膠料性能評價(jià)

1、加工性能測試加工性能測試強(qiáng)伸性能測試強(qiáng)伸性能測試使用性能測試使用性能測試近20年開始重視最早受到重視正在受到重視一、快速塑性計(jì)快速塑性計(jì)塑性值和塑性保持率1、又名華萊氏(Wallace)快速塑性計(jì)。2、是一種壓縮型塑性計(jì) 當(dāng)兩塊溫度為100的平行板，其中上壓板固定于移動(dòng)橫粱，下壓板為可移動(dòng)平行板，先將試樣壓縮為1毫米并保持15秒，使試樣溫度均勻達(dá)到規(guī)定溫度后，施加100牛頓的力值，15秒測量出兩塊平行板之間距離變化值，精確到0.01mm,該值表示、試樣的可壓縮性能即快速塑性值Po。 能在1分鐘內(nèi)完成試驗(yàn)，其結(jié)果稱為“快速可塑度值”。3、快速塑性計(jì)外觀：4、塑性值P0反映NR的可塑性， 塑性保持

2、率或稱抗氧指數(shù)PRI衡量NR的抗氧 化性能： Pt試樣老化30min后快速塑性值； Po試樣老化前快速塑性值。100PPPRIot二、門尼粘度測試 門尼粘度計(jì)（圓盤剪切粘度計(jì)）屬轉(zhuǎn)動(dòng)型塑性計(jì) 由轉(zhuǎn)子、模腔、加熱控溫裝置和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)組成。 試驗(yàn)原理： 在試驗(yàn)過程中，保持恒定的溫度和壓力，圓盤形轉(zhuǎn)子以恒定速率（一般為2.00r/min）在充滿橡膠的圓柱形模腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，橡膠在轉(zhuǎn)子的表面和模腔內(nèi)壁之間發(fā)生剪切作用。測定橡膠對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所施加的轉(zhuǎn)矩，作為橡膠生膠或膠料的粘度值門尼粘度值。 二、門尼粘度測試二、門尼粘度測試二、門尼粘度應(yīng)用 門尼粘度計(jì)的主要用途是表征生膠的質(zhì)量以及生膠和膠料的加工性能 門尼粘

3、度值與天然橡膠和丁苯橡膠的分子量分布具有相關(guān)性，它可比較不同等級(jí)生膠在混煉和塑煉時(shí)的特性 門尼粘度計(jì)也用于對膠料的焦燒時(shí)間和硫化速度進(jìn)行評價(jià)，但現(xiàn)在已逐步被硫化儀所取代 生膠彈性-應(yīng)力松弛ML100（1+4+2）三、焦燒時(shí)間 焦燒時(shí)間是在特定溫度(或熱歷程)下膠料開始交聯(lián)所需的時(shí)間。膠料在工廠加工的過程中由于暴露于給定的熱歷程而達(dá)到焦燒點(diǎn)后，膠料就不能在煉膠機(jī)、擠出機(jī)、壓延機(jī)等上繼續(xù)加工。因此，焦燒時(shí)間測量對于一個(gè)給定的橡膠膠料可否在特定的操作條件下加工是非常重要的。四、硫化特性 Moving Die Rheometer （動(dòng)模式流變儀）簡稱MDR 結(jié)構(gòu)原理：將兩個(gè)平截頭圓錐體相對，組成一個(gè)準(zhǔn)

4、封閉模腔（在兩半模腔之間只留一個(gè)很小的縫隙）。下模腔以一個(gè)設(shè)定的角度振蕩，對橡膠試樣施加一個(gè)均勻的剪切，橡膠中產(chǎn)生的剪切應(yīng)力再作用于上模腔。用傳感器并通過電子放大處理后得出常規(guī)的硫化曲線（轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的關(guān)系曲線）。 MDR不使用轉(zhuǎn)子，試樣截面較薄，試樣中的溫度均勻程度要比ODR好?？砂丫€性剪切型硫化儀的傳熱快和振蕩圓盤式硫化儀的良好的重現(xiàn)性結(jié)合起來： 對實(shí)際的質(zhì)量差別更加敏感， 能測量膠樣的動(dòng)態(tài)性能（ODR無法測量） 更快速的溫度恢復(fù)，能在較短的時(shí)間內(nèi)提供硫化信息四、硫化特性四、硫化特性 相關(guān)概念：正硫化時(shí)間、硫化速度、硫化平坦期、過硫等 硫化速度是橡膠膠料在特定的硫化溫度或熱歷程下模量(交聯(lián)密

