GB T 9869-1997 橡胶胶料硫化特性的测定(圆盘振荡硫化仪法).pdf

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1、GB/T 9869一1997前本标准等同采用国际标准ISO3417，1991。兰主E二S1977年国际标准化组织发布了ISO3417: 1977(橡胶一一用摆动圆盘硫化仪测定橡胶的硫化特性儿1991年国际标准化组织对ISO3417-1977进行了修定，并发布了修定后的标准ISO3417:1991. 修定后的标准在技术内容上对注释和试验报告有较大修改，并且增加了附录A.附录A是对试验的精密度计算作了概述(本附录A仅供参考)。本标准修订原国家标准GB/T9869-88橡胶用摆动圆盘硫化仪测定橡胶的硫化特性。本标准从生效之日起，同时代替GB/T9869-88。本标准的附录A是提示的附录。本标准由中华

2、人民共和国化学工业部提出。本标准由化学工业部北京橡胶工业研究设汁院归口。本标准起草单位:上海轮胎橡胶(集团)股份有限公司大中华橡胶厂。本标准起草人z狄琛，黄晓华。本标准1988年7月首次发布。本标准委托化工部北京橡胶工业研究设计院负责解释。3:;3 GB/T 9869 1997 ISO前言ISO(国际标准化组织)是-个世界性的各国家标准团体(!SO成员团体)的联合机构。制定国际标准的工作通常由ISO各技术委员会进行。凡对已建立技术委员会的某专业感兴趣的每个成员团体，都有权参加该委员会。与ISO有联系的各政府的或非政府的国际组织，也可参加这-工作。经技术委员会采纳的国际标准草案，在由ISO理事会

3、批准为国际标准之前，要先发给各成员团体通过。国际标准ISO3417由ISO/TC45橡胶和橡胶制品技术委员会制定。第二版取消和代替了第一版(ISO3417-1977)，在这版上加入了一个有关特殊方法精密度的附录(这个国际标准附录A只是作为参考)。33, 中华人民共和国国家标准橡胶胶料硫化特性的测定(圆盘振荡晓化仪法)GB!T 9869一1997idt ISO 3417 ,1991 代替GB/T9869-88 Rubber-Measurement of vulcanization characteristics with the oscillating disc curemeter 1 范围本标

4、准规定了用圆盘振荡硫化仪测定胶料的方法。本标准适用于用圆盘振荡硫化仪测定胶料硫化特性。2 原理2. 1 将胶料试样放入具有规定初始压力并保持硫化温度的密闭试验模腔内。一个埋入试样中的双圆锥圆盘以一个小的摆动振幅振荡。圆盘振荡使试样产生剪切应变，测定试样对圆盘的反作用力(转矩)，此力取决于胶料的刚度剪切模量)。在一般情况下，转矩与胶料的刚度成正比，但在高转矩的情况下，圆盘轴与传动装置会产生弹性变形，因此不可能在所有的试验条件下转矩与刚度都成正比。此外，在小振幅变形条件下，应变中会有相当大的弹性成分，对常规检验来说，可不必进行校正。2.2 随着硫化开始，胶料试样的刚度增大.当记录仪的转矩上升到稳定

5、值或最大值时，使得到一条时间与转矩的关系曲线，即硫化曲线(见图1)。曲线的形状与试验温度和胶料特性有关。转炬，dN. m 60 转短dN. m 转矩，dN. m 民恒、，M Z E 20 z = 60 60 20 Ic(90) 20 40 40 40 10 20 30 时间，分。10 20 30 时间.分。10 20 30 时间.?t平衡状态转矩最大转矩(返原曲线)图l硫化曲线类型2. 3 从硫化曲线上可以得到如下测量值2MLO最小转矩。t Sx :超过ML之后，转矩增加z单位的时间。tc(y) ，达到最大转矩的y%的硫化时间。国家技术监督局1997-09-26批准未达到平衡状态时的最大转短1

6、998一04-01实施GB/T 9869-1997 MHF:平衡状态的转矩。MHR:最大转矩(返原曲线)。MH:经规定时间后，在没有获得平衡值或最高值的曲线上所达到的最大转矩。最小转矩ML取决于胶料在低剪切速率下的刚度和粘度。硫化起始时|同t是衡量加工安全性的标准。正硫化时间tc(y)是根据最大转矩的某一百分比来测定的。而最大转矩是试验温度下充分硫化的硫化胶刚度的量度。硫化速度指数是硫化曲线上升的斜率。3仪器3. 1 硫化仪硫化仪是由温度受控制的模腔和腔内的双圆锥圈盘组成，因盘轴被紧固在传动轴上，并以一个小的摆动振幅振荡。作用到困盘的转矩表示胶料对圆盘的阻力，通过记录仪便得到一条转矩对时间的曲

