型号的热板4. 无论使用,温度分布应该均匀整个模具面积上的。心点间的温差最大不超过 1℃同一热板内各点间及 各点与中;点的温差不超过 1℃相邻二板间其对应位臵。温差不超过± 0.5℃在热板中 心处的最大。508 毫米 一层 27 千瓦四、实验步骤1、胶料的准备 混炼后的胶片应按 GB2941 规定停放 2~24 小时技术规格 最大关闭压力 柱塞最大行程 平板面积 工作层数 总加热功率 200 吨 250 毫米 503 毫米× ,进行硫化方可裁片。试验用)或条状试样 用剪刀在胶料上裁片其裁片的方法如下: (1)片状(拉力等,料的压延方向要一致试片的宽度方向与胶。 的容积其重量用天平称量胶料的体积应稍大于模具,密度(g/cm3)× (1.05~1.10) 为保证模压硫化时有充足的胶量胶坯的质量按照以下方法计算: 胶坯质量(g)=模腔容积(cm3)× 胶料,量再增加(5~10)%胶料的实际用量比计算的。贴好编号及硫化条件的标签裁好后43 在胶坯边上。 2 毫米左右的胶片(2)圆柱试样 取,略大于)为宽度以试样的高度(,方向裁成胶条按压延垂直, 圆柱体将其卷成,卷的紧密且柱体要,有间隙不能,小于模腔底面积,于模腔体积总体积大,于 模腔高度要高。及硫化条件的纸标签在柱体底贴面上编号。样 按照要求(3)圆形试,圆形胶片试样将胶料裁成,度不够时如果厚,迭放而成可将胶片, 于模腔体积其体积应稍大,号及硫化条件的纸标签在圆形试样底面贴上编。调节并控制好平板温度2、按要求的硫化温度,恒定使之。规定的硫化温度± 1℃范围之内3、将模具放在闭合平板上预热至,持 20min并在该温度下保,可以不再预热连续硫化时。仅允许放一个模具硫化时每层热板。和调节 硫化机工作时4、硫化压力的控制,硫化压力由泵提供,压力表指示硫化压力由,压力调节阀 调节压力值的高低可由。以尽快的速度放入预热好的模具内5、将核对编号及硫化条件的胶坯,合模立即,板 中央臵于平,于同一方位后施加压力上下各层硫化模型对正,板上升使平,所需工作压 力时当压力表指示到,约 3~4 次适当卸压排气,力达到最大然后使压,硫化时间开始计算, 间立即泄压启模在硫化到达预定时,试样取出。板硫化机对新型平,间和启模均为自动控制合模、排气、硫化时。试样剪去胶边6、硫化后的,小时后则可进行性能测试在室温下停放 10 。已确定配方的胶料而言五、影响硫化的因素对,硫化压力、硫化温度和硫化时间影响硫化胶质量的因素有三:,的三要素又称硫化。中对胶料施加压力的目的1、硫化压力 硫化过程,在模腔内流动在于使胶料,(或花纹)充满沟槽,泡或缺胶现象防止出 现气;的致密性提高胶料;或金属的附着强度增强胶料与布层;拉伸性能、耐磨、抗屈挠、耐老化等)有助于提高胶料的 物理机械性能(如。(产品) 结构的具体情况来决定通常是根据混炼胶的可塑性、试样。性大的如塑,宜小些压力;构复杂的压力应大些厚度大、层数多、结。响着硫化反应速度和硫化的质量2、硫化温度 硫化温度直接影。K t2其中 T1—温度为 t1 时的硫化时间根据范德霍夫方程式:T2 ?T1 10t1 ?;2 时的硫化时间T2—温度为 t;温度系数K—硫化。 K=2 时可以看出:当,高 10℃温度每升,可减少一半硫化时间就, 度的影响是十分明显的说明硫化温度对硫化速。度就可加快硫化速度也就是说提高硫化温,橡胶分子 链裂解但是高温容易引起,硫化还原从而产生,械性能下降导致物理机,度不宜过高故硫化温。4 根据胶料配方而定适宜的硫化温度要4,胶的种类和硫化体系其中主要取决于橡。胶料配方和硫化温度来决定的3、硫化时间 硫化时间是由。的胶料来说对于给定,度和压 力条件下在一定的硫化温,宜的硫化时间有一个最适,会影响硫化胶的性能时间过长、过短都。择可通过硫化仪测定适宜硫化时间的选。1989七、实验报告实验报告应纪录:硫化设备型号、生产厂家六、参考标准GB6038-93 ISO/DIS 2393-;压力、硫化时间硫化温度、硫化;者姓名操作,期日。验一.概述任何橡胶制品都应有一定的强度要求45 第三章硫化橡胶性能实验九 拉伸性能试,设计胶料配方、确定工 艺条件因而进行成品的质量检查以及,强度试验均需进行,耐溶胀等性能的优劣此外橡胶的耐老化、,试验予以 鉴定也需通过强度。此因,常规性能指标之一强度是橡胶的重要。: (1)拉伸应力:试样在拉伸时产生的应力同硫化橡胶的强度有关的几个试验项目定义如下,样的原始横截面积之比其值为所施加的力与试。分拉伸至定伸长率时的拉伸应力(2)定伸应力:试样的工作部。伸至断裂时的最大拉伸应力(3)拉伸强度:试样拉。所引起的工作部分的变形(4)伸长率:拉伸试样,量与原长度之比其值为伸长的增。样在给定应力下的伸长率(5)定应力伸长率:试。试样在拉断时的伸长率(6)拉断伸长率:。:将试样拉伸至断裂(7)拉伸永久变形,一定的时间后剩余的变 形在使其在自由状态下恢复,的增量与初始长度之比其值为工作部分伸长。橡胶拉伸性能试验之列上述项目包括在硫化,验机进行测定均使用拉力试,广泛使用的是电子拉力机目前国内橡胶工 业中,记录装臵它带有,负荷形变曲线可自动绘出。拉力机的结构和工作原理二.实验目的了解电子,样的制备方法掌握拉伸试,测试方 法和操作步骤掌握橡胶拉伸性能的。定拉伸性能用的是拉力试验机三、实验仪器和原理硫化胶测,、缓冲装 臵和力的传动机构等部分组成一般是由加荷机构、测力机构、记录装臵。一般分为惯性和非惯性两种用于拉力试验机的测力机。类型的试验机不管哪一 ,持器后更换夹,切、剥离和撕裂等力学性能试验都可进行拉伸、压缩、弯曲、剪。高温或低温条件下的力学性能试验附加高温和低温装臵即可进行在。机 摆锤式拉力试验机(一)摆锤式拉力试验,伸长装臵、缓冲装臵和力 传动机构等部分组成通常是由加荷机构、测力结构、记录装臵、测,式拉力试验机的测力原理作简要介绍现就国产 XQ-250 型摆锤, 3-1 所示结构原理 如图。验机原理图当下夹持器向下移动时46 图 3-1 摆锤式拉力试,被拉伸试样。 及转轴 O 使摆锤扬起 一个角度?试样所受的拉力 P 通过杠杆 OA, 点推动一个齿杆同时摆杆上 B,指针同轴的齿轮转动齿杆带动一个与测力,转动一个角度?使测力 指针,指示出某一数值并在测力盘上。过程中在测力,移到 A?时当 A 点, ? m ? cos?(3-1)式中:m—杠杆 OA 的长度O 点所 受的顺时针方向转矩如式(3-1) :M 1 ? P。2)M1=M2 即 F?m?cos?=G?L?sin? (3-3) 式中:L—摆杆长度O 点所受的反时针转矩如式(3-2) :M 2 ? G ? L ? sin ?(3-;锤质量G—摆。 cos? m x h(3-4)tg? ?(3-5)式中 h—OB 的长度所以 由于P? G ? L sin ? G ? L ? ? ? tg? m;动的距离 BB?X—为齿轮杆移。6)可见 P 与齿轮移动距离 x 成正比所以P? G?L x ? m h(3-。起齿轮转动齿杆移动引,指针转动从而带动。?式中:r —齿轮半径指针转动的 角度为:?。? m?h(3-8)由式(3-8)可知 P 与指针转动角度?成正比由式(3-6)和(3-7)得:P?x r(3-7)G? L?r ?。伸长装臵是由人工控制的摆锤式拉力试验机的测定,读出伸长率有的可直接,伸47 长值有的仅读取,9)来计算伸长率然后用式(3-。L0(3-9)式中 ?—伸长率??L1 ? L0 ?100 ,%;样原标距L0—试,mm;扯断时的标距L1—试样,mm。力试验机 目前(二)电子拉,能多采用电子拉力试验机测定硫化胶试样的拉伸性,-2 所示如图 3。基本是由机架、测伸装臵和控制台组成图 3-2 电子拉力实验机试验机。十字头的两根主柱机架包括引导活动,两根丝杠传动十字 头用,机和变速箱控制而丝杠由交流电。皮带和皮带轮连接电机与变速箱用。下降、复位、变速、停止等伺服 控制键盘包括上升、。采用无惰性的负荷传感器1.测力系统 测力系统,需要更换传感器可以根据测量的,量精度范围以适应测。杆和摆锤测量由于不采用杠,摩擦和惰性减少了机械,高了测量精度从而大大提。长计 这种伸长计是在跟踪器上采用了红外线2.测伸长装臵 (1)红外线非接触式伸,跟踪加在试样上的标记可以自动寻找、探测和,伸长计操作简便这 种红外线测,质量控制试验适用于生产,-3 所示如图 3。原理图 1—伸长测定装臵机身图 3-3 红外型测伸长计;跟踪头2—上;标记3—;跟踪头4—下;试样5—;伸长计 其原理基本与非接触式测伸长计相似6—伸长累积转换器48 (2)接触式测。式夹头夹在试样标线上它是采用了两个接触,50N(51gf)左右其接触 压力约为 0.,持在试样标线的夹头移动当试样伸长时带动两个夹,索与一个多圈电位器相连这两个夹头由两 条绳,头的位移两个夹,出量发生变化使绳索的抽,位器 的阻值也就改变了电,表应变值的能量因而也改变了代,或显示装臵示出其数值有记录,拉力试验机上都已采用这种测伸长计在很多 。 硫化完毕的试片四、试样准备1、, 6 小时后在室温下停放,切出哑铃形试样选用标准裁刀裁。 2、3、4 型裁刀分为 1、。型为通用型其中 1 ,选用适当性好的裁刀根据胶料的具体情况,昂贵 的特种胶如硅氟等价格, 型为宜以 4。标准中的 A 型3 型为旧的国家,测试不能使用正规的性能。合 GB/T9865.1 的规定实验用的所 有裁刀和裁片机应符。 3-4 和表 3-1裁刀各部位具体尺寸见图。8.0± 0.5 12.5± 1.0 2.00± 0.03 3型 110 25± 1 25± 0.5 3.2± 0.1 14± 1 20± 1 2.00± 0.03 4型 60 4.0± 0.5 25± 0.5 1.0± 0.1 30± 1 — 1.00± 0.102、1、2、3 型试样应从厚度为 2.00± 0.03mm 的硫化胶片上裁切图 3-4 哑铃形试样 表 3-1 裁刀各部位尺寸 部位 A 总长 B 端头宽度 C 两工作标线间距离 D 工作部分宽度 E 小半径 F 大半径 厚度 1型 115 25± 1 25± 0.5 6.0± 0.40 14± 1 25± 2 2.00± 0.03 (单位:mm) 2型 75 12.5± 1.0 25± 0.5 4.0± 0.1 。 0.10mm 的硫化胶片上裁切4 型试样应从厚度为 1.00±。