《现代橡胶配方设计学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代橡胶配方设计学习教案.pptx（91页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1现代橡胶现代橡胶(xingjio)配方设计配方设计第一页，共91页。2023/2/27一、橡胶配方设计的概念 所谓橡胶配方设计，就是根据橡胶产品的性能要求和工艺条件合理选用原材料，确定各种原材料的用量配比关系，使得胶料的物性(w xn)、工艺性和成本三者取得最佳平衡。配方设计(shj)的意义（1）决定(judng)产品成本及质量（2）保证加工过程的顺利进行橡胶配方：生胶和多种配合剂按照一定比例的一种组合。绪论第2页/共91页第二页，共91页。2023/2/27例：设计胶管的内层例：设计胶管的内层(ni cn(ni cn)胶胶 使用环境：输送气体、输送泥浆、酸、碱、油使用环境：输送气体、
2、输送泥浆、酸、碱、油类液体。类液体。生胶的确定(qudng)第3页/共91页第三页，共91页。2023/2/27二、橡胶(xingjio)配方设计的发展历史1839年以前，空白1839年Goodyear发明硫化，配方组成：NR+硫黄1844年胶料中加入碱式碳酸铅、PbO等，硫化速度加快1876年天然(tinrn)橡胶树在东南亚大面积种植获得成功1906年原配方体系基础上加入苯胺，配方组成：NR+硫黄+PbO+苯胺1906年开始加入炭黑着色，1912年发现炭黑有补强作用1921年用ZnO代替PbO1926年发现活化剂硬脂酸1926年以后，由于炭黑用量增加，配方中开始使用软化剂1930年开始在配方
3、中加入防老剂，配方组成趋于完善1931年合成橡胶开始工业化生产1931年以后，配方设计快速发展，配合剂品种不断更新，硫化速度大大加快，硫化时间大大缩短，硫化胶的性能不断提高。至此，生胶的品种增多，具有同种功能的配合剂品种增多，加上产品性能要求不断提高，性能要求多样化，使得配方设计成为一门技术。配方实验设计方法由单因素设计逐步发展到多因素设计，并结合统计数学和计算机技术，采用正交实验设计、回归实验设计、计算机辅助设计等，配方设计成为一种科学。第4页/共91页第四页，共91页。2023/2/27三、配方设计的特点三、配方设计的特点特点：橡胶配方设计是多因素的试验问题橡胶配方设计是水平数不等的试验问
4、题橡胶配方中各种原材料之间的交互作用较多而且强烈。工艺因素对橡胶配方设计有显著影响。橡胶配方设计中必须尽力排除实验误差。配方经验(jngyn)规律与统计数学结合。第5页/共91页第五页，共91页。2023/2/27四、影响配方设计四、影响配方设计四、影响配方设计四、影响配方设计(shj)(shj)的因素的因素的因素的因素1.1.原材料应用原材料应用 包括：生胶、硫化体系、补强填充体系、增塑体包括：生胶、硫化体系、补强填充体系、增塑体系、防护体系等系、防护体系等2.2.加工工艺加工工艺 包括：塑炼、混炼、压延、压出、硫化包括：塑炼、混炼、压延、压出、硫化3.3.产品结构产品结构(jigu)(ji
5、gu)4.4.使用工况使用工况第6页/共91页第六页，共91页。2023/2/27（一）配方设计的内容 1、确定(qudng)硫化胶的主要性能及性能指标范围（1）已有成品：解剖成品，测试性能（2）无成品：借鉴同类或相似产品或计算机模拟分析提出 2、确定(qudng)合适的工艺条件及指标值的范围 实验研究确定(qudng)3、确定(qudng)主体材料和配合剂的品种与用量 实验研究确定(qudng)4、确定(qudng)原材料的指标范围 实验研究确定(qudng)，参考原材料出厂检测指标，以满足制品性能要求为准。5、计算成本五、配方(pi fng)设计的内容、原则与程序第7页/共91页第七页，共
6、91页。2023/2/27（二）配方设计的原则（二）配方设计的原则（二）配方设计的原则（二）配方设计的原则1 1、宗旨、宗旨、宗旨、宗旨 使橡胶制品的性能使橡胶制品的性能使橡胶制品的性能使橡胶制品的性能(xngnng)(xngnng)、成本和工艺可行、成本和工艺可行、成本和工艺可行、成本和工艺可行性三方面取得最性三方面取得最性三方面取得最性三方面取得最佳的综合平衡，以最低的原材料消耗，最短的时间，佳的综合平衡，以最低的原材料消耗，最短的时间，佳的综合平衡，以最低的原材料消耗，最短的时间，佳的综合平衡，以最低的原材料消耗，最短的时间，最少最少最少最少工作量设计出性能工作量设计出性能工作量设计出性
