橡胶的动态损失角详细介绍.doc

一. 流变仪之多种曲线之原理：abacδa c b1. S*粘弹曲线的原理：根据转子或转盘转动时，因胶料架桥作用所产生之扭矩变化曲线S*S’S”δ S*= S’2+S”2δ=ab-ac2. S’弹性曲线的原理：S’=S* X cosδ，S’ 可得到有关之加硫条件参数3. S”粘性曲线的原理：S”=S* X sinδ ，S” 可得到有关之粘性参数粘性曲线可看出橡胶之加工性4. Loss Angle动的损失角曲线的原理：δ=ab-ac5. tan δ粘弹性比值曲线：tanδ=S”/S’6. 上、下模温度曲线：测试进行中温度变化记录曲线7. 硫化速率曲线：架桥过程中相邻两点间之斜率值之曲线8. 粘弹综合曲线：S*= S’2+S”2二. 流变仪图形及数据之判读及运用：流变仪之原则硫化曲线如下：加工特性區 硫化區 物性質區扭力時間其中共分为三大区：1. 第一区为加工区：在此一时间内橡胶具有可塑性此段时间愈长愈易于加工，但产能将减少，扭力值愈低橡胶流动性愈好2. 第二区为硫化区：在此一时间内为架桥过程以相似的材料而言此段时间愈长，物性一般会较佳3. 第三区为物理性质区：此一区段可判读成品之物理性质。

由曲线中可得数据阐明如下：TSMHMLMSMC扭力時間TC1. 焦烧时间(TS – Time of Scorch)：一般而言国人的习惯此数据取2，这个时间一般称之为加工安全时间，也就是超过此时间橡胶已架桥失去了流动性，这是衡量模内流动时间的尺度，在低温下，它是衡量加工性能的指数，它与门尼焦烧相似事实上，如果流变仪和门尼实验的温度相似时，流变仪的TS2和门尼的TS35有密切关系以TS2为例，其定义为最低扭力值加2个单位所相应的时间：MS2=ML+2 à此点所相应的时间(TS)2. 硫化时间(TC – Time of Curing)：一般而言国人的习惯此数据取90，这个时间一般称之为最适加硫时间，也就是说当加硫至此一时间就可自模具中将成品取出，其定义为加硫至90%所需之时间，其计算公式为： MC90=(MH-ML)*90%+MLà此点所相应之时间(TC)3. 最低扭力值(ML – Min Torque)：此数据可作为加工特性之参照最低扭力与在同样实验温度下之门尼粘度成正比，一般此值愈低愈易于加工，但也容易产生毛边4. 最高扭力值(MH – Max Torque)：此数据可作为成品物性之参照。

最高扭力值是衡量在实验温度下，只变化增进剂时，胶料剪切模数或硬度的尺度，也是衡量定伸强度和交联密度变化的有效尺度5. 加硫指数(CRI – Cure Rate Index)：总加硫时间，即CRI=100/(T90-T2)这是计算硫化反映速度的指针6. 动的损失角(Loss Angle)：橡胶粘弹性比值之Tanδ，高分子自身具有粘弹特性，举例来说，一条橡皮筋原本长度为1公分当施以一外力时长度变为5公分，当外力消失时长度并非变为本来的1公分，而是是变为1.1公分，而这0.1公分的差值在流变机上，由于是作摇晃运动因此称之为动的损失角，具体阐明可参照第四大项一般而言高能量吸取(如橡胶振动吸取器)的材料其tanδ值需愈高，高弹力(如橡胶带)的材料其tanδ值需低一点7. 新的硫变仪提供新的粘性曲线及弹性曲线，此分离出之两种曲线可更明确的看出材料之加工特性及，产品之物理性，下列几例阐明这种特性：a. 图中比较2种不同Cis含量之丁二烯橡胶，图中硫化开始前的粘性曲线(S”)相称不同因此虽然最后产品性质也许相似，但现场预期将有不同的加工特性，这是老式流变仪所无法提供解析的加工特性區 加硫區 物理性質區22S”11. 96~98% Cis2. 93% Cis1Cis含量对于BR粘弹性质之效应b. 图中为相似NR配方中3种不同级别碳黑的比较。

硫化曲线(S’)都很相似，但粘性曲线(S”)则有明显差别，此时，粘性曲线也许指出假使误用碳黑，则完全硫化橡胶则有潜在的现场问题这些问题无法透过单独硫化曲线而查觉S’S”碳黑级别对于NR粘弹性质的效应MDR S” VS. Goodrich Flexometerc.MDR S” dNm at 160oCCured NRN220N330N550Flexometer Heat Builup, Deg. c由上图可看出当使用不同种类的碳黑时，S”值也会不同，压缩升热之升温值也会不同，图示使用碳黑N220时其温升较高d.MDR Tan(δ) at 150oCUncured NR%MPT Die Swell, 100oC,30 1/sec Heat Builup, Deg. c由上图可看出未硫化橡胶混练限度不同，会产生不同的Tan（δ）值，其口型膨胀率也会不同Carbon Black LevelsTan(δ) VS. Die Swelle. MDR Tan(δ) at 150oC%MPT Die Swell, 100oC,30 1/sec Heat Builup, Deg. c由上图可看出未硫化橡胶碳黑用量不同，会产生不同的Tan（δ）值，其口型膨胀率也会不同。

MDR S” VS. Dunlop Reboundf. MDR S” dNm at 160oC% Rebound Resilience由上图可看出硫化橡胶S”高时，其反弹系数愈低。