**章 關(guān)于橡膠硫化的一些基本知識---------------------------- 1

一. 橡膠的硫化及反應(yīng)過程------------------------------------- 1

1.硫化反應(yīng)過程------------------------------------------------- 1

二. 硫化歷程圖----------------------------------------------------- 2

三. 硫化儀的基本原理------------------------------------------- 3

1. 概述 ------------------------------------------------------------ 4

2. 硫化儀主機機械原理 ---------------------------------------- 5

3.電腦型密閉無轉(zhuǎn)子硫化儀簡要介紹 ----------------------- 6

第二章 硫化儀在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用 ------------------------------7

1.高溫,快檢 ------------------------------------------------------ 8

2.鑒定原材料 -----------------------------------------------------9

3.用于配方研究 -------------------------------------------------10

4.計算硫化溫度系數(shù)K值和膠料活化能E值 ------------- 11

5.計算硫化效應(yīng),硫化強度,硫化條件的任意換算---------- 12

6.用硫化儀確定硫化工藝條件--------------------------------13

7.其他應(yīng)用 ----------------------------------------------------- 14

編者按:本文由力控儀器科技上海研究所編寫,由于編者水平有限,文中不當(dāng)和錯誤之處,

敬請讀者批評指正,參考的有:

1. 中華人民共和國國際標(biāo)準<<橡膠膠料硫化特性的測定>>(振蕩圓盤硫化儀法)

2. 橡膠工業(yè)手冊第六分冊下冊P49~50.

3. 硫化儀在我廠的應(yīng)用 邢臺輪胎廠

4. 硫化儀使用說明書

5. **章 關(guān)于橡膠硫化的一些基本知識

一. 橡膠的硫化及反應(yīng)過程:

硫化是橡膠制品加工過程的ZUI后一個工序,在這個工序中,橡膠經(jīng)歷著一系列復(fù)雜的化學(xué)變化,使塑性的橡膠變?yōu)閺椥缘幕蛴捕鹊南鹉z,從而獲得更完善的物理機械性能和化學(xué)性能,使橡膠成為更有使用價值的材料,因此,橡膠對硫化制品制造和應(yīng)用都具有十分重要的意義.

硫化過程是橡膠大分子鍵發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的過程,所謂硫化,就是在加熱條件下,膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使橡膠由線形結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子,并使膠料的物理機械性能及其它性能有明顯地改善,這個過程就稱為硫化.就大多數(shù)橡膠制品來說(特別是在工業(yè)生產(chǎn)中,這種交聯(lián)反應(yīng)的過程是在一定的溫度,時間和壓力的條件下完成的,這些條件就稱為硫化條件,而如何來制定制品的硫化條件,以及如何在生產(chǎn)中使這些已確定下來的條件得以實施,這些就是在硫化工藝中的技術(shù)條件工作,而硫化儀在硫化工藝的技術(shù)工作中起著十分重要的作用.

1. 硫化反應(yīng)過程

硫化反應(yīng)過程是化學(xué)反應(yīng)過程,它包含橡膠分子與硫化劑及其它配合劑之間發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)以及在形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時伴隨發(fā)生各種反應(yīng),在這眾多的反應(yīng)中,仍以橡膠分子與硫化劑之間的反應(yīng)為主,它是生成大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基本反應(yīng),對于大多數(shù)含有有機促進劑(硫磺)的硫化體系的膠料來說,其硫化反應(yīng)歷程可大致如下:

促進劑 活性劑

↓ 硫磺

(1) 誘導(dǎo)階段 促進劑多硫化合物

(T10相同) ↓ 橡膠

含橡膠分子鏈的硫化合物

↓ 分解

自由基(或離子)

(2)交聯(lián)反應(yīng)階段 ↓ 橡膠

交聯(lián)

(3)網(wǎng)構(gòu)形成階段 交聯(lián)鍵重排,裂解,主鍵改性

網(wǎng)構(gòu)成熟階段 硫化膠 ↓

以上看出硫化反應(yīng)歷程大體分為三個階段:

