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揚州市精卓試驗機械廠
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硫化儀測得的硫化曲線怎么分析怎么看?

時間:2021/8/10閱讀:2532
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 硫化儀測得的硫化曲線怎么分析怎么看?

揚州精卓無轉(zhuǎn)子硫化儀測定未硫化膠料硫化特性的原理:將未硫化膠料試樣放入一個*密封或幾乎*密封的模腔內(nèi),并使之保持在設定的試驗溫度下。模腔有上、下兩個部分,其中一部分以微小的擺角振蕩。振蕩使試樣產(chǎn)生剪切應變,測定試樣對模腔的反作用轉(zhuǎn)矩(力)。此轉(zhuǎn)矩(力)取決于膠料在硫化過程中產(chǎn)生的、隨硫化時間長短而連續(xù)變化的剪切模量。從膠料入模開始,硫化儀便自動記錄反映膠料產(chǎn)生剪切應變的轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。于是,便得到了一條轉(zhuǎn)矩與時間的關系曲線,即硫化曲線。其形狀與設定的試驗溫度和膠料的特性有關。
(有的硫化儀用FL):zui小轉(zhuǎn)矩或力(N.m或N);
(有的硫化儀用Fmax):在規(guī)定時間內(nèi)達到的平坦、zui大、zui高轉(zhuǎn)矩或力(N.m或N);
(有的硫化儀用t10):也叫焦燒時間,即轉(zhuǎn)矩達到ML+(MH-ML)*10%時所對應的時間;(有的硫化儀用t90): 也叫正硫化時間,即轉(zhuǎn)矩達到ML+(MH-ML)*90%時所對應的時間,稱為工藝正硫化時間。
硫化歷程分為四個階段:硫化誘導階段,熱硫化階段,硫化平坦階段和過硫化階段。
什么是橡膠硫化壓力?硫化壓力在橡膠成型過程中起什么作用?
橡膠件硫化的三大工藝參數(shù)是:溫度、時間和壓力。其中硫化溫度是對制品性能影響zui大的參數(shù),硫化溫度對橡膠制品的影響的研究也比比皆是。但對硫化壓力比較少進行試驗。
硫化壓力是指,橡膠混煉膠在硫化過程中,其單位面積上所承受的壓力。一般情況下,除了一些夾布件和海綿橡膠外,其他橡膠制品在硫化時均需施加一定的壓力。
橡膠硫化壓力,是保證橡膠零件幾何尺寸、結構密度、物理機械的重要因素,同時也能保證零件表面光滑無缺陷,達到橡膠制品的密封要求。作用主要有以下幾點:
  防止混煉膠在硫化成型過程中產(chǎn)生氣泡,提高制品的致密性;
提供膠料的充模流動的動力,使膠料在規(guī)定時間內(nèi)能夠充滿整個模腔;
  提高橡膠與夾件(簾布等)附著力及橡膠制品的耐曲繞性能;
4)  提高橡膠制品的物理力學性能。
硫化壓力的選取需要考慮如下幾個方面的因素:
1)  膠料的配方;
2)  膠料可塑性的大?。?nbsp;                          
3)  成型模具的結構形式(模壓,注壓,射出等);
4)  硫化設備的類型(平板硫化機,注壓硫化機,射出硫化機,真空硫化機等);
5)  制品的結構特點。
硫化壓力選取的一般原則:
1)  膠料硬度低的(50-Shore A以下或更低),壓力宜選擇小,硬度高的選擇大;
2)  薄制品選擇小,厚制品選擇大;
3)  制品結構簡單選擇小,結構復雜選擇大;
4)  力學性能要求高選擇大,要求低選擇??;
5)  硫化溫度較高時,壓力可以小一些,溫度較低時,壓力宜高點。
對硫化壓力,國內(nèi)外一些橡膠廠家有如下一些經(jīng)驗值供參考:
1)  模壓及移模注壓的硫化方式,其模腔內(nèi)的硫化壓力為:10~20Mpa;
2)  注壓硫化方式其模腔內(nèi)的硫化壓力為:0~150Mpa;
3)  硫化壓力增大,產(chǎn)品的靜態(tài)剛度也隨之增大,而收縮率隨之逐漸減小;(在國內(nèi)的減振橡膠行業(yè)內(nèi),對于調(diào)整產(chǎn)品的剛度,普遍采用的依然是增加或者降低產(chǎn)品所使用的膠料硬度,而在國外,已經(jīng)普遍采用了提高或者降低產(chǎn)品硫化時的膠料硫化壓力來調(diào)整產(chǎn)品的靜態(tài)剛度。)
