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橡胶配方设计1.doc

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橡胶配方设计 综合实验 专 业: 高分子材料与工程 班 级: 07030341 学 号: 组 别: 第六组 姓 名: 橡胶配方设计综合实验 一、实验目的 1、加深对丁腈橡胶的配方、各组分的作用原理及加工方法的认识。 2、进一步领会橡胶的塑炼、混炼的意义和原理。 3、进一步了解橡胶的硫化模压成型的基本方法,掌握塑炼混炼、压制硫化设备的操作方法及安全措施。 4、掌握炭黑的含量对橡胶力学性能的影响规律。 5、掌握数据的处理和分析的方法。 二、实验原理 丁腈橡胶制品的生产,首先有一个配料问题,即在丁腈橡胶(生胶)中加入一定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其它助剂,使之形成多组分体系。本实验固定其它组分的含量,改变炭黑的用量,研究炭黑的含量对橡胶的力学性能的影响。在一定的温度下,首先塑炼丁腈橡胶,再将配好的实验原理进行混炼使各种助剂实现良好的分散,通过辊压成片,剪成一定形状的胶料,放入试样模具中,经过硫化成型成为所需的试样。通过不同规格的裁刀,冲裁成性能测试的样品,然后测试橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度,找出炭黑含量对橡胶力学性能的影响规律。 三、实验所用原料及仪器、设备 1、实验用的原材料及参考配方 原料名称 简称 型号规格 质量份数 天然橡胶 NR 2#~4# 100 邻苯二甲酸二辛酯 DOP 工业品 4-6 硫磺 S 工业品 1-3 四甲基秋兰姆二硫化物 TMTD 工业品 0.3-0.7 氧化锌 ZnO 工业品 3-7 硬脂酸 SA 工业品 0.8-1.2 高耐磨炭黑 HAF 工业品 5-30 N-芳基-N-烷基对苯二胺 4010NA 工业品 1-3 2、实验用仪器及设备 (1)、开放式炼塑机(SK-160B) 料筒工作直径=160mm,辊筒工作长度=320mm,前辊转速=24.0r.p.m,后辊转速=17.8r.p.m,最大辊间距=4.5mm,最小压片厚度=0.2mm。一次加料量=100~200g,辊筒最高加热温度≦20℃。 (2)、平板硫化机(XQLB-25D) 额定表压=145kg/c㎡,油缸活塞的直径D=160,电热板面积=360×360mm,模板最大加热温度≦20℃。 (3)、密炼机混炼设备(HL-200)。 (4)、橡胶硬度计。 (5)、电子拉伸试验机。 四、实验工艺条件的预定 1、材料配方的确定 NR/g DOP/g ZnO/g SA/g HAF/g 4010NA/g S/g TMTD/g 100 5 5 1 5 2 2 0.5 100 5 5 1 10 2 2 0.5 100 5 5 1 15 2 2 0.5 100 5 5 1 20 2 2 0.5 100 5 5 1 25 2 2 0.5 2.加工工艺条件的确定 温度/ºC 时间/min 转速(r/min) 压力 塑炼 90 5 60 5kg 混炼 90 5 60 5kg 开炼(辊距2mm) 90 10 50 硫化 170 8 145MPa 3.加料顺序:SA-Zn0-4010NA-HAF-DOP 4.硫化工艺条件的确定: 硫化压力:P===26.89kg/cm 五、实验内容和操作步骤 1.丁腈橡胶的硫化成型 1.按实验配方称取各组份物料,分别放在盛料容器中。 2.塑炼 ①据丁腈橡胶的性能确定塑炼温度一般为90 ℃,打开加热开关,使设备的密炼温度达到预定值,恒温20 min。 ②开动主机,调整转速达到40-80转∕分之间,加入丁腈橡胶,上顶栓上加5 Kg砝码。密炼时间5分钟,戴上手套,转速调零,关闭主机。 3.混炼 ①打开密炼机,按顺序加料,注意不加硫黄,逐步加料的顺序为:固体软化剂(石腊、硬脂酸等)、小药(促进剂、活化剂、防老剂)、补强填充剂(炭黑、碳酸钙等) 液体软化剂。 ②开动主机,调整转速达到40-80转∕分之间,上顶栓上加5 Kg砝码。混炼时间5分钟,戴上手套,转速调零,关闭主机。 然后再打开密炼室,加入硫磺,开动主机,调整转速达到40-80转∕分之间,上顶栓上加5 Kg砝码混炼时间1分钟,戴上手套,转速调零,关闭主机,打开密炼室,取出混炼好的胶料,清洗密炼室。 ③启动开炼机,开炼辊温度控制在100℃以下,加入硫磺,打三角包,使混炼均匀,调整辊距为2-2.5mm。开炼结束后关闭主机。 4.硫化 检查平板硫化机的液压传动系统和电热板加热是否正常,确认正常后,将试样模具放到压机中,保证加热模板与成型模板刚好接触,对模具预热。 ① 待模板温度达到预定温度时,取出模具,清理模具内部表面,有必要时,可以使用少量与硫化胶不产生化学反应的隔离剂,一般采用硅油或中性皂液等。 ② 将混炼后压成的胶片切成与模腔尺寸相对应的胶坯,并标出胶料的名称,编号和硫化条件及胶料压延方向。 ③ 将胶坯放入模腔,合好模具,放到压机中,加压至达到实验拟定压力时,硫化时间8分钟。 ④ 达到硫化时间时,下降压机,取出模具,立即打开,取出硫化胶片。 ⑤ 将硫化好的硫化胶片放在冲片机上,按有关测试标准,用裁刀冲裁试样。 2.橡胶拉伸强度测定 1、根据试样的性质,选择适宜的负载,加上所需的砣。 2、调整拉力机的零点是指针与读数盘零点重合。 3、根据试样型号选择下降速度,1、2型调至50050mm/min;3、4型调至20020mm/min。 4、将哑铃状试样均匀的置于上、下夹持器上,并用螺钉固定。 5、开动实验机,清零,按下手柄,按实验要求记录下列各项。 ①试样拉伸到300%时的力值。 ②试样拉伸至扯断过程中出现的最大值。 ③试样扯断时的伸长率。 6、将扯断厚的试样放置3min,将两部分吻合在一起测量吻合后试样的标距并计算永久变形值。 3.橡胶撕裂强度的测定: 1. 检查设备运转情况及速度转换是否正常可靠,装好拉伸实验模具; 2. 测量试样厚度; 3. 调试试验机的速度为所要求的速度,500mm/min; 4. 将试样夹在试验机的夹具上,使试样的受力方向与撕裂方向垂直; 5. 开动试验机,并记录试样破坏时的负荷。 5.橡胶硬度的测定: 1. 实验前检查试样,如表面有杂质须用纱布沾酒精擦净; 2. 校正:自由状态下应为零度,当与测量平台完全接触时,此时表的刻度超过90度。 3. 将试样放在表头与平台之间,压下手柄,试样缓慢地受到1Kg力的负荷时立即读数; 六、实验数据的记录和计算 1.橡胶拉伸强度的测定 定伸强度 扯断永久变形 的选择1型250.5mm,2型200.5mm,3型100.5mm,4型100.5mm. 配方一: 编号 厚度b /mm 平均厚度 /mm 宽度W /mm 平均宽度 /mm 拉断时的标距 /mm 拉伸300%时的力值F’/N 拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N 拉断后放置3min对起来的标距 /mm 1 2 3 编号 拉伸强度/MPa 定伸强度/MPa 扯断伸长率(%) 扯断永久变形(%) 1 2 3 平均 配方二: 编号 厚度b /mm 平均厚度 /mm 宽度W /mm 平均宽度 /mm 拉断时的标距 /mm 拉伸300%时的力值F’/N 拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N 拉断后放置3min对起来的标距 /mm 1 2 3 编号 拉伸强度/MPa 定伸强度/MPa 扯断伸长率(%) 扯断永久变形(%) 1 2 3 平均 配方三: 编号 厚度b /mm 平均厚度 /mm 宽度W /mm 平均宽度 /mm 拉断时的标距 /mm 拉伸300%时的力值F’/N 拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N 拉断后放置3min对起来的标距 /mm 1 2 3 编号 拉伸强度/MPa 定伸强度/MPa 扯断伸长率(%) 扯断永久变形(%) 1 2 3 平均 配方四: 编号 厚度b /mm 平均厚度 /mm 宽度W /mm 平均宽度 /mm 拉断时的标距 /mm 拉伸300%时的力值F’/N 拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N 拉断后放置3min对起来的标距 /mm 1 2 3 编号 拉伸强度/MPa 定伸强度/MPa 扯断伸长率(%) 扯断永久变形(%) 1 2 3 平均 配方五: 编号 厚度b /mm 平均厚度 /mm 宽度W /mm 平均宽度 /mm 拉断时的标距 /mm 拉伸300%时的力值F’/N 拉伸至扯断过程中出现的最大值F/N 拉断后放置3min对起来的标距 /mm 1 2 3 编号 拉伸强度/MPa 定伸强度/MPa 扯断伸长率(%) 扯断永久变形(%) 1 2 3 平均 2.橡胶撕裂强度的测定: 配方一: 编号 1 2 3 试样厚度d/mm 平均厚度d/mm 破坏时负荷F/N 撕裂强度KN/m 配方二: 编号 1 2 3 试样厚度d/mm 平均厚度d/mm 破坏时负荷F/N 撕裂强度KN/m 配方三: 编号 1 2 3 试样厚度d/mm 平均厚度d/mm 破坏时负荷F/N 撕裂强度KN/m 配方四: 编号 1 2 3 试样厚度d/mm 平均厚度d/mm 破坏时负荷F/N 撕裂强度KN/m 配方五: 编号 1 2 3 试样厚度d/mm 平均厚度d/mm 破坏时负荷F/N 撕裂强度KN/m 3.橡胶硬度的测定 五组试样分别只测三次 配方编号 1处硬度 2处硬度 3处硬度 平均硬度 1 2 3 4 5
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