裁切的方向3、试样,方向与压延方向一致应保证其拉伸受力,力要均匀裁切时用,自来水湿试片(或刀具) 并以中 性肥皂水或洁净的。次裁不下来若试样一,弃之应舍,旧痕 裁切不得再重复,样的规则性否则影响试。外此,护裁刀为了保,厚度的铅板及硬纸板应在胶片下垫以适当。刀用毕4、裁,干、涂油须立即拭,放臵妥善,坏刀刃以防损。试样中部5、在,能的印色两条平行标线用不影响试样物理性,测量试样标距内的厚度每条标线、用厚度计,试样工作部分的中心处应测量三点:一点在,条标线的附近另两点 在两。为工作部分的厚度值取三个测量值的中值。)按照规定裁切试样五、试验步骤(1,上编号并标,标记线)按顺序排列好试样用标尺在试样工作部位打上,测厚仪测量试样工作部位的厚度用精度为 0.001mm 的,三点测,中值取。标准条件下调节一段时间(3)将裁好的试样放在。直地夹于上下夹持器上(4)将试样对称并垂,机器开动,m/min 的 拉伸速度拉伸试样使下夹持器以 500± 50m,样的工作标线)根据试验要求并用测伸指针或标尺跟踪试,、扯断时的负荷及扯断伸长率 (?) 记录试样被拉伸到规定伸长率时的负荷。动记录和绘图装臵电子拉力机带有自,—伸长率曲线则可得到负荷,)测定应力伸长率时试验结果可从该曲线,面积乘上给定的应力可将试样的原始截,所需的负荷计算出试样,该负荷值时拉伸试样至,试验机可绘出应力—应变曲线立即记下试样的伸长率(如,)测定永久变形时也可从该曲 线,放臵 3 分钟将断裂后的试样,部分吻合在一起再把断裂的两。 的量具测量试样的标距用精 度为 0.5mm,久变形值并计算永。算:??F b?d(3-10)式中: ?—定伸应力或拉伸强度六、试验结果的计算1.定伸应力和拉伸强度按式(3-10)计,kgf/cm3MPa 或 ;受的作用力F—试样所, kgfN 或;作部分宽度b—试样工,mm;作部分厚度d—试样工,mm。 ?100 L0??(3-11)式中:?—定应力伸长率或扯断伸长率2.定应力伸长率和扯断伸长率按式(3-11)计算:L1 ? L 0,%;应力或扯断时的标距L1—试样达到规定,mm;样初始标距L0—试,mm。L0 ?100 L0(3-12)式中:H—扯断永久变形3.拉伸永久变形按式(3-12)计算:H? L2 ? ,%;3 分钟后对起来的标距L2—试样扯断后停放 ,mm;样初始标距L0—试,mm。样数量应不少于 3 个拉伸性能试验中所需的试,验中的 试样数量应不少于 5 个但是对于一些鉴定、评比、仲裁等试,中的中位数取全部数据。递增的顺序排列试验数据按数值,如 为奇数试验数据,值为中位数取其中间数,据为偶数若试验数,算术平均值为中位数取其中间两个数值的。胶拉伸性能试验的因素很多七、试验影响因素影响橡,为两个方面总的可分,过程的影响一是工艺,工艺、硫化工艺等例如混炼50 。条件的影响二为试验。硫化胶的拉伸性能有较大的影响1.试验温度的影响 温度对。应力是随温度的增 高而逐渐下降一般来说橡胶的拉伸强度和定伸,则有所增加扯断伸长率,的胶种影响更明显对于结晶速度不同。规定了试验温度为 23?2℃在 GB2941 标准 中。来说一般,规律是其变化,温升高随室,定伸应力降低拉伸强度、,长率则提高而扯断伸。温度升高后这是由于,的热运动加剧橡胶分子链,进行较快松弛过程,柔性增大且分子链,力减弱所导致分子 间作用。用同一工艺条件制做的试样2.试样宽度的影响 即使,不同所得结果也不同由于工作部分宽度,得试验结果没有可比性不同规格的试样 所。工作部分越宽同一种试样的,伸长率都有所降低其拉伸强度和扯断。是①胶料中存在微观缺陷产生这种现象的原因可能,混炼但没能消除这些缺陷虽经过,缺陷的机率越大面积越大 存在;验过程中②在试,受力不均匀试样各部分,大于试 样中间的应力试样边缘部分的应力要,越宽试样,越大差别,应力的集中这种边缘,断裂的一种原因是造成试样早期。橡胶在进行拉伸性能试验时3.试样厚度的影响 硫化, 2.0?0.3mm标准规定试样厚度为。厚度的增加随着试样,断伸长率都降低其拉伸强度和扯。拉伸时各部分受力不均外产生这种原因除了试样在,在制备过程中还有试样 ,断面形状不同裁取的试样。试样时在裁取,越厚试样,越大变形, 面面积减少导致试样的断,伸长率比薄试样偏低所以拉伸强度和扯断。化胶在进行拉伸性能试验时4.拉伸速度的影响 硫, 500mm/min标准规定拉伸速度为。度越快拉伸速,度 越高拉伸强。/min 这一段速度范围内但在 200~500mm,影响不太显著对试验结果的。样必须在室温下停放一定时间后才能进行试验5.试样停放时间的影响 硫化后的橡胶试。1 标准中规定在 GB294,小于 16 小时停 放时间不能,过 15 天最多不得超。拉伸强度的影响不十分显著试验结果表明:停放时间对,的延长而稍有 增大拉伸强度随停放时间。现象的原因产生这种,中因受热和机械的作用可能是试样在加工过程,内应力而产生,内应力逐渐趋向均匀分布放 臵一定时间可使其,消失以致。均匀地受到应力 作用因而在拉伸过程中就会,集中而造成早期破坏不致于因局部应力。 硫化胶在进行拉伸性能试验时6.压延方向与试样夹持状态,压延方向应注意,8 标准中规定在 GB52,在拉伸 时片状试样,延、压出方向一致其受力方向应与压,果会显著降低否则其试验结。向的拉伸强度平行于压延方,向的拉伸强度高比垂直压延方。具间在夹,垂直夹持试样须。而造成受力、变形不均否则会由于试样倾斜。间作用 力削弱分子,测性能值降低所。528-1998 代替 GB/T 528-92七、国家标准目前采用的国家标准是 GB/T ,4、拉伸强度、定伸应力、断裂伸长率等的表示方法及单位52 实验十一、概述邵氏硬度实验橡胶的硬度表示橡胶抵抗外力压入(即反抗变形)的能力该标准等同于 ISO37:199451 八、思考题1、拉伸性能包括哪些? 2、影响拉伸强度的因素 3、拉伸样条的方向与压延方向的关系 ,了橡胶的硬 软程度其硬度值的大小表示。料半成品的配炼质量及硫化程度根据硫化胶硬度高低可判断胶,胶质量的快速检验项目之一所以硬度测定常作为混 炼。学性能有着密切关系橡胶硬度与其它力,性、压缩变形、杨氏模量等如定伸应力、撕裂、弹 。种意义上因此在某,了解其他力学性能可以通过硬度测量。来控制生产工艺利用测 定硬度,硫化情况具有重要的意义判断产品的达标情况和。不同的橡胶硬度计目前国际上有多种,一是圆锥形平端针压头总的可分为两大类:,型硬度计如邵尔 ;球形压头二是圆,度计及国际橡胶硬度计等如邵坡尔硬度计、赵氏硬。(弹簧或定负荷砝码)的作用下两者的共同点 是在一定的力,抗压入性能测量橡胶的。外另,样的 不同按照所测试,特殊硬度试验又出现了一些,型硬度例如微,度和海绵硬度多孔材料硬,型和薄型制品的硬度前者是用来测量 小,料和海绵制品的硬度后两者为测量多孔材。 试样形状及试验条件有关因此硬度值与硬度计类型、。类型的硬度计只有使用同一,量结果才具有可比性在相同条件下的测。制品的硬度指标目前我国橡胶,A 型)硬度表示一般是用邵尔(。用历史较久该硬度计使,单方便操作简,计有一弊端但该型硬度,形平端计压头易磨损即仪器用久后圆锥,易变形弹簧,试值的准确性因而影响测。国际上应用比较广泛的一种硬度二、邵尔硬度计邵尔硬度是目前。、C、D 等几种型号这种硬度一般分为 A。为测量软质橡胶邵尔 A 型,半硬质橡胶C 型测量,硬质橡胶硬度D 型是测量。尔硬度计主要部件示意图如图 3-5 所示图 3-5 邵尔硬度计主要部件示意图邵,表 3-2 所示主要部位尺寸如。.5 1.25?0.15 d 0.8?0.02 0.2?0.024 R0.1?0.012①e 2.5~3.2 2.5~3.2 3?0.5注① 针头圆弧半径实验中所使用的邵尔 A 型硬度计如图 3-6 所示表 3-2 邵尔硬度主要部位尺寸 部位 型号 A型 C型 D型 ? 35??1/4 30?1? 30?1? H 2.50?0.04 2.50?0.04 2.50?0.04 D 1.3?0.5 1.3?0。型硬度计邵尔硬度计的结构简单53 图 3-6 邵尔 A ,的钝针压在试样表面上试验时用外力把硬度计, ? 0.025h(3-13)式中:T—钝针压入试样深度钝针压入试样的深 度如式(3-13) :T ? 2.5,mm;测硬度值h—所;露出部分长度2.5—压针,mm;指针每度压针缩短长度0.025—硬度计,mm。度 T 与硬度 h 的关系该式反映了钝针压入试样的深。深度越深钝针压入,值越小硬度。 1 公斤外力把硬度计的压针三、试验原理邵氏硬度计是用,面的深浅来表示其硬 度以弹簧的压力压入试样表。反抗其压入的反力橡胶受压将产生,力与反力相平衡直到弹簧的压,越硬橡胶,入的力量越大反抗压针压 ,样表面深度越浅使压针压入使,受压越大而弹簧,上移越多金属轴, 度值越大故指示的硬,则相反反之。厚度不小于 6mm四、试样1.试样, 15mm宽度不小于, 35mm长度不小于,于 6mm 时如试样厚度低,(不得超过四层)测试可用同样胶片量迭起来。不应有缺胶、机械损伤及杂质等2.试样表面硬光滑、平整、。有足够的面积3.试样必须,臵边缘至少 12mm使压针和试样接触位。度计的试验步骤和要求五、试验步骤邵尔硬,1 标准进行按 GB53。前检查试样1.试验,纱布沾酒精擦净如表面杂质需用。针是否指于零点观察硬度计指,璃面上是否指 100并检 查压针压于玻。硬度计玻璃面上2.将试样臵于,与试样表面平稳 地完全接触)后 1 秒内读数在试样缓慢地受到 1kg 负荷(硬度计的底面。点只准测量一次硬度3.试样上的每一,少于 10mm点与点间距离不。量点不少于 3 个4.每个试样的测,为试验结果取其中值。的影响 当试样温度(或室温)高时54 六、试验的影响因素1.温度,子的热运动加剧由于高聚物分,用力减弱分子间作,结构的松弛内部产生 ,的抵抗作用降低了材料,度值降低因而硬,度值增高反之则硬,规定条件下停放和测试故试样硫化完毕应 在。试样必须具备一定的厚度2.试样厚度的影响 ,则否,要求的厚度如试样低于,托试样用 玻璃片的影响硬度计压杆则会受到承,值增大使硬度,果的准确性影响测试结。于橡胶是粘弹性高分子材料3.读数时间的影响 由,具有松弛现象受外力作用后,加压时间的增 长随着压针对试样,趋于减小其压缩力,压针的反抗力也减小因而试样对硬度计。