橡胶硫化实验报告
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实验五橡胶的硫化工艺一.实验目的1、掌握硫化的本质和影响硫化的因素。
2、掌握硫化条件的确定和实施方法。
3、掌握平板硫化机的操作方法。
4、了解硫化设备之一平板硫化机的结构。
二、硫化设备及实验原理图5-1 平板硫化机硫化是在一定温度、时间和压力下,混炼胶的线型大分子进行交联,形成三维网状结构的过程。
硫化使橡胶的塑性降低,弹性增加,抵抗外力变形的能力大大增加,并提高了其他物理和化学性能,使橡胶成为具有使用价值的工程材料。
硫化是橡胶制品加工的最后一个工序。
硫化的好坏对硫化胶的性能影响很大,因此,应严格掌握硫化条件。
1.硫化机两热板加压面应相互平行。
2.热板采用蒸汽加热或电加热。
3.平板在整个硫化过程中,在模具型腔面积上施加的压强不低于3.5MPa。
4.无论使用何种型号的热板,整个模具面积上的温度分布应该均匀。
同一热板内各点间及各点与中心点间的温差最大不超过1℃;相邻二板间其对应位置点的温差不超过1℃。
在热板中心处的最大温差不超过±0.5℃。
技术规格最大关闭压力200吨柱塞最大行程250毫米平板面积503毫米×508毫米工作层数两层总加热功率27千瓦三、硫化实验的操作1、胶料的准备混炼后的胶片应按GB/T 2941-2006规定停放2—24小时,方可裁片进行硫化。
其裁片的方法如下:(1)片状(拉力等试验用)或条状试样用剪刀在胶料上裁片,试片的宽度方向与胶料的压延方向要一致。
胶料的体积应稍大于模具的容积其重量用天平称量,胶坯的质量按照以下方法计算:胶坯质量(g)=模腔容积(cm3)×胶料密度(g/cm3)×(1.05~1.10)为保证模压硫化时有充足的胶量,胶料的实际用量比计算的量再增加(5~10)%。
裁好后在胶坯边上贴好编号及硫化条件的标签。
(2)园柱试样取2毫米左右的胶片,以试样的高度(略大于)为宽度,按压延垂直方向裁成胶条,将其卷成园柱体,且柱体要卷的紧密,不能有间隙,柱体体积要稍小于模腔,高度要高于模腔。
橡胶的配方设计实验报告引言橡胶作为一种重要的材料,在工业生产和日常生活中被广泛应用。
为了满足不同应用场合对橡胶材料性能的要求,需要合理设计橡胶的配方。
本实验旨在探究橡胶的配方对橡胶性能的影响,通过变化不同配方的比例,寻找适合特定应用的橡胶配方。
材料和方法材料本实验所使用的材料有:1. 橡胶基材2. 添加剂(硫化剂、促进剂、填充剂等)3. 溶剂方法1. 橡胶基材和添加剂按照一定比例混合。
2. 将混合物放入橡胶研磨机中进行研磨,以使橡胶和添加剂均匀混合。
3. 将混合物连续过筛3次,以确保颗粒大小均匀。
4. 将混合物压制成固体板材。
5. 将板材切割成标准试样。
结果与讨论实验一:不同硫化剂用量对橡胶硬度的影响在本实验中,固定其他配方参数,仅改变硫化剂的用量,测量了制备的橡胶试样的硬度。
硫化剂用量(phr)橡胶硬度(Shore A)0 602 654 706 75从实验结果可以看出,硫化剂用量增加,试样的硬度也相应增加。
这是因为硫化剂与橡胶基材发生反应生成交联结构,提高了橡胶的硬度。
实验二:不同填充剂用量对橡胶强度的影响在本实验中,固定其他配方参数,仅改变填充剂的用量,测量了制备的橡胶试样的抗张强度。
填充剂用量(phr)橡胶抗张强度(MPa)0 1050 12100 15150 18从实验结果可以看出,填充剂用量增加,试样的抗张强度也相应增加。
这是因为填充剂可以增加橡胶的刚性,进而提高橡胶的强度。
实验三:不同促进剂用量对橡胶耐热性的影响在本实验中,固定其他配方参数,仅改变促进剂的用量,测量了制备的橡胶试样在高温下的残余压缩变形率。
促进剂用量(phr)残余压缩变形率(%)0 205 1510 1015 5从实验结果可以看出,促进剂用量增加,试样的残余压缩变形率减小。