7、线。模型与圆盘的关系，如图2所示。3. 2 模腔上棋下模密封圈加热器汽缸活事忏现锥JI陋盘图2硫化仪组f牛标准温度敏感元件3. 2. 1 模型应由硬度不低于HRC5日的不变形工具钢制成。它的几何图形如图3和图4所示。可以减少圆盘和橡胶之间的打滑现象的适宜方法是按模型的设计使用，或在整个试验过程中加稳定压力。按照图3和图4中给出的尺寸，在上、下模上都钻孔，以便能插入温度敏感元件。模腔表面应每隔20。刻有矩形沟槽，以使滑动减至最小。图3中给出了下模尺寸。上模应当刻有相同的沟槽，图4中给出了主模的尺寸。3. 2.2 下模中心开一圈孔，以便插入圆盘轴杆。为了防止胶料在试验过程泄漏，孔中应装配一个稳定的

8、低摩擦力的密封圈。3. 3 模腔闭合使用具有01.0士0.5)kN压力的气缸闭合模型，在整个试验过程中模腔应保持在密合状态。336 9869-1997 GB/T 2 10. 6土0.31.6士O.2 -oH.。向槽详图下模图3咱1.6士O.2 4 问向槽详图HCH。2 geO川啊的冈山337 上模图4G/T 9869-1997 3. 4 圆盘双锥形困盘用硬度不低于HRC50的不变形的工具钢制成。圆盘的形状如图5所示，表1列出了圆盘的主要尺寸。代号5 T V W X 1)上下表面沟槽应错位于338 1 图5双圆锥圆盘表1圆盘尺寸名称尺寸直径35.55 半径0.80 沟槽宽度0.80 沟槽深度0.

9、8 沟槽长度最小7.5 最小12. 5 沟槽宽度0.80 沟槽深度0.8 沟槽长度最小7.5 最小9. 5 直径9. 51 圆盘轴抨圆形部分长度20.0 圃盘轴杆方形部分长度35.0 口1m公差士o.01 士0.03士0.05士o.1 士0.05士u.1 士o.01 士o.5 士o.5 GB/T 9869-1997 3- 5 圆盘振荡圆盘振荡频率为1.7 Hz土0.1H趴在特殊用途中，允许使用。.05 Hz2 Hz的其他频率。空模腔时，圆盘围绕中心位置的最大角位移量应为1.00。士O.02气总振幅为zo)。空模腔时，圆盘振帽必须保持在1. Ooo :l: O. 020不变。但是因转矩的增加而引

10、起振荡角度的减小，其值必须保持一个线性的关系，其斜率应小于O.050/N m士0.0020/N mo必须配备既能检验振荡初始振幅，又能检验随着施加转矩而引起振幅下降的适宜的检验装置。在特殊用途中，也可采用其他和振幅，采用不同的频率或振幅得到的结果不同。注.为了防止试样与模腔或圆盘之间打滑，应定期清洗圆盘和模腔见7.2.3)。如用于生产质量控制，可采用30的初始振帽，这样可以提高试验的灵敏度.3.6 转矩测量系统3. 6. 1 测量使用能与振荡圆盘所需转矩成正比的转矩传感器，测定圆盘的转矩。3.6.2 记录记录仪对转矩满量程偏转的响应速度不得超过1s。记录精度应为扭矩满量程的土0.5%。记录仪应

11、有02.5 N m，05. 0 N m，010. 0 N m三个转矩量程。3. 7 温度测量3.7. 1 模腔温度测量系统其控制精度为士0.1C。使用插入模腔内的热电偶或其它适宜的温度传感器定期检查和校准模腔温度。3.7.2 模型应装在电热铝平板之间，用温度控制器控制每块平板的温度，使之在稳态下的温度波动不超过士O.3C ，如果模腔温度调至(l50:l:0.3) C，则将(23士5)c的试样置入模腔2min后，热传导作用使恢复温度与初始温度的差应在1C以肉。4 转矩传感器和记录仪的校准4. 1 应对记录仪和转矩传感器进行校验，一种方法是在转矩测量电路中加入一个电阻，以模拟所施加的特定转矩值。4

