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1、56特种橡胶制品第22卷第1期分析·测试RPA2000橡胶加工分析仪在橡胶研究中的应用王贵一(西北橡胶塑料研究设计院,陕西咸阳712023)摘要:对RPA2000橡胶加工分析仪的结构特征,研究方法和在生胶特性表征、混炼胶加工性能测定以及产品质量控制等方面的应用作了综合性叙述和评价。关键词:加工分析仪;加工性能;动态试验中图分类号:TQ330.73文献标识码:A文章编号:1005-4030(2001)01-0056-07在橡胶实际加工过程中,聚合物熔体的非牛以测定在硫化过程中由于化学结构的变化引起的顿性在很大程度上是由于弹性引起的,弹性和粘粘弹性的变化,即进行化学流变学的研究。硫化性一样是影
2、响胶料加工性能的重要因素。采用动仪可供选择的测试频率、温度和振幅较少,而且在态力学流变仪测量聚合物粘弹性的优点就是可以试验时是固定的,这必然会限制它的使用范围。同时测定聚合物的粘度及弹性模量。PRA2000RPA2000就是在无转子硫化仪MDR2000的基础就是一种新型的动态力学流变仪,它不仅可以在上加以改进后设计制造的,其试验模腔(见图1)一定的频率、温度和应变范围内测定聚合物的动和MDR2000的相同,由上下两块锥形板和两块态性能,而且能象硫化仪那样在一次试验中对胶密封板组成,中间装填试样,用一特殊的直接驱动料硫化前,硫化过程中和硫化后的粘弹特性进行电机使下模板在一定的应变振幅下产生正
3、弦振测量。因此橡胶加工分析仪具有许多独特的功动,与上模板相连的转矩传感器测出通过橡胶试用。＊样传递的复数转矩S,由于橡胶的粘弹性,应变[1]和力矩之间存在一定的相位差,RPA2000可根据1RPA2000的结构和特征＊测得的S和相位差计算得出弹性转矩S′和粘性许多动态力学流变仪可以在较宽的频率和温转矩S″,进而得出复数剪切模量G＊,动态剪切模度范围内测定聚合物的粘弹性,但它们的缺点是量G′,动态损耗模量G″,复数粘度η＊、动态粘度应变振幅小,而实际生产过程中橡胶要经受很大η′和复数粘度的虚部η″以及损耗因子tanδ等。的应变,这时的试验结果往往不能反映实际加工过程中的性能。另外,传统的动态
4、流变仪如(Rheovibron动态粘弹仪)的试样制备比较困难,特别是未硫化胶试样在试验装置中不易夹持,试样厚度也不易均匀。未硫化胶试样和硫化胶试样需要分别制备,并分开进行试验,这样必然会增加试验结果的误差。硫化仪实际上也是一种动态力学流变仪,它图1RPA2000试验腔截面图不仅可以测定硫化前后橡胶试样的性能,而且可1-上模板;2-下模板;3-试样;4-上密封件;5-下密封件;6-密封板收稿日期:2000-09-19作者简介:王贵一(1943-),男,湖北省当阳市,高级工程师,主要从RPA2000的温度、频率和振动弧度的变化范事橡胶及制品物理性能和试验方法研究。2001年王贵一RPA2000
5、橡胶加工分析仪在橡胶研究中的应用57围分别为40～200℃,2～2000r/min(0.03～的加工性能。试验证明,切变速度为零时的粘度33Hz),0.05°～90°(0.7%～1256%)。频率和应η0反映的正是橡胶的最大松驰时间,表征弹性记-1变可组合产生的最大切变速度是30S。忆效应,即口型膨胀特性;应变振幅为7%,频率6RPA2000可以产生较大的应变振幅,这是其它动＊r/min和100℃条件下测得的S与门尼粘度相态力学流变仪所不具备的,同时试样制备方便,可关,反映模压制品的流动特性;RPAtanδ(28%用同一试样测定试样硫化前,硫化中和硫化后的6r/min)与门尼松驰速度相关、
6、能反映胶料的口型性能。但是它的温度和频率扫描范围和一些动态膨胀特性,而RPAS′(698%6r/min)与毛细管流力学流变仪相比是比较窄的,它可用来测定一定-1变仪在30S剪切速度下的表观剪切应力相关性温度和剪切速度范围的橡胶粘弹性的变化,但不[1]好,可用来说明注模和挤出条件下的胶料性能。能测定反映聚合物结构和形态的动态力学谱。和[3]2.2改变应变振幅表征橡胶及胶料特性MDR2000相比,RPA2000增加了一个空气冷却改变应变幅度与改变频率一样可以用来测定装置,试验腔完全密封,并有一定的压力,可防止橡胶动态性能随剪切速度的变化,而且由于在大试样起泡和在模腔内产生滑动,使试验的重现性应
7、变振幅的作用下,橡胶及胶料内部会产生某种大为改善。永久性的变化,主要是炭黑集聚体网络和炭黑与橡胶分子界面粘附的破坏,所以采用应变扫描往2RPA2000的研究方法往可以得到通常频率扫描得不到的非线性粘弹性RPA2000可用4种类型的试验方法研究生方面的流变学信息。在应变振幅小于某一临界值胶,混炼胶和硫化胶的粘弹特性。时,不管在什么情况下,橡胶的动态性能几乎都与振幅无关,而当应变振幅超过这一临界值时,随着振幅增大,弹性模量下
