橡胶配方设计.doc

+橡胶配方设计综合实验班级： 09030341、09030342 组别： 第八、十八组 姓名： 原文冉 学号： 0903034104 八组成员： 李闯 柳超 原文冉 李维 温磊 十八组成员：乔荣 李淋 雷俊杰 武忠 傅立明 橡胶配方设计综合实验一、实验目的1、加深对丁腈橡胶的配方、各组分的作用原理及加工方法的认识。2、进一步领会橡胶的塑炼、混炼的意义和原理。3、进一步了解橡胶的硫化模压成型的基本方法，掌握塑炼混炼、压制硫化设备的操作方法及安全措施。4、掌握炭黑的含量对橡胶力学性能的影响规律。5、掌握数据的处理和分析的方法。二、实验原理 丁腈橡胶制品的生产，首先有一个配料问题，即在丁腈橡胶（生胶）中加入一定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其它助剂，使之形成多组分体系。本实验固定其它组分的含量，改变炭黑的用量，研究炭黑的含量对橡胶的力学性能的影响。在一定的温度下，首先塑炼丁腈橡胶，再将配好的实验原理进行混炼使各种助剂实现良好的分散，通过辊压成片，剪成一定形状的胶料，放入试样模具中，经过硫化成型成为所需的试样。通过不同规格的裁刀，冲裁成性能测试的样品，然后测试橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度，找出炭黑含量对橡胶力学性能的影响规律。三、实验所用原料及仪器、设备1、实验用的原材料及参考配方原料名称简称型号规格质量份数天然橡胶NR2#4#100邻苯二甲酸二辛酯DOP工业品4-6硫磺S工业品1-3四甲基秋兰姆二硫化物TMTD工业品0.3-0.7氧化锌ZnO工业品3-7硬脂酸SA工业品0.8-1.2高耐磨炭黑HAF工业品5-30N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA工业品1-32、实验用仪器及设备（1）、开放式炼塑机（SK-160B）料筒工作直径=160mm，辊筒工作长度=320mm，前辊转速=24.0r.p.m，后辊转速=17.8r.p.m，最大辊间距=4.5mm，最小压片厚度=0.2mm。一次加料量=100200g，辊筒最高加热温度20。（2）、平板硫化机（XQLB-25D） 额定表压=145kg/c，油缸活塞的直径D=160，电热板面积=360360mm，模板最大加热温度20。（3）、密炼机混炼设备（HL-200型）。（4）、橡胶硬度计。（5）、万能拉伸测试仪。四、实验工艺条件的预定1、材料配方的确定NR/gDOP/gZnO/gSA/gHAF/g4010NA/gS/gTMTD/g200101021044120010102204412001010230441200101024044120010102504412.加工工艺条件的确定温度/C时间/min转速(r/min)压力塑炼955405kg混炼905405kg开炼（辊距2mm）室温2-3.加料顺序：SA-Zn0-4010NA-HAF-DOP4.硫化工艺条件的确定：硫化温度：150 硫化时间：6 min硫化压力：P=26.89kg/cm式中：P：实验所需模压压力，天然橡胶硫化压力一般可取 10Kg/cm2；Pl:压机表压；A：橡胶试片的面积（235x230mm）；D：压力油缸活塞直径（160mm）。五、实验内容和操作步骤1.丁腈橡胶的硫化成型1.按实验配方称取各组份物料，分别放在盛料容器中。2.塑炼据丁腈橡胶的性能确定塑炼温度一般为80，打开加热开关，使设备的密炼温度达到预定值，恒温10min。开动主机，调整转速达到40转分，加入丁腈橡胶，加上顶栓上压力。密炼时间5分钟，戴上手套，转速调零，关闭主机。 3.混炼打开密炼机，按顺序加料，注意不加硫黄和促进剂，逐步加料的顺序为氧化锌-硬脂酸-4010NA-炭黑-DOP。开动主机，调整转速达到40转分，上顶栓加压。混炼时间5分钟，戴上手套，转速调零，关闭主机，打开密炼室，取出混炼好的胶料，清洗密炼室。启动开炼机，开炼辊温度控制在常温，加入硫磺和促进剂，打三角包，使混炼均匀，调整辊距为2mm。开炼结束后关闭主机。4.硫化检查平板硫化机的液压传动系统和电热板加热是否正常，确认正常后，将试样模具放到压机中，保证加热模板与成型模板刚好接触，对模具预热。 待模板温度达到预定温度150时，取出模具，清理模具内部表面。 将混炼后压成的胶片切成与模腔尺寸相对应的胶坯。 