**階段為誘導(dǎo)階段,在這個階段中首先是硫磺分子和促進劑體系之間反應(yīng)生成一種活性更大的中間化合物,然后進一步引發(fā)橡膠分子鏈,形成可交聯(lián)的自由基(或離子)與橡膠分子鏈之間產(chǎn)生連鎖反應(yīng),生成交聯(lián)鏈,第三階段為網(wǎng)構(gòu)形成階段,在這一階段的前期交聯(lián)反應(yīng)已趨于完成,產(chǎn)生的交聯(lián)鏈發(fā)生重排和裂解等反應(yīng),在這一階段的后期交聯(lián)反應(yīng)已基本停止,隨之而發(fā)生的是交聯(lián)鏈重排和熱裂解等反應(yīng),ZUI后得到網(wǎng)構(gòu)穩(wěn)定的硫化膠.

二. 硫化歷程圖:

在硫化過程中,橡膠的各種性能隨著硫化時間而變化,若將橡膠的某一性能變化與時間作曲線圖,則可從曲線圖中可以表現(xiàn)出整個硫化歷程,所以這種曲線圖叫做硫化歷程圖.ZUI常見的硫化歷程圖如圖一所示:

圖中的曲線,前半部分由門尼焦燒曲線組成,后半部則由扯斷強度曲線組成,橡膠的硫化歷程可分為四個階段,即焦燒階段,熱硫化階段,平坦硫化階段,過硫化階段.

(1)焦燒階段---圖中的AB段

它是指熱硫化前延遲作用時間,相當(dāng)于前述的硫化反應(yīng)中的誘導(dǎo)期,焦燒時間的長短,是由膠料的配方所決定的, 其中主要受促進劑的影響,而操作過程中的熱歷史也是一個重要的因素.

由于橡膠具有熱積累的特性,所以膠料的實際焦燒時間,包括操作焦燒時間A1和剩余焦燒時間A2兩部分,操作焦燒時間是指在橡膠加工過程中由于熱效應(yīng)所消耗掉的焦燒時間,它取決于加工程度,(如膠料翻煉次數(shù),熱煉程度及壓延壓出等),剩余焦燒時間是指膠料在模型加熱時保持流動性的時間,在操作焦燒時間和剩余焦燒時間之間沒有固定的階限,它隨膠料操作和放條件不同而變化,如果一個膠料經(jīng)歷的加工越多,它占去的焦燒時間就越多如圖A1’所示,則剩余焦燒時間就越小如圖中A2’所示,膠料在模型中流動時間越少,因此一般膠料都應(yīng)避免經(jīng)受反復(fù)多次的機械作用.

(2)熱硫化階段---如圖中的BC段

這一階段相當(dāng)于硫化反應(yīng)中的交聯(lián)階段,在這一階段中膠料進行著交聯(lián)反應(yīng),逐漸生成網(wǎng)構(gòu),于是橡膠的彈性和抗張性能急劇上升,熱硫化時間的長短是由交聯(lián)配方所決定的,它是交聯(lián)固有的,常作為恒量每種膠料硫化反應(yīng)進行快慢的標(biāo)志.

(3)平坦硫化階段---如圖中的CD段

相當(dāng)于硫化反應(yīng)中網(wǎng)構(gòu),成熟期的前半期,這時交聯(lián)反應(yīng)已趨于完成,反應(yīng)速度已緩和下來,隨之而發(fā)生交聯(lián)鍵的重排,熱裂解等反應(yīng),因此膠料的抗張性能曲線出現(xiàn)平坦區(qū),平坦硫化時間的長短也決定于配方,(主要是促進劑及防老劑),由于在這一階段中硫化保持有ZUI佳性能,所以常作為取得產(chǎn)品質(zhì)量的硫化階段,為通常選取正硫化時間的范圍.

(4)過硫化階段----D后面部分

這一段相當(dāng)于硫化反應(yīng)中的網(wǎng)構(gòu)成熟期的后半期,在這一階段中主要是交聯(lián)鍵重排作用,以及交聯(lián)鍵和鍵段熱裂解的反應(yīng),因此膠料的抗張性能顯著下降.

