门尼粘度

实验五门尼粘度

Determination of Mooney viscosity

一．实验目的

1．深刻理解门尼粘度的物理意义。

2．了解门尼粘度仪的结构及工作原理。

3．熟练掌握门尼粘度仪的操作。

二．实验仪器

门尼粘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。

在橡胶加工过程中，从塑炼开始到硫化完毕，都与橡胶的流动性有密切关系，而门尼粘度值正是衡量此项性能大小的指标。近年来门尼粘度计在国际上成为测试橡胶粘度或塑性的最广泛、最普及的一种仪器。

本实验所用设备是由优肯科技股份有限公司制造的EK-2000M型门尼粘度仪。

图5-1 EK-2000M型门尼粘度仪

三．实验原理

工作时，电机→小齿轮→大齿轮→蜗杆→蜗轮→转子，使转子在充满橡胶试样的密闭室内旋转，密闭式由上、下模组成，左上、下模内装有电热丝，其温度可以自动控制。转子转动时，转子对腔料产生力矩的作用，推动贴近转子的胶料层流动，模腔内其它胶料将会产生阻止其流动的摩擦力，其方向与胶料层流动方向相反，此摩擦力即是阻止胶料流动的剪切力，单位面积上的剪切力即剪切应力。与切变速率、粘度存在下述的关系，即适合非牛顿流动的幂指经验公式：

∙

τ

=nγ

K

τ—剪切应力；∙γ—切变速率；K —流动粘度；n —流动指数（在一定的γ和温度下是常数）。

为了讨论问题方便起见，将上式改写成下面的形式：

∙K =n γτ=∙∙-K γγ

1n τ/∙γ=∙-K 1n γ 设ηa=τ/∙γ=∙-K 1n γ 则τ=ηa ∙

γ

在模腔内阻碍转子转动的各点表观粘度ηa 以及切变速率∙γ值是随着转动半径不同而有异，故须采用统计平均值的方法来描述ηa 、τ、∙γ，由于转子的转速是定值，转子和模腔尺寸也是定值，故∙γ的平均值对相同规格的门尼粘度计来说，就是一个常数，因此可知平均的表观粘度ηa 和平均的剪应力τ成正比。

在平均的剪切应力τ作用下，将会产生阻碍转子转动的转矩，其关系式如下： SL M ∙=τ

式中：M 为转矩；τ为平均剪应力；S 为转子表面积；L 为平均的力臂长。

转矩M 通过蜗轮，蜗杆推动弹簧板，使它变形并与弹簧板产生的弯矩和刚度相平衡，从材料力学可知，存在以下关系：

εωωσE Fe M ===

式中：F 为弹簧板变形产生的反力；e 为弹簧板力臂长；ω为抗变型断面系数；σ为弯曲应力；ε为弯曲变形量；E 为杨氏模量。

由上式可知，ω和E 都是常数，所以M 与ε成正比。

综上所述，由于ετη∝∝∝M a ，所以可利用差动变压器或百分表测量弹簧板变形量，来反映胶料的粘度大小。

四．试样准备

1．胶料加工后在实验室条件下停放2小时即可进行实验，但不准超过10天。

2．从无气泡的胶料上裁取两块直径约45毫米、厚度约3毫米的橡胶试样，其中一个试样的中心打上直径约8毫米的圆孔。

3．试样不应有杂质、灰尘等。

五．操作步骤

1．将主机电源及马达电源开启，打开电脑，启动测试程式。

2．设定测试条件。

3．将实验胶料放入模腔内，压下合模按钮至上模下降，开始实验。

4．测试完毕，压下开模按钮，打开模腔取出试样，打印实验数据。

5．实验完毕，结束程式，关掉电源，清洁现场。

六．实验结果的表示法及曲线分析

1．一般以转动4分钟的门尼粘度值表示试样的粘度，并用ML1+4100表示。

其中：M—门尼粘度值；L—表示用大转子；1—表示预热1分钟；4—表示转动4分钟；100℃—表示实验温度为100℃。

2．读数精确到0.5个门尼粘度值，实验结果精确到整数位。

3．用不少于两个试样实验结果的算术平均值表示样品的粘度（两个试样结果的差不得大于2个门尼粘度值，否则应重复实验）。

4．记录曲线的分析

记录仪所记录的是门尼粘度与时间的关系曲线，如图1所示：

min）

图5-2 门尼粘度-时间曲线

七.实验报告

实验报告应包括下列内容：

1．实验样品的详细说明和标志，包括：

1）来源；

2）如为混炼胶，则报告混炼胶的详细情况。

2．试样制备的详细情况。

3．所用仪器的详细情况，包括：

1）所用仪器型号及仪器的制造厂名；

2）转子规格（大转子或小转子）。

4．实验条件的详细说明，包括：

1）实验温度；

2）预热时间（如果不是1min）；

3）运转时间；

4）模腔闭合力（如果不是11.5KN）。

5．门尼值。

6．实验日期。

7．分析影响实验结果的因素。