12、.2 另一种方法是采用黯码或校准过的扭力弹簧来校准转矩测量系统。4.3 为了检测硫化仪之间的差异或单合硫化仪在使用中出现的变化，用标准胶料进行试验检查是有益的。该胶料的剪切模量应与正常试验的生产胶料的剪切模量相等或者稍大，标准胶料应该是均匀稳定的，在正常的条件，用校准过的硫化仪做若干个试验，并确定标准胶料的中位数曲线。硫化仪在使用时的微小变化或者硫化仪之间存在的微小差异，均可由转矩控制装置中的微调来补偿，使用标准胶料以后的试验能与所确定的中位数曲线相符合，如果观察到与中位数曲线有大的偏差，应视为不正常结果，应该查找产生偏差的原因和对硫化仪进行必要的维修和保养。5 试样5. 1 试样为直径约30

13、mm，厚度约12.5mm的圆片，或体积约为8cm3的试样最好，试祥应从没有气泡的胶片上裁取。注g实际上最佳尺寸的试样可以通过使用最佳体积的胶块来获得B5.2 试样的体积不得过大或过小，试样过大溢胶量过多会使试验早期阶段模腔过度冷却，从而影响试验结果，试样过小充不满模腔，也会造成试验误差。6试验温度推荐的试验温度为100C200C，必要时也可使用其他温度。其温度的波动为土0.3C。339 GB/T 9869-1997 7试验步骤7. 1 试验准备把装有困盘的模腔加热到试验温度。然后将记录仪立的记录笔调至记录纸指示的零转矩和零时间的位置上，并选好转矩量程。7.2 装试样7.2.1 打开模腔，将试样

14、放在圆盘顶部，在5s内使模腔完全闭合.当试验粘性较强胶料时，可在圆盘下面和试样上面衬垫合适的薄膜材料.以防胶料粘在模腔上。7.2.2 从模型闭合的瞬间起计算时间，圆盘可在零时间处开始启动，也可在零时以后开始启动.旦因盘开始启动时间不得超过模腔闭合后1mno 7- 2. 3 试验过程中，部分胶料的沉积物，可能粘附在回盘和模腔上，这样会影响最终的转矩值，建议每天试验一些稳定的胶料，以检查这种情况，如果圆盘和模腔粘着胶料较多，可以用一种柔软磨料轻轻磨去，但这项操作必须特别小心，以保持沟槽的锐角及其尺寸。为了避免磨损可用超声波清洗，也可用无腐蚀性的清洗剂把沉积物除去a如果用溶剂或清洗剂时，清洗后的最初

15、两组试验结果应作废。8 试验结果表示从硫化曲线上取得下列值28. 1 剪切值Mu最小转矩，用Nm表示。MHF:平衡状态的转矩.用Nm表示。MHR:最大转矩(返原曲线)，用Nm表示。MH经规定时间后，在没有获得平稳值或最高值的曲线上所达到的最大转矩值，用Nm表示。8.2 时间值tsx超过ML之后，转矩增加z单位的时间，用mm表示。tc(y)达到最大转矩的y%的硫化时间(见8.4)，用mm表示。tc (y)，转矩增加到IJML +0. 01y(MH一ML)的硫化时间(见8.3)，用mm表示。8.3 不同百分比的硫化时间除非另有规定，建议使用下列参数。tSl :超过ML之后，转矩增加0.1N m的时

16、间，用mm表示。t 0(50)，转矩达到CML十0.5(M滔-ML门的时间，用mm表示。tc(90)，转矩达到UCML+0. 9(MH-ML)的时间，用mm表示。如果用30的振幅来代替10标准振帽，那么应用t52取代tSI;即超过ML之后，转矩增加0.2N m的时间，用mm表示。8.4 硫化速度指数100/ Ctc (y) - tsx) 它与硫化速度曲线在陡峭区域内的平均斜率成正比。9 试验报告试验报告应包括下列内容2a) 样品说明(1)一个对样品及其橡胶类别的详细描述:(2)配方的说明。b) 试验方法和试验说明:()对国际标准的参考;3.10 GB/T 9869-1997 (2)硫化仪使用的