这是因为促进剂能够提高橡胶的耐热性,减少在高温下的变形。
结论通过以上实验,我们可以得出以下结论:1. 硫化剂用量的增加会使橡胶的硬度增加。
2. 填充剂用量的增加会使橡胶的抗张强度增加。
实验10 硫化特性实验一、实验目的1.深刻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、实验原理橡胶硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一。
硫化是橡胶的物理化学变化的过程,其中主要是化学反应,经历着一系列复杂的化学交联过程。
硫化结果,使未硫化胶变成硫化胶,导致橡胶由塑性物质变成弹性物质,具有良好的物理机械性能和化学性能,成为工业上有使用价值的材料。
硫化胶性能随硫化时间的长短有很大变化,一般规律是:抗张强度、抗撕裂强度首先随硫化时间增加而上升,当增至一定值后逐渐下降,伸长率、生热、变形随硫化时间增加而减少;硬度、弹性、定伸随硫化时间增加而增至某一定值。
由此可见,硫化时间是表征橡胶硫化程度的标志,硫化时间的选取,决定了硫化胶性能的好坏。
图1 典型的硫化曲线典型的硫化曲线见图1。
图中C点以前的转矩变化是由硫化和老化综合作用的结果。
C 点以后的变化仅是老化过程引起的,老化过程是断裂和交联的竞争过程,当断裂占优势时,转矩达到最大值后,又开始沿CH下降,产生所谓的范原现象;当交联占优势时,则转矩沿CD上升;如果断裂和交联相当,则曲线沿CG延伸。
正硫化,通常是指橡胶制品的各种物理机械性能达到最佳值的硫化状态。
(即综合了各项性能选定的)理论正硫化时间,则是达到正硫化状态所需的时间。
欠硫或过硫,橡胶物理机械性能都显得较差。
在实际应用上,由于橡胶各项性能往往不会在同一时间都达到最佳值,而且对制品的要求往往侧重于某一、二个方面,因此常常侧重于某些性能来选择和确定最佳正硫化时间,显然与上述正硫化时间概念是不同的,我们称之为工艺正硫化时间或技术正硫化时间,测定正硫化程度的方法有三类,有化学法、物理法和仪器法。
前两种方法,虽然都能在一定程度上测定胶料的硫化程度,但存在不少缺点,一是麻烦;二是不经济;三是精度低,重现性差,尤其不能连续测定硫化全过程。
随着科学技术的发展,用仪器法测定橡胶的硫化特性,即硫化焦烧时间、正硫化时间等,经过不断的改进,技术日趋完善,显示硫化仪的诸多优点,如测定快速、准确、方便、试样用料少,能连续测定硫化全过程,因此在国内外得到广泛的使用。
橡胶与金属热硫化粘合工艺研究的报告,800字
橡胶与金属热硫化粘合工艺研究
报告摘要:
本文旨在研究橡胶和金属之间的热硫化粘合。
这种粘合成功把这两种材料粘合在一起,并保持良好的稳定性及耐久性。
本报告具体列出了各种材料选择,以及实际热硫化粘合过程中各种详细参数,如平均表面温度、粘合时间、形成温度和维护温度等。
介绍:
热硫化粘合是一种将不同材料固体粘合在一起的一种技术。
其中,热硫化粘合可以将不同的材料牢固地固定在一起,从而形成稳定性较强的结构。
橡胶与金属的热硫化粘合是一种常见的过程,它能够将这两种材料牢固地粘合在一起,并具有较高的稳定性和耐久性。
材料选择:
对于此类过程中使用的材料,应首先考虑其物理、力学和化学特性。
常见的材料选择包括橡胶垫片、钢环、垫片等,其中橡胶垫片是重要的参数。
它的物理、力学和化学性能,如拉伸强度、弹性模量和抗老化能力等,都是十分重要的参数。
另外,钢环的选择也是非常重要的,因为它对热硫化粘合过程的成功也具有重要意义。
过程参数:
实际施工过程中,使用的参数也是很重要的。
其中,最重要的
参数包括:粘合前表面温度、粘合时间、形成温度和维护温度等。
此外,还应注意压力及湿度等参数,以确保粘合质量良好。
结论:
热硫化粘合是一种有效的方法,可以用来粘合不同的材料,如橡胶和金属。
它可以形成稳定性良好的结构,并具有较高的耐久性。
