海南大橡胶工艺原理实验指导

橡胶工艺实验指导实验一橡胶物理试验的一般要求（参考GB2941—1991和HG／T2198一1991）橡胶物理试验中，试样的制备、停放条件和试验室条件对试验结果的影响较大。制备条件、环境调节和试验条件不同，测得的试样的试验结果不同，并且结果不可比。为此，我国在国际标准化组织（ISO）制定的标准的前提下，根据我国橡胶工业的发展实际，制定了相应的“橡胶物理试验的一般要求”的规定，以保证橡胶物理试验结果的重现性和可比性。一、试样的制备㈠试样裁切前的环境调节㈡试样的制备㈢试样厚度二、试样的环境调节三、试验与硫化之间的时间间隔四、试验室标准温度和湿度五、试验说明’六、试验数据的整理试验结果的数据整理规定如下。1、试验结果以算术平均值表示时，用同一项试验的全部测定数据计算出算术平均值，如果各试验数据对算术平均值的偏差超过规定偏差，则应把这个数据舍去，取舍后，剩下的数据不应少于原数据的60%，然后再计算平均值。2、试验结果以中位数表示时，取同一项试验的全部数据的中位数，试验数据应按数值递增的顺序排列，若试验数据个数为奇数，取中间的一个数值为中位数，若试验数据个数为偶数，取中间两个数值的平均值为中位数。3、表示试验结果平均值的试样数量不应少于试验方法中规定的最少数量，否则试验数据全部作废，重做试验。4、试验数据的取值方法和允许偏差应符合相应试验方法标准的规定。思考题：（1）试样制备和停放有何要求？（2）数据处理时应注意什么事项？实验二未硫化橡胶门尼粘度的测定（参考GB／T1232.1—2000）一、试验的目的和意义橡胶的粘度直接影响着未硫化橡胶的加工性能、硫化橡胶产品的外观质量和制品的物机性能；很多制品对未硫化橡胶的门尼粘度有特定的要求。因此，了解门尼粘度计的基本结构和掌握门尼粘度的测定方法，对于评价橡胶加工性能、合理选用加工和成型设备、调整配方、改进产品质量和预测产品使用性能等有非常重要的意义。二、试验仪器MV2—90E型门尼粘度仪门尼粘度计由转子、模腔、加热控温系统、温度测量系统、转矩测量系统和模体闭合系统组成。测定结果以门尼值表示单位；100±0.5个门尼值相当于在转子上施加（8.30±0.02）N·m（84.6kgf·cm±0.2kgf·cm）的转动力矩，即一个门尼值相当于0.083N·m的转矩。三、试验原理在特定的试验条件（温度、合模压力）下，测定使转子在充满橡胶胶料的模腔中转动所需的转矩，并将此转矩以门尼粘度值作为计量单位。测定结果可从操作面板上读取或由计算机绘制（打印）出。四、试样的制备均样→试样的裁取→试样的调节五、试验温度和试验时间NR：100±0.5℃，转子转动4min六、试验步骤检查仪器运转是否正常→打开电源开关，接通打印机→设定温度和试验时间→合模、预热→开模放样→测试→开模取样七、试验结果1、试验结果按如下的形式表示：50ML（1+4）100℃2、测定值精确到0.5个门尼值，试验结果取整数位。，，·.3、每个试验样品的测定值不少于两个，结果以算术平均值表示；两个试验结果测定值的差值不得大于2个门尼值，否则应重做试验。思考题：1.MV2—90E型门尼粘度仪的结构及工作原理是什么？2.为什么有些测试曲线下降后又上升？实验三橡胶胶料初期硫化特性的测定（门尼粘度计法）（参考GB／T1233-1992）一、试验目的和意义通过试验，了解门尼粘度计的基本结构和操作原理，掌握使用门尼粘度计测定固体天然生胶胶料的硫化特性的方法，了解配方和混炼胶制备工艺条件对胶料的硫化特性的影响，初步学会通过调整配方和制备工艺条件来控制橡胶胶料的硫化特性，满足生产和产品性能的需求。