17、说明:(3)模腔尺寸p(4)规定的振荡幅度，报告上应为总位移的一半。例如，当总位移为2。时，报告上写10;(5)振荡频率如果不是优选值，用Hz表示;(6)所选择的转矩量程，用Nm表示;(7)记录仪的进纸速度，用mm/min表示g(8)预热时间，用mm表示g(9)硫化温度，用表示。c) 从硫化曲线上得到的试验结呆:ML，MHR或MHF或M日，也.tcy)。d) 试验日期。e) 试验人。311 A1 概述GB/T 9869-1997 附录A(提示的附录)精密度本附件中精密度计算方法是根据lSO/TR9272，1986制定的，此计算方法可以表示重复性r，(叶和再现性丘，(Rl。该标准名为橡胶和橡胶制

18、品一一测试方法标准精密度的测定)，叮以用来对精密度慨念和学术名称进行鉴定。1984年后期拟定了-个实验室测试的方法(lTI)。在实验室中制备并混炼4种带不同硫化时间的胶料，密封在金属锚的口袋中，再分发给欧亚和南北美洲的19个国家中的实验室。1985年l月底和2月初进行了试验。这四种胶料的配方列在表Al中。对类型1精密度进行了测定(在任一指定的实验室里循环的胶料无需加工操作)。重复性和再现性的时间以天来汁算。测试结果测试值是从任-温度下的测量值中获得的。总共有50家实验室参加了实验室测试方案。T凹的第一部分工作，45家实验室除了参加第4部分的工作外还参加了第二部分工作。A2 精密度结果A2.1

19、对第部分和第二部分的精密度结果列tl:-( 1，:种硫化参数.它们是zA2. 1. 1 Mu最小扭矩，以N-mi十$A2. 1. 2 MHF平坦扭矩，以N.m计;A2.1.3 ts，焦烧时间，以mm计;A2.1.4 tc(50)，50%硫化的时间，以mm计gA2.1.5 t c(90) , 90%硫化的时间，以mm计，A2.2 第部分，160C时，精密度结果列在表A20A2.3 第二部分，150C时.精密度结果列在表A30A2.4 对于测试比较使用精密度结果的详情见A3条。A3 精密度结果的应用应用精密度结果的一般程序如下，符号IX，-X，I表示正误差，即无标志。A3.1 选择用以作出决定的硫

20、化参数，在表A2Cl60C)或表A3Cl50-C)中找出这-参数的部分，如果考虑的测试和数据不在150C或160CC，则选择最接近实际测试温度的那一组的精密度加以考虑。A3. 2 将表A2或表A3处于平均材料值并最接近测试平均数据的选择的部分加以考虑。这将获得适用的r，(r)和R，(Rl以便在作出决定时使用。a) 重复性用这些r和(，-)值，可以用FYlJ总的重复性说明来作出结论。对于绝对误差:在正常和正确的操作条件下在t设定的)相同的胶料样品上发现的两个测定参数值之间的误差(X，-X，)，超过平均表列的重复性r20次中不多于l次。对于百分比误差:在jE常和正确的操作条件下在(设定的)相同的胶

21、料样品上发现的两个测定参数值之间的百分比误差为3+2 2IX, -X, 1 一一一一一一一一X100 X，十X， ( A 1 ) GB/T 9869 1997 超过平均的表列的重复性(r)20次中不应多于1次。b) 再现性用这些R和(R)值，可以用下列总的再现性说明来作出结论。对于绝对误差z在相同的测试胶料样品上使用正常和正确的操作程序的两个实验室中发现的两个独立测定的参数值之间的误差IXj-X，I，超过表列的再现性R20次中不应多于1次。对于百分比误差:在相同的胶料样品上使用正常和正确的操作程序的两卡实验室中发现的两个独立测定的参数值之间的百分比误差为2IXj-X, 1 -一一一一一一X10

22、0 X j + X, 超过平均的表列的再现性(R)20次中不多于1次。表A1胶料配方配原料名称A B SBR 1502 100.0 SBR 1712 68.8 BR(CB 44 1) 68.8 氧化钵5. 0 5.0 硬脂酸1.0 1.5 IRB No. 53) 80.0 N 330 45.0 操作油8.8 DPPD5) 1. 5 抗臭氧剂1.5 TBBS1l 1.2 TMTD8l 3.0 硫黄2. 0 密度(mg/m3)1. 13 1. 16 1) 37.5份充泊丁苯橡胶.2) 37.5份充油丁二烯橡胶.3) ASTM D饵，工业参考炭黑No.5.4)操作袖。5) 4010 NA。6)抗臭氧

