11814

Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластомере

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Лабораторная работа № Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластомере Суть метода Приложение постоянного груза к образцу и измерение высот до нагрузки после нагрузки и после отдыха. Краткая теория Пластичность способность мате

Русский

2013-04-11

153.5 KB

40 чел.

Лабораторная работа №

Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластомере

Суть метода

Приложение постоянного груза к образцу и измерение высот  до нагрузки,    после нагрузки и после «отдыха».

Краткая теория

Пластичность - способность материала (резиновой смеси) изменять свою форму под действием деформационной нагрузки и сохранять свою форму после снятия нагрузки.

Эластическое восстановление (обратимо) – способность материала изменять свою нагрузку под действием приложенной нагрузки и восстанавливать форму после снятия нагрузки.

Мягкость- способность материала (резиновой смеси) изменять свою форму под действием деформационной нагрузки.

Каучуки и резиновые смеси представляют собой очень сложные системы, которые под воздействием нагрузки одновременно испытывают упругую, высокоэластическую и пластическую деформации.

Поведение каучуков и резиновых смесей при течении отличается от поведения ньютоновских жидкостей, так как вязкость полимеров   зависит от скорости и напряжения сдвига и снижается с их возрастанием.

Вязкость резиновых смесей во многом зависит от их состава, структуры каучука, содержания наполнителей и пластификаторов.

Вязкотекучие (реологические) свойства резиновых смесей обычно определяют с помощью кривых течения, по которым рассчитывают эффективную вязкость и индекс течения. Кроме того, о свойствах смесей можно судить по их пластичности.

Пластические и эластические свойства каучука проявляются одновременно; в зависимости от предшествующей обработки каучука каждое из них проявляется в большей или меньшей степени. Пластичность невулканизованного каучука постепенно снижается при вулканизации, а эластичность возрастает. В зависимости от степени вулканизации соотношение этих свойств каучука постепенно изменяется. Для невулканизованных каучуков более характерным свойством является пластичность, а вулканизованные каучуки отличаются высокой эластичностью. Но при деформациях невулканизованного каучука наблюдается также частичное восстановление первоначальных размеров и формы, т. е. наблюдается некоторая эластичность, а при деформациях резины можно наблюдать некоторые неисчезающие остаточные деформации.

Для определения вязкости и пластичности применяют различные приборы (вискозиметры, реометры, пластометры, консистометры и другие), которые по принципу действия подразделяются на ротационные и капиллярные приборы, пенетрометры и сжимающие пластометры.

В последние годы широкое распространение получили динамические методы определения реологических свойств, при которых материал подвергается знакопеременным сдвиговым деформациям при малых амплитудах и широком изменении частот. В этих условиях не происходит разрушения структуры материала, вследствие чего их можно применять для определения свойств полимеров в неустановившемся режиме и структурных изменений, например в процессе вулканизации.

В некоторых случаях течение резиновой смеси в реальных условиях обусловлено факторами, совокупность которых не может быть воспроизведена ни на одном из существующих стандартных приборов. Это относится, например, к процессу литья резиновых смесей под давлением. Из-за большого числа факторов, влияющих на процесс, литьевая способность резиновых смесей определяется в условиях моделирования литья в стандартных формах с рабочим гнездом, выполненным в виде спирального канала прямоугольного сечения или в виде концентрических колец, соединенных друг с другом каналами того же сечения. Литьевая способность оценивается по длине канала, или по числу колец, заполненных резиной.

Пластичность каучуков и резиновых смесей, перерабатывающихся на практике, варьируется от 0,03 до 0,85. Материалы с пластичностью 0,03-0,25 считаются «жёсткими», а с пластичностью свыше 0,5-«мягкими».

