门尼粘度仪um-2050的应用

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本文以在橡胶工业广泛使用的台湾优肯科技股份有限公司制造的UM-2050为例说明
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' X4 j9 p) h$ n; A门尼粘度仪UM－2050(制造规范:依照ASTM D1646 和 JIS K6300)
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门尼粘度广泛应用于橡胶行业中的生产工艺控制和科研工作中；自从合成橡胶大量生产后，门尼粘度就成为检验合成胶的重要指标。门尼粘度是衡量橡胶平均分子量及可塑性的一个指标我公司门尼粘度仪功用大致如下：
定义：
A.门尼粘度值：GB1-232-82定义——在100℃，试样于密闭室内预热1分钟，开动电机，转动4分钟，记录百分表数值，即为门尼粘度值
B.焦烧：胶料的早期硫化即称为焦烧。在未硫化之前，由于储藏、运输、周围环境的高温，以及混炼、热炼、压延、压出、成型等工艺工序中，热和时间对胶料的积累，均会引起胶料的早期硫化，使得胶料变硬，弹性增加，它不仅会引起加工工艺中的种种麻烦，并使产品质量降低，甚至使制品无法加工成型，而造成原材料的损失浪费。
C.硫化：是指橡胶分子粒在一定的条件下由单一的线状交联成立体的空间网状的过程。
门尼测试之目的
4 s8 J! i3 X/ u% W( F* t. R0 B4 w$ f1 控制练胶之均一性
使炼胶过程中之发热量不会过高
. j. q7 L4 Z( V+ n, n% S炼胶之时间得以正确控制
: h" }5 d6 k" W: v4 i, N- C2 控制产品之尺寸均一性
5 S2 W5 Z) Q! H4 f6 \3 更正确的测得压出．射出之焦烧时间
  q- w& A( n* y/ }9 |: Z7 |- \1 V# L由于转子连续运转，对高分子间造成剪切作用而使高分子发热，其动作和押出机或射出机相同，故比较接近实际情况数据：
  M6 n) g+ ?2 i1.测定门尼粘度值，它主要提供橡胶塑炼、混炼过程中的软化程度，与软化程度相关的胶料收缩性和粘弹性，是加工技术上的重要性能，并可简易考察橡胶在加工过程的力学性能。
    若胶料粘度过高，胶料流动性差，混炼时配合剂不易混入，难以混炼均匀，混炼时间会加长，压出半成品表面不够光滑，压延过程中生热较大，压出、压延半成品收缩率增大，易混入空气形成气泡，成型时胶料的粘着性差，硫化时不易流动充模，易造成产品缺胶。
    若门尼粘度过低，混炼时配合剂也不易分散均匀，压出半成品挺性不好，压延时胶料易粘和垫布，硫化时胶料流失胶边较多，特别是硫化后成品的物性会受到严重损害。
2.测定焦烧性能，它可控制未硫化胶料的稳定性。
3.应力松弛的测试：它可作为门尼测试结果的补充规定，门尼粘度可以作为比较聚合物分子量的大小，进一步了解胶料的工艺性能，评价胶料的均一性与加工性。
1 b$ o- W& V; t( b" Y' u5 K$ y: ^在固定的应变条件下，应力随时间逐渐减少，通过对应力松驰曲线、模量、活性能的测定，可以估算产品使用使命，评估防老剂的效能和研究橡胶分子氧化断裂的机理。
$ m* A5 W0 e# f) N9 Y0 X* e4.门尼粘度对发泡倍率和泡孔结构有密切关系，一般控制在30-50M
5.门尼粘度作为塑炼胶可塑性的表征参数，其数值越大表示可塑性越小
8 ]/ q8 X/ E7 {1 T: T7 r4 C6.门尼粘度反应橡胶加工性能的好坏和分子量高低及分布范围宽窄。门尼粘度高胶料不易混炼均匀及挤出加工，其分子量高、分布范围宽。门尼粘度低胶料易粘辊，其分子量低、分布范围窄。门尼粘度过低则硫化后制品抗拉强度低。门尼粘度-时间曲线还能看出胶料硫化工艺性能。
$ ]$ D5 o1 K6 G# f9 Q. |5 S  H" G7分子量和分子里分布对橡胶性能有一定影响。当分子量大时，由于分子间作用力增大，大分子链不易移动，拉伸强度和弹性等物理机械性能变大，可塑性降低，加工性变差。当分子量分布较宽时，由于低分子级分的存在，使分子间作用力相对减弱，分子易于移动，故改进了可塑性，加工性较好。但分子量分布过宽时，因低分子级分过多而影响硫化交联，反而会使拉伸强度和弹性等物理机械性能受损害。因此，聚合时必须控制适当的分子量和分子量分布范围。
2 }6 I: o4 f/ P3 n# c# \$ g应力松弛功能介绍
一、定义：
根据材料力学原理，应力松弛是指材料在固定变形下，应力会随时间延长逐渐减小。应力松弛是材料的一项重要性能，用于比较聚合物分子量分布，了解胶料的工艺性能，评价胶料的均一性与加工性 。
二、ASTM-D 1646标准：规定了应力松弛测试方法、应力松弛线性回归分析等要求。
, q  H! W# T( d! t9 T, R9 c. {. C材料力学理论及实践表明：松弛应力与时间的指数成正比关系。