5、度)增大的速率。 硫化時(shí)間是指在特定的硫化溫度或熱歷程下達(dá)到特定狀態(tài)所需要的時(shí)間。 Tx=（MH-ML)*X%+ML所對應(yīng)的時(shí)間 硫化曲線的平坦性可以表征硫化膠抗返原性的大小，即硫化膠的老化性能 膠料的抗返原性一般以彈性模量到達(dá)最大值后下降5的時(shí)間長短來表示，時(shí)間越長表示其抗返原性能越好。四、硫化特性 四、硫化特性0.002200.002250.002300.002350.002400.002450.00.51.01.52.02.53.0ln tc901/TEa=95369.22JActivation Energy (Ea) calculation on Compound XArrhenius

6、 Equation(阿列紐斯公式）： K：硫化反應(yīng)速度A：常數(shù)Ea：化學(xué)反應(yīng)活化能（KJ/mol）R：氣體常數(shù)（0.008314KJ/(mole*K)T：化學(xué)反應(yīng)溫度，0K 反應(yīng)速度常數(shù)K可用正硫化時(shí)間的倒數(shù)予以表征，將方程 兩邊取對數(shù)：T(degree C )140150160170180Tc90（min）15.458.134.262.41.44五、橡膠加工分析儀（RPA) Rubber Process Analyser（橡膠加工性能分析儀）簡稱RPA 結(jié)構(gòu)原理： RPA可以視作是在MDR的基礎(chǔ)上，通過增強(qiáng)溫度控制與調(diào)節(jié)功能，增大可擺動(dòng)的幅度，拓寬擺動(dòng)的頻率范圍設(shè)計(jì)形成的動(dòng)態(tài)機(jī)械流變測試儀

7、用于測量硫化前、硫化中和硫化后的生膠、母煉膠和最終混合料，在一個(gè)寬廣的溫度、應(yīng)變和頻率范圍內(nèi)的流變性能和動(dòng)態(tài)機(jī)械性能五、橡膠加工分析儀（RPA)RPA實(shí)際上是綜合并擴(kuò)展了門尼粘度計(jì)、硫化儀和硫化模擬儀功能的一種多功能試驗(yàn)分析儀器RPA與MDR相比有以下方面的變化：在溫度控制方面在擺動(dòng)幅度方面在剪切速率方面在振蕩頻率方面五、橡膠加工分析儀（RPA)五、橡膠加工分析儀（RPA) RPA監(jiān)測天然膠加工性能五、橡膠加工分析儀（RPA) RPA檢測炭黑分散度0123456789100200300400500600700GCondition 5 4 3 2 1CBDI= Gt/G04 3 2 5 1五、橡

8、膠加工分析儀（RPA) CBDI應(yīng)用原理： 研究表明，補(bǔ)強(qiáng)炭黑濃度過高時(shí)，炭黑粒子之間會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為在小應(yīng)變（1%）時(shí)膠料的模量比較高；當(dāng)被施加一個(gè)大應(yīng)變時(shí)（50%），這種交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，模量會(huì)瞬間減?。划?dāng)撤銷大應(yīng)變時(shí)，隨著時(shí)間的延長，破壞的炭黑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又可以部分復(fù)原，表現(xiàn)為膠量模量有所回升，回升的程度跟炭黑的分散性相關(guān)，炭黑分散越好，模量回升的愈多，炭黑分散越差，模量回升的越小。五、橡膠加工分析儀（RPA) RPA 測試膠料Payne Effect0.1110100200300400500600700800GStrain% SSA 7 6 5 4 3 2 1Panye效應(yīng)是在

9、小振幅循環(huán)載荷條件下產(chǎn)生的，表示的是橡膠粘彈儲(chǔ)存模量對所施加應(yīng)力振幅的依賴性。應(yīng)力振幅在大約0.1%以上時(shí)，儲(chǔ)存模量會(huì)隨著振幅的增加而迅速下降；在應(yīng)力振幅足夠大（大概20%）時(shí)，儲(chǔ)存模量達(dá)到一個(gè)下限值；在儲(chǔ)存模量降低的區(qū)域，損失模量出現(xiàn)最大值。五、橡膠加工分析儀（RPA)RPA測試膠料tanD與膠料擠出口型膨脹之間的相關(guān)性六、炭黑分散性 目前國內(nèi)外橡膠行業(yè)普遍采用的一種快速測定炭黑分散度的方法 國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11345橡膠炭黑/炭黑-二氧化硅復(fù)合填料分散的評估快速比較法所推薦的方法， 測試原理：測試原理： 根據(jù)菲利浦（ PHILIP ）十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)照片； 采用Person提出的Dispergra