Объект исследования

В качестве объекта исследования взята резиновая смесь  шифров 98, 99 рецептуры которых приведены  в таблице 1

Ингредиенты

Содержание ингредиентов, масс.  ч. на 100 масс. ч, каучука

98

99

СКИ-3

100

100

Сера

1,0

1,0

Альтакс

0,6

0,6

Белила цинковые

5,0

5,0

Стеарин

1,0

1,0

Мел

40

-

N 339

-

40

Материалы, инструмент, оборудование

Заготовка  каучука   или  резиновой смеси, песочные часы, толщиномер, целлофан или калька, термостат, пластометр, подкладочная пластина, машина для вырубания образцов.

Пластометр (рис.1) предназначен для определения пластичности каучука или резиновой смеси. К стальной нижней плите 13 — основанию прибора — прикреплены две направляющие колонки 8, соединенные вверху планкой 5. Верхняя плита 9 вместе с серег 6 двигаться возвратно-поступательно вдоль направляющих колонок. При этом поступательное движение штока передаточным механизмом преобразуется во вращательное движение, фиксируемое стрелкой индикатора 2 часового типа; полный оборот стрелки соответствует перемещению штока на 1 мм. Гайка 1 предназначена для установки стрелки индикатора на нуль. К неподвижной стальной плите 13 прикреплен рычаг 12, на одном конце которого находится площадка 14 для установки образца в центре плиты прибора, а на другом — ручка 11. При установке образцов рычаг поворачивают так, чтобы выступ 10 упирался в плиту, а площадка располагалась точно против середины верхней плиты. В грузе и плите имеются углубления для установки термометра 16 (или термопары). Сжимающее усилие, создаваемое грузом, равно 49 Н.

1 – гайка, 2 – индикатор часового типа, 3 – кронштейн, 4 – шток, 5 – планка, 6 – серьга, 7 – груз, 8 – колонка, 9,13 – верхняя и нижняя плиты, 10 – выступ, 11 – ручка, 12 – рычаг, 14 – площадка, 15 – рычажок, 16 – термометр

Рисунок 1- Пластометр

Машина для вырубания образцов показана на (рисунок2). Нож 12 закреплен в коническом гнезде шпинделя 3 и закрыт для безопасности предохранительным стаканом 5. Перед включением машины рукоятка 5 должна находиться в центре прорези. Для приведения во вращение левого или правого патрона необходимо рукоятку 8 перевести в левое или правое положение относительно прорези.

До начала работы машины проверяют систему, подающую к ножу мыльный раствор. Для этого нажатием кнопки «пуск» 13 включают электродвигатель 11 и, убедившись в исправности системы, нажатием кнопки «стоп» 14 выключают электродвигатель.

На машине из одной заготовки ножом вырубают несколько образцов, после чего их обрезают с торцов тем же ножом, смоченным мыльным раствором.

1,8 - рукоятки; 2 - головка; 3 - шпиндель; 4 - гайка; 5 - предохранительный стакан; б - патрон; 7 - станина; 9 - фрикционный диск; 10 - поворотный рычаг; 11 - электромотор; 12 - нож; 13, 14 - кнопки для пуска и останова машины; 15 - стакан патрона; 16 - площадка; 17 - цанги; 18 – толкатель

Рисунок 2 -  Машина для вырубания образцов.

Подготовка образцов

Для испытания используют образцы, имеющие форму цилиндра диаметром 16±0,5 мм и высотой 9-11 мм. Заготовку каучука или резиновой смеси толщиной не менее 12 мм помещают на подкладку, которую устанавливают под вырубной нож 12. Придерживая левой рукой край заготовки, правой нажимают на кнопку «пуск» и опускают рукоятку 1 вниз (до отказа); при этом предохранительный стакан и нож опускаются на заготовку, вырубая образец. Затем рукоятку 1 поднимают вверх. Из одной заготовки вырубают несколько образцов, отделяя их от остающихся обрезков заготовки.

