橡胶流变仪及硫化曲线解读
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橡胶硫化曲线橡胶硫化曲线橡胶硫化是指将天然橡胶或合成橡胶中的双键与硫黄反应,形成交联结构,从而使橡胶具有弹性和耐热性的过程。
在橡胶生产中,硫化曲线是评价橡胶硫化程度的重要指标之一。
本文将介绍橡胶硫化曲线的定义、影响因素以及应用。
一、定义1.1 概念橡胶硫化曲线是指在一定条件下,测量不同时间内橡胶样品的硬度变化,并绘制出的曲线。
1.2 测量方法通常使用万能试验机或热压机进行测量。
在测量过程中,将样品放置在试验机或热压机中,在一定时间内加热并施加压力,测量样品不同时间点的硬度值,并绘制出相应时间和硬度值之间的曲线。
二、影响因素2.1 硫化剂种类和用量不同种类和用量的硫化剂对橡胶硫化速率和程度都有影响。
使用过多的硫会导致过交联,硫化速率过快,形成硬而脆的橡胶;而使用过少的硫则会导致交联不足,橡胶弹性差。
2.2 硫化温度和时间硫化温度和时间也是影响橡胶硫化曲线的重要因素。
通常情况下,较高的温度和较长的时间可以促进橡胶的交联反应,提高硫化程度。
但过高的温度和时间会导致橡胶老化、劣化等问题。
2.3 混炼工艺混炼工艺对橡胶硫化曲线也有一定影响。
在混炼过程中加入助剂可以改善橡胶的加工性能和耐热性能,但同时也可能影响硫化反应速率和程度。
三、应用3.1 评价橡胶品质通过测量橡胶样品在不同时间内的硬度变化并绘制出相应曲线,可以评价橡胶的硫化程度和品质。
通常情况下,合格的橡胶样品应该具有较平缓且充分的硫化曲线,并且在一定时间内硬度值应该稳定。
3.2 指导生产橡胶硫化曲线也可以用于指导橡胶生产过程中的操作。
通过对不同硫化条件下的硫化曲线进行比较,可以确定最佳的硫化温度、时间和硫化剂种类和用量等参数,从而提高橡胶生产效率和品质。
3.3 研究交联反应机理橡胶硫化曲线还可以用于研究交联反应机理。
通过对不同时间点的橡胶样品进行分析,可以了解交联反应的速率和程度,并探索交联反应的机理。
这对于深入了解橡胶材料的性质和优化橡胶生产工艺都具有重要意义。
硫化曲线t10和t90硫化曲线是用来研究橡胶硫化过程的一种实验方法,通过观察硫化曲线的变化,可以了解橡胶硫化的速度、硫化程度以及最佳硫化条件等信息。
在硫化曲线中,t10和t90是两个重要的参数,它们分别表示橡胶硫化开始和结束的时间点。
本文将深入探讨硫化曲线中的t10和t90参数的意义,以及它们在橡胶硫化过程中的应用。
第一部分:硫化曲线的定义和意义硫化曲线是用来描述橡胶硫化过程中硫化程度随时间的变化。
通常,硫化曲线的横轴表示时间,纵轴表示硫化程度,硫化程度通常用硫化度或者硬度来表示。
硫化曲线的形状和特征可以反映出橡胶硫化的速度和程度,对橡胶的性能和质量有重要的影响。
t10和t90是硫化曲线中的两个重要时间点。
t10表示橡胶开始硫化的时间点,通常也称为10%硫化时间;t90表示橡胶硫化完成的时间点,通常也称为90%硫化时间。
这两个时间点对于研究橡胶硫化过程的速度和程度具有重要的意义。
第二部分:t10和t90在橡胶硫化过程中的应用1.硫化速度的评估t10和t90可以用来评估橡胶的硫化速度。
硫化速度快的橡胶,t10和t90的数值会比较小,反之则较大。
通过比较不同橡胶的t10和t90数值,可以了解不同橡胶的硫化速度的差异,进而选择最适合的橡胶材料。
2.硫化程度的控制t10和t90还可以用来控制橡胶的硫化程度。
通过控制硫化曲线中的t10和t90参数,可以调整橡胶的硫化程度,从而满足不同产品对橡胶硫化程度的要求。
例如,对于一些需要较高硫化程度的橡胶制品,可以通过延长t90时间来提高硫化程度。
3.工艺条件的优化t10和t90还可以用来优化橡胶硫化的工艺条件。
通过调整硫化曲线中的t10和t90参数,可以确定最佳的硫化温度、硫化时间和硫化剂用量等工艺条件,以获得最佳的硫化效果。
第三部分:如何测试t10和t90要测试橡胶的t10和t90参数,通常可以采用动态硫化曲线分析仪进行实验。
在实验中,先将橡胶样品置于硫化机中,然后加入硫化剂和促进剂,在一定的温度和时间条件下进行硫化。
橡胶流变仪数据解释和使用意义1.橡胶硫化测试仪,简称为硫变仪,是指在橡胶硫化过程中连续测定胶料硫化性能的全部变化,并具有较高的测试精度的仪器,生产橡胶制品的厂家可以用它进行橡胶的均匀性、重现性、稳定性的测试。
并且进行橡胶配方设计和检测,目前主要应用于批量生产橡胶硫化特性的检测和管控。
2.分类:2.1根据其有无转子分为:有转子流变仪、无转子流变仪. 2.2有转子流变仪及无转子流变仪的主要区别:2.2.1有转子流变仪测试时试样温度达到稳定所需要时间长;而无转子则较快。
2.2.2有转子的转子与胶料产生的磨擦力也计入胶料剪切模量的数据中,而无转子则避免此摩擦力的影响。
3、硫化曲线3.1实验原理从流变学的观点可以说,迄今为止,各种流变仪所采用的原理本质上是一致的,即模压在模腔内的试样连续的承受恒定的小振幅和低频率的正弦剪切变形,由测力传感器测定剪切应力,以转矩单位表示,即胶料的剪切模量,当试样规格、厚度、振幅角和实验温度一定时,所测定的剪切应力与交联点密度成正比关系,记录下的剪切应力—时间的曲线便是硫化曲线。
