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橡胶硫化仪在做橡胶试验过程中曲线图
发布时间： 2015-07-07 点击次数： 2447次*章 关于橡胶硫化的一些基本知识---------------------------- 1
一. 橡胶的硫化及反应过程------------------------------------- 1
1.硫化反应过程------------------------------------------------- 1
二. 硫化历程图----------------------------------------------------- 2
三. 硫化仪的基本原理------------------------------------------- 3
1. 概述 ------------------------------------------------------------ 4
2. 硫化仪主机机械原理 ---------------------------------------- 5
3.电脑型密闭无转子硫化仪简要介绍 ----------------------- 6
第二章 硫化仪在橡胶工业中的应用 ------------------------------7
1.高温,快检 ------------------------------------------------------ 8
2.鉴定原材料 -----------------------------------------------------9
3.用于配方研究 -------------------------------------------------10
4.计算硫化温度系数K值和胶料活化能E值 ------------- 11
5.计算硫化效应,硫化强度,硫化条件的任意换算---------- 12
6.用硫化仪确定硫化工艺条件--------------------------------13
7.其他应用 ----------------------------------------------------- 14
编者按:本文由力控仪器科技上海研究所编写,由于编者水平有限,文中不当和错误之处,
1. 中华人民共和国标准<<橡胶胶料硫化特性的测定>>(振荡圆盘硫化仪法)
在硫化过程中,橡胶的各种性能随着硫化时间而变化,若将橡胶的某一性能变化与时间作曲线图,则可从曲线图中可以表现出整个硫化历程,所以这种曲线图叫做硫化历程图.zui常见的硫化历程图如图一所示:
图中的曲线,前半部分由门尼焦烧曲线组成,后半部则由扯断强度曲线组成,橡胶的硫化历程可分为四个阶段,即焦烧阶段,热硫化阶段,平坦硫化阶段,过硫化阶段.
它是指热硫化前延迟作用时间,相当于前述的硫化反应中的诱导期,焦烧时间的长短,是由胶料的配方所决定的, 其中主要受促进剂的影响,而操作过程中的热历史也是一个重要的因素.
这一段相当于硫化反应中的网构成熟期的后半期,在这一阶段中主要是交联键重排作用,以及交联键和键段热裂解的反应,因此胶料的抗张性能显著下降.
硫化仪测出的硫化曲线是连续的曲线,从硫化曲线中可直接计算出各硫化阶段所对应的时间来.见图2
硫化仪给出橡胶硫化工艺检测胶料在硫化温度下的交联速度随时间变化的关系曲线.从而确定胶料配方*
本仪器提供一条弹性模量S’对时间的曲线,这条光滑曲线在理想情况下适用于直接比较试验.
正硫化时间 t90(分)=[ML+(MH-ML)x90%]所对应的时间
zui低转矩:取决于未硫化胶的刚度及其与剪切速度下的粘度成比例;
硫化曲线能直观方便的反映橡胶硫化的整个历程.对于大多数含有有机促进剂(硫磺)的硫化体系的胶料来说,其硫化反应历程可大致分为四个阶段,见图1.
有转子硫化仪称为圆盘振荡式硫化仪,简称ODR;无转子硫化仪称为模腔振荡式硫化仪,简称MDR.
主机包括:驱动电机,连杆,主轴,振荡圆盘(或振荡模腔),电加热模腔,汽缸,气路系统,智能测控模块等.
该型硫化仪性能,操作方便,直观,价格已大众化,现在逐步得到普及.其核心为一智能测控模块和智能测
温度控制采用变结构自适应控制,温控迅速,温度稳定,数据采集应用24位A/D转换和傅立叶变换处理,数据采集.智能测控模块目前在国内外处于地位.
智能测控软件完成将温度和硫化曲线在电脑的实时显示和数据存储于实时数据库,数据可进行检索,统计,分析.只要电脑硬盘的容量足够大,试验数据就能*保存而不会丢失,这对企业的产品质量的提高是相当有益的.