Каждый образец устанавливают на площадку правого патрона. Рукоятку отводят вверх, при этом цанги втягиваются в стакан, плотно зажав образец. Включают электродвигатель, поворачивают рукоятку 8 вправо до отказа и ножом, смоченным мыльным раствором, срезают выступающую из цанги часть образца. Затем рукоятку 8 переводят влево до центра прорези, а потом вниз до упора. Стаканы при этом поднимаются вверх и цанги раскрываются.

Образец переставляют подрезанным торцом на площадку левого патрона и все операции повторяют. Перед подрезанием второго торца положение площадки левого патрона необходимо отрегулировать стопорным винтом так, чтобы высота готового образца составляла 9-11 мм.

Из полученных образцов выбирают цилиндры, не имеющие дефектов в виде пор, посторонних включений и повреждений.

Проведение испытаний

Для определения пластичности образцы каучука или невулканизованных резиновых смесей сжимают между плоскопараллельными плитами под нагрузкой 49 Н при 70 °С. Высоту образца измеряют до испытания, после нагружения, после снятия нагрузки и «отдыха».

Пластометр (см. рис. 1) устанавливают горизонтально в термостате на металлической подставке. В углубление груза 7 и плиты 9 вставляют термометр 16 или термопару. Площадку 14 помещают строго в центре прибора и опускают на нее плиту 9. Индикатор устанавливают на нуль. Необходимо, чтобы температура плит пластометра во время испытания равнялась 70+1 СС. Перед тем как поместить образец в термостат, измеряют толщиномером его высоту с точностью +0,1 мм при 23+2 °С. Перед испытанием образец прогревают при 70+1°С  в течение 3 мин.

Испытуемый образец помещают строго в центре пластометра с помощью подвижной площадки 14. По истечении 3 мин по показанию индикатора 2 с точностью до 0,01 мм фиксируют высоту образца h1 находившегося под нагрузкой. Затем с образца снимают груз и пластинки (или прокладки из кальки или целлофана), помещают его на деревянную площадку и после «отдыха» при комнатной температуре в течение 3 мин толщиномером с точностью +0,01 мм измеряют высоту образца h2. Продолжительность «отдыха» может устанавливаться нормативно-технической документацией. Испытанию подвергается не менее двух образцов.

Оформление результатов

Таблица 2 – Толщина образцов до испытания

среднее

98

99

1

2

3

1

2

3

12,2

11,8

12

11,4

11,1

11,5

12,1

11,4

11,8

11,1

10,6

11,2

11,8

11,7

11,7

11

11,1

11,4

12

11,63

11,83

11,17

10,93

11,37

Таблица 3 – Толщина образцов сразу после снятия нагрузки

среднее

98

99

1

2

3

1

2

3

1,9

1,9

1,8

7,2

6,6

7,8

1,9

1,8

1,8

7,2

6,7

7,8

1,9

1,8

1,8

7,2

6,7

7,7

1,90

1,83

1,80

7,20

6,67

7,77

Таблица 4 – Толщина образцов после релаксации

 

 

 

 

 

среднее

98

99

1

2

3

1

2

3

1,9

1,8

1,8

7,3

6,6

7,9

1,9

1,9

1,8

7,3

6,7

7,9

1,9

1,9

1,8

7,2

6,7

7,9

1,90

1,87

1,80

7,27

6,67

7,90

Расчетные формулы

          Пластичность Р вычисляют по формуле

P = SR,                                                (1)

где S — мягкость; R — отношение остаточной деформации к общей деформации сжатия.

Мягкость рассчитывают по формуле

       S = {ho-h1)/(h0+h1),                               (2)

где hо — начальная высота образца при 23+2 °С, мм; h1— высота образца, находившегося под нагрузкой в течение 3 мин, мм. Отношение остаточной  деформации  к  общей  деформации сжатия R определяют по формуле

          R = (h0-h2)/(h0-h1),                             (3)

где h2— высота образца после снятия груза и «отдыха» в течение 3 мин при 23+2 °С, мм.