3.2.硫化曲线ML——最低转矩,N•m(kgf•cm)MH——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线,所达到的最高转矩N•m(kgf•cm)TS1——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.1N•m(kgf•cm)时所对应的时间,MINTS2——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.2N•m(kgf•cm)时所对应的时间,MINTC(x)——试样达到某一硫化程度所需要的时间,即试样转矩达到ML+X(MH-ML)时所对应的时间,MIN(注:如X取值0.5,即TC50,X取.9,即TC90)3.4.硫检参数的意义:ML:表示胶料的流动性,ML越低,流动性越好,反之,越差。
MH:表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度,一般MH越低,硬度越低,MH越高,硬度越高。
TS2:表征胶料的操作安全性,TS2越短,表示胶料越容易发生死料,产品在生产时容易产生缺料不良。
硫化曲线图参数详细说明(2008-12-16 13:57:59)标签:硫化曲线说明参数杂谈分类:橡胶技术论文硫变仪以及硫化曲线的介绍1. 橡胶硫化测试仪,简称为硫变仪,是指在橡胶硫化过程中连续测定胶料硫化性能的全部变化,并具有较高的测试精度的仪器,生产橡胶制品的厂家可以用它进行橡胶的均匀性、重现性、稳定性的测试。
并且进行橡胶配方设计和检测,目前主要应用于批量生产橡胶硫化特性的检测和管控。
2.分类:2.1根据其有无转子分为:有转子流变仪、无转子流变仪.2.2有转子流变仪及无转子流变仪的主要区别:2.2.1有转子流变仪测试时试样温度达到稳定所需要时间长;而无转子则较快。
2.2.2有转子的转子与胶料产生的磨擦力也计入胶料剪切模量的数据中,而无转子则避免此摩擦力的影响。
3、硫化曲线3.1实验原理从流变学的观点可以说,迄今为止,各种流变仪所采用的原理本质上是一致的,即模压在模腔内的试样连续的承受恒定的小振幅和低频率的正弦剪切变形,由测力传感器测定剪切应力,以转矩单位表示,即胶料的剪切模量,当试样规格、厚度、振幅角和实验温度一定时,所测定的剪切应力与交联点密度成正比关系,记录下的剪切应力—时间的曲线便是硫化曲线。
3.2.硫化曲线ML——最低转矩,N•m(kgf•cm)MH——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线,所达到的最高转矩N•m(kgf•cm)TS1——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.1 N•m(kgf•cm)时所对应的时间,MINTS2——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.2 N•m(kgf•cm)时所对应的时间,MINTC(x)——试样达到某一硫化程度所需要的时间,即试样转矩达到ML+X(MH-ML)时所对应的时间,MIN(注:如X取值0.5,即TC50,X取.9,即TC90)3.4.硫检参数的意义:ML:表示胶料的流动性,ML越低,流动性越好,反之,越差。
MH:表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度,一般MH越低,硬度越低,MH越高,硬度越高。
硫化曲线t10和t90硫化曲线是用来描述橡胶在硫化过程中的变化规律的一项重要指标。
其中,t10和t90分别表示橡胶硫化过程中10%和90%硫化完成所需的时间。
本文将对硫化曲线中的t10和t90进行详细探讨,旨在帮助读者深入了解橡胶硫化的过程和特点。
1. 硫化曲线简介硫化曲线是通过在一定温度下跟踪记录橡胶硫化过程中的硫化度变化而得到的一条曲线。
它可以帮助我们了解橡胶在硫化过程中的行为和性能变化。
2. t10的意义与描述t10是硫化曲线中的一个重要参数,它表示橡胶硫化过程中10%硫化完成所需的时间。
一般来说,t10的数值越小,说明橡胶硫化速度越快,反之则表示硫化速度较慢。
3. t90的意义与描述t90是硫化曲线中的另一个重要参数,它表示橡胶硫化过程中90%硫化完成所需的时间。
与t10相似,t90的数值越小,说明橡胶硫化速度越快,反之则表示硫化速度较慢。
4. 影响t10和t90的因素橡胶硫化的过程受多种因素的影响,这些因素也会对硫化曲线中的t10和t90产生影响。
主要的影响因素包括硫化剂种类和用量、硫化温度、硫化时间等。
5. t10和t90的应用由于t10和t90可以反映出橡胶硫化速度的快慢,因此在橡胶制品的生产过程中具有重要的应用价值。
生产者可以通过控制硫化剂和硫化条件,合理调整t10和t90的数值,以满足不同用途橡胶制品的要求。
6. 硫化曲线的优化通过优化硫化剂的选择和合理控制硫化条件,可以有效提高硫化曲线中的t10和t90数值,进而改善橡胶制品的性能。
例如,使用高效硫化体系和适当的硫化温度,可在保持硫化速度的同时,避免橡胶材料受到过度硫化而引起的性能变化。
7. 硫化曲线的测试方法硫化曲线的测试是通过在实验室中使用硫化仪进行的。
根据硫化曲线测试结果,可以计算得到t10和t90的数值,进而进行相关的分析和判断。
总结:硫化曲线中的t10和t90是描述橡胶硫化过程的重要指标,通过对其数值的分析和研究,可以帮助我们更好地了解橡胶硫化的过程和特点。
橡胶硫化曲线概述橡胶硫化曲线是指橡胶材料在硫化过程中的物理和化学变化的曲线。
硫化是橡胶加工中至关重要的一步,通过将橡胶与硫或硫化剂进行反应,可以使橡胶材料具有优异的弹性、耐磨性和耐老化性能。
橡胶硫化曲线记录了橡胶材料在硫化过程中的硫化度、力学性能和热性能的变化,对于控制橡胶硫化过程和优化产品性能具有重要意义。