7、能工作量设计出性能(xngnng)(xngnng)优良并满足现有生产设优良并满足现有生产设优良并满足现有生产设优良并满足现有生产设备要求的配方。备要求的配方。备要求的配方。备要求的配方。2 2、基本原则、基本原则、基本原则、基本原则（1 1）在不降低产品质量的情况下降低成本）在不降低产品质量的情况下降低成本）在不降低产品质量的情况下降低成本）在不降低产品质量的情况下降低成本（2 2）在保持成本不变的情况下提高产品的性能）在保持成本不变的情况下提高产品的性能）在保持成本不变的情况下提高产品的性能）在保持成本不变的情况下提高产品的性能(xngnng)(xngnng)3 3、一般原则、一般原则、一般
8、原则、一般原则（1 1）满足制品的性能）满足制品的性能）满足制品的性能）满足制品的性能(xngnng)(xngnng)要求；（要求；（要求；（要求；（2 2）设计）设计）设计）设计的配方易于加工的配方易于加工的配方易于加工的配方易于加工（3 3）原材料价廉易得；）原材料价廉易得；）原材料价廉易得；）原材料价廉易得；（4 4）重点设计主要性）重点设计主要性）重点设计主要性）重点设计主要性能能能能(xngnng)(xngnng)（5 5）充分考虑交互作用；）充分考虑交互作用；）充分考虑交互作用；）充分考虑交互作用；（6 6）配方成本低，能）配方成本低，能）配方成本低，能）配方成本低，能耗低耗低耗低
9、耗低（7 7）配方尽可能简化）配方尽可能简化）配方尽可能简化）配方尽可能简化 （8 8）符合环保与卫生）符合环保与卫生）符合环保与卫生）符合环保与卫生要求要求要求要求第8页/共91页第八页，共91页。2023/2/27（三）配方（三）配方（三）配方（三）配方(pi fng)(pi fng)设计的程序设计的程序设计的程序设计的程序实用配方（生产配方）性能配方（技术配方）基础配方（标准配方）第9页/共91页第九页，共91页。2023/2/27基础配方：标准配方，仅包括最基本的组分，采用传统基础配方：标准配方，仅包括最基本的组分，采用传统基础配方：标准配方，仅包括最基本的组分，采用传统基础配方：标准
10、配方，仅包括最基本的组分，采用传统的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映胶料基本的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映胶料基本的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映胶料基本的配合量，以生胶和配合剂鉴定为目的，反映胶料基本工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配方。工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配方。工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配方。工艺性能及硫化胶基本物理机械性能的配方。基础配方的获得：基础配方的获得：基础配方的获得：基础配方的获得：（1 1）ASTMASTM标准标准标准标准（2 2）根据实验的基本情况进行拟定）根据实验的基本情况进行拟定）根据实验的基本情况进行拟定）根据实验的基本
11、情况进行拟定（3 3）借鉴同类或类似产品的生产配方）借鉴同类或类似产品的生产配方）借鉴同类或类似产品的生产配方）借鉴同类或类似产品的生产配方性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增加性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增加性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增加性能配方：技术配方，全面考虑各种性能的搭配，增加或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配方。或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配方。或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配方。或调整基础配方的内容，以满足制品使用条件的配方。实用配方：生产配方，在满足要求的性能配方基础上，实用配方：生产配方，在满足要
12、求的性能配方基础上，实用配方：生产配方，在满足要求的性能配方基础上，实用配方：生产配方，在满足要求的性能配方基础上，结合实际生产条件所得结合实际生产条件所得结合实际生产条件所得结合实际生产条件所得(su(su d)d)的实用投产配方。的实用投产配方。的实用投产配方。的实用投产配方。第10页/共91页第十页，共91页。2023/2/27实用配方的设计程序：实用配方的设计程序：实用配方的设计程序：实用配方的设计程序：（1 1）确切了解制品的使用条件，提出性能）确切了解制品的使用条件，提出性能）确切了解制品的使用条件，提出性能）确切了解制品的使用条件，提出性能(xngnng)(xngnng)要求要求
13、要求要求（2 2）研究分析同类或相似产品所使用的配方和工艺）研究分析同类或相似产品所使用的配方和工艺）研究分析同类或相似产品所使用的配方和工艺）研究分析同类或相似产品所使用的配方和工艺（3 3）根据性能）根据性能）根据性能）根据性能(xngnng)(xngnng)要求及近似产品配方，提出要求及近似产品配方，提出要求及近似产品配方，提出要求及近似产品配方，提出基本配方基本配方基本配方基本配方（4 4）确定变量及变量范围）确定变量及变量范围）确定变量及变量范围）确定变量及变量范围（5 5）确定性能）确定性能）确定性能）确定性能(xngnng)(xngnng)测试内容和方法测试内容和方法测试内容和方
14、法测试内容和方法（6 6）实验室小试，检测性能）实验室小试，检测性能）实验室小试，检测性能）实验室小试，检测性能(xngnng)(xngnng)并优化配方至并优化配方至并优化配方至并优化配方至满足性能满足性能满足性能满足性能(xngnng)(xngnng)要求要求要求要求（7 7）中试，确定工艺条件及胶料的控制指标）中试，确定工艺条件及胶料的控制指标）中试，确定工艺条件及胶料的控制指标）中试，确定工艺条件及胶料的控制指标（8 8）试制产品，按照标准和技术条件进行成品实验）试制产品，按照标准和技术条件进行成品实验）试制产品，按照标准和技术条件进行成品实验）试制产品，按照标准和技术条件进行成品实验
15、（9 9）调整配方至满足产品使用要求，确定生产工艺条）调整配方至满足产品使用要求，确定生产工艺条）调整配方至满足产品使用要求，确定生产工艺条）调整配方至满足产品使用要求，确定生产工艺条件件件件和胶料参数和胶料参数和胶料参数和胶料参数第11页/共91页第十一页，共91页。2023/2/27六、橡胶六、橡胶六、橡胶六、橡胶(xingjio)(xingjio)配方的表配方的表配方的表配方的表示方法及计算示方法及计算示方法及计算示方法及计算 橡胶配方，就是表示生胶和配合剂用量的配比表。橡胶配方，就是表示生胶和配合剂用量的配比表。（一）（一）生产配方表的组成生产配方表的组成 1)1)胶料用途胶料用途 2
16、)2)胶料的名称及代号胶料的名称及代号(diho)(diho)，生胶及各种配合剂的用量，生胶及各种配合剂的用量 3)3)合计（合算密度、含胶率、成本）合计（合算密度、含胶率、成本）4)4)工艺条件工艺条件 5)5)物理机械性能物理机械性能第12页/共91页第十二页，共91页。2023/2/27（二）配方的表示方法与计算1.质量份数表示（mi）：以生胶分数为100份，其余配合剂相应质量份数表示。2.质量百分数（mi%）：=mi/mi 100%以胶料总质量为100，生胶和配合剂质量所占比例数来表示，主要用于计算原材料质量成本和含胶率。3.体积百分数表示（Vi%）：=Vi/Vi 100%以胶料总体积
17、为100，生胶和配合剂体积所占比例数来表示，主要用于计算原材料体积成本。4.生产(shngchn)配方（Mikg）：=Q/mi mi 取胶料的总质量等于炼胶机的装胶量Q，各组分以实际用量表示。第13页/共91页第十三页，共91页。2023/2/27原材料名称，(g/cm3)基本配方,质量份质量分数配方/体积分数配方/生产配方，kgNR 0.92S 2.05促M 1.42ZnO 5.57St 0.92C.B.1.8010031525062.201.860.603.101.2431.0076.701.030.500.631.5419.6050.01.50.52.51.025.0合计161100.0
18、0100.0080.5转化为炼胶容量为80.5公斤(n jn)的生产配方质量(zhling)分数配方计算：mi%=mi(100/mi)体积分数配方计算：Vi%=mi/i100/(mi/i)生产配方计算：Mi=mi(Q/mi)第14页/共91页第十四页，共91页。2023/2/27含配合(pih)剂母胶的配方计算：例如：促进剂M母胶配方(pi fng)NR 100 促进剂M 20 ZnO 5 合计 125原材料原材料名称名称基本配方基本配方质量份质量份生产配方生产配方kgNRS促促MZnOStC.B.10031525050.01.50.52.51.025.0合计合计16180.5原材料原材料名称
19、名称基本配方基本配方质量份质量份生产配方生产配方kgNRS促促M母胶母胶ZnOStC.B.9536.254.7525047.51.53.1252.375125合计合计16180.5X促M母=1/(20/125)=6.25 份母胶中：XNR=6.25(100/125)=5 份XZnO=6.25(5/125)=0.25 份第15页/共91页第十五页，共91页。2023/2/27由生产配方(pi fng)计算基本配方(pi fng)：mi=Mi（100/M胶）mi基本配方(pi fng)中各组分的份数；Mi生产配方(pi fng)中各组分的实际质量，kg；M胶生产配方(pi fng)中生胶的总质量。
20、原材料原材料名称名称生产配方生产配方统一单位统一单位配方配方/kg转换系数转换系数基本配方基本配方/份份NRSBRS促促MZnOSt防防4020C.B.5kg3kg200g80g400g160g160g4kg530.20.080.40.160.164100/8=12.562.537.52.51.05.02.02.050.0合计合计13.0162.5第16页/共91页第十六页，共91页。2023/2/27七、橡胶(xingjio)配方的成本计算1、含胶率的计算(j sun)含胶率=【100（生胶质量(zhling)份）/胶料总质量(zhling)份】100%2、密度的计算=mi/(mi/i)3、
21、单位质量胶料成本的计算Pm=(mipi)/mi=(mi%pi)mi%各组分质量百分数；pi各组分的单价，元/kg4、单位体积胶料成本的计算Pv=(mipi)/(mi/i)5、单位产品胶料成本计算P=VPv=mPm=VPm第17页/共91页第十七页，共91页。2023/2/27成本计算举例(j l)：配方及各组分价格、密度如表所示。用配方1制作的制品的质量为1.2kg。若产品按件计价，价格为21.6元/件。配方1硫化时间(shjin)为4min，配方2硫化时间(shjin)为5min。假定炼胶成本1.2元/kg，硫化成本10元/h。请计算配方1、2的经济效益。原材料原材料名称名称单价单价pi/(
22、元元/kg)密度密度i i/(g/cm/(g/cm3 3)体积体积/cm3配方配方1配配比比/份份配方配方2配配比比/份份SBRN770芳烃油芳烃油ZnOStS促促M防防DPPD重钙重钙 1886.51461.816320.350.941.815.570.8521.521.282.8106.3827.785.000.901.180.750.660.7817.86100505511.5110100505511.51150合计合计161.28164.5214.5第18页/共91页第十八页，共91页。2023/2/27解：配方1的密度：1=mi/Vi=164.5/143.42=1.147(g/cm3
23、)配方1单位质量成本:Pm=(Pimi)/mi=2359.2/164.5=14.342（元/kg）配方1单位体积成本：Pv1=Pm=14.342 1.147=16.450（元/L）配方1制作(zhzu)制品的体积：V1=m/=1200/1.147=1046.2（cm3）制品胶料成本：P胶1=Pv1V1=16.4501.0462=17.21（元）配方1的炼胶成本：P炼胶1=1.21.2=1.44（元）配方1硫化成本：P硫化1=（4/60）10=0.67（元）总成本：P总1=P胶1+P炼胶1+P硫化1=19.32（元）每件制品的利润：R1=P价格P总1=21.6-19.32=2.28(元)第19页
24、/共91页第十九页，共91页。2023/2/27配方2的密度：2=mi/Vi=214.5/161.28=1.330(g/cm3)配方2单位质量成本:Pm=(Pimi)/mi=2376.7/214.5=11.080（元/kg）配方2单位体积(tj)成本：Pv2=Pm=11.080 1.330=14.736（元/L）配方2制作制品的体积(tj)：V2=V1=m/=1200/1.147=1046.2（cm3）制品胶料成本：P胶2=Pv2V2=14.7361.0462=15.42（元）配方2的炼胶成本：P炼胶2=1.04621.3301.2=1.67（元）配方2硫化成本：P硫化2=（5/60）10=0
25、.83（元）总成本：P总2=P胶2+P炼胶2+P硫化2=17.92（元）每件制品的利润：R2=P价格P总2=21.6-17.92=3.68(元)第20页/共91页第二十页，共91页。2023/2/27总结(zngji)：（1）配方中加入(jir)填料均可降低胶料成本，但不一定降低总成本。加入(jir)填料后，合格率下降，硫化时间延长，炼胶成本增大。（2）如产品按质量计价，配方中加入(jir)密度大的填料成本低；如按件计价，加入(jir)密度小的填料成本低。（3）加入(jir)填料，会牺牲制品的性能。（4）不加填料，加快硫化速度或胶料流动性，虽然胶料成本略有增加，但可降低炼胶成本和硫化成本，提高
26、效益。（5）中低档及小制品采用加填料降成本；高档大型制品要多考虑制品合格率和工艺成本。第21页/共91页第二十一页，共91页。2023/2/27价值(jizh)工程：以最低的成本可靠地实现产品必要的功能。价值(jizh)=功能/成本五种提高价值(jizh)的途径：(1)功能不变，成本降低；(2)成本不变，提高性能；(3)功能提高，成本降低；(4)成本略有提高，功能大幅度提高；(5)功能略有降低，成本大幅度下降。第22页/共91页第二十二页，共91页。2023/2/27低成本配方(pi fng)设计要点：（1）降低生胶成本是降低胶料成本最有效的途径 选用价格便宜、密度低、可填充量大的生胶；生胶并
27、用；橡塑共混；再生胶及胶粉的使用；边角料及返回胶的使用（注意比例(bl)）；生胶替代（如用IR替代NR、ENR替代IIR等）。（2）加入填料是降成本另一重要途径 增加炭黑与油的用量；用表面活化改性的碳酸钙、陶土、高岭土部分取代炭黑或白炭黑；加入价格低廉的填料如轻钙、滑石粉、云母粉、石英粉、活性硅粉等。（3）适当加快硫化速度可降低生产成本 促进剂并用；适当增加促进剂用量；适当提高温度 第23页/共91页第二十三页，共91页。2023/2/27第一章第一章 橡胶配方的鉴定橡胶配方的鉴定(jindng)与测试与测试“三方块”设计方案分析(fnx)：第一方块 第二方块 第三方块原材料及加工(ji gn
28、g)条件微观分析常规测试项目NMR、IR、DSC、DMA、TEM等加工性能和物理机械性能第24页/共91页第二十四页，共91页。2023/2/27一、生胶、混炼胶的流变性1、可塑度测试 采用压缩方式测定胶料流动性大小的一种试验(shyn)方法。威廉姆塑性(sxng)计华莱氏快速(kui s)塑性计仪器德弗塑性计第一节 未硫化橡胶加工性能的试验第25页/共91页第二十五页，共91页。2023/2/27华莱氏可塑度计华氏可塑度：P=1h第26页/共91页第二十六页，共91页。2023/2/27威廉氏可塑度计h0 试样(sh yn)原始高度，mm；h1试样(sh yn)压缩3min后的高度，mm；h
29、2恢复3min后的高度，mm 第27页/共91页第二十七页，共91页。2023/2/272、门尼粘度的测试 以转动的方式测定胶料流动性大小的一种试验，通过测定转子(zhun z)在转动过程中转动力矩的大小来表征胶料的流动性。表示方法 门尼粘度计（EEKON)第28页/共91页第二十八页，共91页。2023/2/273 3、流变性测试、流变性测试、流变性测试、流变性测试(csh)(csh)了解和评价胶料的加工性能十分重要。了解和评价胶料的加工性能十分重要。了解和评价胶料的加工性能十分重要。了解和评价胶料的加工性能十分重要。采用毛细管压出的方法来测量胶料的粘度与切变速采用毛细管压出的方法来测量胶料
30、的粘度与切变速采用毛细管压出的方法来测量胶料的粘度与切变速采用毛细管压出的方法来测量胶料的粘度与切变速率、率、率、率、切变应力、温度的关系。切变应力、温度的关系。切变应力、温度的关系。切变应力、温度的关系。第29页/共91页第二十九页，共91页。2023/2/271、门尼焦烧的测试 考察混炼胶的加工安全性，反映胶料早期(zoq)硫化情况。用门尼粘度计测门尼焦烧时间和硫化指数。GB1233规定，门尼焦烧时间：当用大转子转动的门尼粘度值下降到最低值后再转入上升5个门尼粘度值对应的时间。硫化指数：硫化指数小，表示硫化速度快，反之则慢。二、混炼胶硫化特性(txng)测定第30页/共91页第三十页，共9
31、1页。2023/2/272 2、硫化曲线的测定、硫化曲线的测定、硫化曲线的测定、硫化曲线的测定 采用采用采用采用(c(c iyng)iyng)硫化仪测定混炼胶的硫化曲线，通过硫化硫化仪测定混炼胶的硫化曲线，通过硫化硫化仪测定混炼胶的硫化曲线，通过硫化硫化仪测定混炼胶的硫化曲线，通过硫化仪可了解仪可了解仪可了解仪可了解一些主要的性能参数。如：初始粘度、焦烧时间、正硫化一些主要的性能参数。如：初始粘度、焦烧时间、正硫化一些主要的性能参数。如：初始粘度、焦烧时间、正硫化一些主要的性能参数。如：初始粘度、焦烧时间、正硫化时间、硫化速度、最高转矩、硫化平坦期、硫化返原性等。时间、硫化速度、最高转矩、硫化
32、平坦期、硫化返原性等。时间、硫化速度、最高转矩、硫化平坦期、硫化返原性等。时间、硫化速度、最高转矩、硫化平坦期、硫化返原性等。测定硫化曲线的意义：测定硫化曲线的意义：测定硫化曲线的意义：测定硫化曲线的意义：(1)(1)评价并控制一些主要性能参数评价并控制一些主要性能参数评价并控制一些主要性能参数评价并控制一些主要性能参数 (2)(2)快速检查炼胶质量及原材料质量快速检查炼胶质量及原材料质量快速检查炼胶质量及原材料质量快速检查炼胶质量及原材料质量第31页/共91页第三十一页，共91页。2023/2/27硫化(lihu)仪（Gotech)第32页/共91页第三十二页，共91页。2023/2/27三
33、、未硫化胶弹性三、未硫化胶弹性三、未硫化胶弹性三、未硫化胶弹性(tnxng)(tnxng)效应测定效应测定效应测定效应测定1 1、应力松弛测试、应力松弛测试、应力松弛测试、应力松弛测试 采用压缩或拉伸或剪切胶料测定应力松弛时间或弹采用压缩或拉伸或剪切胶料测定应力松弛时间或弹采用压缩或拉伸或剪切胶料测定应力松弛时间或弹采用压缩或拉伸或剪切胶料测定应力松弛时间或弹性性性性(tnxng)(tnxng)复原性，考察胶料的弹性复原性，考察胶料的弹性复原性，考察胶料的弹性复原性，考察胶料的弹性(tnxng)(tnxng)记忆效应。记忆效应。记忆效应。记忆效应。设备：门尼粘度计、压缩性应力松弛实验机、动态设
34、备：门尼粘度计、压缩性应力松弛实验机、动态设备：门尼粘度计、压缩性应力松弛实验机、动态设备：门尼粘度计、压缩性应力松弛实验机、动态应力应力应力应力松弛实验机等。松弛实验机等。松弛实验机等。松弛实验机等。2 2、口型膨胀的测定、口型膨胀的测定、口型膨胀的测定、口型膨胀的测定 反映未硫化胶压延、挤出时弹性反映未硫化胶压延、挤出时弹性反映未硫化胶压延、挤出时弹性反映未硫化胶压延、挤出时弹性(tnxng)(tnxng)收缩性。收缩性。收缩性。收缩性。设备：毛细管流变仪设备：毛细管流变仪设备：毛细管流变仪设备：毛细管流变仪 测量压出胶料的断面尺寸与毛细管尺寸的比值。测量压出胶料的断面尺寸与毛细管尺寸的比
35、值。测量压出胶料的断面尺寸与毛细管尺寸的比值。测量压出胶料的断面尺寸与毛细管尺寸的比值。第33页/共91页第三十三页，共91页。2023/2/27四、配合四、配合四、配合四、配合(pih)(pih)剂在混炼胶中分散性检测剂在混炼胶中分散性检测剂在混炼胶中分散性检测剂在混炼胶中分散性检测1 1、分散度直接测定法、分散度直接测定法、分散度直接测定法、分散度直接测定法 以撕裂、拉伸或切割等方法制得胶料的新鲜表面，以撕裂、拉伸或切割等方法制得胶料的新鲜表面，以撕裂、拉伸或切割等方法制得胶料的新鲜表面，以撕裂、拉伸或切割等方法制得胶料的新鲜表面，再用肉眼或借助仪器观察表面，或对胶料超薄切片，再用肉眼或借
36、助仪器观察表面，或对胶料超薄切片，再用肉眼或借助仪器观察表面，或对胶料超薄切片，再用肉眼或借助仪器观察表面，或对胶料超薄切片，用用用用TEMTEM观察切片。观察切片。观察切片。观察切片。具体方法有：具体方法有：具体方法有：具体方法有：（1 1）ASTM D2663ASTM D2663标准法标准法标准法标准法A A法：定性分析法（肉眼判断法）法：定性分析法（肉眼判断法）法：定性分析法（肉眼判断法）法：定性分析法（肉眼判断法）与标准照片对与标准照片对与标准照片对与标准照片对照照照照 1 1级、级、级、级、2 2级、级、级、级、3 3级、级、级、级、4 4级、级、级、级、5 5级，大于级，大于级，大
37、于级，大于3 3级合格级合格级合格级合格(hg)(hg)B B法：定量分析法（凝聚块计数法）法：定量分析法（凝聚块计数法）法：定量分析法（凝聚块计数法）法：定量分析法（凝聚块计数法）TEMTEM观察凝观察凝观察凝观察凝聚块聚块聚块聚块 D=100-0.22u D=100-0.22u（uu超过半个单元格的凝聚块数）超过半个单元格的凝聚块数）超过半个单元格的凝聚块数）超过半个单元格的凝聚块数）分散度大于分散度大于分散度大于分散度大于90%90%合格合格合格合格(hg)(hg)。第34页/共91页第三十四页，共91页。2023/2/27（2 2）显微照相法（）显微照相法（）显微照相法（）显微照相法（
38、R-SR-S法，法，法，法，GB6030GB6030）用用用用SEMSEM观察硫化胶新鲜撕裂断面或快速切割断面，观察硫化胶新鲜撕裂断面或快速切割断面，观察硫化胶新鲜撕裂断面或快速切割断面，观察硫化胶新鲜撕裂断面或快速切割断面，对断面形貌照相，分析炭黑的分散度。对断面形貌照相，分析炭黑的分散度。对断面形貌照相，分析炭黑的分散度。对断面形貌照相，分析炭黑的分散度。（3 3）炭黑分散度计法）炭黑分散度计法）炭黑分散度计法）炭黑分散度计法 用炭黑分散度计（反射光显微镜）观察新鲜切割用炭黑分散度计（反射光显微镜）观察新鲜切割用炭黑分散度计（反射光显微镜）观察新鲜切割用炭黑分散度计（反射光显微镜）观察新鲜
39、切割断面断面断面断面（4 4）汞针式表面粗糙度仪法）汞针式表面粗糙度仪法）汞针式表面粗糙度仪法）汞针式表面粗糙度仪法 用带有位移传感器的汞针水平扫描新鲜切割断面，用带有位移传感器的汞针水平扫描新鲜切割断面，用带有位移传感器的汞针水平扫描新鲜切割断面，用带有位移传感器的汞针水平扫描新鲜切割断面，绘绘绘绘制扫描曲线，用计算机统计计算分散度。制扫描曲线，用计算机统计计算分散度。制扫描曲线，用计算机统计计算分散度。制扫描曲线，用计算机统计计算分散度。DI=100-10expAlg(fh+B)DI=100-10expAlg(fh+B)A A、BB常数，由实验常数，由实验常数，由实验常数，由实验(shyn
40、)(shyn)确定确定确定确定 f f峰的数目峰的数目峰的数目峰的数目 h h平均峰高，平均峰高，平均峰高，平均峰高，mm第35页/共91页第三十五页，共91页。2023/2/272 2、分散度间接测定法、分散度间接测定法、分散度间接测定法、分散度间接测定法 使用特定的仪器，对试样进行某些物理性能的测使用特定的仪器，对试样进行某些物理性能的测使用特定的仪器，对试样进行某些物理性能的测使用特定的仪器，对试样进行某些物理性能的测定，定，定，定，其结果其结果其结果其结果(ji gu(ji gu)与直接测定分散度结果与直接测定分散度结果与直接测定分散度结果与直接测定分散度结果(ji gu(ji gu)
41、相对相对相对相对照，从而得到胶料中炭照，从而得到胶料中炭照，从而得到胶料中炭照，从而得到胶料中炭黑的分散度。黑的分散度。黑的分散度。黑的分散度。（1 1）电阻法（体积或表面电阻计）电阻法（体积或表面电阻计）电阻法（体积或表面电阻计）电阻法（体积或表面电阻计）（2 2）超声波法）超声波法）超声波法）超声波法（3 3）微波法）微波法）微波法）微波法（4 4）精确相对密度法）精确相对密度法）精确相对密度法）精确相对密度法（5 5）动态模量法（）动态模量法（）动态模量法（）动态模量法（RPA2000RPA2000橡胶加工分析仪）橡胶加工分析仪）橡胶加工分析仪）橡胶加工分析仪）第36页/共91页第三十六
42、页，共91页。2023/2/27 用一种仪器可测出胶料多方面的工艺性能，如密炼机混炼时的转矩时间曲线，通过功率积分仪求单元功（与胶料的门尼黏度、炭黑分散性、结合橡胶等有相关性）。RPA2000橡胶加工分析仪可同时测胶料的门尼黏度、硫化特性、混炼胶和硫化胶的动态模量随温度、频率、振幅的变化曲线，反映(fnyng)胶料中炭黑与炭黑、炭黑与橡胶之间的相互作用。布拉本达（Brabender)流变仪、HAAKE转矩流变仪可测混炼过程中的功率消耗、单元功、焦烧时间、硫化速率，还可进行压出试验等。五、胶料加工(ji gng)综合性能的测试第37页/共91页第三十七页，共91页。2023/2/27第二节第二节
43、第二节第二节 硫化胶性能硫化胶性能硫化胶性能硫化胶性能(xngnng)(xngnng)(xngnng)(xngnng)的测试的测试的测试的测试1.1.拉伸性能（拉伸性能（拉伸性能（拉伸性能（GB528GB528）拉伸强度拉伸强度拉伸强度拉伸强度定义：橡胶试样被拉断时单位面积上所承受负荷的定义：橡胶试样被拉断时单位面积上所承受负荷的定义：橡胶试样被拉断时单位面积上所承受负荷的定义：橡胶试样被拉断时单位面积上所承受负荷的大小。大小。大小。大小。单位：单位：单位：单位：MPaMPa试样形状：哑铃形试样形状：哑铃形试样形状：哑铃形试样形状：哑铃形 断裂断裂断裂断裂(dun li)(dun li)部位宽
44、度：部位宽度：部位宽度：部位宽度：4mm4mm，6mm6mm一、硫化橡胶(lihu xingjio)力学性能的测试第38页/共91页第三十八页，共91页。2023/2/27l l拉伸强度计算公式：拉伸强度计算公式：l l :拉伸强度，拉伸强度，MPa,MPa,l l P:P:拉断时试样所承受的拉断时试样所承受的负荷，负荷，l l b:b:试样工作部分宽度试样工作部分宽度(kund)(kund)，l l h h：试样工作部分厚度。：试样工作部分厚度。l l测试仪器：测试仪器：电子拉力机电子拉力机第39页/共91页第三十九页，共91页。2023/2/27电子(dinz)拉力机（Gotech)第40
45、页/共91页第四十页，共91页。2023/2/27裁刀(ci do)和试样第41页/共91页第四十一页，共91页。2023/2/27（2 2）定伸应力）定伸应力）定伸应力）定伸应力 定义定义定义定义(dngy)(dngy)：橡胶试样拉伸至一定长度时，单位：橡胶试样拉伸至一定长度时，单位：橡胶试样拉伸至一定长度时，单位：橡胶试样拉伸至一定长度时，单位面积上所承受负荷。面积上所承受负荷。面积上所承受负荷。面积上所承受负荷。一般测定一般测定一般测定一般测定100100、200200、300300、500500定伸应力。定伸应力。定伸应力。定伸应力。第42页/共91页第四十二页，共91页。2023/2
46、/27(3)(3)扯断伸长率扯断伸长率扯断伸长率扯断伸长率定义：试样定义：试样定义：试样定义：试样(sh yn(sh yn)扯断时，其伸长部分占原始扯断时，其伸长部分占原始扯断时，其伸长部分占原始扯断时，其伸长部分占原始长度的百分率。长度的百分率。长度的百分率。长度的百分率。(4)拉断永久变形 定义：橡胶试样(sh yn)被拉断后，其不可恢复部分占原始长度的百分率。第43页/共91页第四十三页，共91页。2023/2/272 2、撕裂强度、撕裂强度 定义：试样被撕裂时，单位厚度定义：试样被撕裂时，单位厚度(hud)(hud)上所承受的负上所承受的负荷。荷。单位：单位：KN/m KN/m 撕裂(
47、s li)强度计算公式：Fsz直角型试样撕裂(s li)强度，kN/m；F撕裂(s li)试样的最大作用力，N；d试样厚度，mm。第44页/共91页第四十四页，共91页。2023/2/27直角(zhjio)型试样(GB530)圆弧型试样(sh yn)(GB529)第45页/共91页第四十五页，共91页。2023/2/27裤形试样(sh yn)（BS903/A3）裤形试样(sh yn)在试验机上的位置第46页/共91页第四十六页，共91页。2023/2/27德耳夫特型试样(sh yn)（ISO 816）(单位：mm)第47页/共91页第四十七页，共91页。2023/2/27（1 1）硫化胶硬度）
48、硫化胶硬度）硫化胶硬度）硫化胶硬度(yngd)(yngd)定义：橡胶抵抗外力压入的能力。定义：橡胶抵抗外力压入的能力。定义：橡胶抵抗外力压入的能力。定义：橡胶抵抗外力压入的能力。有弹簧式硬度有弹簧式硬度有弹簧式硬度有弹簧式硬度(yngd)(yngd)和定负荷硬度和定负荷硬度和定负荷硬度和定负荷硬度(yngd)(yngd)两大类。两大类。两大类。两大类。橡胶硬度橡胶硬度橡胶硬度橡胶硬度(yngd)(yngd)一般在一般在一般在一般在202090903、抗压性能测试(csh)弹簧(tnhung)式硬度邵尔硬度阿斯卡硬度：邵尔W硬度，测海绵制品硬度邵尔A硬度：测软质橡胶邵尔C硬度：测半硬质橡胶邵尔D
49、硬度：测硬质橡胶定负荷硬度国际硬度（IRHD）：与邵尔A硬度相关性好，值相同赵氏硬度邵波尔硬度第48页/共91页第四十八页，共91页。2023/2/27（2 2）压缩永久变形）压缩永久变形）压缩永久变形）压缩永久变形 包括：恒定包括：恒定包括：恒定包括：恒定(hngdng)(hngdng)形变压缩永久变形试验形变压缩永久变形试验形变压缩永久变形试验形变压缩永久变形试验（GB1683GB1683）和静压）和静压）和静压）和静压缩试验（缩试验（缩试验（缩试验（GB1684GB1684）。）。）。）。K压缩永久(yngji)变形，%h0压缩前试样的高度，mm;h1限位器的高度，mm;h2压缩后试样恢
50、复高度，mm;恒定形变压缩永久(yngji)变形橡胶硬度（IRHD）压缩率（%）80 25 8090 15 90 10第49页/共91页第四十九页，共91页。2023/2/274 4、硫化、硫化(lihu)(lihu)胶的磨耗性能测试胶的磨耗性能测试阿克隆(k ln)磨耗（GB1689）邵坡尔磨耗(DIN磨耗)格拉西里磨耗皮克磨耗GHK磨耗GB1689V=(g1-g2)/V试样磨耗体积,cm3.(1.61km)-1g1试样在试验(shyn)前的质量，g;g2试样在试验(shyn)后的质量，g;试样的密度，g.cm-3第50页/共91页第五十页，共91页。2023/2/275 5、疲劳、疲劳(p