在硫化歷程圖中,從膠料開始加熱時算起至出現(xiàn)平坦期為止所經(jīng)過的時間稱為產(chǎn)品硫化時間,也就是通常所說的”正硫化時間”,它等于焦燒時間與熱硫化時間之和,但是由于焦燒時間有一部分為操作過程所消耗,所以實際上膠料在模型內(nèi)加熱硫化只有圖上B1的時間,所以我們做的每批膠料的剩余焦燒時間是會有波動的,因此每批膠料的熱硫化時間也會有所波動,其波動范圍在B1和B2之間.

硫化儀測出的硫化曲線是連續(xù)的曲線,從硫化曲線中可直接計算出各硫化階段所對應(yīng)的時間來.見圖2

三. 硫化儀的基本原理:

1. 概述:

硫化儀給出橡膠硫化工藝檢測膠料在硫化溫度下的交聯(lián)速度隨時間變化的關(guān)系曲線.從而確定膠料配方ZUI佳

硫化點和選擇合理硫化條件的重要檢測手段.

本儀器提供一條彈性模量S’對時間的曲線,這條光滑曲線在理想情況下適用于直接比較試驗.

橡膠試片置于給定溫度和壓力的模腔內(nèi),以小角度擺動模腔或轉(zhuǎn)子,施于試片以剪切應(yīng)變,擺動模腔(或圓盤)所需的力(扭矩)正比于橡膠的剛性(剪切模量).橡膠試片在硫化過程中形成交聯(lián)時,其剛性增加,所記錄的轉(zhuǎn)矩值或增至平衡值,或增至ZUI大值,于是得到一條完整的硫化曲線,獲得硫化曲線所需要的時間取決于試驗溫度和橡膠試樣.

什么是硫化?硫化過程怎樣產(chǎn)生?硫化條件如何確定?

硫化過程是橡膠大分子鍵發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的過程,硫化也就是在加熱條件下,膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使膠料由線性結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子,并使膠料的物理機械性能及其他性能有明顯的改善,這一過程稱為硫化,就大多數(shù)橡膠制品來說(特別在工業(yè)生產(chǎn)中),這種交聯(lián)反應(yīng)的過程是在一定的溫度,時間,和壓力的條件下完成的,這些條件稱為硫化條件,而如何來制定制品的硫化條件,以及如何在生產(chǎn)中使這些已確定下來的條件得以實施,這些就是在硫化工藝中的技術(shù),而硫化儀能方便正確地完成這一工作.

從硫化儀的硫化曲線可得到以下參數(shù):

ZUI小轉(zhuǎn)矩 ML

ZUI大轉(zhuǎn)矩 MH

焦燒時間 ts1(分)=[ML+0.1NM]所對應(yīng)的時間

正硫化時間 t90(分)=[ML+(MH-ML)x90%]所對應(yīng)的時間

硫化速度指數(shù) Vc=100/[tc(x)-ts1]

ZUI低轉(zhuǎn)矩:取決于未硫化膠的剛度及其與剪切速度下的粘度成比例;

焦燒時間(早期硫化時間):是加工安全性的度量;

完全硫化轉(zhuǎn)矩是膠料剪切模量或剛性的度量;

硫化速度指數(shù):是上升的硫化曲線的平均斜率;

硫化曲線能直觀方便的反映橡膠硫化的整個歷程.對于大多數(shù)含有有機促進劑(硫磺)的硫化體系的膠料來說,其硫化反應(yīng)歷程可大致分為四個階段,見圖1.

2. 硫化儀主機機械原理:

有轉(zhuǎn)子硫化儀稱為圓盤振蕩式硫化儀,簡稱ODR;無轉(zhuǎn)子硫化儀稱為模腔振蕩式硫化儀,簡稱MDR.

主機包括:驅(qū)動電機,連桿,主軸,振蕩圓盤(或振蕩模腔),電加熱模腔,汽缸,氣路系統(tǒng),智能測控模塊等.