硫化度的定义硫化度是指橡胶材料中硫化反应的程度,一般以硫化时间-硫化度曲线来表示。
硫化度的计算方法是通过测定橡胶材料中游离硫和总硫的含量,进而计算出硫化度的百分比。
硫化度越高,橡胶材料的性能越优越,但过高的硫化度可能会导致橡胶材料的硬度增加和弹性降低。
橡胶硫化过程的曲线分析橡胶硫化曲线通常由几个主要阶段组成:饱和阶段、快速增压阶段、缓慢硫化阶段和加热硫化阶段。
1. 饱和阶段饱和阶段是指橡胶材料在硫化开始时,橡胶与硫或硫化剂之间的化学反应刚刚开始。
在这个阶段,橡胶材料的硫化度较低,硫化反应速度较慢,橡胶的力学性能和热性能几乎没有明显的改变。
2. 快速增压阶段快速增压阶段是橡胶硫化曲线的第一个明显增长的阶段。
在这个阶段,橡胶材料的硫化度迅速提高,硫化反应加速进行。
橡胶的硬度和弹性模量开始增加,橡胶变得更加硬化。
这个阶段的硫化速度通常比较快,需要严格控制硫化时间,避免过度硫化。
3. 缓慢硫化阶段缓慢硫化阶段是橡胶硫化曲线的第二个增长缓慢的阶段。
在这个阶段,橡胶材料的硫化度继续提高,但速度相对较慢。
橡胶的硬度和弹性模量继续增加,但增速变得较低。
这个阶段的硫化时间较长,有助于橡胶的硫化反应更加完全,提高产品的性能。
4. 加热硫化阶段加热硫化阶段是橡胶硫化过程的最后一个阶段。
在这个阶段,橡胶材料的硫化度趋于饱和,硫化反应几乎停止。
橡胶的硬度和弹性模量基本稳定,橡胶材料达到最终的硫化状态。
这个阶段的硫化时间较长,可以进一步提高橡胶的性能稳定性。
橡胶硫化曲线的应用橡胶硫化曲线的研究对于优化橡胶制品的性能具有重要意义。
硫化曲线介绍精编 Document number:WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986一. 流变仪之各种曲线之原理:1. S*粘弹曲线的原理:根据转子或转盘转动时,因胶料架桥作用所产生之扭矩变化曲线。
S*= S’2+S”2δ=ab-ac2. S’弹性曲线的原理:S’=S* X cosδ,S’ 可得到相关之加硫条件参数。
3. S”粘性曲线的原理:S”=S* X sinδ ,S” 可得到相关之粘性参数。
粘性曲线可看出橡胶之加工性。
4. Loss Angle 动的损失角曲线的原理:δ=ab-ac5. tan δ粘弹性比值曲线:tan δ=S”/S’6. 上、下模温度曲线:测试进行中温度变化记录曲线。
7. 硫化速率曲线:架桥过程中相邻两点间之斜率值之曲线。
8. 粘弹综合曲线:S*= S’2+S”2二. 流变仪图形及数据之判读及运用:流变仪之标准硫化曲线如下:S* S’S ” δab ac δ a c b其中共分为三大区:1. 第一区为加工区:在此一时间内橡胶具有可塑性。
此段时间愈长愈易于加工,但产能将降低,扭力值愈低橡胶流动性愈好。
2. 第二区为硫化区:在此一时间内为架桥过程。
以相同的材料而言此段时间愈长,物性通常会较佳。
3. 第三区为物理性质区:此一区段可判读成品之物理性质。
由曲线中可得数据说明如下:时间扭力1.焦烧时间(TS – Time of Scorch):一般而言国人的习惯此数据取2,这个时间通常称之为加工安全时间,也就是超过此时间橡胶已架桥失去了流动性,这是衡量模内流动时间的尺度,在低温下,它是衡量加工性能的指数,它与门尼焦烧相似。
事实上,如果流变仪和门尼试验的温度相同时,流变仪的TS2和门尼的TS35有密切关系。
以TS2为例,其定义为最低扭力值加2个单位所对应的时间:MS2=ML+2 ?此点所对应的时间(TS)2.硫化时间(TC – Time of Curing):一般而言国人的习惯此数据取90,这个时间通常称之为最适加硫时间,也就是说当加硫至此一时间就可自模具中将成品取出,其定义为加硫至90%所需之时间,其计算公式为:MC90=(MH-ML)*90%+ML?此点所对应之时间(TC)3.最低扭力值(ML – Min Torque):此数据可作为加工特性之参考。
硫化曲线解析
答:ML——最低转矩,N•m(kgf•cm)
MH——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线,所达到的最高转矩N•m(kgf•cm)
T10——焦烧时间T90——工艺正硫化时间,试样达到某一硫化程度所需要的时间,即试样转矩达到ML+X(MH-ML)时所对应的时间,MIN(注:如X取值10%,即T10,X取90%,即T90)。
实际生产中具有重要指导意义。
TH ——理论硫化时间,在实际生产中没有多大意义
硫检参数的意义:
ML:表示胶料的流动性,ML越低,流动性越好,反之,越差。
MH:表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度,一般MH越低,硬度越低,MH越高,硬度越高。
T10:表征胶料的操作安全性,T10越短,表示胶料越容易发生死料,产品在生产时容易产生缺料不良。
反之,T10越长,虽然操作安全性提高,但是产效会变低,成本会增加很多,故T10对胶料的加工、配方设计具有很重要的意义。
T90:主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,T90过长表示硫化速度偏慢,会导致产品硬度低,产效低。
橡胶的硫化反应历程硫化历程是橡胶大分子链发生化学交联反应的过程包括橡胶分子与硫化剂及其他配合剂(主要是活性剂、促进剂)之间发生的一系列化学反应以及在形成网状结构时伴随发生的各种副反应。