% O, E% r* c. X) }0 XM=k(t)a……………………………(1)M—门尼值读数
k—常数，取应力松弛开始1秒瞬间的门尼值。
a—指数，用以表示应力松弛的速度。
对公式（1）两面取对数，变为：
LogM=a(Logt)+Logk………………………….(2)
2 y. c4 a- J) w5 D9 R由上可见，应力松弛的曲线在对数坐标下为直线，其中对数的底数可以取标准或自然对数，可以互相换算。

对于一些收缩性强的胶料，在测试过程中容易在模腔中滑动，测量结果与理论会有一些偏差。如图，（注意：图中的实测线从1秒开始因此起始点重合。）
三、门尼应力松弛测试原理：
  应力松弛试验方法是在粘度测试结束后，马达在0.1秒内刹车，模腔内被扭转的橡胶会逐渐松弛，连续测量扭力变化情况，采样频率不低于1次/秒。做出应力松弛曲线。
- D/ s: h% T, E, y( |( t。
) [; K) H8 P+ O
分析应用：
' T8 ?: d2 K! a: \9 p应力松弛有以下三个参数
, o" y. H: M# w* Q+ c/ X1、K值：1秒钟的瞬间扭力值，它和门尼值的差异度会反映胶料的初始收缩性。
& @% m; y6 y  Z5 t4 G3 U2、a值：应力松弛直线的斜率，反映应力松弛的速度
/ |0 ?& G7 i6 E, l# U  Q3、A值：直线下的面积，作为应力松弛的重要参数综合反映应力松弛的性能。
综合分析上述三个参数，统计比较实际加工效果，从而不断调整提高材料配方及工艺水平。
2 r% ?* Z& X- i$ n( e- `! h& T) E作为一种新的检测方法，应力松弛改变了门尼焦烧测试功能单一，不能全面反映胶料加工性能的状态。为门尼粘度试验机开辟了更广泛的应用前景，提供了更多的测试手段和分析工具，作为一种标准配置，具有很大的发展潜力和探索空间。
UM-2050  功  能 ：
曲线—
$ G: Z* R$ i0 y$ Y/ Ga.门尼黏度值曲线
b.早期焦烧之曲线
$ T, L+ n" h* vc.应力松弛值曲线
! j: s0 d/ d2 @- M& i' ]5 h4 M( Md.焦烧速率曲线
. N  j# K' I/ |! qe.软化速率曲线
+ l$ C- M$ R, g# lf.上下模腔温度曲线。
粘度值资料—
* N' B* ]+ H5 h# d7 q0 Q, B7 D" s! ea.在门尼粘度测试时最后30秒之最低粘度值(ML) 及初始粘度值(MI)
b.在焦烧测试时之最低粘度值(ML)及第二个焦烧点的粘度值(MF)
7 e9 {6 s9 o5 M7 xc.任意两个焦烧点的粘度值
; ]; D! }2 T# Y0 H+ P4 K# ed.应力松弛值(以M做单位)
f.应力松弛值与其时间之指数对照表。
( u- N0 E; X& m% @3 B时间资料—
a.T5及T35（T3,T18）的焦烧时间。
- |$ a! a" L. H8 lb.任意二个焦烧点的焦烧时间。
c.应力松弛时间。
设定管制界限—
$ Z5 D* t: x7 I可使用粘度值和焦烧时间二种标准，设定双重管制界限， 超出界限则自动打印出来。
详细资料（应力松弛曲线和门尼测试曲线）请参阅附件！
门尼粘度仪应用（优肯）.pdf (264.4 KB, 下载次数: 46)

2008-1-2 19:13 上传

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