橡胶配方设计综合实验

高分子材料与工程专业实验橡胶配方设计综合实验实验报告班级：08030342班组别：第六组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，首先有一个配料的问题，即在丁腈橡胶（生胶）中加入一定量的硫化剂、补强剂、增塑剂、防老剂等其他助剂，使之形成多组分体系。本实验固定其他组分的含量，改变炭黑的用量，研究炭黑的含量对橡胶力学性能的影响。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分数丁腈橡胶NR2#～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5～30N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA工业品1～32、实验用仪器及设备（1）开放式炼塑机（SK-160B）辊筒工作直径=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≤200℃（2）平板硫化机（XKLB-25D）额定表压=145kg/cm²，油缸活塞直径D=160mm，电热板面积=360*360mm，模板最大加热温度≤200℃。（3）密炼机混炼设备(HL-200型)（4）橡胶硬度计（5）万能拉伸测试仪四、实验工艺条件的预定1、材料配方的确定一原料名称简称成分质量/g丁腈橡胶NR200邻苯二甲酸二辛酯DOP10硫磺S4四甲基秋兰姆二硫化物TMTD1氧化锌ZnO10硬脂酸SA2高耐磨炭黑HAF10N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA4二原料名称简称成分质量/g丁腈橡胶NR200邻苯二甲酸二辛酯DOP10硫磺S4四甲基秋兰姆二硫化物TMTD1氧化锌ZnO10硬脂酸SA2高耐磨炭黑HAF20N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA4三原料名称简称成分质量/g丁腈橡胶NR200邻苯二甲酸二辛酯DOP10硫磺S4四甲基秋兰姆二硫化物TMTD1氧化锌ZnO10硬脂酸SA2高耐磨炭黑HAF30N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA4四原料名称简称成分质量/g丁腈橡胶NR200邻苯二甲酸二辛酯DOP10硫磺S4四甲基秋兰姆二硫化物TMTD1氧化锌ZnO10硬脂酸SA2高耐磨炭黑HAF40N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA4五原料名称简称成分质量/g丁腈橡胶NR200邻苯二甲酸二辛酯DOP10硫磺S4四甲基秋兰姆二硫化物TMTD1氧化锌ZnO10硬脂酸SA2高耐磨炭黑HAF50N-芳基-N-烷基对苯二胺4010NA42、塑炼工艺条件的确定塑炼温度：80℃。塑炼时间：5min3、混炼工艺条件的确定加料顺序：固体软化剂（石蜡、硬脂酸）、小药（促进剂、活化剂、防老剂）、补强剂（炭黑、碳酸钙）液体软化剂。混炼温度：85℃。混炼时间：5min.4、硫化工艺条件的确定硫化温度：150℃。硫化时间：6min。硫化压力：115kg/cm²五、实验内容及操作步骤1、按实验配方称取各组分物料，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的温度一般为60～80℃，打开加热开关，使设备的密炼温度达到预定值，恒温20min。（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5kg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，注意不加硫磺，逐步加料的顺序为固体软化剂（石蜡、硬脂酸）、小药（促进剂、活化剂、防老剂）、补强剂（炭黑、碳酸钙）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5kg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，调整转速为40～80转/分之间，上顶栓加5kg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。4、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，将试样模具放在压机中，保证加热模板与成型模板刚和接触，对模具预热。①待模板温度达到预热温度时，取出模具，清理模具内部表面，有必要时，可以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。胶坯的质量可按以下方法计算：胶坯质量（g）=模腔容积（cm³）*胶料密度（g/cm³）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±1分钟。④达到硫化时间后，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。5、测试其拉伸强度、撕裂强度和硬度；6、处理数据，以炭黑的含量为横坐标，测试的性能指标为纵坐标作图，找出规律并分析原因。六、橡胶拉伸强度、撕裂强度和硬度的测定（1）橡胶拉伸强度的测定1、插上电源，根据试样的性质选定适宜的负荷，加上所需的砣。2、调整拉力机的零点，让指针与读数盘的零点重合。3、根据试样的型号，选择下降速度。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，按下下降手柄，拉伸速率为200mm/min，拉伸试样并跟踪试样的标记，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。拉伸强度的计算公式：WbFTS式中：ST——拉伸强度，MPa；F——试样拉伸至拉断过程中出现的最大力值，N；W——试样狭小平行部分长度，mm；b——式样的厚度，mm。断裂伸长率计算公式：00100LLLEbb式中：Eb——断裂伸长率，%；Lb——试样断裂时的标距，mm；L0——试样原始标距，mm。（2）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、调整拉力实验机的零点指针，使指针与表盘的零点重合。5、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。6、开动试验机，并记录试样破坏时的负荷。撕裂强度计算公式：dFTS式中：Ts——撕裂强度，KN/m；F——撕裂时的力，N；d——试样的厚度，mm；（3）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，此时表的刻度为100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。4、试样上的每一点只准测量一次硬度，测量点与点之间距离不小于10mm。七、实验数据的记录（1）橡胶拉伸强度的测定拉伸强度按以下公式计算：WbFTS断裂伸长率：00100LLLEbb编号试样平均厚度/mm平均宽度/mm拉伸至300%时的力/N拉伸最大力值/N初始标距0L/mm断裂时的标距bL/mm断裂伸长率/%拉伸强度/MPa配方112345配方212345配方312345配方412345配方512345（2）橡胶撕裂强度的测定：撕裂强度计算公式：dFTS编号试样厚度/mm平均厚度/mm撕裂力/N撕裂强度/MPa配方112345配方212345配方312345配方412345配方512345（3）橡胶硬度的测定编号硬度1硬度2硬度3硬度4硬度5平均硬度配方1配方2配方3配方4配方5