硫化仪无转子硫化仪的结构示意图硫化曲线分成四个阶段,即1)焦烧阶段:热硫化开始前的延迟时间2)热硫化阶段:硫化反应的交联阶段,其斜率代表反应速度3)平坦硫化阶段:交联反应基本结束,熟化阶段(短化、重排、裂解),性能最佳4)过硫化阶段:胶料硫化在此阶段,可能出现三种形式1、焦烧期(ab段)焦烧期(诱导期):从胶料放入模具至出现轻微硫化的整个过程所需要的时间叫硫化诱导期,又称为焦烧时间。
焦烧(scorch):加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。
焦烧现象本质是硫化,胶料局部交联。
胶料焦烧后,流动性明显变差,甚至不能流动,后续加工工序无法正常进行。
诱导期反应了胶料的加工安全性。
诱导期短,加工安全性差;诱导期太长,会降低生产效率。
表征参数ts1——焦烧时间(scorchtime),从开始加热起,至胶料的转矩由最低值上升0.1N.m所需要的时间。
tc10——焦烧时间,从开始加热起,至胶料的转矩由最低值上升10个单位所需要的时间。
焦烧时间又分为操作焦烧时间:胶料在加工或停放过程中由于热积累效应所消耗的焦烧时间;剩余焦烧时间:胶料在模具内保持流动的时间。
操作焦烧时间长,剩余焦烧时间就短2、热硫化期(BC段)由焦烧点到工艺正硫化点(C点)所经历的阶段,即硫化反应过程的交联反应期。
曲线快速上升。
热硫化期特性参数:tc90——工艺正硫化时间,从开始加热起,至胶料的转矩由最低值上升90个单位所需要的时间。
斜率k——反映胶料硫化速度快慢,斜率越大,硫化速度越快CRI——加硫指数【CRI=100/(tc90—ts1)】,min-1,反映胶料硫化速度快慢,CRI值大,硫化速度快。
3、平坦硫化期(cd段)曲线保持水平所经历的时间长短,反映胶料在硫化过程中性能稳定性的高低。
如何解读硫化仪测得的硫化曲线如何解读硫化仪测得的硫化曲线000欢迎来到腾达仪器 1、硫化仪测定未硫化胶料硫化特性的原理:将未硫化胶料试样放入一个完全密封或几乎完全密封的模腔内,并使之保持在设定的试验温度下。
模腔有上、下两个部分,其中一部分以微小的摆角振荡。
振荡使试样产生剪切应变,测定试样对模腔的反作用转矩(力)。
此转矩(力)取决于胶料在硫化过程中产生的、随硫化时间长短而连续变化的剪切模量。
从胶料入模开始,硫化仪便自动记录反映胶料产生剪切应变的转矩的数值。
于是,便得到了一条转矩与时间的关系曲线,即硫化曲线。
其形状与设定的试验温度和胶料的特性有关。
(有的硫化仪用FL):最小转矩或力(N.m或N);(有的硫化仪用Fmax):在规定时间内达到的平坦、最大、最高转矩或力(N.m或N);(有的硫化仪用t10):也叫焦烧时间,即转矩达到ML+(MH-ML)*10%时所对应的时间;(有的硫化仪用t90): 也叫正硫化时间,即转矩达到ML+(MH-ML)*90%时所对应的时间,称为工艺正硫化时间。
硫化历程分为四个阶段:硫化诱导阶段,热硫化阶段,硫化平坦阶段和过硫化阶段。
什么是橡胶硫化压力?硫化压力在橡胶成型过程中起什么作用?橡胶件硫化的三大工艺参数是:温度、时间和压力。
其中硫化温度是对制品性能影响最大的参数,硫化温度对橡胶制品的影响的研究也比比皆是。
但对硫化压力比较少进行试验。
硫化压力是指,橡胶混炼胶在硫化过程中,其单位面积上所承受的压力。
一般情况下,除了一些夹布件和海绵橡胶外,其他橡胶制品在硫化时均需施加一定的压力。
橡胶硫化压力,是保证橡胶零件几何尺寸、结构密度、物理机械的重要因素,同时也能保证零件表面光滑无缺陷,达到橡胶制品的密封要求。
作用主要有以下几点:防止混炼胶在硫化成型过程中产生气泡,提高制品的致密性;提供胶料的充模流动的动力,使胶料在规定时间内能够充满整个模腔;提高橡胶与夹件(帘布等)附着力及橡胶制品的耐曲绕性能;4)提高橡胶制品的物理力学性能。
橡胶的动态损失角详细介绍一. 流变仪之各种曲线之原理:1. S*粘弹曲线的原理:根据转子或转盘转动时,因胶料架桥作用所产生之扭矩变化曲线。
S*= S’2+S”2δ=ab-ac2. S’弹性曲线的原理:S’=S* X cos δ,S’ 可得到相关之加硫条件参数。
3. S ”粘性曲线的原理:S”=S* X sin δ ,S” 可得到相关之粘性参数。
粘性曲线可看出橡胶之加工性。
4. L oss Angle 动的损失角曲线的原理:δ=ab-ac5. t an δ粘弹性比值曲线:tan δ=S”/S’6. 上、下模温度曲线:测试进行中温度变化记录曲线。
7. 硫化速率曲线:架桥过程中相邻两点间之斜率值之曲线。
8. 粘弹综合曲线:S*= S’2+S”2二. 流变仪图形及数据之判读及运用:流变仪之标准硫化曲线如下:其中共分为三大区:1. 第一区为加工区:在此一时间内橡胶具有可塑性。
此段时间愈长愈易于加工,但产能将降低,扭力值愈低橡胶流动性愈好。
2. 第二区为硫化区:在此一时间内为架桥过程。
以相同的材料而言此段时间愈长,物性通常会较佳。
3. 第三区为物理性质区:此一区段可判读成品之物理性质。
由曲线中可得数据说明如下:S S S δ ab a δ a 扭時1.焦烧时间(TS – Time of Scorch):一般而言国人的习惯此数据取2,这个时间通常称之为加工安全时间,也就是超过此时间橡胶已架桥失去了流动性,这是衡量模内流动时间的尺度,在低温下,它是衡量加工性能的指数,它与门尼焦烧相似。
事实上,如果流变仪和门尼试验的温度相同时,流变仪的TS2和门尼的TS35有密切关系。
以TS2为例,其定义为最低扭力值加2个单位所对应的时间:MS2=ML+2 →此点所对应的时间(TS)2.硫化时间(TC – Time of Curing):一般而言国人的习惯此数据取90,这个时间通常称之为最适加硫时间,也就是说当加硫至此一时间就可自模具中将成品取出,其定义为加硫至90%所需之时间,其计算公式为:MC90=(MH-ML)*90%+ML→此点所对应之时间(TC)3.最低扭力值(ML – Min Torque):此数据可作为加工特性之参考。
