北京化工大学高分子材料科学与工程橡胶课程设计实验及说明书

北京化工大学高分子材料科学与工程专业橡胶课程设计实验及说明书学生姓名学号实验同组人实验时间09/12/29-10/1/08配方指导老师炼胶指导老师橡胶课程设计实验报告及说明书-2-目录一、实验部分………………………………………………………（3）（1实验1橡胶的混炼…………………………………………………（3）（2实验2橡胶的塑炼………………………………………………（4）（3）实验3硫化特性实验………………………………………………（5）（4）实验4门尼粘度实验………………………………………………（6）（5）实验5硫化工艺实验………………………………………………（7）（6）实验6拉伸性能测试………………………………………………（8）（7）实验7撕裂强度测试………………………………………………（11）（8）实验8回弹性能测试………………………………………………（12）（9）实验9硬度测定……………………………………………………（13）（10）实验10密度测定…………………………………………………（14）（11）实验11热空气老化实验………………………………………（15）二、实验总结……………………………………………………（17）三、试验配方及设计说明…………………………………………（18）橡胶课程设计实验报告及说明书-3-实验1：橡胶的塑炼一、【实验目的】塑炼实验的目的：在橡胶加工过程中，生胶的可塑性是有一定要求的，有些生胶很硬，可塑性很差，不能满足加工要求。为了满足加工要求，必须进行塑炼，以提高可塑度，使配合剂易于混入，便于压延，压出，经过塑炼的生胶混炼时与活性填充剂，硫化促进剂等发生化学反应，对硫化速度和凝胶生成量也产生一定影响，另外，胶经过塑炼，质地均一，对硫化胶的物理机械性能也有所改善，所以塑炼是橡胶加工的基础工艺之一。二、【实验原理】塑炼机理：低温塑炼即机械塑炼，生胶在开放式炼胶机的辊筒上，直接受到机械力的反复作用，庞大的橡胶分子在剪切力的作用下，沿着流动方向伸展，使橡胶分子链上产生局部应力集中，致使分子链断裂，断裂的分子链形成了活性游离基，活性游离基与周围的氧或其他游离基接受体结合而稳定，形成了较短的分子，所以可塑度也就增加了。即R－R→2R●R●+O2→ROO●机械塑炼中，生胶随温度降低而粘度增大，剪切力大，分子断裂作用增强，可塑增加较快，所以一般低辊温下塑炼。三、【实验结果】经过塑炼，胶料的可塑度提高，改善了加工性能，为下一步的加入小药，炭黑，硫磺等配合剂打下了基础。四、【实验结果分析】影响开炼机塑炼的因素：1)辊温：温度越低，塑炼效果越好；2)辊距：辊距越小，苏联效果越好；3)苏联时间：塑炼初期可塑度随时间越长而增加，到达一定值后下降；4)容量：装胶容量越大，造成散热困难，影响塑炼效果；5)其他影响因素：速比，辊速，塑解剂等。橡胶课程设计实验报告及说明书-4-实验2：高分子材料的混炼一、【实验目的】混炼的实验目的：为了使各种橡胶制品能符合使用性能的要求，改善加工工艺性能，节约生胶，降低成本，必须在生胶中加入各种配合剂，在炼胶机上将各种配合剂加入生胶中制成混炼胶的过程称为混炼。混炼时制品的性能和成品质量及进一步加工有重要影响，所以，混炼是橡胶加工过程中的重要工序。二、【实验原理】混炼原理：胶料的混炼可以用开炼或密炼机进行，本实验中用开炼机。在开炼机上，胶料通过辊筒受到剪切力和压缩作用，使配合剂与胶料在周围面上配合，在纵深方向的混合作用小，通过必要的切割翻炼，使死尽中的胶料轮番地被带到堆积叫顶部，进入活层，这样配合剂均匀分散在生胶中达到了混合的目的。三、【实验结果】通过一定的加料顺序和适当的工艺条件，得到表面较光滑，宏观上观察配合均匀的混炼胶，但表面有些细小的颗粒。四、【实验分析】影响开练的因素有：橡胶的包辊性、装置容量、辊距、辊温、辊速、加料顺序、和翻炼方法等。实验过程中，加料顺序为：塑炼胶→ZnO，硬脂酸→促进剂，防老剂→炭黑→机油→硫磺。