硫化曲线

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，MIN

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

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：

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。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。

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。

4. 流变仪的试验影响因素

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。

4.3硫化仪的摆动角度：

按照标准，有转子硫化仪的摆角应为1°或3°；无转子硫化仪的摆动角度应为1°或0.5°，初配置均为1°。摆动角度对于硫化数据的影响和频率相似，各种角度测量的硫化数据结果不同，但都可以用于橡胶硫化的检测。角度越大，施加于胶样上的扭矩就越大，测量得到的数据就越大。对于特别软的橡胶易采用大角度的摆动。反之，硬胶采用小一些的摆动角度就可。总之，选用不同摆角的目的都是为了能更清楚的显示测量数据。现在所有数据都是计算机或单片机计算，数据再小也可以分辨，对于一般橡胶硫化来说，变化角度的实用性不大，标配角度足以适用于所有橡胶。

硫化仪数据解析

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，MIN

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

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：

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。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。

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。

硫化曲线

vulcanization curve；curing curve

在某一温度下测定橡胶在硫化过程中某一物理性能与硫化时间关系的曲线。一般情况下，用硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率、定伸应力和硬度等分别对硫化时间作图，就可以得到硫化曲线。目前通常用硫化仪直接绘出硫化曲线，由硫化曲线可以观察胶料硫化的整个过程，按橡胶交联情况的不同可分为:硫化诱导期、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫阶段。从硫化曲线可以求得胶料焦烧性能、硫化速率、最佳硫化时间、硫化平坦性以及抗过硫返原性能等。

优肯科技股份有限公司《橡胶工艺原理》杨清芝主编

硫化曲线上的参数、硫化的各个阶段及其它们之间的关系见图2-8。由田可见，在硫化温度下，开始转矩下降，也就是粘度下降，到最低点后又开始上升，这表示硫化的开始，随着硫化的进行，转矩不断上升并达到最大值。

从图2—o的硫化曲线上可见下列参数：

ML(最小转矩)；

MH(最大转矩)；

TH(理论正硫化时间)；

M10：ML十(MH—ML)X 10％，

T10(焦烧时间)；

M90：ML十(MH—ML)X 90％，

T9O(工艺正硫化时间)。

图2—8中曲线上的各硫化阶段：诱导期，热硫化期，正硫化期，过硫化期。

在硫化反应开始前，胶料必须有充分的迟延作用时间以便进行混炼、压延、压出、成型及模压时充满模型。一旦硫化开始，反应要迅速。因此，硫化诱导期对橡胶加工生产安全至关重要．是生产加工过程的一个基本参数。在热硫化阶段，橡胶与硫磺的交联反应迅速进行，曲线的斜率即硫化速率与交联键生成速度基本一致，并符合一级反应方程式。从硫化时间对交联密度关系可得下列方程式，

式中Vut——硫化时间为，时的交联密度；

K ——交联反应速度常数；

t ——硫化时间；

ti ——硫化诱导时间；

Vu ——交联密度；

Vu∞——最大交联密度。

按照式(2—1)将Vut。对硫化时间进行标绘．可得到图2—9所示的交联反应的动力学曲线，它与图2—8的热硫化段的硫化曲线相同。从图2—9曲线可见，交联反应自ti开始，交联密度近似直线增加，最后达最大值。从理论上，胶料达到最大交联密度时的硫化状态称为正硫化，它与图2—8中的对应点是硫化仪中的最大转矩MH。所以正硫化时间是指胶料达到最大交联密度时所需要时间。显然，由交联密度来确定正硫化是比较合理的，它是现代各种硫化测量技术的理论基础。