4)  隨著硫化壓力的不斷提高,產(chǎn)品膠料的收縮率會出現(xiàn)一個反常的現(xiàn)象,即當產(chǎn)品膠料的硫化壓力達到83Mpa時,產(chǎn)品膠料的收縮率為0,若產(chǎn)品膠料的硫化壓力繼續(xù)不斷上升,產(chǎn)品膠料的收縮率會出現(xiàn)負值,也就是說,在這種超高的產(chǎn)品膠料硫化壓力下,產(chǎn)品硫化出來經(jīng)停放后,其橡膠部分的尺寸比模具設計的尺寸還要大;
 5)  在模壓和注壓方式下,模腔內(nèi)膠料的硫化壓力隨著時間的延長,總是先增高后減少,并zui終處于平坦狀態(tài);
6)  隨著膠料硫化壓力的提高,其膠料的300%定伸和拉伸強度均隨之提高,其膠料的扯斷伸長率、撕裂強度和壓縮*變形卻隨之下降;
7)  在減震橡膠制品硫化過程中,注壓硫化方式中模腔內(nèi)膠料的壓強比模壓硫化方式的壓強高一倍以上。產(chǎn)品達到相同的靜剛度所需的膠料硬度有較大差別。隨產(chǎn)品硫化時的硫化壓力提高,產(chǎn)品在壓縮*變形性能方面有明顯的提高。
1. 什么是硫化溫度
橡膠硫化溫度是硫化三大要素之一,是橡膠進行硫化反應(交聯(lián)反應)的基本條件,直接影響橡膠硫化速度和制品的質(zhì)量。與所有化學反應一樣,硫化反應隨著溫度升高而加快,易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵;硫化溫度低,則速度慢,生成效率低,生成較多的多硫交聯(lián)鍵。硫化溫度并且大體適用范特霍夫定律,即溫度每上升8~10℃(約相當于一個表壓的蒸汽壓力),其反應速度約增加一倍;或者說,反應時間約減少一半。
2. 怎樣選擇硫化溫度
2.1 橡膠的種類   隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現(xiàn),硫化溫度趨向兩個。從提高硫化效率來說,應當認為硫化溫度越高越好,但實際上不能無限提高硫化溫度。橡膠為高分子聚合物,高溫會使橡膠分子鏈產(chǎn)生裂解反應,導致交聯(lián)鍵斷裂,即出現(xiàn)“硫化返原"現(xiàn)象,從而使硫化膠的物理機械性能下降。如高溫硫化天然橡膠時,溶于橡膠中的氧隨著溫度提高而活性加大,引起強烈的氧化作用,破壞了橡膠的組織,降低了硫化膠的物理機械性能。
綜合考慮各橡膠的耐熱性和“硫化返原"現(xiàn)象,各種橡膠建議的硫化溫度如下:
NR 在140-150℃,zui高不超過160℃;
順丁橡膠、異戊橡膠和氯丁橡膠在150-160℃,zui高不超過170℃
丁苯橡膠、丁腈橡膠可采用150℃以上,但zui高不超過190℃;
丁基橡膠、三元乙丙橡膠一般選用160-180℃,zui高不超過200℃;
硅橡膠、氟橡膠一般采用二段加硫,一段溫度可選170-180℃,二段硫化則選用200-230℃,按工藝要求可在4-24h 范圍內(nèi)選擇。
2.2 橡膠配方中硫化體系的類型
按照zui終制品不同性能的要求,橡膠配方選用不同的硫化體系。硫化體系不同,則硫化特性不同,有的需要高活化溫度,有的需要低活化溫度。因此要根據(jù)實際的硫化體系來選擇相應的硫化溫度。通常,普通硫磺硫化體系,其硫化溫度選取范圍為130-160℃,具體需要根據(jù)所使用的促進劑的活性溫度和制品的物理機械性能來確定。
促進劑的活性溫度較低或制品要求高強度、較低的定伸應力和硬度時,硫化溫度可選擇較低一些,這樣生成較多的多硫交聯(lián)鍵;
  促進劑的活性溫度較高或制品要求高定伸應力和硬度、較低伸長率時,硫化溫度宜采用高一些,這樣生成較多的低硫交聯(lián)鍵。