10、ter分割視場顯微鏡技術(shù)； 對混煉膠混煉膠或硫化膠硫化膠中炭黑的分散情況進(jìn)行快速的測定。六、炭黑分散性標(biāo)準(zhǔn)圖片六、炭黑分散性分散等級(jí)分級(jí)情況（級(jí)）分散情況分類91087563412很好好可接受不確定差很差強(qiáng)伸性能測試一、膠料強(qiáng)伸性能1、拉伸強(qiáng)度：試樣拉伸至斷裂時(shí)的最大拉伸 應(yīng)力一、膠料強(qiáng)伸性能2、定伸應(yīng)力： 拉伸試樣時(shí)，試樣工作部分（標(biāo)距）拉伸至給定伸長時(shí)的拉伸應(yīng)力。 一般測定伸長為100%、200%、300%、 500%時(shí)的定伸應(yīng)力。其計(jì)算公式和單位與拉伸強(qiáng)度相同。3、扯斷伸長率：試樣扯斷時(shí)伸長部分與原長之比的百分?jǐn)?shù)。一、膠料強(qiáng)伸性能4、扯斷永久變形：試樣拉伸至斷裂后，標(biāo)距伸長變形不可恢復(fù)的

11、長度與原長之比的百分?jǐn)?shù)。5、撕裂強(qiáng)度：撕裂強(qiáng)度是試樣被撕裂時(shí)單位厚度所承受的負(fù)荷。二、橡膠與骨架材料粘合性能1、剝離性能；2、鋼簾線粘合抽出；3、尼龍簾線H抽出使用性能測試一、硬度1、橡膠硬度試驗(yàn)是測定橡膠試樣在外力作用下，抵 抗外力壓入的能力。2、硬度分類： a、邵氏硬度（A型、D型、AO型）；b、國際硬度；c、微型硬度。3、邵A硬度定義： F=550mN+75HA。4、微型硬度壓針尺寸：直徑0.16mm，高度0.5mm，圓柱形。 壓足尺寸：外徑：4mm，內(nèi)徑：1.6mm。 微型彈簧荷重：22mN 2.24gf/0點(diǎn)，332mN 33.85gf/100點(diǎn)。一、硬度二、疲勞 疲勞試驗(yàn)就是在實(shí)驗(yàn)

12、室模擬橡膠制品在使用過程中的主要使用條件，從而定量的測出該制品的耐疲勞性能。疲勞試驗(yàn)結(jié)果常以疲勞壽命表征。疲勞的幾種形式：1、屈撓龜裂試驗(yàn) 測定橡膠在多次曲撓而產(chǎn)生裂口時(shí)的屈撓次數(shù)或一定屈撓次數(shù)的裂口級(jí)別。2、壓縮疲勞： 以一定頻率和預(yù)加載反復(fù)壓縮試樣，測量其溫度上升和形變變化。3、拉伸疲勞：恒應(yīng)力、恒應(yīng)變控制。三、磨耗性能橡膠表面受到磨擦力的作用而使橡膠表面發(fā)生磨損脫落的現(xiàn)象磨耗的三種形式：1、磨損摩擦面上的尖銳粒子不斷切割、扯斷橡膠表面層。2、卷曲-橡膠與光滑表面接觸時(shí)，磨擦力使橡膠撕裂成小片成卷脫落。3、疲勞-在周期應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面疲勞而帶來的磨損。三、磨耗性能三、磨耗性能_Lab磨耗

13、測試LAT-1001、測試原理： 將橡膠試樣以設(shè)定的負(fù)荷、傾角在轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦盤上運(yùn)行一定的時(shí)間后稱其質(zhì)量損失（即磨耗量）。 通過對摩擦盤的速度和類型，橡膠圈試樣的負(fù)荷、傾角等條件在很大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，模擬輪胎與地面的相對運(yùn)動(dòng)行為。 還可以通過水泵向橡膠圈及摩擦盤噴循環(huán)水，測量其側(cè)向力，表征橡膠試樣的抗滑性能.2、測試結(jié)果： 不同路面磨耗，干路面、濕路面、冰路面力學(xué)性能（friction、side force、RR）。四、老化性能測試人工天候老化試驗(yàn)熱空氣老化試驗(yàn)紫外線老化試驗(yàn)鹽水老化試驗(yàn)濕熱老化試驗(yàn)臭氧老化試驗(yàn)蒸汽老化試驗(yàn)五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA1、DMA設(shè)備結(jié)構(gòu)五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA2、測

14、試的目的：測定材料在一定條件（溫度、頻率、應(yīng)力或應(yīng)變水平、氣氛與濕度等）下的剛度與阻尼。 測定材料的剛度與阻尼隨溫度、頻率或時(shí)間的變化，獲得與 材料的結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)、加工與應(yīng)用有關(guān)的特征參數(shù)?？色@得材料的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量、損耗模量和損耗正切角；前者反映材料的剛度，后兩者反映材料的阻尼特性。從DMA溫度譜，可獲得一系列特征溫度，如Tg、Tm、Tf 等。這些特征溫度具有重要的實(shí)用意義。利用時(shí)-溫疊加原理，可以從有限頻段內(nèi)不同溫度下的DMA頻率譜組合成頻率跨越十幾個(gè)數(shù)量級(jí)范圍的主曲線。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA3、測試原理： 動(dòng)態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)是一種工作在強(qiáng)迫振蕩的非共振法。首先對被測樣品施加一個(gè)靜態(tài)力，然