将胶坯放入模腔，合好模具，放到压机中，加压至达到实验拟定压力时，硫化时间6分钟。 达到硫化时间时，下降压机，取出模具，立即打开，取出硫化胶片。 将硫化好的硫化胶片放在冲片机上，按有关测试标准，用裁刀冲裁试样。2.橡胶拉伸强度测定1、根据试样的性质，选择适宜的负载，加上所需的砝码。2、调整拉力机的零点是指针与读数盘零点重合。3、根据试样型号选择下降速度，调至50050mm/min。4、将哑铃状试样均匀的置于上、下夹持器上，并用螺钉固定。5、开动试验机，清零，按下手柄，按实验要求记录，试样拉伸至扯断过程中出现的最大值。3.橡胶撕裂强度的测定：1. 检查设备运转情况及速度转换是否正常可靠，装好拉伸实验模具；2. 测量试样厚度：用千分尺在直角部分测量三点，一点在试样的中心部位，另两点在界线附近。取三点的算术平均值为试样的厚度值；3. 调试试验机的速度为500mm/min，根据试样破坏的负荷选择设备负荷测量范围；4. 调整拉力试验机的零点指针，使指针与表盘的零点重合；5. 将试样夹在试验机的夹具上，夹入部分不大于22mm，并使试样的受力方向与撕裂方向垂直；6. 开动试验机，并记录试样破坏时的负荷。4.橡胶硬度的测定:1. 实验前检查试样，如表面有杂质须用纱布沾酒精擦净；2. 校正：自由状态下应为零度，当与测量平台完全接触时，此时表的刻度为100度。3. 将试样放在表头与平台之间，压下手柄，试样缓慢地受到1Kg力的负荷时立即读数；4. 试样上每一点只准测量一次硬度，测量点与点之间距离不少于10mm。六、实验数据的记录及处理1.丁腈橡胶的硫化成型配方一：试样编号塑炼混炼硫化转速(r/min)塑化温度（）塑炼时间（min）转速(r/min)混炼温度（）混炼时间（min）温度/上（）温度/下（）压力（kg/cm2）时间（min）140.495540.6935148155157621471551566配方二：试样编号塑炼混炼硫化转速(r/min)塑化温度（）塑炼时间（min）转速(r/min)混炼温度（）混炼时间（min）温度/上（）温度/下（）压力（kg/cm2）时间（min）140.598540.7995145150155621421521506配方三：试样编号塑炼混炼硫化转速(r/min)塑化温度（）塑炼时间（min）转速(r/min)混炼温度（）混炼时间（min）温度/上（）温度/下（）压力（kg/cm2）时间（min）140.297540.11005150151148621451461496配方四：试样编号塑炼混炼硫化转速(r/min)塑化温度（）塑炼时间（min）转速(r/min)混炼温度（）混炼时间（min）温度/上（）温度/下（）压力（kg/cm2）时间（min）140.397540.11015149154145621452501506配方五：试样编号塑炼混炼硫化转速(r/min)塑化温度（）塑炼时间（min）转速(r/min)混炼温度（）混炼时间（min）温度/上（）温度/下（）压力（kg/cm2）时间（min）140.498541.29951481521526214814915062.橡胶拉伸强度测定 拉伸强度 式中：Ts：拉伸强度，Mpa；F：试样拉伸至扯断过程中出现的最大力值，N；W：试样狭小平行部分的宽度，mm；b：试样的厚度，mm。 标准偏差 式中：Xi：单个测定值；：组测值的算术平均值：n：测定值的个数。配方一：试样编号厚度b/mm宽度W/mm最大负荷F/N拉伸强度Ts/MPa123均值123均值12.192.152.132.155.365.375.385.3734.6793.0022.172.152.192.175.695.435.465.5337.0503.0832.182.092.182.155.655.405.675.5742.4353.5442.082.122.142.115.375.475.585.4733.0752.8652.122.162.112.135.345.455.395.3842.0193.66拉伸强度的算术平均值=3.24 拉伸强度标准偏差值 S=0.26配方二：试样编号厚度b/mm宽度W/mm最大负荷F/N拉伸强度Ts/MPa123均值123均值12.202.152.192.185.125.055.215.1253.5234.7922.092.202.232.175.295.415.285.3460.6455.2332.182.182.052.135.235.285.085.1858.8115.3342.252.162.132.185.405.445.575.4964.7095.4151.992.102.032.045.745.725.425.5660.3735.32拉伸强度的算术平均值=5.26 