二、试验仪器MV2—90E型门尼粘度仪三、试验原理在一定的温度和压力下，根据胶料门尼粘度的变化，测定橡胶胶料达到一定硫化程度所需的时间和硫化速度。四、试样制备五、试验温度一般情况下，采用120±0.5℃的试验温度。六、试验步骤打开电源开关→设定温度（120℃）→合模预热模腔和转子试验温度→开模腔，取出转子，装样，合模→记录→开启模腔，取出转子→七、试验结果△t30=（t35—t5）思考题：1.初期硫化特性表征什么？如何分析实验结果？2.本实验操作时应注意什么事项？实验四橡胶胶料硫化特性的测定（圆盘振荡硫化仪法）（参考GB9869—1997）一、试验目的和意义通过试验，了解圆盘振荡硫化仪的基本结构和操作原理，掌握使用圆盘振荡硫化仪测定橡胶胶料的硫化特性的方法，能通过试验后硫化仪绘制的硫化曲线分析配方和混炼胶制备工艺条件对胶料的硫化特性的影响，初步学会通过调整配方和制备工艺条件来控制橡胶胶料的硫化特性，满足实际生产和产品性能的需求。二、仪器ODR-100E型硫化仪三、试验原理将胶料试样置于一个具有规定初始压力并保持硫化温度的密闭试验模腔内。被试样包覆的双圆锥圆盘以一个较小的摆动振幅振荡。圆盘振荡使试样产生剪切应变，测定试样对圆盘的反作用力（转矩，此力矩取决于胶料的刚度即剪切模量的大小）。四、试样要求和试验温度1、混炼胶胶片应按照规定制备和室温存放调节，试样应从无气泡和杂质的胶片上裁取。2、试样为直径约30mm，厚度约12.5mm的圆片；试样应控制一定的体积（或重量），以约8cm3的试样为最好。3、推荐采用100℃～200℃的试验温度，需要时也可采用其它的试验温度。试验的温度波动应为±0.3℃。五、试验步骤打开外供气源（压缩空气）（不小于0.35MPa）→打开总电源开关，并设定试验温度和试验时间，合模、加热升温→装上打印纸→试验温度达到并稳定后按“开模”键，圆盘顶部放样，按“合模”键，按“试验”键→打印机打印结果，“开模”键→取出圆盘试样，清除圆盘和模腔上的粘附胶料。六、试验结果思考题：1.如何分析硫化曲线图？2.测定硫化曲线对指导生产有何意义？实验五生胶和混炼胶的塑性测定（快速塑性计法）（参考GB／T3510—1992）一、试验目的和意义固体天然生胶的塑性初值（P0）反映了制胶生产工艺过程中各种因素对生胶质量的影响以及生胶贮存、运输过程中其塑性值的变化，对橡胶制品生产工艺也有直接的影响。通过试验，了解不同级别的标准生胶的质量标准中对塑性初值（P0）的要求，了解快速塑性计的基本结构和操作原理，掌握试样的制备方法和要求，掌握用快速塑性计测定生胶和混炼胶的快速塑性值的试验要求和步骤。二、试验原理在规定的温度（100±1℃）下，将一尺寸大小为直径约13mm、厚3.2mm～3.6mm，体积为（0.4±0.04）cm3的纽扣形试样置于两块平行压板之间，快速压缩至lmm的厚度，并保持15s，使试样与两平板温度基本达到平衡，然后试样在一恒定压力下压缩15s，以15s末试样的厚度作为塑性的度量。三、试验仪器采用华莱士快速塑性计四、试验方法㈠试样的制备㈡试验步骤1、调整零点2、塑性值测定五、试验结果1、以3个试样测定的塑性值的中位数为测量结果，取整数。2、3个试样的最大值和最小值之差应≤2个塑性值，否则结果作废，重新测定。思考题：1.华莱士快速塑性计的组成及测定原理是什么？2.项目测试时应注意什么事项？