为了成功完成这种粘合,材料及参数的选择是非常重要的,因为它们都有助于热硫化粘合的成功。
2021硫化车间实习报告范文1、主要设备平板硫化机主要用于硫化平型胶带(如输送带、传动带,简称平带),它具有热板单位面积压力大,设备操作可靠和维修量少等优点。
平板硫化机的主要功能是提供硫化所需的压力和温度。
压力由液压系统通过液压缸产生,温度由加热介质(通常为蒸汽)所提供。
平带平板硫化机按机架的结构形式主要可分为柱式平带平板硫化机和框式平带平板硫化机两类;按工作层数可有单层和双层之分:按液压系统工作介质则可有油压和水压之分。
在橡胶工业中,柱式平带平板硫化机是使用较早的一种机型,我国过去使用的平带平板硫化机也多为柱式结构,但当前则多采用框式结构。
框式平带平板硫化机与柱式平带平板硫化机相比,有以下优点:① 在一定的中心距下,允许安装较大直径的液压缸,从而可减少液压缸数量,并且结构简单,维修量少;② 上横梁受力合理,所需的断面模量远比住式的小,能够减轻重量;③ 制造安装简单,管路配置隐蔽,整机外形整齐美观。
④ 在一定的中心距下,允许安装较大直径的液压缸,从而可减少液压缸数量,并且结构简单,维修量少,框式平带平板硫化机单个框板的侧向刚度比立柱差,但是因为框式平带平板硫化机的机架均为由多个框板组合而成,所以整机具有充足的侧向刚度。
2、硫化原理生橡胶受热变软,遇冷变硬、发脆,不易成型,容易磨损,易溶于汽油等有机溶剂,分子内具有双键,易起加成反应,容易老化。
为改善橡胶制品的性能,生产上要对生橡胶实行一系列加工过程,在一定条件下,使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应,使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子,使从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能。
这个过程称为橡胶硫化。
一般将硫化过程分为四个阶段,诱导-预硫-正硫化-过硫。
为实现这个反应,必须外加能量使之达到一定的硫化温度,然后让橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。
硫化指橡胶分子同硫化剂之间发生交联反应,也就是在一定的工艺条件下,胶料配方组分中的生胶与硫化配合剂发生化学反应,使橡胶由线型结构大分子交联成为立体网状结构大分子(network)的交联过程。
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究抗撕裂橡胶的性能,了解其制备方法、材料选择以及性能特点。
通过对比不同配方和工艺条件下的抗撕裂橡胶性能,为实际应用提供理论依据。
二、实验材料与设备1. 实验材料:- 天然橡胶(NR)- 硫磺- 促进剂- 抗撕裂剂- 填料- 油脂- 混炼设备- 硫化设备- 拉伸试验机- 撕裂试验机2. 实验设备:- 密炼机- 开炼机- 模压机- 真空干燥箱- 拉伸试验机- 撕裂试验机三、实验方法1. 混炼:将天然橡胶、硫磺、促进剂、抗撕裂剂、填料、油脂等原料按一定比例投入密炼机中,在密炼机中混炼至均匀。
2. 硫化:将混炼好的胶料放入模具中,进行硫化处理。
3. 制样:将硫化后的胶料切割成标准试样。
4. 性能测试:- 抗撕裂性能:采用撕裂试验机测试试样的抗撕裂性能,记录撕裂强度和撕裂伸长率。
- 抗拉性能:采用拉伸试验机测试试样的抗拉性能,记录拉伸强度和断裂伸长率。
四、实验结果与分析1. 抗撕裂性能:- 不同抗撕裂剂用量对橡胶抗撕裂性能的影响:实验结果表明,随着抗撕裂剂用量的增加,橡胶的抗撕裂性能逐渐提高。
当抗撕裂剂用量达到一定值后,抗撕裂性能趋于稳定。
- 不同硫化时间对橡胶抗撕裂性能的影响:实验结果表明,随着硫化时间的延长,橡胶的抗撕裂性能逐渐提高。