Если не требуется отдельно определять показатели S и R, то пластичность Р можно вычислить по формуле

  P = (ho-h2)/(ho + h1).                        (4)

Пластичность выражают в условных единицах; значения пластичности колеблются от 0 до 1.

Для каучука наряду с пластичностью Р определяют эластическое восстановление

R1 = h2h1.                                        (5)

Таблица 5 – Расчет пластичности

Шифр резины

Номер

образца

S

R1, мм

R

P

98

1

0,73

0,03

1

0,72

2

0,73

0,03

1

0,73

3

0,74

0,03

1

0,73

среднее

0,73

0,03

1

0,73

99

1

0,22

0,07

0,98

0,21

2

0,24

0,03

0,99

0,24

3

0,19

0,13

0,96

0,18

среднее

0,22

0,08

0,98

0,21

Вывод

           По результатам испытаний выяснили, что резиновая смесь 98, содержащая в качестве наполнителя мел имеет большую пластичность по сравнению с резиновой смесью 99. На пластичность резиновых смесей оказывает влияние химическая природа наполнителей (тех. углерод в отличие от мела снижает  пластичность).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63433. Роль зеленых насаждений в снижении загрязнения атмосферного воздуха. Правовые основы охраны атмосферного воздуха. Фотохимический смог и причины его образования 98 KB
  Только предприятия России выбрасывают в атмосферу более 70 млн т разнообразных веществ в год. При мощности 1 млн кВт она ежегодно выбрасывает в атмосферу 365 млрд м3 горячих газов содержащих пыль вредные вещества и 1000 млн м3 пара.
63434. УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ 328.5 KB
  Управление данными необходимый процесс Основная концепция управления данными Управление данными в экспедициях и экспериментах пунктах измерений Управление данными в центрах обработки данных Управление данными в отдельных проектах Управление данными...
63436. ДОСТОВЕРНОСТЬ И КАЧЕСТВО ДАННЫХ 318.5 KB
  Проблема качества данных Метрики оценки качества БД Источники ошибок Методы контроля данных Оформление результатов контроля данных Организация работ по повышению качества данных. Проблема качества данных Надежная БД должна обеспечивать высокую вероятность...
63437. Почвы и их рациональное использование. Экологическое состояние земельных ресурсов в РК. Источники, причины загрязнения и истощения земельных ресурсов. Проблемы опустынивания. Мероприятия по защите земель 78 KB
  Почвы и их рациональное использование. Структура почвы Почва это особое природное образование обладающей рядом свойств присущих живой и неживой природе. Он назвал почвы четвертым царством природы наряду с минералами животными и растениями.
63438. ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ С БАЗАМИ ДАННЫХ 692.5 KB
  Ниже перечислены вопросы ответы на которые позволяют определить критерии оптимизации работы с БД: Сколько одновременно активных пользователей должна поддерживать система Основные или доминирующие типы запросов к системе Какова стратегия индексации данных Какие запросы будут оптимизированы...
63439. Экономический рост. Сущность, факторы, источники экономического роста. Типы экономического роста. Показатели экономического роста 120 KB
  Глобальной задачей любой экономической системы является полное удовлетворение потребностей всех людей. Цель является идеальной, поскольку не может быть достигнута никогда ввиду одновременного влияния на процесс развития экономики закона возвышения...
63440. Рынок и государство. Недостатки рынка. Государственное регулирование экономики. Типы государственного регулирования 63.5 KB
  Государственное регулирование экономики (ГРЭ) в условиях рыночного хозяйства представляет собой систему типовых мер законодательного, исполнительного и контролирующего характера, осуществляемых правомочными государственными учреждениями и общественными...
63441. Роль и место технических средств охраны в защите информации 1.84 MB
  Проблема защиты информации: надежное обеспечение ее сохранности и установленного статуса использования является одной из важнейших проблем современности. Важнейшей составной частью защиты информации являются технические средства охраны...