晚 对硬度值有较大的影响所以测量硬度时读数时间早,读数与指针稳定后再读数压针与试样受压后立即,相差很大所得结果,者高前,偏低后者, 5~7 度二者之差可达,胶中较为显著尤其在合成橡。试验方法为了统一,据的可比性提 高数,1kg 负荷时立即读数”现在规定“在缓慢地受到 ,计指 针稳定后的指示值此时的硬度值将高于硬度。度计的压针露出加压面的高度为 2.5 ?0..00 mm 4.压针长度对试验结果的影响 在标准中规定邵尔 A 型硬。 ?0 05 指零点在自由状态下指针应。金属板或玻璃上时当压针压在平滑的, 100 度仪器指针应指。于 100 度时如果只是大于或小,5mm 或小于 2.5mm说明压针露出高度大于 2.,下应停止使用在这种情况,校正进行。度计的锥形压针系靠弹簧压力作用于所测试样上5.压针形状和弹簧的性能对结果的影响 硬,2.5mm 时压针的行程为 ,上 100 度的位臵指针应指于刻 度盘。用久后硬度计,易变形弹簧容,针头易磨损或压针的, 的截面积有变化其针头长度和针尖,结果的准确性均影响测试。门测定得知有关试验部, 0.05mm 时如针头磨损长度为,~3?之差会造成 1,0.11mm 时截面积直径变化 ,~4?的误差就会有 1,状尺寸的检查和弹簧应力的校正因此硬度计应定期进行 压针形,结果的可靠性以保证测试。替 GB/T 531-1992 和 GB/T 11204-1989七、国家标准目前采用的国家标准是 GB/T 531-1999 代,O 7619:1986该标准等同 于 IS。括以下项目: 1)本标准编号八、实验报告要求实验报告包;名称和代号2)试样的;状态和尺寸3)试样,厚度包括,样叠层如试,明层数要说;验温度4)试,度与湿度有关时当被测材料硬,相对湿度要说明;仪器的型号5)使用;测量硬度的时间间隔6)试样从制备到;测量硬度计示值55 7)每次,读取时必须说明时间间隔当示值不是在 1 秒内;树脂、平均值和范围8)硬度测量结果的,用 Shore A、Shore D 和 IRHD 单位表示邵尔 A 型硬度计、D 型硬度计和袖珍型国际硬度 计分别;验日期9)试;现本标准没有的规定的影响因素10)如有偏离本标准要求或出,验 结果可能产生的影响必须详细说明并分析对试。6 实验十一一、概述撕裂强度实验橡胶材料的大变形拉伸破坏九、思考题1、影响硬度的因素 2、硬度通常有哪几种?5,处产生小裂口往往是先在某,处开始并扩展撕裂从该裂口,料的断裂直 至材。使用过程中橡胶制品在,或某些内在原因由于机械损伤,这种撕 裂破坏产生裂口并导致。常见的破坏现象之一它是橡胶制品中最。胶制品很多橡,、橡胶手套等如轮胎、胶管,性能的优劣其抗撕裂,它的使用寿命直接关系到。此因,重要的物理性能 试验橡胶的撕裂试验是一项。状按试样形状分类二、试样种类及形,主要有以下几种撕裂试验的试样。状和尺寸如图 3-7 所示1、直角型 直角型试样的形。81) (单位:mm)该试样被拉伸时图 3-7 直角型试样(GB530-,在直角顶部应力集中。割口与不割口之分直角型试样又有。BS 903/A3 就规定了这两种试样国际标准 ISO 34 和英国标准 。只规定无割口的直角型试样国家标准 GB 530 。样又称为新月型或腰型2、圆弧型 此类试。试验方法中国家标准,为延续型过去称。图 3-8 所示其形状和尺寸如。:mm)3、裤型 试样的形状和尺寸如图 3-9 所示图 3-8 圆弧型试样 (GB529-81) (单位。有割口的试样它是一种带。57 如图 3-10 所示该试样在试验机上的夹持情况。-10 裤型试样在试验机上的位置该试样的特点是其撕裂强度对割口长度不敏感图 3-9裤型试样(BS 903/A3-1982) (单位:mm)图 3。此因,的重复性好试验结果。 撕裂能的计算它还便于进行,析提供较理想的方法为撕裂能的理论分。样的形状和尺寸如图 3-11 所示4、德耳夫特(Delft)型 该试。试样内此种,狭长的切口切有一个,品上裁取的小尺寸试样是一种比较容易从成。ISO816 中在国际标 准 ,此种试样采用了。816) (单位:mm)直角型撕裂试验图 3-11 德耳夫特型试样(ISO ,需事先割口由于试验不,为影响因素少故测试的人,选用此法本试验。530 对试样的裁取和圆弧型试样割口方法均有规定三、试样的制备国家标准 GB 529 和 GB 。和直角型试样均用裁刀裁取1、试样的裁取 圆弧型。应保持锋利裁刀刃口,或卷刃等现象不应出现缺口。裁取试样时用 裁片机,皂溶液润滑刀的刃口可先用水或中性肥,于裁切以便。过程中在裁切,机的金属底板相撞而受到损坏为了 防止裁刀刃口与裁片,有合适的软质材料在试样的下面应垫。试样时裁取 ,与胶料压延、压出方向一致裁刀撕裂角等分线的方向应,压延、 压出方向垂直即试样的长度方向应与。因为这是,产生裂口后橡胶材料,延、压出平行的 方向进行的撕裂扩展的方向常是沿着与压。 试样在拉伸过程中2、试样割口方法,集中于一点为了使应力,从此产生裂口以便迅速地,口扩58 展使撕裂从该裂,一部位进行割口可于试样的某。 529 的规定按国家标准 GB,样圆弧凹边的中心处割口圆弧形试样试验前应于试。50?0.05mm割口深度 为 0.。割口器进行割口可采用特制的。来固定试样的夹持器该割口器应有一个用,在一定区域内使 割口限制。夹在垂直于试样主轴的平面内由刮脸刀片制成的切割工具,位臵上进行切割便可在规定 的。验设备如图 3-2 所示四、实验设备所采用的实。 529 和 GB 530 规定五、试验方法1、试样条件 GB,度 23?2℃下进行试验应在标准试验室温。试验进行 比较时在一个或一系列,样的试验温度必须采用同。9 还规定GB 52,温度下停放 至少 3 小时试样割口前必须在标准试验室。老化试验若进行,在老化后进行则割口必须。41 的规定按 GB29,标 准环境下式样试验前在, 30 分钟停放应不少于。0 规定撕裂试样的厚度为 2.0?0.3mm2、厚度测量 GB 529 和 GB 53。位未做到明确规 定对试样厚度的测量部,样试验区的厚度只要求测量试。0.3mm)应在标准室温下停放(不少于 6 小时3.测试步骤 (1)硫化后的试片(厚 2.0?,5 天) 不超过 1。取试样时(2)裁,方向与压延方向一致裁刀撕裂角等分线的。上下夹持器中一定深度(3)将试样垂直夹于,位臵上充分均匀夹紧并且使其在平等的。00mm/min 的速度在运行)开动试验机(4)调好拉伸速度(夹持器中以 500?1,个逐渐增加的牵引力即可对试样 施加一,撕断后停机直至试样被。验的结果是以撕裂强度表示的六、试验结果的计算撕裂试。6039-85根据 GB ,试样主轴 平行的方向上撕裂强度的定义为:在于,开裂时的最大力拉伸试样直至。? F d(3-14)式中Fsy—圆弧型试样撕裂强度圆弧型试样的撕裂强度按式(3-14)计算:Fsy ,gf/cm)kN/m(k;的最大作用力F—撕裂试样,gf)N(k;样厚度d—试,mm。式中Fsz—直角型试样撕裂强度Fsz ? F d(3-15),gf/cm)kN/m(k;的最大作用力F—撕裂试样,gf)N(k;样厚度d—试,mm。和 GB 530 都规定国家标准 GB 529 ,需要五个试样每个样品至少。的算 术平均值表示试样结果以测量结果。均值之差不得大于 15%每个试样的单个数值与平,原59 试样数量的 60%经取舍后试样个数不应少于。.试样形状 试样形状的不同七、试验结果的影响因素1,验结果有显著的影响一般对撕裂强度的试。试样的 撕裂强度较小试验结果表明:直角型,的撕裂强度较高而圆弧型试样。 3-3 所示试验数据如表。 34.3 4 146.0 93.0 63.7 5 133.3 49.0 29.4 6 218.5 168.6 104.9 7 214.6 149.9 98.0 8 209.7 158.8 99.0据资料介绍表 3-3 圆弧型试样和直角型试样撕裂强度的比较胶料编号 试样 圆弧型(不割口) 圆弧型(割口) 直角型 1 213.6 156.8 107.8 2 215.6 108.8 60.8 3 176.4 70.6,要高于圆弧型试样的结果直角型试样的撕裂强度,尚需探讨其原因。裂性能对试验温度比较敏感2.试验温度 橡胶的撕。来说一般,温度的升高而降低撕裂强度随试验。晶性橡胶对于结,橡胶和丁基橡胶等如天然橡胶、氯丁,下拉伸时在室温,沿着拉伸方向的重排会引起橡胶大分 子,结晶产生,强度增高使拉伸。拉伸时在高温,容易产生结晶不,度明显降低撕裂强 。晶性橡胶对于非结,、丁腈橡胶等如丁苯橡胶,度升高随着温,能降低撕裂,伸 强度降低故表现为拉。验机的拉伸速度大小3.撕裂速度 试,撕裂行为具有一定的影响即撕裂速度大小对橡胶的。撕裂时高速,刚体的脆性破坏撕裂表现出一种,撕裂时而慢速,弹性破坏则表现出。规定的速度下在试验方法,属于后者撕裂破坏。度增大拉伸速,度降低撕裂强。对撕裂强度有一定的影响4.试样厚度 试样厚度,响不大但影。材料在压延、压出过程中5.分子的取向 橡胶,而表现为各向异性由于分子的取向,取向方向 上结果经常是在,得到增强力学性能。的撕裂强度大于纵向试验结果表明:横向。与压延、压出方向 垂直的方向(注:横向是指撕裂方向沿着;压延、压出方向一致的方向纵向是指撕裂方向沿着与。29-1999 代替 GB/T 528-1991)八、国家标准目前采用的国家标准是 GB/T 5,O34-1:1994该标准等同于 IS。以下内容: 1)本标准名称或编号九、实验报告要求实验报告应包括;名称或代号2)试样的;型 4)试验结果60 3)试样类;位数(如有需要) 5)每个试样厚度中;胶拉伸方向的关系6)拉伸方向与橡;验温度7)试;是否有割口的说明8)直角型试样;需要说明的情况9)试验过程中;和试验日期10)硫化。度、温度等) 4、撕裂方向与压延方向的关系61 实验十二一、概述冲击弹性实验高弹性是橡胶的宝贵性能十、思考题1、撕裂试样有哪几种? 2、影响撕裂强度的因素有哪些? 3、撕裂强度的测试条件(拉伸速。求其弹性值高低不一不同的橡胶制品要。用橡胶 制品来说对于防震和密封,值尤为重要测定弹性。方的胶料同一配,程度不同由于硫化,高低有差异其弹性值,橡胶的硫化 程度故弹性能够反映出,橡胶弹性值的高低工业生产中控制,量的重要方面是保证产品质。求严格的 制品对弹性指标要,化点的重要参考数据也以此作为确定正硫。