合理的加料顺序是影响混炼质量的重要因素。混炼过程中，充分地翻炼也是影响混炼质量的因素之一，主要用八把刀法、打卷法和大三角包法来提高混炼效果。混炼胶表面的小颗粒可能是混炼时未能排除的气泡或某种配合剂颗粒分散不均匀所致，若是气泡，可通过硫化时加压排气除去，因为混炼程度较大，所以后者的可能性应该不大。橡胶课程设计实验报告及说明书-5-实验3：硫化特性实验一、【实验目的】1.深刻的理解橡胶的硫化特性及其意义；2.熟悉橡胶硫化仪的结构和工作原理；3.熟练操作硫化仪和准确处理硫化曲线；二、【实验原理】硫化使橡胶有塑性物质变成弹性物质，硫化胶性能随硫化的时间长短有很大变化，硫化时间是表征橡胶硫化程度的标志。正硫化时胶制品的各种物理和机械性能达到最佳值。用盘式硫化仪通过测定胶料转矩的大小反应胶料的交联密度，硫化仪记录装置绘出的曲线是与剪切模量G成正比关系的转矩随时间变化的硫化曲线，则得到T90，即得硫化时间。三、【原始数据】实验温度：144℃最大转矩（N·m）：36.72最小转矩（N·m）：2.94Ts1(m·s)：2：10Ts2(m·s)：2：20T10(m·s)：2：29T50(m·s)：3：01T90(m·s)：4：40四、【数据处理方法及实验结果】由硫化仪的数据处理系统根据硫化曲线自动处理得到正硫化时间T90，也就是得到了硫化时间4’40’’，取5min。硫化时间较短，可能的原因有：1、促进剂及活化剂的分散较好，加入的量较多，很好的起到了促进硫化交联的作用。2、也可能是混炼时硫磺分散的不好，产生团聚，在较小的胶料比重中存在硫磺，致使硫化过程很快的结束。3、也可能是混炼的时间过长，使橡胶分子链断裂严重，使得塑性较大。具体的原因待进一步测定各物理性机械性能后分析。五、【实验误差分析】实验的影响因数：(1).温度控制公差对测试结果的影响：温度对硫化过程有很大的影响，随温度增加，硫化时间缩短，所以在控制温度应在一定的公差范围内。(2).转子是否预热的影响：转子预热，胶料受热均匀。(3).转子摆动角的影响：摆动角度增大，会引起试样与转盘间打滑，造成试样的破裂。(4).转子振动频率的影响：硫化曲线最小转矩随振荡频率增加而提高，而最大转矩却不变。(5)模腔压强大小的影响。(6)转子污染的影响：转子和模腔的脏污容易引起打滑，使测定的硫化曲线转矩较小。橡胶课程设计实验报告及说明书-6-实验4门尼黏度试验一、【实验目的】1.深刻理解门尼黏度的物理意义和重要性；2.了解测定门尼黏度的仪器结构和工作原理；3.熟练操作门尼黏度测定仪。二、【实验原理】门尼黏度实验是用转动的方法来测定生胶.未硫化胶流动性的一种方法。在特定的条件呀（温度.时间.压力.旋转速度），使充满胶料的模腔中的转子转动。测定经过一定时间其所需的转动力矩（即胶料对转动的转子产生的剪切阻力矩，并将此力矩定义为门尼黏度）。三、【原始数据】在100℃，预热1min,加热4min的条件下，得到ML℃10041为5.02四、【实验结果及分析】实验得该未硫化胶的门尼黏度为5.02实验得影响因素：（1）炼胶工艺的影响：塑炼及混炼对门尼黏度有较大的影响，薄通次数多，混炼时间长，分子量越低，黏度越低；（2）实验预热时间的影响：随着预热时间的增加，其黏度值有下降趋势；（3）停放时间的影响；（4）试验温度的影响：试验温度上升，黏度下降；（5）转子的直径，该实验中用大转子；（6）转子新旧程度的影响：转子经长期使用后，黏度值偏低。橡胶课程设计实验报告及说明书-7-实验5橡胶的硫化工艺实验一、【实验目的】硫化实验的目的：硫化就是在一定温度、压力和时间的条件下，混炼胶的橡胶分子进行交联的过程。在硫化过程中，混炼胶由链状分子变成立体网状结构分子，原来的塑性消失，而弹性增加了，其他物理机械性能和化学性能也提高了。硫化是橡胶制品的加工的最后一道工序，对制品的质量影响很大。