橡胶实验7 硫化特性

-PAGE1-实验7硫化特性试验一．实验目的1．深刻理解橡胶的硫化特性及其意义。2．熟悉橡胶硫化仪的结构及工作原理。3．熟练操作硫化仪和准确处理硫化曲线。二．实验设备硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一。硫化胶性能随硫化时间的长短有很大变化，正硫化时间的选取，决定了硫化胶性能的好坏。测定正硫化程度的方法有3类：物理-化学法、物理性能测定法和专用仪器法。专用仪器法可用门尼粘度计和各种硫化仪等进行测试，由于门尼粘度计不能直接读出正硫化时间，因此大多采用硫化仪来测定正硫化时间。硫化仪是近年出现的专用于测试橡胶硫化特性的实验仪器，类型有多种，按作用原理可分为流变仪和硫化仪两大类，本实验所用设备是MM4130C2型无转子硫化实验机。三．实验原理实验时，下模腔作一定角度的摆动，在温度和压力作用下，胶料逐渐硫化，其模量逐渐增加，模腔摆动所需要的转矩也成比例增加，这个增加的转矩值由传感器感受后，变成电信号再送到纪录仪上放大并记录。因此硫化仪测定记录的是转矩值，由转矩值的大小来反映胶料的硫化程度，其原理归纳如下：1．由于橡胶的硫化过程实际上是线性高分子材料进行交联的过程，因此用交联点密度的大小（单位体积内交联点的数目）可以检测出橡胶的交联程度。根据弹性统计理论可知：G=νRT（4-1）式中：G为剪切模量；ν为交联密度；R为气体常数；T为绝对温度。上式中R、T是常数，故G与ν成正比，只要求出G就能反映交联程度。2．G与转矩M也存在一定的线性关系，因为从胶料在模腔中受力分析中可知，转子由于作一定角度的摆动，对胶料施加一定的力使之形变，与此同时胶料将产生剪切力、拉伸力、扭力等。这些力的合力F对转子将产生转矩M，阻碍转子的运动，而且随胶料逐渐硫化，其G也逐渐增加，转子的摆动在定应变的情况下所需的转矩也成比例增加。因此，由于M与F、F与G、G与V都存在着线性关系，故M与V也存在线性关系，因此测定橡胶转矩的大小就可反映胶料的交联密度。四．试样准备1．未硫化胶片在室温下停放2小时即可进行实验（不准超过10天）。2．从无气泡的胶片上裁取直径约30毫米、厚度约2毫米的圆片。3．试样不应有杂质、灰尘等。五．操作步骤1．将主机电源及马达电源开启，打开电脑，启动测试程式。2．设定测试条件。3．将实验胶料放入模腔内，压下合模按钮至上模下降，开始实验。4．测试完毕，压下开模按钮，打开模腔取出试样，打印实验数据。5．实验完毕，结束程式，关掉电源，清洁现场。六．实验结果的表示法及曲线分析1．典型硫化曲线的分析和计算硫化仪记录装置所绘出的曲线就是与剪切模量G成正比关系的转矩随时间变化曲线，这个曲线通常叫做硫化曲线，典型的硫化曲线如图4-2所示：对硫化曲线常用平行线法进行解析，就是通过硫化曲线最小转矩和最大转矩值，分别引平行于时间轴的直线，该两条平行线与时间轴距离分别为ML和MH，即ML—最小转矩值，反映未硫化胶在一定温度下的流动性；MH—最大转矩值，反映硫化胶最大交联度；焦烧时间和正硫化时间分别以达到一定转矩所对应的时间表示：焦烧时间ts1—从实验开始到曲线由最低转矩上升1kg·cm所对应的时间；起始硫化时间tc10：转矩达到ML+10%（MH—ML）时所对应的硫化时间；正硫化时间tc90—转矩达到ML+90%（MH—ML）时所对应的硫化时间。通常还以硫化速度指数VC=100/（tc90—tsx）。转矩EFG转矩tc90D90%(MH-ML90%(MH-ML)10%(MH10%(MH-ML)MHtc10ACMLBMLts1ts1硫化时间/min图4-2典型硫化曲线七．实验报告实