实验六天然生胶塑性保持率的测定（参考GB／T3517—2002）一、试验目的和意义塑性保持率（PRI）也称抗氧指数，它是固体天然生胶耐氧化程度的量度。通过试验，了解不同级别的标准生胶的质量标准中对塑性保持率（PRI）的要求，了解快速塑性计以及专用的老化箱的基本结构和操作原理，掌握试样的制备方法和要求，掌握用快速塑性计测定固体天然生胶塑性保持率（PRI）的试验要求和步骤。二、试验原理在快速塑性计上，测定生胶试样老化前和在专门的老化箱中经过140℃×30min老化后的快速塑性值，老化后的快速塑性值（P30）和老化前的快速塑性值（P0）的比值乘以100，即为塑性保持率（PRI三、试验仪器㈠快速塑性计㈡试验室开放式炼胶机㈢老化箱四、试验步骤㈠试样制备1、按“生胶和混炼胶的塑性测定（快速塑性计法）”试验的试样制备方法进行均样2、用切片机切取试样。然后用测厚仪测量试样的厚度，选取厚度为（3.4±0.4）mm的合格试样10个，分成两组。3、试样老化：老化箱加热升温并控制温度在140±0.2℃范围内（即在该温度下稳定5min以上）。经过（30±0.25）min后取出㈡快速塑性值测定五、试验结果塑性保持率（PRI）按下式计算。六、注意事项1、老化箱的温度精度和放入试样后老化箱的温度回复到试验温度的时间应严格控制在试验仪器㈢所述的规定内。2、为防止老化箱温度不均匀和不能迅速恢复到试验温度，老化箱内不能装料过多。3、老化后的试样一定要冷却到规定的试验室温度后才能测定塑性值。4、老化前、后进行试样的测定所用的垫纸（薄纸）的类型应该相同。5、切片机和塑性计要经常调整校正，试验前后用恒粘橡胶标定。思考题：1.测PRI时对制样有何要求？2.PRI测定的目的意义是什么？3.试样老化的条件是什么？实验七橡胶试验胶料的配料、混炼和硫化试验（采用实验室开放式炼胶机）（参考GB6038—1993）通过试验，了解试验室开放式炼胶机和平板硫化机的基本结构和操作原理，掌握固体天然生胶的配料的步骤和要求，掌握胶料混炼的条件、程序和操作技术，掌握混炼胶硫化的要求和方法，制备出合格的硫化天然橡胶试片。一、配料配料就是按照配方设计要求，将各种原材料（橡胶及各种配合剂）进行称量，以供给混炼工序。㈠常规检验的纯胶配方和炭黑胶配方㈡配料步骤二、混炼混炼就是在炼胶机的机械作用下，使各种配合剂均匀地分散在生胶里的工艺过程。在混炼中，必须根据配方中配合剂的性质及其数量的不同，以一定的速比、辊距、适宜的辊温、混炼时间、挡板间矩以及加料顺序等进行混炼。㈠混炼设备实验室开放式炼胶机。㈡开放式炼胶机的混炼程序1、混炼条件2、混炼程序规则通常的加料顺序为：生胶（或塑炼胶）→固体软化剂→小料（促进剂，活性剂，防老剂等）→补强剂，填充剂→液体软化剂→硫磺、超速促进剂。三、硫化橡胶硫化是在一定的温度、时间和压强条件下，橡胶分子进行交联而形成网状（网体型）结构的过程。硫化的程度和好坏，对制品的质量影响很大，因此必须严格掌握和控制硫化条件。㈠硫化前胶料的准备㈡平板硫化机㈢硫化程序四、试验结果1、在配料、混炼、硫化等工艺过程中，正确掌握制备天然橡胶混炼胶和硫化胶的要求、程序和操作技术。2、制备出合格的硫化天然橡胶试片。思考题：1.胶料混炼应控制的工艺条件有哪些？2.配料应注意的事项有哪些？3.硫化的概念及意义是什么？平板硫化机的施压方式是什么？实验八硫化橡胶拉伸应力应变性能的测定（参考GB/T528—1998）一、试验目的和意义硫化橡胶的拉伸应力应变性能是橡胶材料最基本的力学性能指标。