但当硫化时间过长时,抗撕裂性能反而下降。
- 不同硫化温度对橡胶抗撕裂性能的影响:实验结果表明,在一定温度范围内,随着硫化温度的升高,橡胶的抗撕裂性能逐渐提高。
但当温度过高时,抗撕裂性能反而下降。
2. 抗拉性能:- 不同抗撕裂剂用量对橡胶抗拉性能的影响:实验结果表明,随着抗撕裂剂用量的增加,橡胶的抗拉性能逐渐提高。
但当抗撕裂剂用量过多时,抗拉性能反而下降。
- 不同硫化时间对橡胶抗拉性能的影响:实验结果表明,随着硫化时间的延长,橡胶的抗拉性能逐渐提高。
但当硫化时间过长时,抗拉性能反而下降。
- 不同硫化温度对橡胶抗拉性能的影响:实验结果表明,在一定温度范围内,随着硫化温度的升高,橡胶的抗拉性能逐渐提高。
三、橡胶硫化橡胶受热变软,遇冷变硬、发脆,不易成型,容易磨损,易溶于汽油等有机溶剂,分子内具有双键,易起加成反应,容易老化。
为改善橡胶制品的性能,使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能,生产上要对生橡胶进行硫化过程,让胶料中的生胶与硫化剂在一定条件下发生化学反应,使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子,从而改变分子链的独立运动性,表现出可塑性大,伸长率高,应具有可溶性特点的过程,称为橡胶硫化。
从物性上即是塑性橡胶转化为弹性橡胶护照硬质橡胶的过程。
如图:下图为不同结构橡胶在硫化过程中物理机械性能的变化图。
大部分性能变化基本一致,即随硫化时间的增加,除了拉伸长率和永久变形下降外,其余指标均提高了,硫化对橡胶的性能提升可见一斑。
(一)硫化工艺现行硫化工艺主要有三种:过热水硫化、蒸汽硫化、蒸汽/氮气硫化。
三种工艺的共同点是通过给定的外部加热来解决硫化问题,影响硫化工艺效果最重要的问题是硫化温度、硫化压力和硫化时间。
硫化的意义在于“交联”或者“架桥”,但是硫化的含义不仅包括实际交联过程,还包括产生交联的方法。
1.硫化历程一个完整的硫化体系主要由硫化剂、活化剂、促进剂组成。
硫化过程分为四个阶段,诱导-预硫-正硫化-过硫。
这四个阶段就是常用的焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。
胶料各种性能变化转折时间,主要取决于生胶的性质、硫化条件、配合剂尤其是硫化体系的性质和用量。
一般用扭矩与硫化时间的变化关系曲线来描述整个硫化过程,图1位硫化历程图。
1.1焦烧阶段焦烧阶段(硫化诱导期)是图 1的AB段,该阶段胶料有很好的流动性,呈黏流状态。
AB段是热硫化开始前的延迟作用时间,称为焦烧时间。
由于橡胶具有热积累的特性,所以胶料的实际焦烧时间包括操作焦烧时间A1和过剩焦烧时间A2。
A1是橡胶加工过程热积累效应所要消耗的焦烧时间,取决于胶料混炼、热炼、压延、压出等工艺条件。
A2是只胶料在模型加热时保持流动性的时间。
橡胶硫化鞋研究报告橡胶硫化鞋研究报告摘要:本文通过对橡胶硫化鞋的结构、硫化原理、制造工艺等方面进行分析研究,得出了橡胶硫化鞋的硫化温度、硫化时间等关键技术参数,为橡胶硫化鞋的工艺流程优化、质量控制提供了实用的参考。
关键词:橡胶硫化鞋;硫化温度;硫化时间;工艺流程;质量控制一、引言橡胶硫化鞋是一种以橡胶为主要原料,经过硫化等特殊处理工艺制成的防护鞋,广泛应用于机械制造、化工、矿山等行业中的劳动者的防护。
橡胶硫化鞋具有防滑、耐磨、耐酸碱、不导电等优点,在现代工业生产中得到了广泛的应用。
本文从结构、硫化原理、制造工艺等方面对橡胶硫化鞋进行分析研究,以期为橡胶硫化鞋的工艺流程优化、质量控制提供帮助。
二、橡胶硫化鞋的结构及材料橡胶硫化鞋主要由鞋面、鞋面衬里、鞋底、鞋底衬里、中底、钢板、胶带等部分组成。
鞋面、鞋面衬里、鞋底、鞋底衬里等部分都是以橡胶为主要原材料,通过挤压成型、硫化等工艺制成。