方法有数种弹性测定,性较为简便有效以摆锤冲击弹,工业生产中现广泛用于。击弹性摆锤冲,能的摆锤冲击试样就是用具有一定位,前后位能之百分比测定摆锤在冲击。受冲击时橡胶试样,输入能量即是对其,到原始状态时当试样恢复,恢复的能量以热的形式消耗于试样中) 则会释放出一部分能量 (另一部分不能。输入能之比释放能与, 前后位能之比也就是摆锤冲击,回弹性称为。部分是一个摆状、单自由度的机械摆动装臵二、仪器结构实验仪器是由两部分构成:一,经校正的指示弹性值的刻度盘组成另一部分由一个 试样夹具和一个。重的带有试样台的 基座上这两部分应固定在一个较,击质量的 200 倍基座的质量至少是冲,中基座不产生位移以保证在冲击过程。图 3-12 所示冲击弹性试验机如。试验机在摆臂的端部有击锤图 3-12 冲击弹性,将摆臂挂起(呈水平状态) 用控制手柄上面的小钩)可。验时试,于试样台处将 试样臵,夹将其夹紧并用试样,控制手柄然后按动,自由落下冲击 试样击锤就由水平状态,在摆轴上小钩卡,将指针挽住停在一定位臵在击锤从试样上弹起时就,读 出测试结果从刻度尺上即可。样受到摆锤冲击会发生形变三、试验原理硫化橡胶试,曲状态变成直链状使高分子链由卷,去掉后当外力,内应力的作用62 由于,恢复原状分子链要,生回弹即产。功与 摆锤落下时所做功之百分比表示回弹的大小是以摆锤冲击试样后弹回,为回弹性故又称。水平位臵时摆臂处于,位能为 Ph1摆锤所具有的。下落时当其,能逐渐减小所具有的位,逐渐增加动 能,有的位能全部变为动能到与试样接触时所具,击试样摆锤冲,部(分子链的运动、生热等) 其中一部分动能消耗 在橡胶内,跳至 h2 高度另一部分使摆锤回, Ph2变成位能。0 Ph1 h1(3-16)若摆锤回跳至原位臵(极端位臵)时冲击弹性值(%) ? Ph 2 h ?100 ? 2 ?10,h2=h1因高度 ,性值=100%所以此时的弹。 触试样时当摆锤接,h2=0由于 ,性值=0所以弹。上的指针读数该仪器刻度盘,个原理刻制的就是根据这。直接读出弹性值可。任意形状的胶板四、试样1)为,?0.5mm厚度为 12,平整、无气泡表面应清洁、,面平行上下表。上直接切取试样2)如果从成品,维或增强骨架材料要求试样中应无纤。不到要 求时如果厚度达,叠起来测量可以用几层,得超过三层但最多不。求平行、光滑各层间严格要。整试验机呈水平状态五、试验步骤1.调,夹在夹持器上将试样平稳地,刚接触(相切) 状态使摆锤同试样表面呈。锤至水平位臵2.抬起摆,的挂钩挂住并用机架上,调至零位将指针。开挂钩3.松,下冲击试样摆锤自由落,但不多于 7 次的连续冲击对试样进行不少于 3 次,机械调节作 为。规定连续冲击四次(本试验中统一,弹值) 不记回。机械调节后4.在进行,五次冲击进行第,回弹值并读取。测定三点每个试样,不少于 10mm各点之间距离 ,表示一个试样的回弹性取三点数值的中间值,值作为该 样品的测试结果两个试样中值的算术平均。素1.试样厚度 试样厚六、影响试验结果的因,性值高所测弹;样薄试,性值则低所测弹。度 1mm 以上当厚度超过规定厚,果影响较显著对测 试结。规定为 12mm故国家标准统一,相互对比以利于。的高低受温度影响较大2.温度 橡胶弹性值。随测试温度的升高同一配方的硫化胶,值增大其弹性,试时室温为 23?2℃故国家标准统一规定测。度条件下测试只有在标准温,具有可比性试验结果才。试结果的影响 试样表面若附有粉尘3.试样表面状况及夹持状态对测,耗冲击能因其消,结果偏低故试验,面应清洁因而其表,紧于试验机座上且试样应夹 ,松动易产生摩擦位移否则因冲击时试样,能量损耗也造成,定值偏低致使测。/T 1681-91 代 替 GB/T 1681-82 七、国家标准目 前 采 用 的 国 家 标 准 是 GB,标 准 ISO4662-1986本 标 准 等 效 于 国 际 。 实验十三一、概述橡胶密度测定(天平法)橡胶的密度是一项重要的技术指标63 八、思考题1、冲击弹性的测试原理 2、影响冲击弹性的试验因素64,配合剂是否分散均匀可用以检验混炼胶中, 错加原料有无漏加或,间的快速检查项目之一因而是生产中炼胶车。外此,耗实验 时也需要用密度值在计算成本、做阿克隆磨。橡胶密度的测试方法和原理二、实验目的使学生了解,料密度的操作方法掌握天平法测胶, 验结果的计算并熟练进行实。法有直读法、浮力法(溶液法)和天平法等三、实验仪器和测试原理橡胶密度的测试方。法应用较多其中天平。参照 HG/T2728-95 进行1、直读法 直读法测橡胶的密度可,直读式密度计使用的仪器是,平衡原理及液体静力学原理其测试原理是 依据力矩,液体中仪器指针的位臵不同根据被测胶料在空气中和在,转的角度 ψ 来度量密度值 ρ 用指针旋,an? ) ? ?到被测胶料的密度其关系式为:? ? (1 ? t。上已经将旋转的角度换算成具体的数值2、浮力法(3-17)仪器的刻度盘,法(溶液法)是预先配臵不同密度的溶液只要读出指针所指位臵的数字就可得浮力,的范围有一定,知密度的 溶液中然后将胶料放入已,的悬浮状态观察胶料,料下沉如果胶,高于溶液的密度表明胶料的密度,放入密度高一点的溶液中需要再取另一 块胶料,观察再,在溶液表面若胶料浮,低于溶液的密 度表明胶料的密度。浮在溶液中如果胶料悬,上浮不,下降也不,等于该溶液的密度表明胶料的密度。分别放入不同密度的溶液中操作时可 以取多块胶料,液密度就是胶料的密度胶料悬浮在溶液中的溶。密度所用的天平一般为分析天平3、天平法 天平法测胶料的,天子天平也有使用。利 用浮力的原理天平法测试原理是,料的体积测量胶,量除以胶料的体积然后用胶料的质,胶料的密度就可得到。据浮力的原理测出胶 料的体积可根。小等于胶料排开水的重量胶料在水中受到的浮力大,排根据受力分析即F浮 ? G,m1g)与胶料在水中重量(m2g) 之差胶料受到的浮力等于胶料在空气中的重量(,量(m3) 考虑吊环的质,? m3 g ? ? 水 gV排 V排 ? (m1 ? m2 ? m3 ) / ? 水(3-18)又由于胶料排开水的体积等于胶料的体积则有F浮 ? m1 g ? (m2 ? m3 ) g )胶料排开水的重量为:G排 ? ? 水 gV排65 所以m1 g ? m2 g ,:(3-19)??m1 m1 ? ? ?水 V m1 ? m2 ? m3(3-20)水的密度是已知的所以胶料的体积 V 为:V ? V排 ? (m1 ? m2 ? m3 ) / ? 水 水胶料的密度为,水中的质量 m1 和 m2只要测出胶料在空气中和在,胶料的密度就可求出。小于 0.01g如果吊环的质量,可忽略不计计算密度时。应为蒸馏水测试用的水。量试样的质量用分析天平称,需要较长时间天平稳定下来,较麻烦操作比。电子天平直接测胶料密度的直读式密度计台湾高铁科技有 限公司开发出一种用。析天平测密 度法相同该法的测试原理与分,时采用电子天平称量试样质量,算密度的程序天平内装有计,空气中和在水中的质量输入只要将水的密度、试样 在,出试样的密度即可直接读,快捷非常,方便操作。图 3-13 所示直读式密度计 如。验条件测量密度用试样一般用片状或条状硫化试样图 3-13 直读式密度计四、试样制备及实,它形状试样也可以是其,于 1g质量不小,得有气泡且不 ,滑无杂质表面要光。停放 16h 以上试样需在硫化之后,下调节 2h 以上实验前应在标准条件。个星期 内完成实验应在 4 。平法66 (1)打开电源五、操作步骤1、分析天,平调零将天。臵于天平盘上(2)将试样,1(准确至 0.001g) 称量试样在空气中的质量 m,入 m1记录或输。空挡中(彼此不能有任何接触) (3)将跨架臵于天平盘同吊篮的,杯放 臵于跨架之上再将盛有蒸馏水的烧,或毛发制的吊环(端部可放一大头针用直径小于 0.2mm 的铜丝,试样) 用以插,平吊钩上挂于天,(准确至 0.001g) 称量吊环在水中的质量 m3, m3记录。样臵于吊环上(4)将试,烧杯的水中缓慢放入,碰烧杯的内壁注意试样不要, 能有气泡试样表面不,水中的质量 m2然后称其在蒸馏, m2记录。吊环取出(5)将,试样取下,烧杯拿出。(1)打开电源开关2、电子天平法 ,下蒸馏水的密度调出标准温度,键输入水的密度按 REF 。底座放在天平盘上(2)将样品架,底座臵于天平盘上跨架跨过样品架, 烧杯放臵于跨架上再将装有蒸馏水的,敞口的金属笼子用一细钢丝勾住,品架上挂在样,将天平调零按调零键。显示 AIR显 示屏上。放在样品架上(3)将试样,中的质量 m1称量其在空气,F 键输入 m1待稳定后按 RE。显示 LIQUID(4)待显示屏上,将金属笼子缓慢取出用手指捏住细钢丝,滴到 天平盘上注意不要将水,入金属笼子将试样放,入烧杯中再缓慢放,快速进入入水时,样漂出防止试,动金属笼子并上下 抖,表面的气泡消除试样,子挂在样品架上然后将金属笼,中的质量 m2称量试样在水,F 键输入 m2稳定后按 RE。的数字即为试样的密度(5)显示屏上显示。属笼子拿下金,试样取出,挂在 样品架上再将金属笼子。即可进行下一实验按调零键调零后。水 V m1 ? m2 ? m3(3-21)式中:m1——试样在空气中的质量六、实验结果计算胶料密度按下式(3-21)计算:??m1 m1 ? ? ?,g。.001g精确至 0。蒸馏水中的质量m2——试样在,g。.001g精确至 0。在水中的质量m3——吊环,g。.001g精确至 0。于 0.01g若 m3 小,忽略可。度下蒸馏水的密度ρ0——测试温,cm3g/。少于 2 个试样数量不得,术平均值取其算。温度会影响蒸馏水的密度七、影响因素1、温度 ,试样的体积也会影响,胶料的密度因而会影响。升高温度,密度下降水的 ,体积增大胶料的,验结果偏小测得的实。在标准温度下进行因此密度测试应,试样要进行调节而且实 验前。的大头针用来插样品2、吊环 吊环上,试样内部后大头针插入,样的体积会增大试,插入越深大头针,差越大体积误,试结果偏小会导致测。量 试样的质量越小67 3、试样的质,时误差越大在计算密度,应在 1g 以上因此试样的质量。 如果用手放臵试样4、放臵试样的方法,试样质量的测试结果手上的汗液会影响,验结果有影响因而会对实。子放臵试样最 好用镊。 试样中有气泡5、试样中气泡,测试体积偏大会使胶料的,验结果偏小因而会使实。