通过试验，了解橡塑冲（裁）片机和拉力试验机的基本结构和操作原理，掌握拉伸应力应变性能测试标准试样的常规制备方法，掌握用标准裁刀裁取硫化天然橡胶试片的技术，掌握使用拉力试验机测定硫化橡胶各项拉伸应力应变性能的方法，并能通过试验数据初步分析材料的静态力学性能和对各项性能作出评价。二、试验仪器拉力试验机三、拉伸应力应变性能的测定原理根据采用的不同配方和制备的硫化橡胶材料，选用不同规格型号的哑铃状裁刀（国家标准），按规定和要求在橡胶塑料冲片机上将硫化橡胶试片裁制成哑铃状试样。在规定的试验温度和湿度下，拉力试验机以一定的拉伸速度拉伸试样，至试样产生形变直至断裂为止，测量拉伸应力应变性能的各项指标的试验数据并计算实验结果。四、试样要求㈠哑铃状裁刀哑铃状裁刀分1、2、3、4型，其中1型为通用型。㈡哑铃状试样表1哑铃状试样的试验长度和狭小平行部分厚度试样类型1型2型3型4型试验长度/mm25.0±0.520.0±0.510.0±0.510.0±.5狭小平行部分厚度/mm2.0±0.22.0±0.22.0±0.21.0±0.1注：如为非标准试样（成品取样），允许的狭小平行部分厚度分别为：1型3.0mm，2型和3型2.5mm，4型2.0mm；但其测定结果不能与标准试样相比较。五、试验步骤裁片→印标线→测厚度→试样测定六、试验结果㈠定伸应力（Se）㈡断裂拉伸强度（TSb）㈢扯断伸长率（Eb）㈣扯断永久变形（Sb）七、试验结果说明1、试验测定的各项性能可在同一试样上完成，跟踪记录的试验数据可用于上述试验项目的结果计算。2、应力应变性能试验的每一种样品的试样数量不应少于三个；试验最终计算结果以中位数表示。3、不同型号的试样其试验结果无可比性。思考题：1.硫化胶应力应变性能的测定有何意义？2.哑铃型裁刀的尺寸如何？3.拉伸操作应注意的事项有哪些？实验九硫化橡胶撕裂强度的测定（参考GB/T529—1999）一、试验目的和意义橡胶的撕裂是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩展开裂而导致破坏的现象。本试验介绍直角型试样及新月型试样撕裂强度的测定方法。通过试验，了解橡塑冲（裁）片机和拉力试验机的基本结构和操作原理，掌握硫化天然橡胶撕裂试验试样的制备和使用拉力试验机测定硫化橡胶撕裂强度的方法。二、试验原理在拉力试验机上，以国家标准要求的拉伸速度（500mm/min±50mm/min）对有割口或无割口的试样进行拉伸，直到试样断（撕）裂。以试样拉伸至断（撕）裂时所需要的最大作用力除以试样的厚度表示撕裂强度。三、试样制备四、试验步骤硫化胶制备→裁片→测厚度→夹持拉伸五、试验结果1、按下式计算样品的撕裂强度（Ts）：2、每组样品的试样数量不少于5个，试验结果取中位数，数值准确到整数位。思考题：1.什么是撕裂强度？哪些制品需要测试该项性能？2.拉伸时应控制的速度是多少？实验十硫化橡胶回弹性的测定（参考GB/T1681—1991）一、试验目的和意义回弹性又称为冲击弹性，它说明了橡胶试样在小范围的冲击应变和应变速率下所具有的弹性和缓冲性能，是橡胶制品生产检验中的一个应用最为广泛的动态试验项目。通过试验，了解橡胶冲击弹性试验机的基本结构和操作原理，掌握回弹性试验试样的制备要求和使用冲击弹性试验机测定硫化橡胶回弹性的方法。二、试验原理回弹性是经冲击发生形变的试样在快速而充分地回复时，输出能与输入能的比值（即回弹值）。