橡膠是一種粘彈性物質(zhì),當(dāng)它受到外力作用時(shí)發(fā)生變形,當(dāng)外力除去后又能在一定程度上恢復(fù)原來(lái)的形狀。外力除去后恢復(fù)原狀的能力稱(chēng)為彈性,保持形變的能力稱(chēng)為塑性。橡膠受力作用后兼有塑性和彈性的形變。
塑煉膠和混煉膠的塑性是一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo),其大小反映了橡膠分子量的大小,流動(dòng)性大小,不但決定著膠料的工藝性能,而且對(duì)制品的物理機(jī)械性能也有較大的影響。如塑性過(guò)大,則分子量較低不易混煉,壓延時(shí)粘輥,成品的物理機(jī)械性能低。反之如塑性過(guò)小,則分子量較高,混煉不均、收縮力大,壓延時(shí)容易掉皮并影響硫化初期膠料的流動(dòng)性,易引起模壓花紋棱角不明等質(zhì)量問(wèn)題。因此,測(cè)定塑、混煉膠的塑性成為工廠(chǎng)快速檢查塑煉、混煉膠質(zhì)量的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。
測(cè)定橡膠塑性的儀器較多大致可分為 3類(lèi):
1) 壓縮型可塑度計(jì)(威廉氏塑性計(jì));
2) 擠出型可塑度計(jì)(高化式流動(dòng)儀、壓出細(xì)管型加工儀、孟山都加工儀);
3) 旋轉(zhuǎn)型可塑度計(jì)(門(mén)尼粘度計(jì))。
壓縮型可塑度計(jì)是在平板間將橡膠試樣施加一定的負(fù)荷壓縮,從試樣的變形(高度變化)計(jì)算可塑度。擠出型可塑度即在一定溫度的試樣室中裝入試樣進(jìn)行擠壓,從擠出速度中求其可塑度,旋轉(zhuǎn)型可塑度計(jì)則是將轉(zhuǎn)子在試樣內(nèi)旋轉(zhuǎn),根據(jù)橡膠試樣的粘性抵抗,測(cè)定其粘度值。
2.1 門(mén)尼粘度試驗(yàn)
粘度是反映分子間摩擦力大小, 即分子間作用力大小的參數(shù)。因而粘度是大分子本身特性因素即分子量的大小的反映。在橡膠工業(yè)生產(chǎn)中,普遍采用 1934 年美國(guó)人門(mén)尼(mooney)發(fā)明門(mén)尼粘度計(jì)測(cè)定粘度,來(lái)表示橡膠塑性大小,這個(gè)粘度稱(chēng)為門(mén)尼粘度。
從門(mén)尼粘度的大小,我們可以予知橡膠塑性大小、加工性能和物理機(jī)械性能的好壞,如門(mén)尼粘度越高,分子量較高,塑性越低。反之則分子量越低,塑性越大。
2.1.1 試驗(yàn)原理
在特定的條件下(溫度、時(shí)間、壓力、旋轉(zhuǎn)速度) ,使充滿(mǎn)膠料模腔中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),測(cè)定經(jīng)一定時(shí)間其所需的轉(zhuǎn)動(dòng)力距(即膠料對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的剪切阻力矩,并將此力矩定義為門(mén)尼粘度)。
2.1.2 門(mén)尼粘度計(jì) MVR 型號(hào)ZWM-III
2.2 威廉氏可塑度的試驗(yàn)
2.2.1 基本原理
本試驗(yàn)是將試樣,塑煉膠或淮煉膠在一定溫度條件下置于兩平板間,在定負(fù)荷作用下進(jìn)行壓縮一定時(shí)間,用其高度變化程度來(lái)表示試樣的可塑性。
2.2.2 自動(dòng)威廉可塑度機(jī) 型號(hào)WSK-49B
2.3 華萊氏快速塑性計(jì)的應(yīng)用
目前國(guó)外橡膠廠(chǎng)多采用華萊氏快速可塑計(jì)代替威廉氏可塑計(jì)測(cè)定橡膠的可塑度。該試驗(yàn)測(cè)試速度快,比威廉氏快 10 倍以上且重現(xiàn)性較好。
2.3.1 華萊氏可塑度的測(cè)定
將厚度約 3mm的塑(混)煉膠試片壓成1mm。在 100±l℃溫度下預(yù)熱 15s,隨即對(duì)試片施加,100±1N 的恒定壓力, 測(cè)定受壓達(dá)15s 的試樣的剩余厚度。 此值為試片的華萊可塑度(以 0.01mm表示 1 個(gè)快速塑性值)。該試驗(yàn)所需溫度由水蒸氣發(fā)生器供給,可確保在 100±l℃,記時(shí)和加壓程序系統(tǒng)均為自動(dòng)操作,試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確,故操作簡(jiǎn)便,人為誤差少,重現(xiàn)性好。
2.3.2 生膠塑性保持指數(shù)的測(cè)定
塑性保持指數(shù)也稱(chēng)為抗氧指數(shù),指生膠加熱老化前后的華菜可塑度的保持百分率。
塑性保持指數(shù) PRI=加熱后華萊氏可塑度/加熱前華萊氏可塑度×100% (式 2-6)
PRI值可測(cè)量生膠的抗氧性能,指數(shù)值高,說(shuō)明耐氧化性能好。
試驗(yàn)條件:140℃×3.0min 。
PRI值還可以評(píng)定防老劑的防護(hù)效果,它是將生膠與防老劑均勻混合后測(cè)定其塑性保持指數(shù)。保持指數(shù)越高其保護(hù)效果越好。
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