橡膠試樣置入電熱平板構(gòu)成的模腔內(nèi),模腔的溫度維持在±0.3℃波動范圍內(nèi),對有轉(zhuǎn)子硫化儀來說,橡膠試樣將雙圓錐轉(zhuǎn)子包起來,對于無轉(zhuǎn)子模腔,膠料在上下模腔體內(nèi),模腔由固定的下口型和可上下移動的上口型構(gòu)成,在試驗時用壓縮空氣使其兩口閉合,對有轉(zhuǎn)子來說,作用于汽缸柱室上的標(biāo)準空氣壓力為0.4～0.45Mpa,總合模壓力為1150Kg;對無轉(zhuǎn)子硫化儀來說,壓力在0.32Mpa, 總合模壓力為883Kg.

利用安裝在電機軸上的偏心塊,通過連桿,傳感器和主軸,使轉(zhuǎn)子擺動(或擺動模腔),擺角對有轉(zhuǎn)子硫化儀來說是±1°, ±3°±5°;對無轉(zhuǎn)子來說可以是±0.5°,±1°,擺動時,橋式傳感器產(chǎn)生一正比于橡膠剛性的電壓,并在每個應(yīng)變周期的峰值采樣,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到彈性量對硫化時間的光滑連續(xù)的硫化曲線和各種數(shù)據(jù).密閉無轉(zhuǎn)子硫化儀的傳感器一般安裝在上模腔,好處是:沒有傳遞誤差,但必須注意隔熱.傳感器安裝在主軸上時,必須克服密封圈摩擦力,只有模腔加工裝配特別精確時,零力矩才能接近于零.零力矩太大時會影響數(shù)據(jù)的正確性.

3.電腦型密閉無轉(zhuǎn)子硫化儀簡要介紹:

該型硫化儀性能優(yōu)越,操作方便,直觀,價格已大眾化,現(xiàn)在逐步得到普及.其核心為一智能測控模塊和智能測

控軟件組成.

智能測控模塊能獨立完成數(shù)據(jù)采集和溫度控制.

溫度控制采用變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制,溫控迅速,溫度穩(wěn)定,數(shù)據(jù)采集應(yīng)用24位A/D轉(zhuǎn)換和傅立葉變換處理,數(shù)據(jù)采集精確.智能測控模塊目前在國內(nèi)外處于優(yōu)越地位.

智能測控軟件完成將溫度和硫化曲線在電腦的實時顯示和數(shù)據(jù)存儲于實時數(shù)據(jù)庫,大量數(shù)據(jù)可進行檢索,統(tǒng)計,分析.只要電腦硬盤的容量足夠大,試驗數(shù)據(jù)就能大量永久保存而不會丟失,這對企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量的提高是相當(dāng)有益的.

電氣連鎖實際上完成: 控制電磁閥線圈(電壓為+24V)與氣路系統(tǒng)相結(jié)合,來控制上下模腔的開,合,有機玻璃門的開,關(guān);控制固態(tài)繼電器的接通與斷開,來控制電機的啟動,停止;上下模腔加熱盤的加熱.

安裝于上下模腔內(nèi)的兩根分度號為Pt100的鉑熱電阻,檢測上下模腔的溫度變化,溫度變化引起鉑熱電阻阻值的變化,電阻的變化又轉(zhuǎn)換成電壓的變化,經(jīng)過24位A/D轉(zhuǎn)換,通過串行口發(fā)送到電腦,顯示在屏幕上;

同樣,扭矩的變化,轉(zhuǎn)換成傳感器阻值的變化, 又轉(zhuǎn)換成電壓的變化,經(jīng)過24位A/D轉(zhuǎn)換,通過串行口發(fā)送到電腦,顯示在屏幕上;而且扭矩的采樣是在擺角ZUI大時,也就是在峰值時采樣,在扭矩峰值時送出一同步信號給微機.峰值采樣的目的是提高信噪比.

當(dāng)模腔內(nèi)放入膠料,并且自動/手動開關(guān)在自動狀態(tài), 合模時,安裝于上模腔的磁鋼,使磁性開關(guān)閉合,微機接收到合模信號后,就送出+24V電壓,經(jīng)過2K電阻,加到控制電機的固態(tài)繼電器的正端,而使電機轉(zhuǎn)動,在曲線圖中,顯示實時的兩路溫度和轉(zhuǎn)矩信號.安裝于電機慣性盤上的磁鋼以1.7HZ的頻率,送出峰值信號,作為采集扭矩的同步信號.當(dāng)試驗結(jié)束,微機會自動將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,并且斷開+24V,而使電機停止.