有效、半有效硫化體系,硫化溫度一般掌握在160-165℃之間,過氧化物及樹脂等非硫磺硫化體系,硫化溫度適合選擇170-180℃.尤其要指出,對于EPDM,NBR硫磺硫化的配方,如設計需要二次加硫,一次加硫與二次加硫的溫度和時間影響zui終制品的壓縮*變形和硬度等機械性能均比較大;而過氧化物硫化的配方,一次加硫的溫度尤為重要,*在180℃以上,若一次加硫溫度不足,二次加硫補足的效果甚低。即過氧化物硫化的配方,二次加硫?qū)ui終物性的影響很小。
橡膠屬于熱的不良導體,受熱升溫較慢。對于厚制品來說,采用高溫硫化很難使內(nèi)外層膠料同時達到平坦范圍;造成制品外表部分恰好正硫化時,而內(nèi)部出現(xiàn)欠硫化。或者內(nèi)部恰好出現(xiàn)正硫化時,而外部已過硫化。為了保證厚制品硫化均勻,除了配方設計時需要充分考慮膠料的硫化平坦性外,在選擇硫化溫度時,也要考慮硫化溫度低一些或采用逐步升溫的操作方法。
l對于薄制品,硫化溫度可以適當高點。
對于夾織物的橡膠制品,通常硫化溫度不高于140℃.而發(fā)泡橡膠,需要按照發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的分解溫度選擇適宜的硫化溫度。
什么叫橡膠制品硫化時間?如何設定硫化時間?揚州精卓試驗機械向您介紹一下:
1. 定義
1.1 橡膠制品硫化時間
站在一定的溫度、模壓下,為了使膠料從塑性變成彈性,且達到交聯(lián)密度zui大化,物理機械性能*化所用的時間叫橡膠制品硫化時間。通常不含操作過程的輔助時間。
硫化時間是和硫化溫度密切相關的,在硫化過程中,硫化膠的各項物理、力學性能達到或接近*點時,此種硫化程度稱為正硫化或zui宜硫化。在一定溫度下達到正硫化所需的硫化時間稱為正硫化時間,一定的硫化溫度對應有一定的正硫化時間。當膠料配方和硫化溫度一定時,硫化時間決定硫化程度,不同大小和壁厚的橡膠制品通過控制硫化時間來控制硫化程度,通常制品的尺寸越大或越厚,所需硫化的時間越長。
2. 硫化時間的設定方法
2.1 正硫化時間的測試
膠料正硫化時間的測試方法有:
2.1.1物理-化學法(包括游離硫測定法和溶脹法);
2.1.2 物理-力學性能測定法(包括定伸應力法、拉伸強度法、定伸強度法、抗張積法、壓縮*變形法、綜合取值法等);
2.1.3儀器法(包括門尼粘度法、硫化儀法)等。
目前zui常用的是硫化儀法。通過硫化儀測試,可以得到膠料的正硫化時間。
2.2 制品硫化時間的確定
2.2.1 若制品厚度為6mm或小于6mm,并且,膠料的成形工藝條件可以認為是均勻受熱狀態(tài),那么,制品的硫化時間與硫化曲線中所測得的正硫化時間相同(溫度一致的情況下,即加硫溫度使用硫化儀測試的溫度);
2.2.2 若制品壁厚大于6mm,每增加1mm的厚度,則測試的正硫化時間增加1min,這是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)。例如,一橡膠制品,其厚度為22mm,試片測試的正硫化時間為6min(溫度設定為150℃),那么,在150℃硫化時,該制品的硫化時間為6+(22-6)×1=22min。這時間不包括操作過程的輔助時間。
3. 二段加硫時間設定
3.1 定義為了達到合理的制造工藝和合理成本,把橡膠硫化分為一段、二段兩個過程來完成的工藝方法,其第二段的工藝就是所謂的二段加硫。一段硫化主要是使制品得到定形,然后將未100%正硫化狀態(tài)而得到定形的制品集中起來進行二段硫化。這樣,提升了一段硫化的效率,二段硫化的集中處理,也提升了效率,節(jié)省了能源。
3.2 二段硫化時間的設定
除合理成本考量,對于特種橡膠如Silicone膠、FKM橡膠,其正硫化過程的時間較長,正常工藝均采用二段硫化。
NR,一般不采用二段加硫。因其非常容易產(chǎn)生硫化返原現(xiàn)象。如需要建議在100℃以內(nèi),2小時左右;
SBR,BR一般采用100-120℃,1-2小時;
NBR,EPDM(硫磺硫化)一般采用140-150℃ 2-4小時;
EPDM (過氧)一般采用150-160℃ 2-4小時;
FKM一般采用 200-230 8-12小時。

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