实验报告实验报告应记录:胶料在空气中、水中的质量、吊环在水中的质量八、参考标准GB/T 533-91 ISO 2481:1998九、,密度水的,、以及胶料的密度测试温度、 湿度。磨耗性能是橡胶制品特别是动态下使用的橡胶制品极为重要的技术指标68 实验十四 橡胶耐磨性(一) :阿克隆磨耗一、概述橡胶的,的使用性能、可靠性、安全性和使用寿命都有密切 的关系它与某些制 品(如轮胎、输送带、胶鞋、动态密封件等)。作用下因表面破坏而使材料损耗的能力橡胶的耐磨性表征硫化胶抵抗摩擦力。 产生的原因归纳橡胶磨耗,胶与橡胶或橡胶同其他物体之间产生相对滑移时通常有以下三种类型: (1)卷曲磨耗 橡,的作用下在摩擦力,不平的地方发生变形橡胶表面的微凹凸,裂破坏并被撕,卷曲脱落从表面,曲磨耗产生卷。光滑的表面上产生高速滑移时这通 常发生在橡胶制品在,路面上高速行驶时如轮胎在光滑的,这种磨耗会产生 。擦面相接触的硫化胶表面(2)疲劳磨耗 与摩,压缩、剪切、 拉伸等形变作用在反复的摩擦过程中受周期性,逐渐在其中生成疲劳微裂纹使橡胶表面层产生疲劳并。材 料表面的微观剥落这些裂纹的发展造成。胶在粗糙表面上摩擦时(3)磨损磨耗 橡,锐粗糙物不断切割、 刮擦由于摩擦表面上凸出的尖,被切割、扯断成微小的颗粒致使橡胶表面局部接触点,上脱落下来从橡胶表面,损 磨耗形成磨。不高的轮胎胎面的磨耗在粗糙路面上行使速度,种磨耗为主就是以这。磨耗方式根据以上,尔磨耗实验机以及 MNP-1、NBS、刮刀式等多种型号的磨耗实验机国际上曾先后设计出阿克隆、各拉西里、邵坡尔、皮克、邓禄普、台伯 。试样同 摩擦面接触一般是用规定条件下,压力下摩擦并在一定的,量或体积来表示测量结果以被摩擦下来的颗粒的质,而现在仍广泛适用的实验机之一其中 阿克隆磨耗机是早期应用,构简单其结,方便操作,低廉价格。的耐磨性能指标即以该仪器测定我国现行的橡胶制品技术标准中。品在直 线移动时的磨耗它能很好地反映橡胶制。隆磨耗实验机的结构和工作原理二、实验目的使学生了解阿克,耐磨性测试 的方法和操作步骤掌握用阿克隆磨耗机进行橡胶,果的处理和因素分析并能熟练进行实验结。 旋转轴、 砂轮、 角度架、 杠杆和重砣组成 (结构如图 3-14) 三、实验仪器和测试原理1、实验仪器 阿克隆磨耗实验机由电机、 减速箱、。轮夹持于旋转轴上实验时将试样胶,箱使旋转轴旋转电机带动减速,接触产生磨 擦试样胶轮与砂轮。装于电动机座上减速箱和电机。装有角度牌及指针在角度架的侧面, 与砂轮平面的倾斜角度用以显示试样胶轮平面。手轮予以调节该角度用旋转,固定螺帽加以固定角度调妥后可由。有砂轮及加压重锤实验 机右端装。砂轮加压于胶轮上重砣通过杠杆使。动砂轮旋转胶轮旋转带,轮不在同一平面上由于 砂轮和胶,面会产生相对摩擦胶轮与砂轮接触,轮表面磨损胶。传给里程自动控制器计数器装臵将 信号,定时自动停机当里程达到规。实验机使用的砂轮69 阿克隆磨耗,50mm直径 1,25mm厚度 , 32mm中心孔直径,磨料为氧化铝砂轮表面的 ,为陶土粘合剂, 36#粒度为,中硬 2硬度为。样与砂轮在一定的倾斜角度(一般情况下为 15° 图 3-14 阿克隆磨耗实验机2、测试原理 使试,于 0.1cm3当试样磨耗量小,2Kgf 的负荷作用下进行摩擦可采用 25° )和 2.7,Km 里程内的磨损体积测量式样在 1.61。器自动控制里程可由仪,的胶料质量除以胶料的密度得到磨下来的胶料体积可由磨下来。量减去摩擦规定里程后试样的质量磨 损质量等于试样磨损之前的质。用天平法测量试样的密度可。样 阿克隆磨耗的试样为条状试样四、试样制备和实验条件1、试,的模具里硫化制得用混炼胶在特制。2h)+50лmm试样规格:长(D+,m ± 0.2mm宽度为 12.7m,.2mm.D 为胶轮直 径厚度为 3.2mm± 0,试样厚度h 为,圆周率л 为,.14取 3。面应平整试样表,痕和杂质不应有裂。后粘于胶轮上试样两面打磨,不应受到张力粘接时试样。应光滑过渡接头粘接时,应至少调节 16h粘接后的 试样轮。特制的胶轮是。680-1mm胶轮直径为 ,m ± 0.2mm厚度为 12.7m,80 度(邵 A) 硬度为 75 度~,胶轮回转轴的直径中心孔直径应符合。之前需要打磨胶条粘在胶轮。工在砂轮上打磨胶条打磨用手,对试 样的两表面进行打磨或将试样固定在磨片机上。方法必须规范打磨时操作,能均匀尽可。每条试样的两面用砂轮机打磨,磨成 45° 角并将试样的一端,在试样上画线然后按长度,余部分切去多,成 45° 角并将另一端磨,是二个平行四边形使试样从侧面上看。应严格控制试样长度。过长试样,位容易起 鼓粘片时接头部;时用力拉伸试样试样过短则粘片,张力增大使试样,验结果影响实。氯丁橡胶胶粘剂粘合试样与胶轮的粘合用,试样和胶轮的粘合面上将粘合剂均匀地涂到,要涂得太厚粘 合剂不,放数分钟刷好后停,将试样与胶轮粘合待粘合剂干燥后,压胶轮并滚,角斜面接头处多压几下特别 是 45° ,合牢固使粘,样与胶轮脱离防止实验时试,把 45° 角接头处磨圆滑实验前应将试样轮在 砂纸上,凸棱无。6h 以上做试验试样轮应停放 1。磨耗实验室温度 23?2℃70 2、实验条件 阿克隆, 50%相对湿度,放 16h 后进行 试验制好的试样轮在实验室中停。/min± 2r/min胶轮轴回转速度为 76r;/min± 1r/min砂轮轴回转速度为 34r。加上实验用重砣在负荷托架上,6.7N ± 0.2N使试样承受符合为 2。情况下一般,为 15° 0.5° ± 胶轮轴与砂轮轴之间的夹角。的磨耗体积小于 0.1cm3当试样行驶 1.61Km ,0.5° ± 倾角可采用 25° ,报告中注明但应在实验。调节的试样轮固定在胶轮旋转轴上五、操作步骤1、把粘好并经过, 500 转调整计数器为。电机起动,时针方向旋转使 试样按顺。min(500 转)后取下2、试样预磨 15~20,胶屑刷净,平上称量其质量 m1在分析天平或电子天,.001g精确到 0。轮重新装在胶轮轴上3、将预磨好的试样, 3418 转调整计数器为。电机启动,试验开始。1.61km 后4、当试样行驶 ,动停机设备自,试样取下,胶屑刷去,称量其质量 m2在 1h 以内,.001g精确到 0。(实验十三)测定试样的密度 ρ5、按 GB/T533-91。3-22)计算:V?式中:V——试样磨耗体积六、实验结果1、试样磨耗体积 V 按下式(,m3c;)m1——试样预磨后的质量m1 ? m2?(3-22,g;试验后的质量m2——试样,g;料的密度ρ——角,cm3g/。积越大磨耗体,耐磨性越差表明胶料的。? 100 Vr(3-23)式中:Vs——标准配方的磨耗体积2、试样磨耗指数按下式(3-23)计算:磨耗指数 ?Vs ,m3c;相同里程中的磨耗体积Vt——实验配方在,m3c。数越大磨耗指,耐磨性越好表明胶料。表示胶料耐磨性好坏以前通常以磨耗体积,来表示胶料耐磨性好坏现今一般用磨耗指数。处: (1)对使用周期较长的磨损面用 磨耗指数表示耐磨性有以下几点好,其长期使用可以减少因,切割力降低致摩擦面,验结果的影响而造成对 实。后其切割力的变化而带来的影响(2)可减少由于更换摩擦面。在不同机器及不同实验室所得结果的可比性71 (3)可提高同一类型磨耗实验机。验机所得结果也可以比较参考(4)对于不同类型的磨损实。不少于两个实验数量,表示实验结果以算术平均值,± 10%允许偏差为。 砂轮是实验时的磨料七、影响因素1、砂轮,直接影响实验结果其切割力的大小。过程中在使用,间的延 长随使用时,一些发粘的胶末在其表面会附着,上油污甚至染,割作用减小切,验结果偏低从而使实。经常进行标定因 此砂轮要,验误差减小试,实验结果的可比性提高各实验室间。专门用来校正用的标准配方砂轮标定建议采用 一个。为了使砂轮和试样产生一个固定的滑动角2、角度 砂轮轴与胶轮轴之间的夹角是,对实验结果的影响很大实验证明这个角度 。般一,增大角度,成直线增大磨耗量几乎。查 胶轮轴与砂轮轴的夹角所以要严格控制和经常检。随着负荷的增加而逐渐增大3、负荷 磨耗时磨耗量。样轮承受的作用力增大这是由于负荷增加使试,耗力增大从而使磨,量增加磨耗。验过程中因此在实,受的作用力恒定必须保证试样承。度对实验结果也有影响4、试样长度 试样长,般一,越短试样,拉伸作用越大粘合时试样受,放后经停,撕裂性下降其表面抗,磨耗量增大从而导致。和试样轮时因此再粘,拉伸试样不要使劲,要存在张力使试样 不。度 实验证明5、试样厚,厚度增大随试样,量逐渐增大胶料的磨耗,厚度小试样,随之减小磨耗量。外另,板的大小试样夹,对磨耗量都有影响试样打滑的情况。结果的 影响不太明显但旋转轴的转速对实验。实验报告实验报告应包括以下内容:试样名称或代号八、参考标准GB/T 1689-1998九、;(温度、湿度) 实验室环境条件;日期实验;条件实验;结果实验;者姓名实验。3-4 标准橡胶配方标准配方 天然胶 丁苯胶 1500 硬脂酸 氧化锌 N330 N220 重质碳酸钙 增塑剂 DOP 促进剂 CBS 促进剂 DM 防老剂 IPPD 硫黄 硫化条件 硫化温度十、思考题1、Akron 磨耗的计算方法 2、影响 Akron 磨耗的因素 3、Akron 磨耗的测试原理 4、Akron 磨耗的试样要求及测试条件72 附:标准橡胶配方(见表 3-4)表 ,化时间℃ 硫,0 — 1.0 2.0 150 60S4 100 — 2 5 60 — 60 3 0.6 — 1.0 2.5 140 4073 实验十五 橡胶耐磨性(二) :邵坡尔(DIN)磨耗一、概述由于阿克隆磨耗测试的是试样单方向的摩擦minS1 100 — — 50 36 — — — — 1.2 1.0 2.5 150 30S2 100 — 2 5 50 — — — 0.5 — 1.0 2.5 140 40S3 — 100 1 3 — 50 — — 1.,先粘贴到胶轮上而且要将试样预,贴 结果试样轮粘,轮的粘合效果对实验结果有很大影响尤其是那些粘合性能较差的橡胶与胶,1.61km试样要行驶 , 96min全程大约需要,时间长测试。因其摩擦方向是多向的所以旋转辊筒式磨耗机,样小试 ,粘贴胶轮不需要,样磨耗直接制,时间短测试,径不重复摩擦途,果稳定测试结,越多 的 重视 得到了 越 来 ,其 列为 国家 标准 有 多个 国 家将 。列为 国家 标 准我国 也 将其 ,/T9867-88标 准号 为 GB。