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1、高分子材料性能与结构测试高分子材料性能与结构测试生物与化学工程系生物与化学工程系 王巧娥王巧娥项项目四目四 橡胶橡胶测试试样测试试样的制的制备备任务任务4-3橡胶硫化工艺及操作橡胶硫化工艺及操作项目四项目四橡胶测试试样的制备橡胶测试试样的制备任务任务4-3橡胶硫化工艺及操作橡胶硫化工艺及操作1.1.任务告知：任务告知：v拟实现拟实现的的知知识识目目标标：v了解平板硫化机的结构和功能了解平板硫化机的结构和功能v掌握硫化的工艺过程掌握硫化的工艺过程v掌握硫化的操作要点和注意事项掌握硫化的操作要点和注意事项v拟实现拟实现的能力目的能力目标标v学会试验用胶料硫化操作方法学会试验用胶料硫化操作方法v能进
2、行平板硫化机实验设备的操作能进行平板硫化机实验设备的操作v能维护平板硫化机能维护平板硫化机2.2.任务的引入任务的引入橡胶为什么要硫化？橡胶为什么要硫化？硫化的设备有哪些？硫化的设备有哪些？如何确定橡胶的硫化温度、硫化时间？如何确定橡胶的硫化温度、硫化时间？平板硫化机的操作和注意事项平板硫化机的操作和注意事项？3.3.任务任务的实施的实施硫化试样胶片硫化试样胶片u指导老师讲解、示范指导老师讲解、示范u各组分别操作各组分别操作4.归纳总结归纳总结u指导老师对各组的讲解进行评价；指导老师对各组的讲解进行评价；u指导老师系统讲解指导老师系统讲解平板硫化机的结构与性能；硫平板硫化机的结构与性能；硫化的
3、相关知识化的相关知识任务任务4-3橡胶硫化工艺及操作橡胶硫化工艺及操作v原理：原理：v硫化是在一定的温度和压力下，经过一定时硫化是在一定的温度和压力下，经过一定时间，使橡胶大分子由线性结构转变为网状结间，使橡胶大分子由线性结构转变为网状结构的过程。构的过程。v通过硫化使橡胶在加工过程中失去的弹性重通过硫化使橡胶在加工过程中失去的弹性重新回复，物理机械性能大大提高。新回复，物理机械性能大大提高。（一）硫化试样的制备（一）硫化试样的制备 图图12柱式双层平板硫化机柱式双层平板硫化机1机座；机座；2油箱和油泵；油箱和油泵；3控制阀；控制阀；4液压控制面板；液压控制面板；5压力表；压力表；6立柱；立柱
4、；7上横梁；上横梁；8上加热平板；上加热平板；9下加热平板；下加热平板；10电热线管；电热线管；11配电柜；配电柜；12移移动平台和下加热平板；动平台和下加热平板；13柱塞柱塞硫化设备硫化设备硫化条件硫化条件v1）温度：温度：130180，具体由试验要求而，具体由试验要求而定；定；v2）压力：模具压力不小于压力：模具压力不小于3.5MPa；v3）时间：根据正硫化时间或试验要求而定；时间：根据正硫化时间或试验要求而定；v具体对某一种胶种硫化条件应根据胶种配方具体对某一种胶种硫化条件应根据胶种配方具体情况而定。具体情况而定。平板硫化机操作步骤平板硫化机操作步骤v操作过程以模型试样或试片平板硫化机的
5、操作为例。操作过程以模型试样或试片平板硫化机的操作为例。v1）检查机器的油箱油位高低和导向部分润滑状况，检查机器的油箱油位高低和导向部分润滑状况，立柱上下两端的螺母是否松动，立柱上下两端的螺母是否松动，根据制品硫化工艺根据制品硫化工艺条件，调节液压系统的工作压力和热板的加热温度。条件，调节液压系统的工作压力和热板的加热温度。v2）根据制品硫化压力、根据制品硫化压力、模具的承压面积和柱塞的模具的承压面积和柱塞的面积确定压力的大小，然后调整压力指针到所需刻面积确定压力的大小，然后调整压力指针到所需刻度。度。v3）设置加热温度。设置加热温度。v4）启动机器检查运行状况是否正常，包括柱塞升启动机器检查
6、运行状况是否正常，包括柱塞升降速度、电接点压力表指示的刻度和压力控制情况、降速度、电接点压力表指示的刻度和压力控制情况、机器的噪音和震动情况。机器的噪音和震动情况。v5）将生产或试验用模具清理后置于热板上进行预将生产或试验用模具清理后置于热板上进行预热。热。v6）检查、称量所需半成品或胶料，有压延方向要检查、称量所需半成品或胶料，有压延方向要求需标注压延方向。求需标注压延方向。v7）从热板上取下模具，打开上模，将半成品或胶从热板上取下模具，打开上模，将半成品或胶料加入模具型腔，将上模板放到模具上并置于热板料加入模具型腔，将上模板放到模具上并置于热板上。注意模具应放置在热板中央位置，防止出现偏上