中底则通常由弹性材料制成,胶带则是用来加强鞋底与鞋面之间的连接,并增加防护鞋整体的强度及硬度。
三、橡胶硫化鞋的硫化原理橡胶硫化鞋的硫化是指将含有未硫化的橡胶制品放入硫化炉中,在高温下使橡胶分子间的双键发生硫原子的交联,以使橡胶制品具有一定的强度、硬度和耐磨性能。
橡胶硫化鞋的硫化过程受多种因素影响,如硫化温度、硫化时间、硫化气氛等。
四、橡胶硫化鞋的制造工艺橡胶硫化鞋的制造工艺通常包括以下几个步骤:1. 橡胶材料的预处理:主要是对原材料进行筛选、配料和加工。
2. 成型工艺:将橡胶材料经过挤压成型后,再进行注塑。
3. 硫化工艺:将成型后的橡胶制品放入硫化炉中进行硫化。
4. 后处理:主要是对硫化完成后的橡胶制品进行加工、整形、包装等处理。
五、橡胶硫化鞋的硫化温度与硫化时间橡胶硫化鞋的硫化温度和时间是制约橡胶制品硫化质量的关键技术参数。
通常情况下,硫化温度与硫化时间是成反比例关系,硫化温度越高,硫化时间越短。
另外,不同种类的橡胶硫化鞋需要不同的硫化温度和时间。
胶料硫化实验报告模板
实验目的
(写明实验的目的和意义)
实验原理
(简要介绍胶料硫化的原理和过程)
实验步骤
1. (写明实验的具体步骤,包括实验材料和仪器的准备)
2. (列出实验需要的化学品和胶料的配比以及硫化剂的用量)
3. (详细描述硫化过程的步骤,包括胶料与硫化剂的混合、加热条件等)实验结果
(记录实验过程中的观察结果及实验数据,可以用表格或图表的形式呈现)实验分析
(对实验结果进行分析和解释)
结论
(根据实验结果和分析,得出一个合理的结论)
实验总结
(总结实验过程中遇到的问题和解决方法,并提出进一步研究的建议)
参考文献
(列出实验中所引用的参考文献)
致谢
(对参与实验的人员和提供材料或设备的机构表示感谢)
附录
(实验中使用到的表格、图像、数据等附加内容)。
橡胶硫化特性实验一.实验目的1.深刻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.熟悉操作硫化仪和准确处理硫化曲线.二.实验原理橡胶硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一。
硫化是物理化学变化的过程,其中主要是化学反应,经历着一系列复杂的化学交联过程。
硫化结果使未硫化胶变成硫化胶,导致橡胶由塑性物质变成弹性物质,具有良好的物理力学性能和化学性能,成为工业上有使用价值的材料。
硫化胶性能随硫化时间的长短有很大变化,硫化时间是象征橡胶硫化程度的标志,硫化时间的选取,决定了硫化胶性能的好坏。
正硫化,通常是指橡胶制品的各种物理力学性能达到最佳值的硫化状态(即综合了各项性能选定)焦烧阶段欠硫化阶段正硫化阶段过硫阶段三硫化仪的测量原理:一般情况下,胶料样片放置在上下两个模体中间(有转子硫化仪放在转盘上面)。
通过与胶料样片相连的模体(或转子)的摆动,使胶料受到扭矩的作用产生力信号;力信号通过与之相连的传动部分把力传到测量装置——传感器上,传感器把力信号转换成电信号;电信号通过固定的控制装置转化成扭矩信号,在绘图仪或计算机上绘制出来,就得到了硫化曲线四主要技术性能电源电压:220V±10%消耗功率:600W温度调控范围及精度:室温~250℃ ±0.1℃走时准确度:±1秒温度显示分辨率:0.1℃转子摆动角度:1°(总振幅为2°)升温速度:25℃/分钟转子摆动频率:1.7±0.1Hz(100转/分)气源压力:大于0.4Mpa五实验配方天然橡胶助剂六实验步骤阅读操作规程开硫化仪开打印机加热设定条件开空压机加入试料测试与记录重复实验七实验结果及数据处理1.焦烧时间2.硫化时间3.数据处理及对图分析八实验报告实验报告应包括下列内容:(1)实验名称、要求和实验原理;(2)实验仪器、原材料名称、型号厂商;(3)实验操作步骤和实验条件(标准);(4)橡胶硫化数据测试记录,数据处理图像分析(5)解答思考题。