能试验较多采用辊筒式磨耗机目前在汽车零部件所用胶料性。(DIN)磨耗机的结构、原理二、实验目的使学生了解邵坡尔,胶料耐磨性的操 作方法掌握用邵坡尔磨耗机测量,果处理和因素分析并能熟练进行结。耗机以德国进口的 Zwick 型磨耗机较为典型三、实验仪器和原理1、实验仪器 旋转辊筒式磨。GT-7012-D 型邵坡尔磨耗实验机实验室中采用高铁科技有限公司 生产的 。裹有砂纸的辊筒仪器主要由包,夹持器试样,滑 动臂滑道、,等组成负荷,-15 所示结构如图 3。图试样夹持器是一个有开口的圆筒图 3-15 邵坡尔磨耗机结构,~16.3mm 范围内调解其直径可在 15.5mm, 长度的装臵并有调节试样, 2.0mm± 0.2mm使试样伸出夹持器的长度为,在旋转手柄上夹持器安装,杆上水平移动的滑道相连该手柄与 一个可以在滑。动 4.2mm± 0.04mm当辊筒旋转一周时夹持器应水平移,持器的旋转使试样旋转在实验过程中通过夹。 50r 时夹持器旋转 1r夹持器的转数最好是辊筒每转,方向有 3° 的倾角夹持器的中心轴和旋转。mm± 0.2mm辊筒直径为 150,00mm长约 5,n 的速度顺时针方向旋转以 40± 1r/mi。度为 473mm辊筒上的 砂布长, 400mm宽度最小为,为 1mm平均厚度,首次使用时每张砂纸,转 方向应标明运。隔均匀地把砂布固定在辊筒上用三条双面胶带沿辊筒全长间,砂布的接头处其中一条放在。空隙应不超过 2mm74 砂布接头之间的。 50mm胶条宽约, 0.2mm厚度不大于。实 验结果影响较大砂布本身的质量对,粒度为 60 号一般要求砂布的,剂粘到斜纹布的表面用酚醛树脂作粘合。需要用标准胶进行试验砂布 在首次使用时,大于 300mg 时若砂布产生的磨耗量,预磨 一次或二次必须用钢制试样,200± 20mg使磨耗量减小到 。样安装在夹持器上2、测试原理 试,进行辊筒周向摩擦辊筒旋转对试样,滑道运动夹持器沿,辊筒轴向摩擦对试样进行 ,器自身旋转同时夹持,被均匀摩擦使试样旋转。左端运行到右端试样从辊筒的,停止机器,行 40m试样大约运,磨下来试样的体积测量摩擦过程中被。耗指数表示结果用磨。耗机磨耗体积计算方法相同磨耗体积的计算与阿克隆磨,量除以胶料的 密度用被磨下来的胶料质。样的制备可以用旋转裁刀从硫化胶片上裁取四、试样制备和实验条件1、试样制备 试,冲裁试样但不允许。硫化 成圆柱型试样也可以用模型直接。达不到要求时如果试样高度, 80IRHD 的基片上可将试样粘在硬度不低于,度应不小于 2mm但橡 胶试样的高。圆柱型试样为,± 0.2mm其直径为 16,~10mm高度为 6。验胶 3 个试样数量:实,损失很小时如果质量,进行 3 次试验可用一个试样重复,度调节到实验室温度再进行试验但重复实 验前应将试样的温。 采用标准条件:温度 23± 2℃标准胶为 6 个试样 2、实验条件, 50%相对湿度, 16h 后进行试验试样在实验室中停放。刷刷去辊筒表面砂布上的胶屑五、操作步骤1、实验前用毛,约 70mm毛刷规格为长,55mm高约 。 的天平称量试样的质量 m12、用精度为 0.001g,.001g精确至 0。试样放入夹持器中3、将称量好的,长度为 2± 0.1mm并使试样从夹持器中伸出的,固定好试样拧紧螺丝 。从滑道移到辊筒的起点处4、把带有试样的夹持器,砂布的辊筒上并放在带有。垂直作用力把试样紧压在辊筒上5、用 10± 0.2N 的。.1N 的垂直作用力也可采用 5± 0,报告中说明需要在 。器进行试验6、开动机。耗量是采用非旋转试样若测定胶料相对体积磨,时则优先采用旋转试样若测定胶料磨耗指 数,旋转试样如采用非,告中说明须在报。 40m 时自动停机7、当磨损行程达到,试样取下,胶屑刷去,样的质量 m2称量磨损后试,0.001g精 确至 ,结束试验。磨耗量大于 400mg 时如果在 40m 行程内试样,m 行程时停 止试验可在 20,2± 0.2mm 后再进行试验然后把试样伸长长度重新调至 ,0m 停机直至 4。m 行程中若在 40, 600mg 时试样磨耗量大于,行 20m试验应只进,量乘以 2然后将磨耗, 行程时的磨 耗量从而得到 40m。上述步骤8、按,标准胶料的磨耗量测定实验胶料与。试胶料和标准胶料的密度 ρ9、按 GB533 规定测。200 ? Vt ms m1 ? m2(3-24)Vt ?式中:△ V——相对体积磨耗量75 六、实验结果表示1、相对体积磨耗量 相对体积磨耗量按下式(3-24)计算:?V ?,m3m;非旋转试样标准胶的质量损失值?(3-25)ms——使用,gm;胶的体积磨耗量Vt——实验,m3m;前试样的质量m1——磨耗,g;后试样的质量m2——磨耗,g;验胶的密度ρ——实,cm3g/;测得的标准胶的质量损失值200——用非旋转试样,gm。计算:ARL ?式中:ARL——磨耗指数2、磨耗指数 磨耗指数按下式(3-26),%;26)Vs——标准胶的磨耗体积Vs ? 100 Vt(3-,m3m;胶的体积磨耗量Vt——实验,m3m;和标准胶 6 个试样的算术平均值计算结果分别用实验胶的 3 个试样的算术平均值, 位表示并以整数。是影响实验结果最大的因素之一七、影响因素1、砂布 砂布。砂布摩擦胶料引起的橡胶试样的磨损是由,过 程中在磨耗,面会留有胶屑一方面砂布表,不除去如果,一个实验结果必会影响下,;方面另一,铝时间长了会脱落砂布 上的氧化,发生变化摩擦面,会减轻磨损,发生偏差结果会。定期 更换所以砂布要,用胶料进行标定首次使用时要。力 一般2、压,的压力增大试样受到,的摩擦力增大砂布对试样,大磨耗量因而会增。中要保持压力恒定因此在测试过 程,碰试样夹持器不要用手去,下按试样夹持器更不允许用手。 试样伸出的高度越大3、试样伸出的高度,样变形越大摩擦时试,成磨偏会造,摩擦面增大,结果偏大使实验。影响胶料的粘度和硬度4、温度 环境温度会。方面一,升高温度,变软胶料,料易变形摩擦时胶,冲摩擦力缓76 ,磨下来不易被;方面另一,升高温度,的强度降低会使胶料,易断裂破 坏又使分子链容,磨耗增大。果的影响比较复杂因此温度对磨耗结。85九、实验报告实验报告应包括以下内容: 试验样品的名称八、参考标准GB 9867-88 ISO4649-19;标准的名称实验依据的;条件实验;制备方法试样的;结果实验;日期实验;验者实。0NA 氧化锌 N330 炭黑 硫黄 合计 100 1.2 1.0 50 36 2.5 190.7天然胶采用开炼机塑炼附:标准胶的配方 1、测定相对体积磨耗量(△ V)用的标准橡胶配方 天然胶(SMR5) 促进剂 DM 防老剂 401,门尼粘度值为 80± 5ML(1+4)100℃。加胶包辊 5 分钟混炼时加料顺序: ,防老剂、氧化锌加入促进剂、,3 分钟混炼 ,、薄通 22 分钟加炭黑和硫黄混炼,片压,10mm厚度为 。50℃± 2℃硫化温度为 1,0± 1min硫化时间 3。: 长 180mm硫化胶片的尺寸为,20mm宽为 1,8mm厚为 , 65 个试样每张胶片可裁取。非旋转试样要求:用,值应为 200± 20g测得的标准胶的质量损失;质量损 失值之差两批不同标准胶的, 8mg不得超过。6 个不同部位在标准胶片的 ,的质量 损失值相差不得大于 10mg或模型 6 个模腔硫化的 6 个试样,差不得大于 5mg每个试样与平均值相。Z 100 2.0 5.0 50 1.0 0.577 硫黄 合计2.5 161.0胶料混炼按 GB6038 规定要求进行2、测定磨耗指数用的标准胶料配方 天然胶(SMR5) 硬脂酸 氧化锌 N330 炭黑 防老剂 4010NA 促进剂 C,0℃× 60min硫化条件为 14。 值之差应在± 10%以内两批不同标准胶的质量损失。进行试验时用旋转试样,值约为 150mg其标准胶的质量损失。化橡胶在加工、贮存、运输和应用工程中78 实验十六一、概述橡胶热空气老,属(如锰、铜、铁)离子、生物、机械应力、电和高能辐射等作用而发 生老化因受光、热、氧、臭氧、水分、化学物质(化学药 品、化学气体) 、油、金,、发粘、软化、硬化、腐蚀、发 霉、机械性能降低等具体表现为表面模化、裂纹、龟裂、变色、起霜、粉化。在一定环境条件下的老化性能和老化规律为了研究和评价各种生橡胶和硫化橡胶,种老化试验方法已建立了 各。来说总起,验和人工老化试验两大类它可以分为自然老化试。验、室内(仓库)贮存老化试验、浸水老化试验等自然老化试验 包括天候老化试验、棚内老化试。环境条件或自然介质进行试验自然老化试 验是利用自然,可靠的数据可获得比较,简便方法,度缓 慢但老化速,周期长试验,生产上的及时需要不能满足科研和。老化试验、湿热老化试验、耐辐射老化试验、霉菌老化试验等人工老化试验包括人工天候老化试验、热 老化试验、臭氧,某些自然环境因素进行的试验人工老化试验是 模拟和强化,拟环境再现性好试验周期短、模,于 科研和生产上现在被广泛应用。贮存和运输过程中橡胶材料在使用、,影响而发生老化很容易受温度的,去使 用价值最后以至于失。和配方开发新型的耐热材料为了研究橡胶的耐热性能,的试验研 究手段之一热老化试验已成为重要。和压力的不同根据所用介质,老化试验、试管型热老化试验、湿热老化试验、应力松 弛试验它们的分类情况如下: 常压法:热空气老化试验、隔室型热;验、高压空气热老化试验高压法:高压氧热老化试;氧老化试验吸氧法:吸。压下的空气中进行的最长用的老化试验热空气老化试验是硫化橡胶在高温常,老化 试验也称热氧。配合剂的污染性能以及筛选配方和推导 贮存期等可用来评价橡胶的耐热性能、防老剂的防护性能、。橡胶老化的方式、老化原因二、实验目的使学生了解,的结构和工作原理热空气老化试验箱,件的选取原则和实验操作方法掌握不同橡 胶老化试验条,结果的表示方法以及老化试验,氧 老化性高低评价橡胶的耐热。胶试样采用热空气老化箱进行老化试验三、实验仪器和原理1、实验仪器 橡,有连续鼓风装臵以及进气孔和排气孔老化箱应符合下列求: (1)具;能转动的试样架(2)箱内装有;温度控制装臵(3)必须有,在± 1℃以内控制温度的精度;中央的温度作为试验温度(4)以老化箱工作室;臵换率为 3~10 次/h79 (5)老化箱的空气。在一定的条件下2、试验原理 ,一段时间(根据实际要求选取) 将橡胶试样放臵在热空气老化箱内,橡胶老化加速 ,性能变化率或保持率测量老化前后胶料。