控制溫度的微機信號實際上是一電平信號(0V),送到固態(tài)繼電器的負端,使其導(dǎo)通而加熱,高電平時斷開不加熱,這是一個0~5V的脈沖信號.

為了使溫度控制更理想,還加入了檢測~220V電網(wǎng)電壓的信號(約+34V),微機能根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化,不斷修正控溫參數(shù).

需要指出的是:合模信號的可靠性至關(guān)重要,它是試驗開始的同步信號,也是電機啟動的信號;另外峰值信號是采集轉(zhuǎn)矩信號的同步信號,沒有它就采集不到扭矩信號.因此,必須注意合模開關(guān)和霍爾開關(guān)的性能和安裝位置的準確和可靠性. 在剛開始加溫時,自動/手動開關(guān)應(yīng)該在手動位置,電機按鍵不能按下,否則溫度會失控.

第二章 硫化儀在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用

1. 高溫,快檢:控制混煉膠的質(zhì)量,具體分兩方面:

1) 制備各種混煉膠的標(biāo)準硫化曲線圖,并合理的制定各種膠料混煉的合格區(qū)域;見下圖:

2). 制定合格膠料的范圍的區(qū)域時,應(yīng)首先嚴格控制混煉膠的工藝條件,即控制混煉條件,這樣產(chǎn)生一批均勻性較好的混煉膠,再用這批膠料分別做其快速的硬度,比重,可塑性三項指標(biāo),在三項指標(biāo)都合格的條件下,作出這批膠料的管制參數(shù),作為標(biāo)準存入管制數(shù)據(jù)庫.膠料的試樣應(yīng)該大于24條,愈多定出的標(biāo)準愈精確.這里必須安裝帶管制的統(tǒng)計分析軟件才能自動確定膠料的管制標(biāo)準.

2. 鑒定原材料:可用于橡膠工業(yè)原材料的生產(chǎn)部門,進行產(chǎn)品的分級和評比質(zhì)量的優(yōu)劣等,如:天然橡膠生產(chǎn)部門可以根據(jù)所測定標(biāo)準配方的硫化曲線對天然膠進行分類;炭黑生產(chǎn)部門可用硫化曲線作為評比炭黑質(zhì)量的根據(jù).

3. 用于配方研究:在科研工作中可用硫化儀研究硫化反應(yīng)速度,硫化溫度系數(shù)等動力學(xué)方面的問題.

4. 計算硫化溫度系數(shù)K值和膠料活化能E值:

1) 硫化溫度系數(shù)K值并非在在任何常合下都保持不變,K值與配方有直接關(guān)系,當(dāng)改變硫磺或促進劑量時,則K值就有所變化,而且K值隨硫化程度的加深而趨向K=2,實際上K值一般在1.5~2.5之間變化,利用硫化儀計算K值準確又方便,計式如下:

t2 - t1

T₁/T₂ = K ¹⁰ (1)式

式中: T₁ ------ 在溫度t1下的正硫化時間(分);

T₂ ------ 在溫度t2下的正硫化時間(分);

t1, t2 ------ 硫化溫度.

例如: 某一膠料在130℃時用硫化儀測得正硫化時間為20分鐘,而在140℃時測得其正硫化時間為9分鐘,則K值為:

140-130

T₁/T₂ =20/9= K 10

K=2.2

2)測定膠料活化能E值:用硫化儀分別測出膠料在t1,t2溫度下的正硫化時間T₁,T_2,

然后代入公式:

ln(T₁/T₂)=E/R (t2-t1/t2.t1) (2)式或者

ln(T₁/T₂)=E/2.303R (t2-t1/t2.t1) (3)式

式中:

R ------ 為氣體常數(shù)(R=8.3143焦耳/克分子.度

或R=0.001987千卡/克分子.度

5. 計算硫化效應(yīng),硫化強度以及進一步進行硫化條件的任意換算:

硫化效應(yīng)等于硫化強度與硫化時間乘積,即:

E=I.T (4)式

式中:E --- 硫化效應(yīng);I--- 硫化強度; T --- 正硫化時間.