第1篇一、实验背景橡胶作为一种重要的高分子材料,广泛应用于汽车、轮胎、密封件等领域。
为了深入了解橡胶的物理性能、化学特性和加工工艺,我们开展了本次橡胶实验,旨在提高对橡胶材料性质的认识,为相关领域的研究和应用提供基础。
二、实验目的1. 了解橡胶的基本性质,包括硬度、弹性、拉伸强度等。
2. 掌握橡胶的加工工艺,如混炼、硫化等。
3. 分析橡胶在不同条件下的性能变化,为实际应用提供理论依据。
三、实验内容本次实验主要包括以下内容:1. 橡胶硬度测试:采用邵氏硬度计对橡胶样品进行硬度测试,分析硬度与材料性质的关系。
2. 橡胶拉伸强度测试:利用万能试验机对橡胶样品进行拉伸测试,测定其拉伸强度和断裂伸长率。
3. 橡胶硫化实验:通过控制硫化时间、温度和压力,研究硫化对橡胶性能的影响。
4. 橡胶老化实验:模拟实际使用环境,观察橡胶在老化过程中的性能变化。
四、实验结果与分析1. 硬度测试:实验结果显示,橡胶样品的硬度与其分子结构、交联密度等因素密切相关。
硬度越高,橡胶的耐磨性和耐撕裂性越好,但弹性较差。
2. 拉伸强度测试:橡胶样品的拉伸强度和断裂伸长率均达到预期目标,表明材料具有良好的力学性能。
3. 硫化实验:硫化时间、温度和压力对橡胶性能有显著影响。
适当延长硫化时间、提高温度和压力,可以提高橡胶的拉伸强度和硬度。
4. 老化实验:经过模拟老化实验,橡胶样品在高温、高湿环境下性能逐渐下降,说明橡胶易受环境因素影响。
五、实验结论1. 橡胶材料具有优良的物理性能和化学稳定性,适用于多种领域。
2. 硫化工艺对橡胶性能有显著影响,需根据实际需求调整硫化参数。
3. 橡胶易受环境因素影响,需采取适当措施延长其使用寿命。
六、实验建议1. 在橡胶材料的选择和应用过程中,应充分考虑其性能特点,以满足实际需求。
2. 优化硫化工艺,提高橡胶性能。
3. 加强橡胶材料的环境适应性研究,延长其使用寿命。
通过本次实验,我们对橡胶材料的性质、加工工艺和应用领域有了更深入的了解,为今后相关领域的研究和应用奠定了基础。
篇一:橡胶实验报告 材料科学与工程专业 《橡胶课程设计报告》 课程题目白炭黑对天然橡胶性能影响的研究 学 生 班 级 09材化生实验班学 生 姓 名 吴雪飞学 号指 导 老 师 实 验 时 间 白炭黑对天然橡胶性能影响的研究 引言:白炭黑是一种用途广泛的化工产品,可用于橡胶、树脂、印刷油墨、涂料、电线电缆、电池、纸张、铅笔、颜料等产品。白炭黑是目前在橡胶工业中性能最好,用量较大的补强剂。实验证明,白炭黑作为补强剂可对天然橡胶硫化胶产生很大影响。 在本文里,我们采用白炭黑作为补强剂对天然橡胶作补强,并将不同含量补强天然橡胶的性能进行对比,以研究不同含量白炭黑对于天然橡胶性能的影响。 关键词:白炭黑,天然橡胶,性能 一、天然橡胶简介 天然橡胶具有许多可贵的性能,在合成橡胶大量出现之前,天然橡胶是橡胶工业及其制品的万能原料,有“褐色黄金”之称。简单地讲,天然橡胶实际上是天然胶乳浓缩凝固而形成的,其中,橡胶烃的化学结构主要是顺式1,4-聚异戊二烯(约占98%),其分子结构如下: (一)天然橡胶的基本特性 1、 物理特性 1) 天然橡胶无一定熔点,加热后慢慢软化,到130-140℃时完全软化以至呈熔融状态;到200℃左右开始分解,到270℃则急剧分解。 2) 天然橡胶的玻璃化温度为-74~-69℃,在常温下稍带塑性,温度降低则逐渐变硬,0℃时弹性大幅度下降,冷到-70℃左右则变成脆性物质。受冷冻的生胶若再加热到室温,则仍可恢复原状。 3) 天然橡胶具有很好的弹性,弹性模量为2~4mpa,约为钢铁的1/30000。弹性伸长率最高可达1000%,回弹率在0~100℃范围内可达70~85%。 4) 天然橡胶是一种结晶性橡胶,自补强性大,具有非常好的机械强度,纯胶硫化胶的拉伸强度为17~25 mpa,而经炭黑补强的硫化胶则可高达25~35 mpa。