23、剂AW.7)促进剂NS。8)四甲基秋坐姆二硫化物。表A2类型l精密度160C最小扭矩M，(N m) 胶料平均 俨)A 1. 65 0.186 11.2 B 0.75 0.083 11.0 C 0.70 0.089 12. 7 D 0.39 O. 089 23.0 通用值0.86 O. 119 13.9 . ( A2 ) 方C D 100. 0 137.5 5.0 5. 0 1.5 1.5 60.0 5.0 5. 0 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 0 .0 2.0 2. 0 1. 16 0.98 R (R) 0.408 24. 7 O. 197 26.3 O. 565 80.3

24、0.397 102.6 0.406 47.2 3-13 GB/T 9869-1997 表AZ(完)平稳状态扭矩MH，(N.m) 胶料平均7 (r) R (R) A 4.26 。.154 3. 62 1. 02 24. 0 B 3.26 0.212 6. 52 0.743 22.8 C 2.71 0.144 5.32 0.624 23.0 D 2. 21 O. 164 7.44 O. 564 25.5 通用值3.11 O. 171 5.50 0.760 24.4 焦烧时间IsJmin)股料平均f (r) R (R) A 1.41 O. 291 20.5 0.437 30.9 日5.08 0.51

25、9 10. 2 2.059 40. 5 C 5. 57 0.651 11. 6 1. 910 34.2 D 5.04 0.570 1l.3 1. 984 39.3 ji!i用值4.32 。.52412. 1 1. 764 40.8 硫化时间50%t c (50) (min) 胶料平均r (r) R (R) A 3.52 0.346 9.84 0.660 18. 7 R 7.92 0.679 8.57 1. 21 15.3 C 9.76 0.605 6.20 2.00 20.5 D 10.0 0.747 7.45 1.77 17.6 通用值7. 83 0.614 7. 84 1. 53 19.5

26、 硫化时间90%t (; (90) (min) 胶料平均r (r) R CR) A 7. 16 0.827 11. 5 1. 89 26.4 B 11.6 0.882 7.56 1.88 16. 1 C 16. 6 1. 15 6.87 3.52 21. 1 D 18. 3 1. 41 7.72 4. 18 22.8 通用僵13. 5 1. 10 8.12 3.04 22.5 r.重复性2.83X重复性误差的平方根。(r)重复性(作为材料平均值的百分比)。R，再现性2.83X再现性误差的平方根。(R)再现性(作为材料平均值的百分比儿表A3类型1精密度150C最小扭矩M，(l、 m) 胶料平均r

27、 (r) R (R) A 1. 74 O. 146 8.39 O. 457 26.2 日0.77 0.073 9. 51 0.210 27.3 C 0.69 0.114 16. 4 0.290 41.7 D 0.40 0.084 21. 0 0.363 90. 1 通用值0.90 0.108 12. 1 0.345 38.5 平稳状态扭矩MHf，(N. m) 股料平均r (r) R (R) A 4.34 O. 222 5. 13 0.697 16. 0 :) -1 1 GB/T 9869-1997 表A3(完)平稳状态扭矩MHF(N m) 胶料平均r (r) R (R) B 3. 39 0.1

28、81 5.35 0.751 22. I C 2.82 0.193 6. 86 0.687 24. 3 D 2. 31 0.091 3.96 0.549 23. 7 通用值3.20 0.179 5.59 0.678 21. I 焦烧时间也(min)胶料平均r (r) E (R) A 1. 99 0.323 16.2 0.699 35.2 B 8. 61 1. 39 16. 2 3. 55 41.3 C 9.73 0.915 9.40 3.91 40. 2 D 8.77 0.714 8. 14 1. 89 21. 6 通用值7. 31 0.924 12.6 2.79 38.2 硫化时间50%tc(

29、SO)(min)胶料平均r (r) R (R) A 5.56 0.594 10.69 1. 31 23.6 日13. 3 1. 58 .88 2.80 21. 0 C J 7. 2 1. 12 6.53 3.28 19. 1 D 17. 5 0.960 5. 47 3. 12 17. 8 通用值13.4 1. 12 8.37 2. 75 20.4 硫化时间90%tc(90) (min) 胶料平均r (r) R (R) A 1!.9 1. 96 16. 5 3.58 30. 1 B 19. 9 1. 99 10.0 3.99 20.0 C 30.0 1.80 6. 01 5. 94 19.7 D 33.5 2.76 8.26 7.20 21. 5 通用值23.9 2.17 9.08 5.40 22. 5 重复性2.83X重复性误差的平方根.(r) ，重复性(作为材料平均值的百分比)。R，再现性2.83X再现性误差的平方根.(R) ，再现性作为材料平均值的百分比345