电气连锁实际上完成: 控制电磁阀线圈(电压为+24V)与气路系统相结合,来控制上下模腔的开,合,有机玻璃门的开,关;控制固态继电器的接通与断开,来控制电机的启动,停止;上下模腔加热盘的加热.
安装于上下模腔内的两根分度号为Pt100的鉑热电阻,检测上下模腔的温度变化,温度变化引起铂热电阻阻值的变化,电阻的变化又转换成电压的变化,经过24位A/D转换,通过串行口发送到电脑,显示在屏幕上;
控制温度的微机信号实际上是一电平信号(0V),送到固态继电器的负端,使其导通而加热,高电平时断开不加热,这是一个0~5V的脉冲信号.
为了使温度控制更理想,还加入了检测~220V电网电压的信号(约+34V),微机能根据电网电压的变化,不断修正控温参数.
1) 制备各种混炼胶的标准硫化曲线图,并合理的制定各种胶料混炼的合格区域;见下图:
3. 用于配方研究:在科研工作中可用硫化仪研究硫化反应速度,硫化温度系数等动力学方面的问题.
式中: T1 ------ 在温度t1下的正硫化时间(分);
例如: 某一胶料在130℃时用硫化仪测得正硫化时间为20分钟,而在140℃时测得其正硫化时间为9分钟,则K值为:
K=2.2
2)测定胶料活化能E值:用硫化仪分别测出胶料在t1,t2温度下的正硫化时间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 ------ 为气体常数(R=8.3143焦耳/克分子.度
5. 计算硫化效应,硫化强度以及进一步进行硫化条件的任意换算:
式中:E --- 硫化效应;I--- 硫化强度; T --- 正硫化时间.
硫化强度是胶料在一定温度下,单位时间内所达到的硫化程度,它与硫化温度系数K值和硫化温度有关,即:
式中:K --- 硫化温度系数,通过试验测定并利用公式(1)求得:
例如:已知某制品的原定硫化条件为150℃时,硫化时间为20分钟,现把温度改为
解:已知 t1=150℃,T1 =20分 求: t2=140℃,T2 =?
如果要在不同硫化条件下制得其相同的机械物理性能,则必须使其硫化效应相等,令:E1=E2,即:
橡胶制品的硫化是橡胶工艺上的重要课题之一,正确的掌握胶料的硫化特征,可以
下面我们通过对硫化曲线的分析来确定胶料的各项硫化参数:见下图,将曲线分为:
AB部分为胶料流动性,胶料在模腔温度作用下逐渐变软,产生流动,因此力矩下降.
BC部分为胶料逐渐发生变化,力矩开始上升,从A到C为诱导期(或焦烧期),焦烧时
间的长短取决于胶料的配方,主要受促进剂的影响,而操作过程中胶料的受热历程也是一个重要因素,这一阶段类似于门尼曲线,显示了胶料硫化前粘滞性.
CD部分为胶料产生硫化反应的交联阶段,即逐渐产生网构,使胶料弹性上升,力矩急剧上升,这一阶段称为热硫化阶段,热硫化时间的长短取决于胶料配方,硫化反应速度的标志.
对于具有明显zui大力矩的典型硫化曲线,各种硫化参数都可以从曲线上确定:
zui小力矩与胶料可塑性有良好的相关性,与可塑性是负相关,即可塑性大,则zui小
3) zui大力矩MH:为理论上的正硫化时间,代表zui大交联度,取值可以沿zui小力矩
焦烧时间t10=[ML+(MH-ML)x10%]所对应的时间,意即:此胶料已达到10%的
6) 硫化速率:它是反映硫化反应进行得快慢的一个参数,胶料的硫化速率与配方
中的促进剂品种及用量有关,其取值为t90与t10之差的倒数,在陡峭区域内,硫化曲线的斜率就是两个点(即t90与t10两个点)间的力矩差除以时间差.
7)其他应用:用硫化仪也可代替目前各下降厂所用的测定硬度,比重,可塑性, 定伸强度,扯拉伸长率及*变形等习惯的快检控制方法.
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