7、。注意模具应放置在热板中央位置，防止出现偏载情况。载情况。v8）启动油泵电机，启动油泵电机，升起热板进行合模，升起热板进行合模，在上升之间严禁在上升之间严禁用手或其他东西触及模型或位于平板之间，当压力到达硫化用手或其他东西触及模型或位于平板之间，当压力到达硫化压力时，放压排气压力时，放压排气24次。最后一次当压力到达硫化压力次。最后一次当压力到达硫化压力开始计时。并保压进行硫化。开始计时。并保压进行硫化。v9）硫化到预定时间，除去压力，使热板下降，取下并打开硫化到预定时间，除去压力，使热板下降，取下并打开模具取出试片或试样，取出后在室温下或低于室温的水或金模具取出试片或试样，取出后在室温下或低
8、于室温的水或金属板上冷却属板上冷却1015min，停放，停放16h(不超过不超过4星期星期)进行性能进行性能测试。硫化结束将模具清理后继续进行上述过程硫化其他试测试。硫化结束将模具清理后继续进行上述过程硫化其他试样或试片。样或试片。v10）试验结束，关闭机器电源，清理现场，将模具收存，试验结束，关闭机器电源，清理现场，将模具收存，填写试验记录及设备运行状况。填写试验记录及设备运行状况。胶料准备胶料准备v1)混炼胶要在标准规定的温度条件下停放混炼胶要在标准规定的温度条件下停放224h后才可硫化。后才可硫化。v2)按标准试样的形状和压延方法从混炼胶片按标准试样的形状和压延方法从混炼胶片上裁取未硫化
9、试片。上裁取未硫化试片。v3)试样胶料裁切成与模腔尺寸相应的胶坯，试样胶料裁切成与模腔尺寸相应的胶坯，并在每片上表明胶料的压延方向。并在每片上表明胶料的压延方向。v4)半成品胶料的质量半成品胶料的质量=模腔体积模腔体积胶料密度胶料密度1.051.10。工艺要求工艺要求v1）硫化温度波动范围不超过硫化温度波动范围不超过1，记时误差不大，记时误差不大于于20s。v3）冷模应在平板上合板（不加压）硫化温度下预冷模应在平板上合板（不加压）硫化温度下预热热2030min，连续硫化中间不需预热。每次调节，连续硫化中间不需预热。每次调节硫化温度后，都需将模具在新的硫化温度下预热一硫化温度后，都需将模具在新的
10、硫化温度下预热一定的时间定的时间2030min后方可硫化。后方可硫化。v4)硫化模具的面积不应小于硫化机活塞面积。否则硫化模具的面积不应小于硫化机活塞面积。否则必须加垫板，以防损坏硫化平板。必须加垫板，以防损坏硫化平板。v5）模具应合正后置于硫化平板中间，严禁较大偏模具应合正后置于硫化平板中间，严禁较大偏斜。斜。v6）每层热板间只可放置一副模具。每层热板间只可放置一副模具。v7）尽可能在短时间内将半成品胶料装入模具中，尽可能在短时间内将半成品胶料装入模具中，一般不超过一般不超过2min。v8）必须戴手套操作以防烫伤。必须戴手套操作以防烫伤。v9）启模应用启模工具从模具的启模口中启开，不启模应用
11、启模工具从模具的启模口中启开，不得用硬件（如铁件）划入模腔中，以保护模具。得用硬件（如铁件）划入模腔中，以保护模具。对平板硫化机的要求对平板硫化机的要求v1）平板硫化机在模具模腔面积上的压力不应低于）平板硫化机在模具模腔面积上的压力不应低于3.5MPa,加热板尺寸应保证其边缘与模具边缘有不加热板尺寸应保证其边缘与模具边缘有不少于少于30mm的距离。的距离。v2）平板硫化机两加热板加压面应相互平行。当在）平板硫化机两加热板加压面应相互平行。当在150满压闭合时其平行度应在满压闭合时其平行度应在0.25mm/m范围内。范围内。v3）热板应使整个模具面积上温度分布均匀。平板中）热板应使整个模具面积上