硫化曲线识别及硫变仪的正确使用
硫化曲线识别及硫变仪的正确使用
说硫化曲线
硫化 : curing ,通常用硫化剂及促进剂在一定时间、温度、及压力下达成。
过早硫化 : scorch,乃配合料制为最后形状准备硫化以前已部分硫化。
Scorch会降低胶料之可塑性,防碍加工,其原因为模温太高或胶料储存环境温度太高。
最小扭矩,与加工性有关,ML越低,流动性佳;反之则流动性差
从表现反原曲线获得之最大扭矩
达到之最高扭矩(无恒定或最大扭矩时),与物性有关;在同样的配方下,则代表胶料之Modulus及Hardness越高。
过早硫化时间,达到H-ML高Z1b.in 所需的时间,可预知焦烧时间(Scorch time ),作为加工安全度的衡量
最适硫化时间,达到(MH-ML)之90%所需时间;可以测得最适加硫时间,已防止
硫化速度,一般来说,加硫温度每增加10℃,硫化速度增加一倍
硫变仪的正确使用:
1、有转子硫变仪必须定期清理转子及模腔,因为曲线受转子扭距的影响;
2、无转子硫化仪一定要确保料的尺寸,大小,尤其是重量的一致,此点严重影响曲线。
另外不管是有转子或无转子,都必须保证仪器清洁和不受震动。
第五单元原材料知识及进料检验
- 公司使用之生胶与软化油
一、配合组成的多样化
现代配合组分可概括为五个体系:
主体材料:生胶、再生胶
硫化体系:活性剂防焦剂
操作体系:增塑剂化学增塑剂物理增塑剂补强剂防老剂着色剂发泡剂
芬香剂增硬剂增塑剂填充剂
成本体系:增容剂。
如何解读硫化仪测得的硫化曲线
硫化仪测定未硫化胶料硫化特性的原理:将未硫化胶料试样放入一个完全密封或几乎
完全密封的模腔内,并使之保持在设定的试验温度下。
模腔有上、下两个部分,其中一部
分以微小的摆角振荡。
振荡使试样产生剪切应变,测定试样对模腔的反作用转矩(力)。
此转矩(力)取决于胶料在硫化过程中产生的、随硫化时间长短而连续变化的剪切模量。
从胶料入模开始,硫化仪便自动记录反映胶料产生剪切应变的转矩的数值。
于是,便得到
了一条转矩与时间的关系曲线,即硫化曲线。
其形状与设定的试验温度和胶料的特性有关。
ML(有的硫化仪用FL):最小转矩或力(N.m或N);
MH(有的硫化仪用Fmax):在规定时间内达到的平坦、最大、最高转矩或力(N.m或N);
TS2(有的硫化仪用t10):也叫焦烧时间,即转矩达到ML+(MH-ML)*10%时所对应
的时间;
TC90(有的硫化仪用t90): 也叫正硫化时间,即转矩达到ML+(MH-ML)*90%时所
对应的时间,称为工艺正硫化时间。
硫化历程分为四个阶段:硫化诱导阶段,热硫化阶段,硫化平坦阶段和过硫化阶段。
一. 流变仪之各种曲线之原理:1. S*粘弹曲线的原理:根据转子或转盘转动时,因胶料架桥作用所产生之扭矩变化曲线。
S*= S’2+S”2 δ=ab-ac2. S’弹性曲线的原理:S’=S* X cos δ,S’ 可得到相关之加硫条件参数。
3. S”粘性曲线的原理:S”=S* X sin δ ,S” 可得到相关之粘性参数。
粘性曲线可看出橡胶之加工性。
4. Loss Angle 动的损失角曲线的原理:δ=ab-ac5. tan δ粘弹性比值曲线:tan δ=S”/S’6. 上、下模温度曲线:测试进行中温度变化记录曲线。
7. 硫化速率曲线:架桥过程中相邻两点间之斜率值之曲线。
8.粘弹综合曲线:S*= S’2+S”2 二. 流变仪图形及数据之判读及运用:流变仪之标准硫化曲线如下:其中共分为三大区:1. 第一区为加工区:在此一时间内橡胶具有可塑性。
此段时间愈长愈易于加工,但产能将降低,扭力值愈低橡胶流动性愈好。
2. 第二区为硫化区:在此一时间内为架桥过程。
以相同的材料而言此段时间愈长,物性通常会较佳。
3. 第三区为物理性质区:此一区段可判读成品之物理性质。
由曲线中可得数据说明如下:S* S’ S” δ ab ac δ a c b 扭力時間 加工特性區 硫化區 物性質區1. 焦烧时间(TS – Time of Scorch):一般而言国人的习惯此数据取2,这个时间通常称之为加工安全时间,也就是超过此时间橡胶已架桥失去了流动性,这是衡量模内流动时间的尺度,在低温下,它是衡量加工性能的指数,它与门尼焦烧相似。
事实上,如果流变仪和门尼试验的温度相同时,流变仪的TS2和门尼的TS35有密切关系。
以TS2为例,其定义为最低扭力值加2个单位所对应的时间:MS2=ML+2 →此点所对应的时间(TS)2. 硫化时间(TC – Time of Curing):一般而言国人的习惯此数据取90,这个时间通常称之为最适加硫时间,也就是说当加硫至此一时间就可自模具中将成品取出,其定义为加硫至90%所需之时间,其计算公式为:MC90=(MH-ML)*90%+ML →此点所对应之时间(TC)3. 最低扭力值(ML – Min Torque):此数据可作为加工特性之参考。
橡胶流变仪数据解释和使用意义橡胶流变仪(Rubber Rheometer)是一种用于测试橡胶流变性能的仪器。
通过对橡胶的应变-应力关系进行测量和分析,可以获得橡胶的各种物理力学性能参数,如弹性模量、剪切模量、黏弹性等,对于橡胶材料的研究和生产具有重要意义。
橡胶是一种具有高度弹性的材料,其性能受到温度、时间和应变速率等因素的影响。
橡胶流变仪通过对橡胶材料施加不同的应变条件,观察其应力响应,从而揭示橡胶的力学性能变化规律。