15、后疊加一個(gè)頻率范圍為0.001100Hz的正弦波（周期性應(yīng)力）的機(jī)械信號(hào)激勵(lì)。對于純彈性材料（如，不銹鋼彈簧），試樣的響應(yīng)總是一個(gè)不變的與外部激勵(lì)同相位的（0）動(dòng)態(tài)形變。而黏性材料呈現(xiàn)一個(gè)時(shí)間滯后于外部激勵(lì)的響應(yīng)，可以看到此時(shí)相移角為90（90）。 大多數(shù)材料呈現(xiàn)出彈性和粘性行為的混合。因而試樣的響應(yīng)與激勵(lì)之間的相位角是最感興趣的。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMAAmplitudetimeForce-amplitudeStrain-amplitudePhase-shift between force and elongation is a measured quantity Force and str

16、ain amplitudes are measured quantitiesThe Principle of DMTSGabo Qualimeter Testanlagen GmbHEEmetalE* polymermeltoiltan Formulae :E* = E + i E(E*)2 = (E)2 +(E)2tan = E / EViscoelastic Properties in the Complex Plane Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA 復(fù)合模量E* 包含兩個(gè)成分，實(shí)部 E（儲(chǔ)能模量）描述材料的彈性性質(zhì)，虛部 E”對

17、應(yīng)于消耗在試樣內(nèi)部的能量損耗。比率 E”/E在幾何意義上描述試樣的響應(yīng)與激勵(lì)之間的相移。金屬彈簧對于 E*僅貢獻(xiàn)彈性成分，而油僅貢獻(xiàn)粘黏性成分。大多數(shù)聚合物呈現(xiàn)這兩種性質(zhì)的混合，即粘彈性。 E(G)代表儲(chǔ)能模量或者E*的實(shí)部，而E”(G”)代表損耗模量或者E*的虛部。 上圖顯示了不同材料的粘彈性表征。金屬的特征是低損耗模量，而聚合物的損耗模量值要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，流體和熔體的特征是高損耗模量，低儲(chǔ)能模量。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA4、DMA試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?應(yīng)變掃描 頻率掃描 溫度掃描 溫度頻率掃描 松弛和蠕變 時(shí)間掃描五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA應(yīng)變掃描試驗(yàn)方式：定溫度，定頻率，定靜態(tài)加載，動(dòng)態(tài)應(yīng)變從

18、小到大變化五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA頻率掃描試驗(yàn)方式：定溫度，定形變，頻率在變化。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA溫度掃描試驗(yàn)方式：定變形、定頻率、溫度在變化。在在溫度掃溫度掃描中描中TG的計(jì)的計(jì)算方法算方法？五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA在動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析中，有三種定義玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的方法。第一種時(shí)切線法，將儲(chǔ)能模量曲線上折點(diǎn)所對應(yīng)的溫度定義為Tg；第二種是將損耗模量峰所對應(yīng)的溫度定義為Tg；第三種是將Tan峰所對應(yīng)的溫度定義為Tg。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA溫度頻率溫度頻率掃描試驗(yàn)掃描試驗(yàn)方式：方式：定形變，定形變，溫度溫度和頻和頻率都在變率都在變化化。備注：只備注：只有此試驗(yàn)有此試驗(yàn)?zāi)Ｊ娇梢阅Ｊ娇梢赞D(zhuǎn)換成主轉(zhuǎn)換成主曲線。曲線。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA試驗(yàn)方式：試驗(yàn)方式：a、應(yīng)力松弛：、應(yīng)力松弛：在一定的溫度在一定的溫度和一定的加載和一定的加載形變下，考察形變下，考察應(yīng)力隨時(shí)間的應(yīng)力隨時(shí)間的變化關(guān)系。變化關(guān)系。b、蠕變就是、蠕變就是在一定的溫度在一定的溫度和一定的應(yīng)力和一定的應(yīng)力作用下，考察作用下，考察形變隨時(shí)間的形變隨時(shí)間的變化關(guān)系。變化關(guān)系。五、動(dòng)態(tài)性能測試_DMA5、DMA測試在輪胎行業(yè)應(yīng)用 硫化橡膠等彈性體有兩個(gè)突出的特性：彈性和粘性。 彈性彈性有利于輪胎承受周期性形變后保持形狀，儲(chǔ)存和釋放周期性形變中輸入的能量，降低滾動(dòng)阻力，進(jìn)而提高燃油經(jīng)濟(jì)效率，降低生熱、改善屈撓龜裂性等。