拉伸强度标准偏差值 S=0.27配方三：试样编号厚度b/mm宽度W/mm最大负荷F/N拉伸强度Ts/MPa123均值123均值12.122.112.142.125.445.565.635.5473.1736.1222.122.142.172.145.675.625.615.6379.6126.6132.112.202.122.145.645.625.635.6372.3396.0042.052.072.052.065.545.605.725.6275.4486.5252.012.072.022.035.495.615.735.6173.0426.28拉伸强度的算术平均值=6.31 拉伸强度标准偏差值 S=0.21配方四：试样编号厚度b/mm宽度W/mm最大负荷F/N拉伸强度Ts/MPa123均值123均值12.212.112.172.165.655.705.625.6589.8697.1122.182.202.192.195.625.525.625.5790.4487.4132.002.082.032.035.705.725.635.6891.2247.9142.022.092.092.065.565.585.595.57103.6388.0152.202.162.192.185.775.875.865.83107.9738.49拉伸强度的算术平均值=7.52 拉伸强度标准偏差值 S=0.45配方五：试样编号厚度b/mm宽度W/mm最大负荷F/N拉伸强度Ts/MPa123均值123均值12.102.072.092.085.625.535.765.63124.61310.6422.192.162.132.165.565.635.725.63120.0239.8732.082.132.092.105.675.565.545.58129.67911.0142.092.072.102.085.555.625.575.58141.15112.1652.072.092.112.085.645.665.495.58126.44010.89拉伸强度的算术平均值=10.62 拉伸强度标准偏差值 S=0.313.橡胶撕裂强度的测定：式中：Ts：撕裂强度，KN/m；F：撕裂时的力，N；d ：试样厚度，mm。配方一：试样编号试样厚度d/mm破坏时负荷F/N撕裂强度Ts（KN/m）123平均值12.172.172.152.1538.26817.0122.072.162.132.1041.98519.9032.192.212.192.1942.34319.3342.242.252.252.2541.17718.3052.062.092.062.0741.78120.18撕裂强度的算术平均值=18.34配方二：试样编号试样厚度d/mm破坏时负荷F/N撕裂强度Ts（KN/m）123平均值12.252.262.282.2653.94123.8722.262.212.282.2555.09624.4932.262.252.292.2753.78823.7042.222.262.352.2855.63824.4052.232.272.212.1450.85723.76撕裂强度的算术平均值=23.91配方三：试样编号试样厚度d/mm破坏时负荷F/N撕裂强度Ts（KN/m）123平均值12.242.262.312.2783.16036.6322.262.352.372.3488.01337.6132.382.312.322.3484.10035.9442.372.362.282.3483.31940.8452.272.252.242.2580.19135.64撕裂强度的算术平均值=36.62配方四：试样编号试样厚度d/mm破坏时负荷F/N撕裂强度Ts（KN/m）123平均值12.292.312.282.2997.64442.6422.212.082.222.1796.11944.2932.282.372.332.33100.02342.9342.342.332.362.3497.04941.4752.382.342.352.36100.8954