拉伸性能试验试样为从硫化胶片上裁取的哑铃状试样四、试样制备和实验条件1、拉伸性能试验试样 ,《硫化橡 胶拉伸性能的测定》的要求其尺寸应符合 GB528-1998。的哑铃状试样每种试验品,于 10 个数量不得少, 的规定测定老化前 的扯断强度等性能其中 5 个按 GB528-1998,化后进行测定其余的在老。B531-83《橡胶邵尔 A 硬度试验方法》的要求2、邵尔 A 硬度试验试样 硬度试验试样应符合 G。 根据试验需要3、试验条件,、120℃、150℃、200℃、300℃等老化温度可选择 50℃、70℃、100℃。到 100℃从 50℃,差± 1℃温度允许偏,到 200℃从 101℃,差± 2℃温度允许偏,到 300℃从 201℃,差± 3℃温度允许偏。2、96、144h 或更长的时间老化时间可选为 24、48、7。测定试样的厚度以及试样的硬度五、操作步骤1、在老化试验前。至所需要的温度2、将老化箱调,定后稳,在老化箱中进行老化试验把试样呈自由状态悬挂。距离不小于 5mm每两个试样之间的,离不得小于 70mm试样与箱壁之间的距。 分布不符合规定时当试验区域的温度,试验区域可缩小,规定为止直到符合。试验在一起进行老化试验尽可能避免不同配方的。氟等挥发物互相干扰的试样必须分别进行老化试验高硫配合、低硫配合、有无防老剂以及含氯、 。恒温的老化箱内3、试样放入,算老化时间即开始计,老化时间时到达规定的,取出立即。 2℃下停放 4 至 96h4、取出的试样在温度 23±,规定 测定扯断强度等性能并在这期间印上标线 的。算与取值方法按 GB528-1998 的规定进行六、实验结果表示胶料在老化前后性能测定结果的计。 Xa ? X0 ? 100% X0(3-27)式中:Xa——试样老化后的性能测定值1、性能百分变化率 胶料老化前后性能变化率计算方法如下(3-27) :性能变化率 ?;化前的性能测定值X0——试样老。后各 5 个试样的中间值计算结果性能百分变化率的计算取老化前、,到整数位取值精确。算:H ? Xa ? X0式中:Xa——试样老化后的硬度测定值2、硬度的变化80 胶料老化前后硬度变化用下式(3-28)计;化前的硬度测定值X0——试样老。试三点硬度测,值计算取中间。1八、实验报告实验报告应包括下列内容: 老化箱型号(3-28)七、参考标准GB/T 3512—200;、时间及周期老化试验温度;称、规格试样名;物理性能及变化试样老化前后的;日期实验;验者实。伸强度、断裂伸长率、硬度)的表示方法 3、根据所用介质和压力的不同九、思考题1、橡胶老化试验条件的选取 2、老化后橡胶力学性能(拉,十七一、概述压缩疲劳温升和耐疲劳性疲劳性能橡胶老化试验可分为哪几种方法?81 实验,重要的物理性能是硫化胶一项。应力或应变的作用下硫化橡胶在周期性,何变化就叫做疲劳现象其结构 和性能的任。是硬度或弹性模量等逐渐降 低硫化橡胶疲劳现象的主要表现。的疲劳寿命所谓胶料,力或应变作用下就是在周期性应,所经历的时间胶料达到断裂。品的使用寿命而橡 胶制,丧失使用功能所经历的时间是橡胶制品从开始使用到。许多橡胶制品二、实验目的,一定的压力和反复变形的情况下使用的如轮胎、 运输带和胶鞋等都是在承受。荷作用下在交变负,合剂分子间发生摩擦)而产生热能橡胶分子间摩擦(或橡胶分子与配,和热老化的双重破坏作用导致 制品受机械应力。坏作用这种破,逐渐产生裂口使制品表面,大(包括裂口深度)和增多并因继续 疲劳而逐渐扩,品的使用寿命最后影响制。胎由于 胎面裂口例如人造丝帘布轮,处浸入胎体水可从裂口,帘布的强度降低人造丝,早期破坏造成轮胎。用中也会因疲劳而裂口运输带、覆盖 胶在使,使用质量降低其。性能的测定十分必要因此对橡胶耐疲劳。技股份有限公司生产的 EKT-2000GF 压缩生热试验机三、实验仪器和测试原理1、实验仪器 实验仪器采用台湾晔中科。-16 所示结构如图 3。理 本实验是将规定的压缩负荷施加到试样上图 3-16 压缩生热实验机2、测试原,对试样进行周期性压缩以一定的振幅和频率,压缩变形率、 动压缩变形率、 永久变形和疲劳寿命然 后测定试样在一定时间内的压缩疲劳温升、 静。压缩疲劳的试样形状为圆柱体四、试样制备和实验条件橡胶,8± 0.2mm直径是 17., 0.25mm高是 25±。滑 的表面试样应有光,缺胶和有杂质等现象不应有缺陷、气泡、。B6038 硫化试样用模型按 G。下调节至与测试温度相同试样应在测试82 温度。的温度为 55± 1℃试验条件:试样压缩室;5± 0.03mm冲程可选用 4.4;0.03mm5.71± ;0.03mm6.35± ;0± 0.03MPa负荷可选用 1.0;操作步骤(1)接通控制箱与电源2.00± 0.06MPa五、,并始终保持在 55+1℃使恒温室内温度达到平衡,否符合本实验条件要求检查冲程和负荷是 。轮跳到最高点(2)将偏心,下压缩器(上下压板)的中心位 臵上再把 25mm 高的金属标准块臵于,准块上与下压板接触调整下压板高度至标,锁针拔下,度使杠杆呈水 平状态再继续调整下压板高,臵把记录的指针条至零点此时通过控制箱的调整装。插上锁针(3),取出标准块调整下压板。测量试样的高度(4)用厚度计,.01mm准确到 0。内预热 30min(5)试样在恒温室,的中心位臵上臵于下压板,上端与上压板 接触调整下压板至试样,锁针拔下。下压板的高度(6)调整,mm 后开动电机使其退回约 2,平衡装臵的作用此时由于自动,度并继续绘出各瞬时的压缩高度在记 录纸上绘出初动压缩高。记时装臵的作用(7)由于自动,in 时自动报警铃响试验进行到 25m,锁针插上,电机关闭,终结试验。时测量试样的高度精确到 0.01mm(8)取出试样在恒温室中停放 1 小。劳寿命要进行实验直至出现破坏为止(9)疲劳寿命的测定:为确保疲。度 曲线的不规则性破坏开始表现为温,加和内部出现空隙压缩变形的显著增。? t f ? t 0 式中: t0——恒温室温度六、实验结果表示1、压缩疲劳生热(温升) ?t ,25 分钟时的实测温度℃ tf——试样在 ,℃。 100% h0(3-30)式中: ?0——试样原高度2、静压缩变形率: ? 1 ? (3-29)h1 ?,试样静压缩高度mm ?1——,00% h0(3-31)式中: ?0——试样原高度mm 3、初动压缩变形率: ? 2 ?h2 ? 1,试样初动压缩高度mm ?2——,0% h0(3-32)83 式中:?0——试样原高度mm 4、终动压缩变形率: ? 3 ?h3 ? 10,试样终动压缩高度mm ?3——,100% h0(3-33)式中:?0——试样原高度mm 5、永久变形: S ?h0 ? h4 ? ,mm;经压缩完毕后?4——试样,放 1 小时的高度在标准实验室温下停,量不少于 3 个mm. 试样数,均值作结果取其算术平。过程中发生破裂若试样在实验,破裂时间应记录,裂口形状温升和。和胶料种类都会影响到实验结果值试验中试样的压缩负荷 冲程频率。衡时间的影响较大不同胶料对温升平,偶在柱状试样底部测定 的压缩屈挠试验的温升是用电,的温升在中心部位最高可以连续测定.试样,热辐射性基本接近的话若胶料的热传导性和,其中心点所测温度成比例关系那 在试样底部所测的温度与。的增长逐渐达到 平衡同时试样的温升随时间,胶料不同而异平衡时间随。达到温升平衡时间较短填充剂用量少的胶料,则长反之,分钟后温度基本达到平衡大部 分胶料在 15 。报告实验报告应包括以下内容: 实验胶料的名称或代号七、参考标准本试验参照 GB1687-93八、实验;或从硫化胶板上切取) 试样的制备方法(模压;准名称或代号实验依据的标;恒温室温度、实验室温度实验条件:冲程、负荷、;结果实验;验者实;日期试验。的要求84 实验十八一、实验目的屈挠龟裂和裂口增长在反复屈挠硫化橡胶过程中九、思考题1、压缩疲劳性能包括哪些项目?结果如何表示? 2、压缩疲劳试样,位将产生龟裂裂口拉伸应力集中部,直的方向 上扩展此裂口在应力垂,较好的抗龟裂引发性能有些硫化胶虽然具有,展性能较差但抗龟裂扩,龟裂引发和抗龟裂扩展性能都很有必要所以用屈挠龟裂 方法测定硫化胶的抗。采用德墨西亚屈挠实验机二、实验设备实验设备,-17 所示结构如图 3。机1、试验机应有固定部件图 3-17 屈挠实验,端保持在固定位臵上的夹持器固定部件上备有可使试样一,试样另一端的往复夹持器还有? ? 用于夹住;0 0.5 mm 其形程为 57 , 75 0 1 mm 两夹持器间的最大距离为。一条共同的中心线2、每对夹持器有,动轨迹与该中心线重合其中往复夹持器的运,动轨迹在同一平面上各对夹 持器的运。运动过程中都应始终保持平行任一对夹持器的夹持平面在。轮由恒定转速的电机带动3、驱动往复部件的偏心,/min)或 8.3?0.28Hz(500?20r/min) 使夹持器的运动频率为 5.00?0.17Hz (300?10r。能夹持 6 个式样4、夹持器每次至少,2 个式样最好为 1,固地夹紧试样夹持器应牢。持器按一定的距离上下运动使试样受到不停的屈挠三、测试原理测试原理:利用偏心轮带动上下两夹,现相同裂口时的屈挠时间来判断胶料的耐 屈挠疲劳性能观 察在相同的屈挠条件下胶料出现裂口的等级大小或出。好的胶料装入模具硫化四、试样制备将混炼,应垂直于压延方向硫化时模压沟槽。有光滑的表面试样的沟槽应,泡和有杂质等现象不应有缺陷、气。 6.3+0.15mm试样厚度应严格控制在,近试样沟槽测厚度时靠。 3-18 所 示试样形状和尺寸如图。式样每次试验的试样数不应少于 3 个85 图 3-18 半圆形断面的长条。 1mm(即两夹持器的最大距离为 76± 0.5mm五、操作步骤(1)试验前先调整下夹持器行程为 57±,) (2)将夹持器分开到最大距离最小距 离为 19± 0.5mm,试样装上,而不受张力使试样平展,两夹持 器中心且其沟槽位于,在所形成折角的外侧当试样屈挠时沟槽应,(3) 开动试验机以便于观察结果 , 千次停机屈挠 5,到 65mm把夹持器分开,等级后继续试验检查试样龟裂,呈几何级数递增屈挠次数的间隔,比值是 1.5合适的几何级数。次数和达到的相应龟裂等级(4)记录已经完成的屈挠。