1.流变学参数:橡胶流变仪可以获得多个流变学参数,如弹性模量、剪切模量、黏度等。
这些参数反映了橡胶材料的力学特性,可以用于评估橡胶的机械性能。
例如,弹性模量(或称为刚度)反映了橡胶材料的硬度和柔软程度,剪切模量反映了材料的变形和强度。
这些参数可以帮助橡胶制品制造商确定橡胶材料的选择和配方。
2.流变曲线:橡胶流变仪采集的数据可以绘制成流变曲线,该曲线能够直观地显示材料的变形特性和力学响应。
通过分析流变曲线的形状和趋势,可以判断橡胶材料的流变性能。
例如,当应力随应变的增大而线性增加时,可以显示出橡胶的良好弹性;当应力随应变的增加而迅速下降时,可以显示出材料的黏弹性或塑化特性。
3.质量控制:橡胶流变仪可以用于确定橡胶材料的质量并监控生产过程。
通过对不同批次或不同制造条件下的橡胶样品进行测试,可以比较和分析其流变性能的差异。
这有助于制造商评估产品的一致性和稳定性,并及时调整生产工艺,以确保产品质量。
4.材料研究和开发:橡胶流变仪可以用于研究新型橡胶材料的性能和应用。
通过测试样品并对其流变性能进行分析,可以评估材料在不同工况下的行为,并预测其在实际使用中的性能表现。
这对于新材料的研发和优化具有重要意义。
5.标准化测试:橡胶流变仪提供了一种标准化测试方法,用于评估橡胶材料的力学性能。
这些标准测试方法可以为橡胶生产商、用户和研究人员提供一个共同的标准,以确保测试结果的可比性和一致性。
这对于橡胶产品的设计、选材和质量控制具有重要意义。
一. 流变仪之各种曲线之原理:1. S*粘弹曲线的原理:根据转子或转盘转动时,因胶料架桥作用所产生之扭矩变化曲线。
S*= S’2+S”2 δ=ab-ac2. S’弹性曲线的原理:S’=S* X cos δ,S’ 可得到相关之加硫条件参数。
3. S”粘性曲线的原理:S”=S* X sin δ ,S” 可得到相关之粘性参数。
粘性曲线可看出橡胶之加工性。
4. Loss Angle 动的损失角曲线的原理:δ=ab-ac5. tan δ粘弹性比值曲线:tan δ=S”/S’6. 上、下模温度曲线:测试进行中温度变化记录曲线。
7. 硫化速率曲线:架桥过程中相邻两点间之斜率值之曲线。
8.粘弹综合曲线:S*= S’2+S”2 二. 流变仪图形及数据之判读及运用:流变仪之标准硫化曲线如下:其中共分为三大区:1. 第一区为加工区:在此一时间内橡胶具有可塑性。
此段时间愈长愈易于加工,但产能将降低,扭力值愈低橡胶流动性愈好。
2. 第二区为硫化区:在此一时间内为架桥过程。
以相同的材料而言此段时间愈长,物性通常会较佳。
3. 第三区为物理性质区:此一区段可判读成品之物理性质。
由曲线中可得数据说明如下:S* S’ S” δ ab ac δ a c b 扭力時間 加工特性區 硫化區 物性質區1. 焦烧时间(TS – Time of Scorch):一般而言国人的习惯此数据取2,这个时间通常称之为加工安全时间,也就是超过此时间橡胶已架桥失去了流动性,这是衡量模内流动时间的尺度,在低温下,它是衡量加工性能的指数,它与门尼焦烧相似。
事实上,如果流变仪和门尼试验的温度相同时,流变仪的TS2和门尼的TS35有密切关系。
以TS2为例,其定义为最低扭力值加2个单位所对应的时间:MS2=ML+2 →此点所对应的时间(TS)2. 硫化时间(TC – Time of Curing):一般而言国人的习惯此数据取90,这个时间通常称之为最适加硫时间,也就是说当加硫至此一时间就可自模具中将成品取出,其定义为加硫至90%所需之时间,其计算公式为:MC90=(MH-ML)*90%+ML →此点所对应之时间(TC)3. 最低扭力值(ML – Min Torque):此数据可作为加工特性之参考。
一. 流变仪之各种曲线之原理:1. S*粘弹曲线的原理:根据转子或转盘转动时,因胶料架桥作用所产生之扭矩变化曲线。
S*= S’2+S”2 δ=ab-ac2. S’弹性曲线的原理:S’=S* X cos δ,S’ 可得到相关之加硫条件参数。
3. S”粘性曲线的原理:S”=S* X sin δ ,S” 可得到相关之粘性参数。
粘性曲线可看出橡胶之加工性。
4. Loss Angle 动的损失角曲线的原理:δ=ab-ac5. tan δ粘弹性比值曲线:tan δ=S”/S’6. 上、下模温度曲线:测试进行中温度变化记录曲线。
7. 硫化速率曲线:架桥过程中相邻两点间之斜率值之曲线。
8.粘弹综合曲线:S*= S’2+S”2 二. 流变仪图形及数据之判读及运用:流变仪之标准硫化曲线如下:其中共分为三大区:1. 第一区为加工区:在此一时间内橡胶具有可塑性。
此段时间愈长愈易于加工,但产能将降低,扭力值愈低橡胶流动性愈好。
2. 第二区为硫化区:在此一时间内为架桥过程。
以相同的材料而言此段时间愈长,物性通常会较佳。
3. 第三区为物理性质区:此一区段可判读成品之物理性质。
由曲线中可得数据说明如下:S* S’ S” δ ab ac δ a c b 扭力時間 加工特性區 硫化區 物性質區1. 焦烧时间(TS – Time of Scorch):一般而言国人的习惯此数据取2,这个时间通常称之为加工安全时间,也就是超过此时间橡胶已架桥失去了流动性,这是衡量模内流动时间的尺度,在低温下,它是衡量加工性能的指数,它与门尼焦烧相似。
事实上,如果流变仪和门尼试验的温度相同时,流变仪的TS2和门尼的TS35有密切关系。