在高温(93℃)下的强度保持率为65%左右。 5) 纯胶硫化胶的耐屈挠性较好,屈挠20万此以上才出现裂口,这是由于天然橡胶的 滞后损失小,在多次变形时生热低的结果。 6) 天然橡胶是良好的电绝缘材料,除去蛋白质后电绝缘性能更好,体积电阻可达1017 ωcm,且潮湿或浸水条件下也变化不大。 7) 天然橡胶具有较好的气密性,渗透系数为2.969×10h2 (s?pa)。 2、化学特性 天然橡胶因有不饱和双键,是一种反应性较强的物质,每一个双键形成一个反应活性点,它们分布在整个橡胶分子的长链中,支配着橡胶的化学变化,其反应可分为加成、取代、环化、裂解等,由此可变成硫化胶和其他多种改性天然橡胶或天然橡胶衍生物。天然橡胶与硫化体系均匀地混合,在一定温度和压力下反应一定时间,就会由线型结构的生胶转变成网状结构的硫化胶。 -12-1 (二)、天然橡胶的配合 天然橡胶生胶一般不能直接用于生产制品,而必须添加各种配合剂制成混炼胶,并经硫化后才能满足各种实际使用条件的性能要求。根据天然橡胶制品的应用要求,科学合理地选择各种配合剂(确定其类型和用量等),使天然橡胶材料具有符合应用要求的物理机械性能、良好的加工工艺性能和较低的制品成本,这一过程我们就称为天然橡胶的配方设计。 天然橡胶主要的配合体系包括:硫化体系、促进剂体系、防护体系、补强填充体系等。 1、 硫化体系 天然橡胶适用的硫化剂有:a.硫、硒、碲;b.硫磺给予体;c.有机过氧化物;d.酯类;e. 醌类等。一般要根据不同的性能要求采用不同的硫化体系。 2、 促进剂体系 促进剂与硫化剂配合能起到使硫化剂活化、加速硫化反应、缩短硫化时间的作用。天然橡胶常用的促进剂主要有二硫代氨基甲酸盐类(如促进剂zdc、pz等)、秋兰姆类促进剂(如促进剂tmtd、tetd等)、噻唑类(如促进剂d、dm等)、次磺酰胺类(如促进剂cz、az、dz等)。 天然橡胶选用促进剂主要应考虑以下两点:一是促进剂的硫化临界温度,即促进剂在硫化过程中开始起促进作用的温度。一般地,临界温度低的促进剂易焦烧,但反应速度快;临界温度高的促进剂不易焦烧,在较高温度下才起反应。对于厚壁制品,为了防止胶料早期焦烧,宜使用临界温度较高的促进剂。3、 防护体系 天然橡胶是高不饱和橡胶,生胶及其橡胶制品在贮存和使用过程中,受到氧、臭氧、紫外线以及其他活性物质的作用而发生降解,拉伸强度损失,橡胶链发生交联硬化。为防止天然橡胶降解,添加防老剂是极有效的办法,良好的防老剂可以使橡胶制品的使用寿命提高几十倍。天然橡胶常用的防老剂有:胺类防老剂(防老剂a、d、4010、4010na、4020等)、酚类防老剂(防老剂264、sp等)、键合型防老剂(防老剂ndpa等)、以及石蜡等等。 4、 补强填充体系 炭黑是最常用的补强剂,橡胶制品的性能与所选用的炭黑的性质是密切相关的,因此我们必须根据橡胶制品的性能要求来选用炭黑。 除炭黑外,白炭黑(化学成分是sio2)是另一种重要的补强型填充剂,它能提高天然橡胶的抗撕裂强度、减少龟裂扩展,改善胶料与帘布的粘合性能。 而常见的重/轻质碳酸钙、二氧化钛、滑石粉、陶土等则属于非补强型填充剂,它们能增加胶料的容积和比重,降低制品成本。这些填充剂若经活化处理或添加偶联剂,有时也能获得一定的补强效果(如活性碳酸钙、用偶联剂处理的陶土等)。 (三)、天然橡胶的加工 生胶的加工在配方设计的基础上一般须进行下列加工过程: 生胶塑炼胶混炼胶半成品成品 ? ?1、 塑炼 天然橡胶在加工过程中,塑炼是一个很重要的阶段。塑炼的目的是降低天然橡胶的粘度,增加其塑性,提高填充剂及其他配合剂在天然橡胶中的分散性,从而改善其加工性能,如降低压延胶料的收缩性和压出胶料的口模膨胀,改善胶料的成型粘性等。同时,当天然橡胶与粘度不同的其他胶种(如丁苯橡胶、丁二烯橡胶等)并用时,必须通过塑炼使两种并用胶的可塑度相近才能混合均匀,从而保证并用胶有良好的物理机械性能。 