摆锤冲击弹性试验，是用具有一定位能的摆锤冲击试样，测定摆锤在冲击试样前、后的位能比三、橡胶冲击弹性试验机的构造冲击弹性试验机主要由两部分组成：摆状、单自由度的机械摆动装置以及试样夹具和一个经校正的指示弹性值的刻度盘组成。四、试样制备和要求五、试验温度首先考虑采用GB/T2941中规定的标准试验室温度（23±2）℃的温度六、试验步骤调节冲击弹性试验机呈水平→夹持试样→调整刻度杆，使击锤与试样表面相切→抬起摆锤至水平，指针调零→松钩→机械调节3-7次→对试样的同一点进行3次冲击，记下3次冲击的回弹值七、试验结果1、以试样同一点3次冲击的回弹值的中位数表示试样的回弹性。2、以2个试样中位数的算术平均值作为该试样的回弹性。思考题：1.测定回弹性有何意义？其测定原理是什么？实验十一硫化橡胶邵尔A硬度试验（参考GB/T531—1999）一、试验目的和意义橡胶的硬度是指橡胶受到外力压缩时抵抗变形的能力，是橡胶制品的一项重要的技术指标。通过试验，了解橡胶袖珍硬度计中的邵尔A型硬度计的基本结构和操作原理，了解硬度与配方、生产工艺以及产品质量的关系，掌握天然橡胶邵尔A型硬度的试样要求，掌握用邵尔A型硬度计测定硫化橡胶硬度的方法。二、试验原理邵尔A型硬度计测定的是橡胶的压入硬度，其测定原理是在一定的条件（压针形状、外力、温度）下，硬度计的压针压入橡胶的深度，并换算为“shoreA”的单位表示出来。实际测量时，可直接从硬度计的数值表盘上读出硬度值，以（0～100）shoreA表示。三、邵尔A型硬度计邵尔A型硬度计由压足、压针、指示机构（数值表盘）和施力砝码等部件组成。四、试样要求试样表面应光滑、平整，不应有缺陷、气泡、机械损伤及杂质等；试样的厚度应≥6mm，上下两面应平行。五、试验步骤硬度计“调零”→放样→测试。六、试验结果1、以硬度计表盘示值为测定值（测定值单位为shoreA），精确到整位数，试验数据允许偏差为±2.5％。2、每个试样测量5个点，试验结果取5个测量点数值的中位数。思考题：1.邵尔A型硬度计的测试原理是什么？2.为什么要掌握硬度的测试？实验十二橡胶热空气老化试验（参考GB3512—2001）一、试验目的和意义橡胶老化的实质是在外界因素的作用下，它本身的分子量、化学组成、分子结构发生了改变。热空气老化试验是人工老化试验中热老化试验的方法之一，是硫化橡胶在高温常压下的空气中进行的一种最常用的老化试验。通过试验，了解热空气老化箱和拉力试验机或邵尔A硬度计的基本结构和操作原理，掌握人工加速热老化试验的试验要求和步骤，掌握判定硫化橡胶耐热氧老化的表征手段。二、试验原理人工老化试验是模拟和强化某些自然环境因素，使橡胶在短时间内经受强烈的老化作用，然后比较橡胶老化前后的性能变化。热空气老化试验是将一定形状和数量的硫化橡胶试样放置于热空气老化箱内，使其在常压和一定的温度下老化一定的时间，然后测定老化后的性能，并与该试样老化前的性能进行比较。三、试验仪器㈠热空气老化箱㈡拉力试验机和邵尔A硬度计四、试样㈠拉抻应力应变性能试验的试样㈡邵尔A硬度试验的试样㈢试样的调节五、试验条件老化温度及时间六、试验步骤七、试验结果1、性能变化率试验结果的性能变化率的计算方法如下：2、硬度的变化硬度变化的计算方法如下：思考题：1.什么是橡胶老化？老化的特征有哪些？2.热空气老化的原理是什么？3.如何表征老化性能？实验十三硫化橡胶磨耗性能的测定（用阿克隆磨耗机）（参考GB/Tl689—1998）一、试验目的和意义磨耗是橡胶表面因磨擦而发生的一种微观破