硫化強度是膠料在一定溫度下,單位時間內(nèi)所達到的硫化程度,它與硫化溫度系數(shù)K值和硫化溫度有關(guān),即:

t-100

I=K ¹⁰ (5)式

式中:K --- 硫化溫度系數(shù),通過試驗測定并利用公式(1)求得:

t-100

E=K ^{10 x} T (6)式

利用這一公式就可以將原定的硫化條件作任意的換算.

例如:已知某制品的原定硫化條件為150℃時,硫化時間為20分鐘,現(xiàn)把溫度改為

140℃,求硫化時間是多少分鐘?

解:已知 t1=150℃,T₁ =20分 求: t2=140℃,T₂ =?

如果要在不同硫化條件下制得其相同的機械物理性能,則必須使其硫化效應(yīng)相等,令:E1=E2,即:

t1-100 t2-100

K₁ ^{10 x} T₁ = K₂ ^{10 x} T₂

如果計算后,K=2.2,則:

T₂ =44分

6. 用硫化儀確定硫化工藝條件:

橡膠制品的硫化是橡膠工藝上的重要課題之一,正確的掌握膠料的硫化特征,可以

把握ZUI佳硫化點,節(jié)約能源,提高生產(chǎn)率,獲得ZUI佳的物理化學(xué)性能.

下面我們通過對硫化曲線的分析來確定膠料的各項硫化參數(shù):見下圖,將曲線分為:

AB,BC,CD,DE,EF等部分:

AB部分為膠料流動性,膠料在模腔溫度作用下逐漸變軟,產(chǎn)生流動,因此力矩下降.

BC部分為膠料逐漸發(fā)生變化,力矩開始上升,從A到C為誘導(dǎo)期(或焦燒期),焦燒時

間的長短取決于膠料的配方,主要受促進劑的影響,而操作過程中膠料的受熱歷程也是一個重要因素,這一階段類似于門尼曲線,顯示了膠料硫化前粘滯性.

CD部分為膠料產(chǎn)生硫化反應(yīng)的交聯(lián)階段,即逐漸產(chǎn)生網(wǎng)構(gòu),使膠料彈性上升,力矩急劇上升,這一階段稱為熱硫化階段,熱硫化時間的長短取決于膠料配方,硫化反應(yīng)速度的標(biāo)志.

從D到E為硫化平坦階段,此時主要的硫化反應(yīng)已基本完成,已達到ZUI大交聯(lián)程度,所以力矩不再上升而保持有一平坦趨勢,在這一階段中顯示了膠料所獲得的硫化的ZUI大力矩,平坦硫化時間的長短取決于膠料配方(主要是促進劑和防老劑).

EF,EH,EG為過硫階段,這一階段相當(dāng)于硫化反應(yīng)網(wǎng)構(gòu)形成期的后期,在這一階段中主要是交聯(lián)發(fā)生重排作用,以及交聯(lián)鍵和鏈段熱裂解的反應(yīng), 在這一階段中,由于各種膠料的性質(zhì)不同,因而表現(xiàn)有不同的趨向,有些膠料(抗熱降解性好)仍保持平坦性(如圖中的EF),通常用硫磺硫化的乙丙膠,丁晴膠, 氯丁膠等會出現(xiàn)此現(xiàn)象;有些膠料(抗熱降解性差),則出現(xiàn)力矩下降(如曲線EG),這是膠料在過硫階段中發(fā)生網(wǎng)構(gòu)熱裂解所致,通常用非硫磺硫化的天然膠,硅橡膠, 硅氟橡膠等都會出現(xiàn);有些膠料在過硫化階段中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化作用,因此曲線的力矩仍繼續(xù)緩緩上升(如曲線的EH),通常用非硫磺硫化的丁苯膠, 丁晴膠, 氯丁膠, 乙丙膠等都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象.

對于具有明顯ZUI大力矩的典型硫化曲線,各種硫化參數(shù)都可以從曲線上確定:

1) 起始力矩M₀ : 反映試驗開始時膠料的起始粘度;

2) ZUI小力矩ML: 反映膠料在硫化溫度下的粘度;

ZUI小力矩與膠料可塑性有良好的相關(guān)性,與可塑性是負相關(guān),即可塑性大,則ZUI小

力矩小.