12、温度分布均匀。平板中心处的最大温差不超过心处的最大温差不超过0.5。相邻平板之间相应。相邻平板之间相应位置点的温差不超过位置点的温差不超过1。平板温度的平均差不超。平板温度的平均差不超过过0.5。对模具的要求对模具的要求v1）模具的模腔尺寸应满足哑铃状试样裁取数量要求，）模具的模腔尺寸应满足哑铃状试样裁取数量要求，并符合并符合GB/T528的规定。合适的模具如下：的规定。合适的模具如下：v最佳选择是模具尺寸接近最佳选择是模具尺寸接近150mm145mm2mm的的长方形模腔的模具。长方形模腔的模具。v2）模具应使压出胶片具有明显的压延方向的标识。）模具应使压出胶片具有明显的压延方向的标识。v3）
13、模腔表面应干净并高度抛光。模具材料最好选用）模腔表面应干净并高度抛光。模具材料最好选用高硬度刚也可选用镀鉻中碳钢或不锈钢。模具的模高硬度刚也可选用镀鉻中碳钢或不锈钢。模具的模盖为厚度不小于盖为厚度不小于10mm的平板，且应与模腔有较好的平板，且应与模腔有较好的接合，以使模腔表面减少刮痕。的接合，以使模腔表面减少刮痕。（二）成品试样的制备（二）成品试样的制备v需要试验的材料，特别是成品，可能不具备需要试验的材料，特别是成品，可能不具备规定的厚度，因此需将厚度调整到规定的限规定的厚度，因此需将厚度调整到规定的限度之内。度之内。v在大多数情况下，厚度的调整应在裁切试样在大多数情况下，厚度的调整应在裁
14、切试样之前的材料上进行。之前的材料上进行。v成品试样的制备需要进行裁切、打磨、停放成品试样的制备需要进行裁切、打磨、停放等工序。等工序。v成品试样的制备方法：成品试样的制备方法：v裁切裁切v打磨打磨v停放停放v1.去除与橡胶相粘合的纺织物去除与橡胶相粘合的纺织物分离纺织物应尽量避免使用引起橡胶分离纺织物应尽量避免使用引起橡胶溶胀的溶液。如果不可避免，则使用低沸点溶胀的溶液。如果不可避免，则使用低沸点的无毒液体（如异辛烷）来湿润接触面。分的无毒液体（如异辛烷）来湿润接触面。分离过程应避免橡胶过渡拉伸，固定住靠近分离过程应避免橡胶过渡拉伸，固定住靠近分离点的橡胶，每次分离很小一点。如果使用离点的橡
15、胶，每次分离很小一点。如果使用了溶液，在试样被裁切之前和进行试验之前，了溶液，在试样被裁切之前和进行试验之前，橡胶应停放至少橡胶应停放至少16小时，使液体有足够的小时，使液体有足够的时间完全自由挥发。时间完全自由挥发。v2.裁切方法裁切方法当需要切掉相当厚度的橡胶或从一个当需要切掉相当厚度的橡胶或从一个厚的胶片制成若干薄片时，应使用规定的旋厚的胶片制成若干薄片时，应使用规定的旋转刀具和切割机进行切割。转刀具和切割机进行切割。v3.打磨方法打磨方法v需要除去表面不平时，如纺织物的压痕或由需要除去表面不平时，如纺织物的压痕或由于裁切引起的不平时，应使用标准规定的专于裁切引起的不平时，应使用标准规定
16、的专用打磨机按标准进行打磨，停放至少用打磨机按标准进行打磨，停放至少16小小时进行试验。时进行试验。v第一次打磨时打磨深度不应超过第一次打磨时打磨深度不应超过0.2mm。连续打磨应逐渐减少打磨深度以避免橡胶过连续打磨应逐渐减少打磨深度以避免橡胶过热。热。v4.试样调节试样调节v调整厚度的试片或经过打磨样品制得的试样，调整厚度的试片或经过打磨样品制得的试样，必须在规定的标准环境下进行调节，达到规必须在规定的标准环境下进行调节，达到规定的调节时间后，用裁刀裁切试样立即进行定的调节时间后，用裁刀裁切试样立即进行试验。试验。v思考题思考题v1)硫化试样制备步骤有哪些？硫化试样制备步骤有哪些？v2)实验
17、用开炼机和硫化机结构包括哪些？实验用开炼机和硫化机结构包括哪些？v3)炼胶和硫化注意事项是什么？炼胶和硫化注意事项是什么？v4)开炼机混炼一般加料顺序是什么开炼机混炼一般加料顺序是什么?v5)叙述开炼机混炼操作过程。叙述开炼机混炼操作过程。v6)叙述平板硫化机硫化试样的过程。叙述平板硫化机硫化试样的过程。v实训项目实训项目v1）选择下列配方中一个或几个配方，先按选择下列配方中一个或几个配方，先按具体炼胶设备计算出实验配合配方，再确定具体炼胶设备计算出实验配合配方，再确定其塑炼和混炼其塑炼和混炼v工艺条件（含混炼的加料顺序），最后进行工艺条件（含混炼的加料顺序），最后进行实际配合、塑炼和混炼操作，制备出混炼胶。实际配合、塑炼和混炼操作，制备出混炼胶。