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橡膠硫化儀在做橡膠試驗過程中曲線圖
點擊次數：2625 發布時間：2015-7-7
*章 關于橡膠硫化的一些基本知識---------------------------- 1
一. 橡膠的硫化及反應過程------------------------------------- 1
1.硫化反應過程------------------------------------------------- 1
二. 硫化歷程圖----------------------------------------------------- 2
三. 硫化儀的基本原理------------------------------------------- 3
1. 概述 ------------------------------------------------------------ 4
2. 硫化儀主機機械原理 ---------------------------------------- 5
3.電腦型密閉無轉子硫化儀簡要介紹 ----------------------- 6
第二章 硫化儀在橡膠工業中的應用 ------------------------------7
1.高溫,快檢 ------------------------------------------------------ 8
2.鑒定原材料 -----------------------------------------------------9
3.用于配方研究 -------------------------------------------------10
4.計算硫化溫度系數K值和膠料活化能E值 ------------- 11
5.計算硫化效應,硫化強度,硫化條件的任意換算---------- 12
6.用硫化儀確定硫化工藝條件--------------------------------13
7.其他應用 ----------------------------------------------------- 14
編者按:本文由力控儀器科技上海研究所編寫,由于編者水平有限,文中不當和錯誤之處,
1. 中華人民共和國標準<<橡膠膠料硫化特性的測定>>(振蕩圓盤硫化儀法)
在硫化過程中,橡膠的各種性能隨著硫化時間而變化,若將橡膠的某一性能變化與時間作曲線圖,則可從曲線圖中可以表現出整個硫化歷程,所以這種曲線圖叫做硫化歷程圖.zui常見的硫化歷程圖如圖一所示:
圖中的曲線,前半部分由門尼焦燒曲線組成,后半部則由扯斷強度曲線組成,橡膠的硫化歷程可分為四個階段,即焦燒階段,熱硫化階段,平坦硫化階段,過硫化階段.
它是指熱硫化前延遲作用時間,相當于前述的硫化反應中的誘導期,焦燒時間的長短,是由膠料的配方所決定的, 其中主要受促進劑的影響,而操作過程中的熱歷史也是一個重要的因素.
這一段相當于硫化反應中的網構成熟期的后半期,在這一階段中主要是交聯鍵重排作用,以及交聯鍵和鍵段熱裂解的反應,因此膠料的抗張性能顯著下降.
硫化儀測出的硫化曲線是連續的曲線,從硫化曲線中可直接計算出各硫化階段所對應的時間來.見圖2
硫化儀給出橡膠硫化工藝檢測膠料在硫化溫度下的交聯速度隨時間變化的關系曲線.從而確定膠料配方*
本儀器提供一條彈性模量S’對時間的曲線,這條光滑曲線在理想情況下適用于直接比較試驗.
正硫化時間 t90(分)=[ML+(MH-ML)x90%]所對應的時間
zui低轉矩:取決于未硫化膠的剛度及其與剪切速度下的粘度成比例;
硫化曲線能直觀方便的反映橡膠硫化的整個歷程.對于大多數含有有機促進劑(硫磺)的硫化體系的膠料來說,其硫化反應歷程可大致分為四個階段,見圖1.
有轉子硫化儀稱為圓盤振蕩式硫化儀,簡稱ODR;無轉子硫化儀稱為模腔振蕩式硫化儀,簡稱MDR.
主機包括:驅動電機,連桿,主軸,振蕩圓盤(或振蕩模腔),電加熱模腔,汽缸,氣路系統,智能測控模塊等.
該型硫化儀性能,操作方便,直觀,價格已大眾化,現在逐步得到普及.其核心為一智能測控模塊和智能測
溫度控制采用變結構自適應控制,溫控迅速,溫度穩定,數據采集應用24位A/D轉換和傅立葉變換處理,數據采集.智能測控模塊目前在國內外處于地位.
智能測控軟件完成將溫度和硫化曲線在電腦的實時顯示和數據存儲于實時數據庫,數據可進行檢索,統計,分析.只要電腦硬盤的容量足夠大,試驗數據就能*保存而不會丟失,這對企業的產品質量的提高是相當有益的.
電氣連鎖實際上完成: 控制電磁閥線圈(電壓為+24V)與氣路系統相結合,來控制上下模腔的開,合,有機玻璃門的開,關;控制固態繼電器的接通與斷開,來控制電機的啟動,停止;上下模腔加熱盤的加熱.
安裝于上下模腔內的兩根分度號為Pt100的鉑熱電阻,檢測上下模腔的溫度變化,溫度變化引起鉑熱電阻阻值的變化,電阻的變化又轉換成電壓的變化,經過24位A/D轉換,通過串行口發送到電腦,顯示在屏幕上;
控制溫度的微機信號實際上是一電平信號(0V),送到固態繼電器的負端,使其導通而加熱,高電平時斷開不加熱,這是一個0~5V的脈沖信號.
為了使溫度控制更理想,還加入了檢測~220V電網電壓的信號(約+34V),微機能根據電網電壓的變化,不斷修正控溫參數.
1) 制備各種混煉膠的標準硫化曲線圖,并合理的制定各種膠料混煉的合格區域;見下圖:
3. 用于配方研究:在科研工作中可用硫化儀研究硫化反應速度,硫化溫度系數等動力學方面的問題.
式中: T1 ------ 在溫度t1下的正硫化時間(分);
例如: 某一膠料在130℃時用硫化儀測得正硫化時間為20分鐘,而在140℃時測得其正硫化時間為9分鐘,則K值為:
K=2.2
2)測定膠料活化能E值:用硫化儀分別測出膠料在t1,t2溫度下的正硫化時間T1,T2,
ln(T1/T2)=E/R (t2-t1/t2.t1) (2)式或者
ln(T1/T2)=E/2.303R (t2-t1/t2.t1) (3)式
R ------ 為氣體常數(R=8.3143焦耳/克分子.度
5. 計算硫化效應,硫化強度以及進一步進行硫化條件的任意換算:
式中:E --- 硫化效應;I--- 硫化強度; T --- 正硫化時間.
硫化強度是膠料在一定溫度下,單位時間內所達到的硫化程度,它與硫化溫度系數K值和硫化溫度有關,即:
式中:K --- 硫化溫度系數,通過試驗測定并利用公式(1)求得:
例如:已知某制品的原定硫化條件為150℃時,硫化時間為20分鐘,現把溫度改為
解:已知 t1=150℃,T1 =20分 求: t2=140℃,T2 =?
如果要在不同硫化條件下制得其相同的機械物理性能,則必須使其硫化效應相等,令:E1=E2,即:
橡膠制品的硫化是橡膠工藝上的重要課題之一,正確的掌握膠料的硫化特征,可以
下面我們通過對硫化曲線的分析來確定膠料的各項硫化參數:見下圖,將曲線分為:
AB部分為膠料流動性,膠料在模腔溫度作用下逐漸變軟,產生流動,因此力矩下降.
BC部分為膠料逐漸發生變化,力矩開始上升,從A到C為誘導期(或焦燒期),焦燒時
間的長短取決于膠料的配方,主要受促進劑的影響,而操作過程中膠料的受熱歷程也是一個重要因素,這一階段類似于門尼曲線,顯示了膠料硫化前粘滯性.
CD部分為膠料產生硫化反應的交聯階段,即逐漸產生網構,使膠料彈性上升,力矩急劇上升,這一階段稱為熱硫化階段,熱硫化時間的長短取決于膠料配方,硫化反應速度的標志.
對于具有明顯zui大力矩的典型硫化曲線,各種硫化參數都可以從曲線上確定:
zui小力矩與膠料可塑性有良好的相關性,與可塑性是負相關,即可塑性大,則zui小
3) zui大力矩MH:為理論上的正硫化時間,代表zui大交聯度,取值可以沿zui小力矩
焦燒時間t10=[ML+(MH-ML)x10%]所對應的時間,意即:此膠料已達到10%的
6) 硫化速率:它是反映硫化反應進行得快慢的一個參數,膠料的硫化速率與配方
中的促進劑品種及用量有關,其取值為t90與t10之差的倒數,在陡峭區域內,硫化曲線的斜率就是兩個點(即t90與t10兩個點)間的力矩差除以時間差.
7)其他應用:用硫化儀也可代替目前各下降廠所用的測定硬度,比重,可塑性, 定伸強度,扯拉伸長率及*變形等習慣的快檢控制方法.