以TS2为例,其定义为最低扭力值加2个单位所对应的时间:MS2=ML+2 →此点所对应的时间(TS)2. 硫化时间(TC – Time of Curing):一般而言国人的习惯此数据取90,这个时间通常称之为最适加硫时间,也就是说当加硫至此一时间就可自模具中将成品取出,其定义为加硫至90%所需之时间,其计算公式为:MC90=(MH-ML)*90%+ML →此点所对应之时间(TC)3. 最低扭力值(ML – Min Torque):此数据可作为加工特性之参考。
橡胶流变仪及硫化曲线解读1.橡胶硫化测试仪,简称为硫变仪(也叫硫化仪)是指在橡胶硫化过程中连续测定胶料硫化性能的全部变化,并具有较高的测试精度的仪器,生产橡胶制品的厂家可以用它进行橡胶的均匀性、重现性、稳定性的测试。
并且进行橡胶配方设计和检测,目前主要应用于批量生产橡胶硫化特性的检测和管控。
2、流变仪的分类:2.1硫变仪根据其有无转子分为:有转子流变仪、无转子流变仪.2.2有转子流变仪及无转子流变仪的主要区别:2.2.1有转子流变仪测试时试样温度达到稳定所需要时间长;而无转子则较快。
2.2.2有转子的硫变仪转子与胶料产生的磨擦力也计入胶料剪切模量的数据中,而无转子硫变仪则避免此摩擦力的影响。
3、硫化曲线3.1实验原理从流变学的观点可以说,迄今为止,各种流变仪所采用的原理本质上是一致的,即模压在模腔内的试样连续的承受恒定的小振幅和低频率的正弦剪切变形,由测力传感器测定剪切应力,以转矩单位表示,即胶料的剪切模量,当试样规格、厚度、振幅角和实验温度一定时,所测定的剪切应力与交联点密度成正比关系,记录下的剪切应力—时间的曲线便是硫化曲线。
3.2.硫化曲线硫化曲线ML ——最低转矩,N •m (kgf •cm ) 硫化曲线MH ——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线,所达到的最高转矩N •m (kgf •cm )硫化曲线TS1——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.1 N •m (kgf •cm )时所对应的时间,MIN硫化曲线TS2——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.2 N •m (kgf •cm )时所对应的时间,MIN硫化曲线TC (x )——试样达到某一硫化程度所需要的时间,即试样转矩达到ML+X (MH-ML )时 所对应的时间,MIN (注:如X 取值0.5,即TC50,X 取.9,即TC90)3.4.硫检参数的意义:硫化曲线ML :表示胶料的流动性,ML 越低,流动性越好,反之,越差。
硫化曲线MH:表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度,一般MH 越低,硬度越低,MH越高,硬度越高。
硫化曲线TS2:表征胶料的操作安全性,TS2越短,表示胶料越容易发生死料,产品在生产时容易产生缺料不良。
反之,TS2越长,虽然操作安全性提高,但是产效会变低,成本会增加很多,故TS2对胶料的加工、配方设计具有很重要的意义。
硫化曲线TC90:主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,TC90过长表示硫化速度偏慢,会导致产品硬度低,产效低。
硫化仪功能橡胶硫化测试仪(简称硫化仪)用于分析、测定橡胶硫化过程的焦烧时间、正硫化时间、硫化速率、粘弹性模量以及硫化平坦期等性能指标,是国家规定用于研制新产品、研究胶料及检验产品质量的检测仪器。
生产橡胶制品的厂家可以用硫化仪进行制品重现性、稳定性的测试,并进行橡胶的设计和检测。
生产厂家可以在生产线上进行现场检测,掌握每一批、甚至每一时刻橡胶的硫化特性是否满足制品要求。
用来测定未硫化胶料的硫化特性,通过橡胶在模腔内往复振荡,对模腔的反作用转矩(力)得到一条转矩与时间的硫化曲线,科学地确定硫化的时间、温度、压力这三大要素,它们是最终决定产品质量的关键,也可测定混炼胶配合的物理性能。
原料、加工过程、制成品的质量管理:一透过硫化曲线可掌握橡胶在硫化过程中相关的特性。
从橡胶旳混炼圴勺度、加工性到制品的物性(如抗老化)等皆可由硫化曲线中判读出。
进一步达到橡胶质量的控制。
二硫化仪测得的硫化曲线广泛地用于原材料和的研究,为加工生产提供数据。
除此之外硫化仪还大量用于生产的质量控制、监督以及产品质量的鉴定。
1.研究开发新、新产品:(1)透过硫化仪,可取得橡胶在不同下所产生的曲线,进而就成本、产品的质量…等项目进行比较。
可有效缩短研发时程。
(2)可针对一种新的或一种新的原料的基本性能进行评价。
2.运用于产品的分级鉴定:例如天然橡胶可以根据硫化仪测定的标准的结果来做分级。
美国的联合炭黑公司把硫化曲线作为评判其炭黑质量的最佳方法,对其部分的产品只提供硫化曲线作为性能指标。
3.用硫化仪测定正硫化时间比用传统的办法(即用一组在不同硫化条件下硫化的试片作应力应变试验后绘图的办法)要迅速、方便、精确得多,而且用料也省,的确是一种多快好省的方法。
5.焦烧时间的应用可避免死胶的情形发生,也可评断之可操作性。
6.如轮胎这样的厚壁制品的硫化,不是等温过程,而且各部位的温度差别很大,利用硫化仿真器和温度过程控制的硫化仪就可以十分逼真地测定胶料在实际加热条件下的硫化过程,为确定生产加工提供有力的依据。
7.就成本而言:(1)研发的时程缩短,可大大的提升研发经费的效率,相对而言便是降低了研发的成本。
(2)原料、加工及制成品的质量管理,可提高原料的使用效率,减少胶料的浪费。
由于硫化仪的精确性和方便性,目前已成为现代橡胶厂生产过程离线(中间生产)质量控制的最有效的手段之一。