二、【实验原理】硫化的原理：本实验采用平板硫化机热硫化橡胶，原理为将含有硫磺的橡胶，借助加热、加压的作用，使橡胶发生物理化学变化，从而达到提高胶料的物理机械性能和化学性能的目的。三、【原始数据】平板硫化机上设定硫化温度145℃，硫化时间5min，硫化压力250kN。进行硫化，得到两个拉伸试样的硫化胶片，一个撕裂试样的硫化胶片，两个测回弹性的圆柱体试样。注意：拉伸试片剪切方向与压延方向一致，撕裂试片剪片方向垂直于压延方向，圆形试片把胶料剪成圆形胶片。四、【实验结果】得到性能测试所需的两个拉伸片、一个撕裂片、两个圆柱样五、【实验分析】影响硫化的主要因素是温度、时间和压力，另外混炼胶需停放至少2h后才可以硫化，根据不同胶种的松弛时间而定。硫化胶停放8h后测其各项性能。橡胶课程设计实验报告及说明书-8-实验6硫化胶拉伸性能测试一、【实验目的】任何橡胶制品都是在一定外力条件下使用，因而要求橡胶应有一定的物理机械性，而性能为明显为拉伸性能，在进行成品质量检验，设计橡胶配方。确定工艺条件等时，一般均需经过拉伸性能予以鉴定，拉伸性能是橡胶重要常规项目之一。1.测定橡胶的拉伸强度2.测定所得橡胶制品的300%定伸强度3.测定所得橡胶的伸长率4.测定所得硫化胶的扯断永久变形5.二、【实验原理】利用橡胶拉力机，在一定的温度和湿度下，测试其各项拉伸性能。1、拉伸强度根据国家标准，将硫化好的拉伸片裁成6mm的哑铃型拉伸样条，夹在拉力机上的夹具上，沿纵轴方向拉伸至样条断裂时记录的值即为断裂时样条所承受的载荷P(kg)再除以其横截面积A=b×d（mm2），则的拉伸强度APAF10[MPa]2、300%定伸强度定伸强度是表征橡胶在一定伸长率的强度。300%定伸兄弟即的为橡胶变形达到的3倍长度时即3×25mm=75mm时测得的强度][%300%300MPaAP在1和2中计算强度时均取A为初始裁面积，实际面积在拉伸过程中是一直的3、断裂伸长率断裂时伸长的长度L-0L原始长度0L之比的百分数来表示%10000LLL断在实验时，拉力机上跟踪器之间最终的读数间距离即为L-0L，而0L一试样标线间距离为25mm，所以即为记录读数×4（%）。4、扯断永久变形断裂的试样放置3min后将断口对起来测得的标线距离为L’,则扯断永久变形即%100'00LLL三、【原始数据】用标准哑铃型刀具（宽度为6mm）裁5个拉伸试样，夹在拉力机两夹具间，以500mm/m的拉伸速度，得下表橡胶课程设计实验报告及说明书-9-四、【数据处理】1、拉伸强度APAF10[MPa]δ1=（15.0×10）/（2.021×6）=12.37MPaδ2=（14.2×10）/（2.003×6）=11.82MPaδ3=（16.0×10）/（1.998×6）=13.35MPaδ4=（15.2×10）/（1.987×6）=12.75MPaδ5=（15.7×10）/（2.033×6）=12.87MPa取中值得拉伸强度δ=12.63MPa2、300%定伸强度][%300%300MPaAPδ1=（8.2×10）/（2.021×6）=6.76MPaδ2=（8.9×10）/（2.003×6）=7.40MPaδ3=（10.0×10）/（1.998×6）=8.34MPaδ4=（7.6×10）/（1.987×6）=6.37MPaδ5=（7.8×10）/（2.033×6）=6.39MPa取中值得300%定伸强度δ=7.06MPa3、断裂伸长率%10000LLL断1断=(131-25)/25=424%2断=(120-25)/25=380%3断=(101-25)/25=304%4断=(122-25)/25=388%5断=(117-25)/25=368%取中值得橡胶的断裂伸长率为372.8%试样序号12345试样厚度d/mm2.0212.0031.9981.9872.033最大破坏载荷P/kg15.014.216.015.215.7断裂伸长d´/mm131.0120.0101．0122.0117.0300%定伸强度P/Kg8.28.910.07.67.8扯断永久