青島科技大學 橡膠實驗四 硫化特性

1、實驗四 硫化特性Determination of vulcanization characteristicswith rotorless curemeters一實驗?zāi)康?深刻理解橡膠的硫化特性及其意義。2熟悉橡膠硫化儀的結(jié)構(gòu)及工作原理。3熟練操作硫化儀和準確處理硫化曲線。二實驗設(shè)備硫化是橡膠加工中最重要的工藝過程之一。硫化膠性能隨硫化時間的長短有很大變化，正硫化時間的選取，決定了硫化膠性能的好壞。測定正硫化程度的方法有3類：物理-化學法、物理性能測定法和專用儀器法。專用儀器法可用門尼粘度計和各種硫化儀等進行測試，由于門尼粘度計不能直接讀出正硫化時間，因此大多采用硫化儀來測定正硫化時間。硫化儀是

2、近年出現(xiàn)的專用于測試橡膠硫化特性的實驗儀器，類型有多種，按作用原理可分為流變儀和硫化儀兩大類，本實驗所用設(shè)備是由高鐵科技股份有限公司制造的GT-M2000-A型無轉(zhuǎn)子硫化實驗機。圖4-1 GT-M2000-A型無轉(zhuǎn)子硫化實驗機三實驗原理實驗時，下模腔作一定角度的擺動，在溫度和壓力作用下，膠料逐漸硫化，其模量逐漸增加，模腔擺動所需要的轉(zhuǎn)矩也成比例增加，這個增加的轉(zhuǎn)矩值由傳感器感受后，變成電信號再送到紀錄儀上放大并記錄。因此硫化儀測定記錄的是轉(zhuǎn)矩值，由轉(zhuǎn)矩值的大小來反映膠- 1 -料的硫化程度，其原理歸納如下：1由于橡膠的硫化過程實際上是線性高分子材料進行交聯(lián)的過程，因此用交聯(lián)點密度的大?。▎挝惑w

3、積內(nèi)交聯(lián)點的數(shù)目）可以檢測出橡膠的交聯(lián)程度。根據(jù)彈性統(tǒng)計理論可知：G=RT （4-1）式中： G為剪切模量；為交聯(lián)密度；R為氣體常數(shù)；T為絕對溫度。上式中R、T是常數(shù)，故G與成正比，只要求出G就能反映交聯(lián)程度。2G與轉(zhuǎn)矩M也存在一定的線性關(guān)系，因為從膠料在模腔中受力分析中可知，轉(zhuǎn)子由于作一定角度的擺動，對膠料施加一定的力使之形變，與此同時膠料將產(chǎn)生剪切力、拉伸力、扭力等。這些力的合力F對轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩M，阻礙轉(zhuǎn)子的運動，而且隨膠料逐漸硫化，其G也逐漸增加，轉(zhuǎn)子的擺動在定應(yīng)變的情況下所需的轉(zhuǎn)矩也成比例增加。因此，由于M與F、F與G、G與V都存在著線性關(guān)系，故M與V也存在線性關(guān)系，因此測定橡膠轉(zhuǎn)矩

4、的大小就可反映膠料的交聯(lián)密度。四試樣準備1未硫化膠片在室溫下停放2小時即可進行實驗（不準超過10天）。2從無氣泡的膠片上裁取直徑約30毫米、厚度約2毫米的圓片。3試樣不應(yīng)有雜質(zhì)、灰塵等。五操作步驟1將主機電源及馬達電源開啟，打開電腦，啟動測試程式。2設(shè)定測試條件。3將實驗?zāi)z料放入模腔內(nèi)，壓下合模按鈕至上模下降，開始實驗。4測試完畢，壓下開模按鈕，打開模腔取出試樣，打印實驗數(shù)據(jù)。5實驗完畢，結(jié)束程式，關(guān)掉電源，清潔現(xiàn)場。六實驗結(jié)果的表示法及曲線分析1典型硫化曲線的分析和計算硫化儀記錄裝置所繪出的曲線就是與剪切模量G成正比關(guān)系的轉(zhuǎn)矩隨時間變化曲線，這個曲線通常叫做硫化曲線，典型的硫化曲線如圖4-2

5、所示：對硫化曲線常用平行線法進行解析，就是通過硫化曲線最小轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩值，分別引平行于時間軸的直線，該兩條平行線與時間軸距離分別為ML和MH，即 ML最小轉(zhuǎn)矩值，反映未硫化膠在一定溫度下的流動性；MH最大轉(zhuǎn)矩值，反映硫化膠最大交聯(lián)度；焦燒時間和正硫化時間分別以達到一定轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的時間表示：焦燒時間ts1從實驗開始到曲線由最低轉(zhuǎn)矩上升1kg·cm所對應(yīng)的時間；起始硫化時間tc10：轉(zhuǎn)矩達到ML+10%（MHML）時所對應(yīng)的硫化時間；正硫化時間tc90轉(zhuǎn)矩達到ML+90%（MHML）時所對應(yīng)的硫化時間。通常還以硫化速度指數(shù)VC=100/（tc90tsx）。- 2 -圖4-2典型硫化曲線 七實驗報告