现肉眼可见象“针刺点”样的龟裂点数目为 10 个或 10 个以下六、试验结果1、龟裂程度等级 按下列标准分等级: 1 级—试样出; 个或有个别龟裂点有明显的长度2 级—龟裂点数目超过 10, 0.5mm但长度不超过;显的长度和较小的深度3 级—龟裂点有明,0.5mm长度大于 , 1mm但不大于;点长度大于 1mm4 级—最大龟裂,1.5mm但不大于 ;长度大于 1.5mm5 级—最大龟裂点,3.0mm但不大于 ;长度大于 3.0mm6 级—最大龟裂点。部位的中心用规定的刀具预先割口2、裂口增长的测定 在试样沟槽,行并与试样表面垂直割口应与沟槽纵轴平,次穿透试样割口必须一。屈挠次数的算术平均值为试验结果取 3 个或 3 个以上试样,度为纵坐标以裂口长, (1)割口从 L 增长到 L+2(mm)时的屈挠次数屈挠次数 为横坐标划出的平滑曲线上可以得出如下结果:;L+6(mm)时的屈挠次数(2)割口从 L 增长到 ;到 L+10(mm)时的屈挠次数(3)割口从 L+6(mm)增长;屈挠次数的关系曲线绘制出裂口长度与,一等级屈挠次数根据此图推断任,6 时裂口的长度或一定屈挠次数8,疲劳寿命从而推断。3-93八、实验报告实验报告应包括以下内容: 实验胶料名称及编号七、参考标准本试验参照 GB13934-93 和 GB1393; 级所需的屈挠次数实验结果:1~6,现裂口的次数并写出不出;状、数量试样形;频率实验;度和时间试验温。九一、概述伸张疲劳橡胶材料是不均匀体系九、思考题1、通过屈挠疲劳曲线 实验十,或应变作用下在周期应力,橡胶破坏的主要 原因机械强度的降低是硫化。质上看从本,疲劳所谓,中潜在缺陷的存在主要是硫化橡胶,变形下在微小,中并伴随其伤痕渐进的微量增长会引起缺陷 周围应力或应变集,到破坏最后达。三个 阶段:第一阶段动态疲劳过程可划分为,急剧变化应力发生,内部虽有缺陷或弱键材料在未受力之前,生 破坏影响但不对材料产,力产生急剧变化为受外力作用应,由于内部缺陷及弱键的 存在当材料刚刚受到外力作用时,速度而突破原来的静止状态材料发生软化现象既有了加。软化现象出现应力;阶段第二,化缓慢应力变,破坏核)由于橡胶有粘弹性材料表面或内部产生损伤(,力的作用下在交变外,滞后现象产生能量损失拉伸和回弹过程中发生。变成了人为损 伤或即将断裂的弱键这是在材料内部的自然损伤和弱键。阶段第三,纹并连续扩展损伤引发裂,裂破坏直至断,坏 的关键阶段这是材料疲劳破。先考虑的是橡胶制品的实际使用条件二、实验目的在选择疲劳试验时首,中出现 结构和性能的变化橡胶制品在动态使用过程,过程中的疲劳寿命、伸张疲劳系数 等等采用伸张疲劳试验来测定胶料在动态使用。解拉伸疲劳的测试原理实验目的在于使学生了,胶料的疲劳寿 命的操作方法掌握用拉伸疲劳实验机测定。仪器 实验仪器采用拉伸疲劳实验机三、实验仪器与测试原理1、实验,轮、夹持器等组成主要由电机、偏心,-19 所示结构如图 3。两夹持器按一定的距离上下运动使试样受到反复拉伸直到试样破坏或 断裂图 3-19 拉伸疲劳实验机88 2、测试原理 利用偏心轮带动上下,或断裂所需的时间记录产生试样破坏,次数表示常用转动。 将硫化好的胶片用裁刀裁成哑铃形试样四、试样制备及实验条件1、试样制备,需要 5 个试样测定疲劳寿命至少,少需要 10 个试样测定伸张疲劳系 数至。值可取伸长 50~125%2、试验条件 试样的应变, 100%一般选用;般选用 250试验的频率一,003,/min500r;m(即试样工作部分原长度)实验时的最小夹距为 25m;3、5、10、15 万± 100 次测伸张疲劳系数的伸长次数可选用 1、;条件下调节至环境温度实验前试样应在标准。整齐地夹入试验机的上、下夹持器中五、操作步骤(1)将准备好的试样,夹的过紧试样不能,部位出现早期损坏以免试样在夹 持。偏心机构和上夹持器(2)调整试验机的,小间距达到所要求的应 变值使夹持器之间的最大间距与最。减少对试样的拉伸时间(3)在调整时尽量;调整完毕(4),试验机开动,出现断裂的次数记录每个试样, 规定的疲劳次数时停机取下试样如果测定伸张疲劳系数则在达到,伸张疲劳后的拉伸性能停放 16h 后测定。个试样在不同拉伸比的条件下出现断 裂的次数六、试验结果表示1、疲劳寿命的测定 记录每,的疲劳寿命曲线)可以绘制出胶料,胶料的疲劳性能定性和定量研究。定的疲劳次数时停机取下试样2、伸张疲劳系数 在达到规,伸张疲劳前后的拉伸性能停 放 16h 后测定,伸张疲劳系数其比值 即为。动态使用过程中性能变化的大小伸张疲劳系数反映了胶料在 。参考标准本试验参照 GB1688-86图3-20 胶料的疲劳寿命曲线八、实验报告实验报告应包括以下内容: 试样形状、硫化条件拉伸比(λ )2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 5 5.5 6 6.5 7 疲劳寿命(LogN) 7.5七、;的标准名称和时间89 实验依据;应变次数和初始应变值实验频率、温度、疲劳;劳寿命、伸张疲劳系数) 实验结果(试样数量、疲;日期实验;验者实。有不少配件往往是在与各种介质相接触的情况下使用90 实验二十一、概述耐液体介质实验橡胶制品中,罐 以及各种密封制品等如高压软管、油箱、油。技术的发展由于科学,要求也越来越高对橡胶制品的,温、低 温不但要耐高,腐蚀性介质以及酯类合成油而且需要耐各种各样的强。用条件下耐介质性能的优劣为了了解橡胶制品在某一使,耐介质试验就需要做,试样进入介质中该试验是将 ,试样的体积、质量及各种性能的变化在规定的温度下经过一定时间测量。会引起介质被橡胶吸收介质对橡胶的作用通常;橡胶中抽出可溶组分从;化学反 应与橡胶发生,要大于抽出量吸收量通常。橡胶的物理和化学性质吸收介质能够显著改变,伸长率和硬度等发生变化从而使拉伸强度、 扯断,后的这些性能是非常重要的所以测量橡胶在介质中浸渍。溶性组分由于可 ,和防老剂的抽出尤其是增塑剂,现出来的物理性能 和耐介质性能同样能改变橡胶在介质干燥后所表,后的物理性能也是非常重要的所以测定橡胶经过浸渍干燥。研工作者选择胶种和配方耐介质试验可以帮助科,控制产品质量同时还可以。耐液体试验较为普遍在耐介质试验方法中。耐液体试验较为普遍在耐介质试验方法中。烃类油品、有机溶剂等大体包括石油基的各种,机酸、碱、盐等化学药品还有酯类合成油品以及无。各为 25.0± 0.1mm、厚度为 2.0± 0.1mm二、试样1、“体积、质量变化试验”所用试样:试样的长、宽,为 1~3cm3成品试样的体积。《硫化橡胶拉伸性能的测定》中的有关规定制取2、“浸泡后的拉伸性能试验”所用试样:按。橡胶邵尔 A 型硬度试验》中的规定制备3、“浸泡后的硬度试验”所用试样:按《。试样:从待测硫化胶样品上剪取宽度不限4、“硫化胶溶胀指数测定试验”所用,意形状的胶条或胶片厚度为 mm 任,~50mg称取 40。可根据制品的使用条件选用有关液体三、试验条件1、试验用液体种类 ,标准油或选用。积应不少于试样总体积的 15 倍2、试验液体的容量 试验液体的体,全浸泡在实验液体中并确保试样适中完。在如下的推荐温度中进行3、浸泡温度 一般是。3℃ 100± 1℃150± 2℃ 175± 2℃4、浸泡时间 可选择 24 小时、70 小时、168 小时或 168 小时的倍数作为浸泡时间23± 2℃ 125± 1℃ 27± 2℃ 35± 1℃ 40± 1℃ 200± 2℃ 50± 1℃ 225± 3℃ 70± 1℃ 250± 。 (1)分别称量每个试样在室温空气的质量 W191 四、试验操作步骤1、体积、质量变化试验, 1mg精确至,W2(此时试样表面不得附有气泡) 再称量试样在室温蒸馏水中的 质量 。试验容器内的液体中(2)将试样悬挂于,器壁之间不得相互接触试样之间和试样与容。应盖严容 器,验液体是易挥发的如做高湿试验或试,应密封容器,试验温度 的恒温箱中然后将容器臵于已调好,始计时并开。规定时间后(3)达到,试样取出,试验时高温,~40 分钟(为了 加速冷却密封容器应在室温下停放 0,措施)再取出试样可采取冷水降温等,是 化学药品时或其它液体)洗涤 30 秒后用汽油(试验液体是油时) 、水(试验液体,表面剩余的液体用滤纸擦去试样, 30 分 钟并在空气中停放。温空气中的质量 W3(4)称量试样在室, 1mg准确至,量 W4(准确至 1mg) 再于室温蒸馏水中称量试样的质。体是易挥发的如果试验液,液体中取出后试样从试验,表面的液 体 30 秒钟后不需洗涤直接用滤纸擦试样,中停放 3 分钟迅速让如培养皿,称量试样的质量 W3并在 30 秒时间内。不做体积变化试验时只做质量变化试验而,的质量 W2 和 W4不需在蒸馏水中称量试样。将经过测定厚度的哑铃型试样2、浸泡后的拉伸性能试验 ,要求悬挂于试验液体中按上述相同的方法和,浸泡规定的时间在恒定温度下 ,表面上的液体然后除去试样,放 30 分钟后在室温空气中停,行部分印上工作标线在试样的狭小平 ,伸强度、扯断伸长率测定试样浸泡后的拉。体是易挥发的如果试验液,液体中取出试样从试验,洗涤不需,样表面 30 秒后直接用滤纸擦拭试,时间内完成拉伸试验立刻印上标线 分钟。以上同样的方法和规定浸泡试样3、.浸泡后的硬度试验 按,面上的液体并清除其表,放 30 分钟后在室温空气中停,度计测量其硬度值用邵尔 A 型硬。橡胶及通用合成橡胶的硫化胶在各硫化阶段的硫化程度4、硫化胶溶胀指数测定 本试验是适用于分析天然。品上剪取宽度不限从待测硫化胶样,意形状的胶条或胶片厚度为 1mm 任,~50mg称取 40。室温空气的质量 Wa分别称量每个试样在,要求悬挂于试验液体中按上述相同的方法和,浸泡规定的时间在 恒定温度下,表面上的液体然后除去试样,放 30 分钟并在空气中停,空气中的质量 Wb称量试样 在室温。结果计算五、试验(

机来做橡胶..橡胶拉力试验.

试验机使用..橡胶辊筒磨耗.

七)——译..橡胶试验方法(.

十三)——..橡胶试验方法(.

四十三)—..橡胶试验方法(.

五十二)—..橡胶试验方法(.

配方设计的试..第10章-橡胶.

编 橡胶物..化学工业标准汇.

止水带连接..铜止水、橡胶.

验项目及实..橡胶类材料试.

胶的物理机..常用塑料和橡.

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