3) ZUI大力矩MH:為理論上的正硫化時間,代表ZUI大交聯(lián)度,取值可以沿ZUI小力矩

點作一條與時間軸平行的延線,則從延線到硫化曲線平坦部分之間的間距即為ZUI大力矩,ZUI大力矩顯示了膠料的物理特性,即ZUI大力矩與膠料硬度及定伸有良好的相關(guān)性,是正相關(guān), ZUI大力矩大則膠料硬度和定伸高.

4) 焦燒時間ts1(或t10):膠料在硫化溫度下加熱至出現(xiàn)焦燒的時間.由于橡膠具有熱積累的特性,所以膠料的實際焦燒時間包括操作焦燒時間和剩余焦燒時間, 操作焦燒時間是指在橡膠加工過程中由于熱積累效應(yīng)所消耗的時間,它取決于加工程度(如膠料翻煉次數(shù),熱煉程度,壓延,壓出等), 剩余焦燒時間是指膠料在模型加熱時保持流動性的時間,對于一般的膠料來說,經(jīng)過不同工藝加工后的膠料剩余焦燒時間是不同的.

焦燒時間t10=[ML+(MH-ML)x10%]所對應(yīng)的時間,意即:此膠料已達到10%的

交聯(lián)度,已不適應(yīng)加工了;國際標(biāo)準采用ts1作為焦燒點:當(dāng)硫化儀振幅為1°角時,焦燒點用ts1表示,ts1=(ML+0.1NM)所對應(yīng)的時間;如用3°角時, 則焦燒點用ts2表示, ts2=(ML+0.2NM)所對應(yīng)的時間.

試驗時轉(zhuǎn)子(或模腔)振幅大,曲線轉(zhuǎn)矩也大,但采用大振幅時,膠料硫化后試料與模腔間容易打滑,所以為了防止打滑,目前傾向于采用小振幅進行試驗,另外,轉(zhuǎn)子污染也是造成打滑的原因之一,且振幅愈小時,干凈與污染的轉(zhuǎn)子所繪的硫化曲線比較接近,從這一點上說采用小振幅進行試驗也是比較好的,同時為了試驗的正確性,應(yīng)經(jīng)常使轉(zhuǎn)子(或模腔體)保持清潔.

5) 正硫化時間(ZUI宜硫化時間)t90:代表膠料達到ZUI佳性能狀態(tài)時的硫化時間,也是工藝上的正硫化時間,t90=[ML+(MH-ML)x10%]所對應(yīng)的時間,習(xí)慣上,正硫化時間是指抗張強度達到ZUI高點略前的時間,或取定伸曲線迅速下降的那個轉(zhuǎn)折點,也有以抗張強度ZUI高值的點作為正硫化點的,實際上,從硫化曲線的發(fā)展來看,在熱硫化階段中,力矩上升速度很快,隨后則轉(zhuǎn)為緩慢上升,至出現(xiàn)ZUI大值(或繼續(xù)緩慢上升,或轉(zhuǎn)為下降),也就是說,大部分90%的交聯(lián)鍵是在熱硫化階段生成,只有小部分(10%以下)的交聯(lián)鍵是在后繼階段生成的,所以從經(jīng)濟角度來看,一般選用t90作為工藝上的正硫化時間,對于大多數(shù)制品來說,選用t90作為正硫化時間,已基本上滿足使用性能的要求.

6) 硫化速率:它是反映硫化反應(yīng)進行得快慢的一個參數(shù),膠料的硫化速率與配方

中的促進劑品種及用量有關(guān),其取值為t90與t10之差的倒數(shù),在陡峭區(qū)域內(nèi),硫化曲線的斜率就是兩個點(即t90與t10兩個點)間的力矩差除以時間差.

7)其他應(yīng)用:用硫化儀也可代替目前各下降廠所用的測定硬度,比重,可塑性, 定伸強度,扯拉伸長率及永久變形等習(xí)慣的快檢控制方法.