通常应力应变试验的相对误差在3%~4%,而硫化仪则达到1%~2%或者更低。
因此生产中各个批号的原材料或混炼胶的微小差别很容易被发现而起到质量控制的作用。
可见通过精密硫化仪测试的准确结果给予了生产时的重要技术依据,打破了单凭经验来保证质量的局面,从而避免了因避免了产品发生欠硫或过硫以及混炼不均匀的质量问题,造成返工,节约成本,并可提高生产效率。
完全有能力根据用户提供的工况条件要求,科学地制定,利用先进的检测设备来,确定硫化的工艺参数,确保产品的性能,满足用户对产品的质量要求。
二个定义:A、焦烧——胶料由于储存、运输、加工、以及周围环境的高温等原因,造成胶料出现早期硫化,使得胶料塑性下降、弹性增加,造成无法进行加工等的现象,称为焦烧。
焦烧时间越长,加工安全性越好。
B.硫化——橡胶分子在一定的条件下由单一的线性结构形成空间立体网状结构的过程。
1、焦烧时间Tsl、Ts2……:硫化时间T50、T90.…。
工程上,正硫化又称最宜硫化,意指橡胶制品的主要性能达到或接近最佳值的硫化状态。
正硫化时间是指橡胶制品达到正硫化状态所需的时间。
实际上,正硫化时间是个范围,而不是一个点,平坦期越长的橡胶物理性越好.工程上的正硫化时间与工艺上正硫化的T90又有区别,对于厚度较簿的制品,流变仪测定的工艺正硫化时间T90与制品的正硫化时间相同,对于较厚的制品(如轮胎),情况就有不同.正硫化的测定方法就是用专门仪器:利用硫变仪可以接测定焦烧时间(诱导期时间T10,近几年多采用Ts2来表示,意义与T10相同),工艺正硫化时间T90、及硫化速度.(另:发泡流变仅还可测出发泡时间T@Pc90、发泡压力,及发泡速率等).实验证实,流变仪测量结果与理论正硫化相一致.由于流变仪可测定一系列硫化特性,不必做许多硫化点的定伸应力试验,从而节省了人力物力.2、胶料及化学药品是否混炼均匀流变仪可提供混炼均匀图及胶料混均匀变异度,来检测胶料及化学药品是否混炼均匀.3、检验胶料是否有塑炼检验胶料未加入化学药品以前的均匀性、加工性。
4、缩短新产品开发时间、提早产品上市客户提供新样品,制定物性要求时,开发人员利用流变仪做各种实验,代替现场生产机器实验,可以提早开发新产品,节省成本。
5、当化学药品或胶料价格上涨时,利用流变仪修改制造,采用其他药品或低价位之胶料,满足原来之物性要求.又可以降低成本.混炼均匀度一、混炼均匀度的取样参考位置,一般依胶料的特性可定在ML点、MH点或者最大值等来做比对,一般常用的比较位置在ML点。
二、原理:方法是利用胶料的内部应变力是属于连续性延展力,并具备自然对数的变化特性,如果出现超出此对应的区域,则表示混炼的聚合物并未完全胶合,才产生切模效应,其变化的大小对应于扭矩的百分比,即为定义的混炼均匀度。
硫化仪的应用还包括1,看有没有素炼,就是没加促进剂等化学药品前人员有无把各种胶混合好,从T2前的焦烧曲线的重复性可以看出,重叠证明已经素炼。
2,看加工安全性,从焦烧曲线和焦烧时间对比判断,从而有效避免炼胶时死胶等问题3,看加工性,从ML,此值反应胶料流动性好坏,如胶料流动性过高或过低都不能进行再加工4,硫化速度的快慢,从T2-T90时段内的斜率5,看物理性质(老化性,力学性质等,如从T90以后的曲线,和MH值等进行分析);采用硫化曲线预测硫化胶的抗返原性(此法不适用硫化时不具有明显的交联饱和度即硫化曲线一直升高的胶料)测量时以弹性模量到达最大值时开始至下降5%或10%的时间来表示。
硫化平坦期越长,弹性模量到达最大值时开始至下降5%或10%的时间越长,抗返原性越好。
选择在180°下测定胶料的抗返原性是比较合理的。
此法可用于研究硫化后稳定剂的性能以及胶料耐热老化性能,6,看药品混炼有没均匀,从曲线的重复性7,用硫化仪来做品管,研发例如用标准胶生产,可以加入非合格胶料由原来的X%增加成Y%,看各种性能是否可以维持,从而节约生产成本,提高生产效率等8,分析某些化学剂,如加入不同碳黑,最终产品性质可能相同,但可从粘性曲线可能不同,从而知道了胶料已加入不同的化学剂9,其它还有SPC品管分析,可存取大量的试验各种数据,曲线,并对其进行分析统计,划分等级等等;及VCH胶料整体均匀度分析…………..10,tan&是描述胶料粘性模量与弹性模量关系的基本参数。
在硫化温度下弹性模量最低时,胶料还未起硫,只有粘性模量增大或弹性模量减小才能使tan&增大,因此,胶料在硫化温度下弹性模量最低时的tan&可以表征混炼胶的加工性能和分散性能。
对于同一,其值越大胶料的加工性能和分散性越好,对于同一,在相同的混炼工艺下,添加分散剂可使胶料在硫化温度下弹性模量最低时tan&值大幅度增大;硫化胶的生热和tan&呈线性关系,可以使用MH时的tan&预测胶料的生热。
4.1试验温度硫化既然是一种化学反应过程,无疑温度对反应速度是一个重要因素。
随着温度提高其诱导期缩短,硫化速度加快.当温度相当高时配方中原材料变量的信息受到掩盖.胶料硫化过程是一个在一定温度和压力作用下受力的过程。
如果温度或压力稍有变化,就会对测量的硫化曲线产生很大影响。
目前,压力一般较容易控制。
通过带有压力表的硫化仪就可以达到稳定的压力。
供给硫化仪的气压必须在任何时候都高于硫化仪所设定的额定气压。
而温度控制是各厂家一直强调的主要技术指标。
我厂硫化仪采用进口温控表,模腔温度波动≤±0.1℃,温度恢复时间≤2min。
4.2硫化仪的测量频率:大部分国内使用的硫化仪都采用100转/分钟的转动频率。
转动速度对硫化仪的影响主要是使得测量的过程加快。
相对于最早3转/分钟的设备来说,100转/分钟在测量时更加适用于高温快检等方面使用。
各种频率测量的硫化数据结果不同,但都可以用于橡胶硫化的检测。