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硫化橡膠、熱塑性橡膠的密度測(cè)量

更新時(shí)間:2012-08-24   點(diǎn)擊次數(shù):3597次

從ASTM D 297、ISO 2781、GB/T 533、DIN 53479規(guī)范
看硫化橡膠、熱塑性橡膠的密度測(cè)量?標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:
標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 297、ISO 2781、GB/T 533、DIN 53479制定了兩種硫化固體和熱塑性橡膠密度的測(cè)試方法。
方法A、浸漬法:
應(yīng)用阿基米得浮力法,當(dāng)物體*地被浸沒(méi)在液體時(shí),要求物體的體積與置換液體的體積是相等的。一個(gè)物體在液體中呈現(xiàn)的重量是經(jīng)由浮力而使所測(cè)量的重量減少。
演算公式:
ρ=m1×ρw/(m1-m2)
密度小于 1 g/cm3 時(shí),使用抗浮架處理之。

方法B、比重瓶法:
應(yīng)用阿基米得容積置換法,應(yīng)用密度瓶測(cè)量。
比重瓶是一個(gè)能測(cè)定玻璃或金屬容器體積的設(shè)備。它通過(guò)簡(jiǎn)單的稱重可測(cè)得液體的密度和容積所定義的體積。
對(duì)于窄口徑管材和電纜絕緣材,必需把試樣分割成小片來(lái)清除空隙時(shí)才會(huì)被用。
演算公式:
ρ=m1×ρw/(m1+m2-m3)
橡膠物理性質(zhì):
橡膠除了本身的特性外,有很大的部份是決定于其配方,不同的橡膠配方所做出來(lái)的橡膠制品,其物理性質(zhì)也會(huì)有所不同。
在橡膠制品過(guò)程中,一般必須測(cè)試的物性有:
1、 拉伸強(qiáng)度       2、撕裂強(qiáng)度    3、定伸應(yīng)力與硬度     4、耐磨性
5、疲勞與疲勞破壞 6、彈性        7、扯斷伸長(zhǎng)率。
為什么要測(cè)量硫化橡膠、熱塑性橡膠的密度?
   各種橡膠制品都有它特定的使用性能和工藝配方要求。為了滿足它的物性要求,需選擇的聚合物和配合劑進(jìn)行合理的配方設(shè)計(jì)。而配方中所選用的材料品種、用量不同,性能上都會(huì)產(chǎn)生差異。所以密度的測(cè)試對(duì)于橡膠化合物的質(zhì)量控制和計(jì)算已知材料體積所需的橡膠重量是重要的。
輪胎的生產(chǎn)過(guò)程:
約可簡(jiǎn)化為如下:
   單體→聚合→凝聚→干燥→橡膠塊→硫化→成形
各種物性與密度的關(guān)系?
1、 拉伸強(qiáng)度:橡膠制品隨著交聯(lián)密度的增加,拉伸強(qiáng)度增加。
2、 撕裂強(qiáng)度: 撕裂強(qiáng)度與硫化體系有關(guān),硫黃用量高撕裂強(qiáng)度高。
3、定伸應(yīng)力與硬度:隨著交聯(lián)密度的增加,定伸應(yīng)力與硬度也隨之直線增加。
4、耐磨性: 耐磨耗性能與橡膠制品使用壽命密切相關(guān)。磨耗是兩固體表面互
           相接觸,經(jīng)摩擦而使表層材料脫落的現(xiàn)象。
方法:試驗(yàn)時(shí)讓試樣與砂輪在一定的傾斜角度和一定的負(fù)荷作用下進(jìn)行摩擦,測(cè)定試樣在一定里程內(nèi)的磨耗體積。耐磨性的測(cè)試有:
A、DIN磨耗試驗(yàn)法和密度的關(guān)系如下:
 (磨前重量-磨后重量)×200     (W1-W2) × 200
磨耗量△V=------------------------=----------------------
            密度×標(biāo)準(zhǔn)試片之磨耗量           Q ×S
B、阿克隆磨耗試驗(yàn)法和密度的關(guān)系如下:
               (m1-m2)    試樣試驗(yàn)前的質(zhì)量-試樣試驗(yàn)后的質(zhì)量
磨耗體積 V=-----------=----------------------------------------------------------
ρ                 試樣的密度
5:疲勞與疲勞破壞:?jiǎn)瘟蚪〉牧蚧w系,疲勞性能zui小,耐疲勞性能好。
6、彈性:隨著交聯(lián)密度的增加,硫化膠的彈性增加。
7:扯斷伸長(zhǎng)率(延伸率):扯斷伸長(zhǎng)率隨著交聯(lián)密度的提高而降低。
由以上各種橡膠物性的論述,了解橡膠物性和硫化交聯(lián)密度有密不可分的關(guān)系。
硫化作用vulcanization cure:
在生膠中混入硫去加熱,則會(huì)使橡膠變的有彈性,這是因?yàn)榱蛟訒?huì)與橡膠的長(zhǎng)條分子產(chǎn)生橫向的鍵結(jié),如此使得橡膠在被拉開放松之后還可以回到原來(lái)的狀態(tài)。這是加入硫而產(chǎn)生橫接的作用。加硫可增強(qiáng)生橡膠的硬度、以及對(duì)化學(xué)物品的抵抗能力。橡膠結(jié)合硫的比率稱為加硫系數(shù),加硫系數(shù)為5%左右之橡膠,柔軟而有彈性,稱為軟質(zhì)橡膠;加硫系數(shù)30%以上會(huì)變得堅(jiān)硬于缺少?gòu)椥?,稱為硬橡膠。但大部份的橡膠硫化都不太*,里面還含有許多未硫化的硫,這些硫會(huì)慢慢跟橡膠分子產(chǎn)生鍵結(jié),時(shí)間愈久橡膠的硫化程度就愈高,這也就是為什么橡膠放久了會(huì)變硬的原因。
橡膠大分子在加熱下與交聯(lián)劑硫磺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)﹐交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過(guò)程。經(jīng)過(guò)硫化后的橡膠稱硫化膠。硫化是橡膠加工中的zui后一個(gè)工序﹐可以得到定型的具有實(shí)用價(jià)值的橡膠制品。在橡膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中﹐硫磺交聯(lián)鍵的密度﹐決定著橡膠的硫化程度。
黑煙與白煙是橡膠工業(yè)的添加物,材料物性能因適當(dāng)添加而有提高。
1、黑煙即是指 "碳黑",添加之后材料會(huì)變黑, 并能提高抗紫外旋旋旋旋旋光性,避免材料老化。無(wú)定形碳的一種﹐又稱燈黑。質(zhì)輕﹐附著力很強(qiáng)﹐有很大的表面積。一般由氣態(tài)的碳?xì)浠衔锊?燃燒而制得。主要用作橡膠硬化的催化劑和增強(qiáng)橡膠韌性的填料﹐也是制造油墨和墨汁的原料。
2、白煙則是指 "二氧化硅" (也稱硅砂, silica)添加之后材料會(huì)變白色不透明。
3、煙膠:乳漿以水沖淡至l5%濃度,加入定量醋酸或蟻酸.橡膠成份即浮于水上
   凝結(jié).經(jīng)洗滌壓成片狀后. 置于密閉室內(nèi)用樹木或椰子殼燜熏。 
橡膠加硫前后為何要量測(cè)密度:
密度本身是橡膠材料的基本特性之一,由于制造產(chǎn)品的不同,添加高分子配方和硫化程度也跟隨著不同。而又和硬度、拉力強(qiáng)度、延伸性、耐磨性、變形歪曲量、反彈性、浸油膨脹…互有影響。所以除了本身的特性外,加硫前后其密度、體積將伴隨著加硫之多寡和硫化的程度而有所改變,其物理性質(zhì)也會(huì)有所不同。故橡膠在加硫前后必須量測(cè)密度值。
橡膠片油封、迫緊等的浸漬試驗(yàn):
將硫化橡膠片浸漬于燃料油,酒精燃料添加劑,潤(rùn)滑劑等液體。并檢查試験片前后的質(zhì)量、體積,表面積,提取物、硬度和力學(xué)性能的變化。
質(zhì)量變化率:
W1:浸漬前硫化橡膠片在空氣中重量
W3:浸漬后硫化橡膠片在空氣中重量
         W3-W1
△ W=---------------×100
           W1
體積變化率:
       (W3-W4)-(W1-W2)
△ V=---------------------------------×100
          W1-W2
W1:浸漬前硫化橡膠片在空氣中重量
W2:浸漬前硫化橡膠片在水中重量
W3:浸漬后硫化橡膠片在空氣中重量
W4:浸漬后硫化橡膠片在水中重量
氣泡的影響:
根據(jù)德國(guó)的研究報(bào)告,附著在橡膠試樣上的氣泡所造成的影響:
A、 一個(gè)直徑Φ0.5mm的氣泡,將造成一個(gè)小于0.0001g的浮力。
B、 一個(gè)直徑Φ1mm的氣泡,將產(chǎn)生一個(gè)0.005g的浮力。
C、 一個(gè)直徑Φ2mm的氣泡,將產(chǎn)生一個(gè)約為4.200g的浮力。

樣品準(zhǔn)備的條件:
1、 方法A的橡膠試樣由表面光滑的小片構(gòu)成,沒(méi)有裂縫和灰塵,質(zhì)量至少2.5g。
2、 方法B的橡膠試樣形狀應(yīng)允許被分割成適當(dāng)?shù)钠瑺睢?br />3、 在橡膠的硫化和測(cè)試的間隔時(shí),樣品和試樣應(yīng)當(dāng)保護(hù)以免直射陽(yáng)光。
4、 如果有纖維依附或嵌入樣品中應(yīng)把它去除,且避免在液體中造成膨脹。
5、 適宜的使用無(wú)毒性液體弄濕去除接觸面。
6、 有織物標(biāo)記的應(yīng)當(dāng)用磨光機(jī)磨光滑。
7、 為了減少依附在試樣的氣泡,允許添加表面活性劑。
8、 若橡膠試樣表面過(guò)于粗糙可采取使用酒精媒介代替水。
橡膠助劑:
橡膠助劑起源于天然橡膠的硫化。目前有硫化促進(jìn)劑和防老劑兩類,主要有機(jī)助劑的產(chǎn)量大約為生膠消耗量的 4%。
1.橡膠硫化助劑:包括硫化劑(交聯(lián)劑)、促進(jìn)劑、活化劑和防焦劑等。
2.橡膠防護(hù)助劑:包括抗氧劑、抗臭氧劑、抗屈撓龜裂劑、光穩(wěn)定劑、紫外光吸
收劑、有害金屬抑制劑、物理防老劑、防白蟻劑、防霉劑等。
3.橡膠補(bǔ)強(qiáng)助劑:包括炭黑、白炭黑、金屬氧化物、無(wú)機(jī)鹽、樹脂等。
4.橡膠粘合助劑:包括間甲白體系和鈷鹽體系粘合劑和膠黏劑。
5.工藝操作助劑:包括塑解劑、增溶劑、增塑劑、軟化劑、均勻劑、潤(rùn)滑劑、分
散劑、增粘劑、隔離劑、脫模劑等。
6.特殊助劑:包括著色劑、發(fā)泡劑、消泡劑、增稠劑、膏化劑、濕潤(rùn)劑、乳化劑、穩(wěn)定劑、凝固劑、熱敏劑、抗蹼劑、防腐劑、保存劑、阻燃劑、抗靜電劑和芳香劑等。