天然橡胶的塑炼方法主要有开炼机法和密炼机法两种。天然橡胶在开炼机上进行塑炼时,主要是借助机械剪切作用使生胶的分子主链断裂,从而适当降低生胶的分子量和粘度,使其具有一定的可塑度。塑炼时,炼胶机两辊筒的速比为1:1.15~1:1.25,辊筒温度不宜超过50℃。由于塑炼温度较低时,橡胶分子热运动困难,在强剪切力作用下易于断裂,固塑炼效果较好,因此开炼机塑炼时,塑炼温度越低越好。另外,采用薄通塑炼和分段塑炼是提高天然橡胶塑炼效果、降低能耗的重要方法。 混炼胶塑炼时的温度一般为130-160℃,主要是依赖高温下天然橡胶的氧化降解达到降低分子量、提高塑性的目的。采用密炼机塑炼具有时间快、劳动强度低、可塑度均匀的优点。 2、 混炼 天然橡胶的混炼就是使各种配合剂均匀地加入并分散在天然橡胶中,这同样可使用开炼机和密炼机两种方法。 开炼机混炼时,辊筒速比一般控制在1:1.08~1:1.25,辊温控制在50~60℃,可先将塑炼胶压软包辊,然后按下列一般顺序添加配合剂:生胶?固体软化剂?小料?炭黑、填充剂?液体软化剂?硫磺、促进剂?薄通?下料。 密炼机混炼时,一般正常的加料顺序为:生胶?小料、填充剂或1/2炭黑?1/2炭黑?油类软化剂?排胶。密炼机混炼时的加料系数一般为0.48~0.75。另外,密炼机的转子转速、密炼温度和密炼时间是必须考虑的重要工艺参数,一般密炼机的转子速度愈高,混炼胶温度愈高,混炼时间则愈短。 3、 硫化 天然橡胶的硫化必须注意下列问题: 1) 胶料厚度:橡胶是不良导体,热导性差,因此要考虑胶料的导热性,特别是制品 厚度大于6mm时的硫化特性。 2) 硫化温度:为了在尽可能短的硫化时间内生产出具有均匀物理性能的产品,必须 选择恰当的硫化温度。天然橡胶的最适宜硫化温度为143℃。硫化速度以及硫化胶的物理性能均与硫化温度以及硫化时间密切相关,一般硫化温度每提高10℃,则其硫化反应的速度提高一倍,亦即硫化时间缩短一半。 3) 橡胶的热稳定性:天然橡胶的最安全硫化温度为150℃,当硫化温度超过163℃时, 将会出现解聚,导致严重的硫化返原现象。 二、实验部分 (一)、仪器设备和原料 1、橡胶塑炼和混炼:s(x)k-160型平板开炼机(常州苏研科技有限公司)。开放式炼胶机的有效工作部件是两个圆形辊筒,辊筒内部可通水冷却,可对物料产生剪切、分散、混合等作用。主要用于天然橡胶的生胶的塑炼和配合胶的混炼操作。 2、测试橡胶硫化时间:gt-m2000-a型平板硫化仪(高板检测仪器有限公司),用于测定篇二:橡胶实验7硫化特性 实验7 硫化特性试验 一.实验目的 1.深刻理解橡胶的硫化特性及其意义。 2.熟悉橡胶硫化仪的结构及工作原理。 3.熟练操作硫化仪和准确处理硫化曲线。 二.实验设备 硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一。硫化胶性能随硫化时间的长短有很大变化,正硫化时间的选取,决定了硫化胶性能的好坏。测定正硫化程度的方法有3类:物理-化学法、物理性能测定法和专用仪器法。专用仪器法可用门尼粘度计和各种硫化仪等进行测试,由于门尼粘度计不能直接读出正硫化时间,因此大多采用硫化仪来测定正硫化时间。 硫化仪是近年出现的专用于测试橡胶硫化特性的实验仪器,类型有多种,按作用原理可分为流变仪和硫化仪两大类,本实验所用设备是mm4130c2型无转子硫化实验机。 三.实验原理 实验时,下模腔作一定角度的摆动,在温度和压力作用下,胶料逐渐硫化,其模量逐渐增加,模腔摆动所需要的转矩也成比例增加,这个增加的转矩值由传感器感受后,变成电信号再送到纪录仪上放大并记录。因此硫化仪测定记录的是转矩值,由转矩值的大小来反映胶料的硫化程度,其原理归纳如下: 1.由于橡胶的硫化过程实际上是线性高分子材料进行交联的过程,因此用交联点密度的大小(单位体积内交联点的数目)可以检测出橡胶的交联程度。根据弹性统计理论可知: