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1、
實驗
硫化特性
Determination of vulcanization characteristics
with rotorless curemeters
一．實驗目的
1．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
2、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 料的硫化程度，其原
3、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 的大小(單位體積內(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=v RT (4-1)
式中：G為剪切模量；v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v成正比，只要求出G就能反映交聯(lián)程度。
2．G 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
4、增加，轉(zhuǎn)子的擺動在定應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．設定測試條件。 3．將實驗膠料放入模腔內(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
5、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 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所對應的時間； 起始硫化時間tc10:轉(zhuǎn)矩達到ML+10% (MH— ML)時所對應的硫化時間； 正硫化時間tc90—轉(zhuǎn)矩達到ML+90% (MH— ML)時所對應的硫化時間。 通常還以硫化速度指數(shù) VC=100/(tc90—tsx)。
七．實驗報告
實驗報告包括下列項目：
1、試驗溫度。
2、振蕩幅度。
3、所選擇的轉(zhuǎn)矩或力的量程
4、振蕩頻率。
5、實驗結(jié)果。
6、實驗日期。
7、分析影響實驗結(jié)果的因素
青島科技大學 橡膠實驗四硫化特性
