橡胶测试类型

TA 仪器的橡胶测试仪器能够广泛用于测试聚合物、橡胶和橡胶化合物以及制造流程所有阶段的流变和物理特性的测量结果中。从日常生产控制到上游研发,TA 仪器对其中所有复杂层面进行测试,提供相同的易用性和精度。

测试类型分类依据:

国际标准

测试标准描述和兼容仪器符合各种标准组织(如 ASTM、DIN 和 ISO)和许多测试类型(如硫化、硬度、密度和门尼粘度)的规范。

标准 描述
ASTM D5289 橡胶特性标准测试方法 — 使用无转子硫化仪测试硫化过程

RPA elite, RPA flex, MDR one

ASTM D6048 使用应力松弛测试原胶、未硫化橡胶化合物和热塑性弹性体的标准测试方法

RPA elite、 RPA flex

ASTM D6204 橡胶标准测试方法 — 使用无转子剪切流变仪测量未硫化的流变特性

RPA eliteRPA flex

ASTM D6601 橡胶特性标准测试方法 — 使用无转子剪切流变仪测量硫化中和硫化后的动态特性

RPA eliteRPA flex

ASTM D7050 橡胶标准测试方法 — 根据预期的加工特性进行天然源采样和分类包装

RPA eliteRPA flex

 

ASTM D7605 热塑性弹性体的标准测试方法 — 使用无转子剪切流变仪测量聚合物熔体流变特性和冻结动态特性

RPA eliteRPA flex

 

ISO 6502 硫化仪使用指南

RPA eliteRPA flexMDR one

ISO 13145 使用无转子剪切流变仪测定粘度和应力松弛

RPA elite、 RPA flex

DIN 53529 橡胶和弹性体测试;硫化过程表征测量(硫化测量);恒温反应动力学的交联度评估

RPA eliteRPA flexMDR one

ISO 2781 橡胶硫化或热塑性 — 密度的测定

ADT

ASTM D1817 橡胶化学标准测试方法 — 密度

ADT

ISO 868 塑料和硬质胶 — 使用硬度计测定压痕硬度(邵尔硬度)

AHT

ASTM D2240 橡胶特性标准测试方法 — 使用硬度计测试硬度

AHT

ISO 7619 橡胶硫化或热塑性 — 压痕硬度测定

AHT

ASTM D1646 橡胶标准测试方法 — 粘度、应力松弛和预硫化表征(门粘度计)

MV one

ISO 289 橡胶,未硫化 — 使用剪切盘粘度计进行测定

MV one

DIN 53523 橡胶和弹性体测试;使用门剪切盘粘度计进行测试;焦烧行为测定

MV one

门尼粘度计实验 

对基本和高级门尼粘度计实验进行说明和举例。门尼粘度计实验很容易执行,提供与历史数据的连续对比,并揭示橡胶的粘度和弹性信息。 门尼粘度计实验很容易执行,提供与历史数据的连续对比,并揭示橡胶的粘度和弹性信息。典型的测试包括门尼粘度、应力松弛和焦烧测试。在多种速率下的更多高级实验可增加对聚合物剪切速率相关性的深入了解。

门尼粘度

门尼粘度

门尼粘度测试是表征未硫化橡胶材料的成熟方法。按照规定的标准程序,样品被预热一段时间,然后以恒定的速率进行剪切。从变形阶段的结束开始记录门尼粘度。在本示例中,展示了 MVone 门尼粘度计超高的精度。对三种聚合物样品分别进行重复测试。很明显,获得了出色的运行间重现性并且易于区分一种聚合物与另一种聚合物。

合适的仪器: MV one


门尼应力松弛

门尼应力松弛

门尼粘度测试通常可指示聚合物粘度,而应力松弛可用于评估弹性。一旦门尼粘度测量结束,转子立即停转,可以观察到扭矩衰减现象。该衰减的斜率用来指示聚合物弹性,这与支化结构密切相关,也与橡胶加工过程中挤出胀大存在良好的相关性。

合适的仪器: MV one

 


门尼烧焦

门尼烧焦

门尼粘度计还可用于测量硫化过程的初始速率。本示例中,使用小转子测试丁苯橡胶 (SBR) 在150 ℃ 的硫化前表征。在该简单实验中,初始门尼粘度、 低粘度、焦烧时间和硫化指数是 常报告的值。

合适的仪器: MV one

 

多个速率下的门尼粘度

多个速率下的门尼粘度

除单个速率和单个温度下的粘度以外,MV one 门尼粘度计还可测量一定剪切速率和温度下的粘度。这一速率范围内的测试更能完整地认知聚合物行为,特别是剪切变稀的趋势。门尼粘度实验中的低速率对于测量高弹性材料也是有利的,这些材料一般在普通门尼测试中得不到结果。

合适的仪器: MV one

橡胶加工分析仪和无转子硫化仪实验 

振荡、硫化和粘弹性瞬态测试。这些测试都是橡胶流变学中 常见的,可提供有关硫化和固化、粘弹特性、填料结构、聚合物结构以及更多信息。

RPA 和 MDR 仪器可进行振荡,或对聚合物和橡胶特性进行动态测量。这些测试提供了基本的扭矩信息,以及粘弹特性,例如储能模量和损耗模量、tan δ 和粘度。振荡测试普遍用于固化或硫化研究,以及粘弹特性、填料结构、聚合物结构的测量,且多为绿色和固化橡胶。

恒温硫化

恒温硫化

恒温硫化实验对橡胶和弹性体加工至关重要。TA 仪器的橡胶流变仪可提供高精度数据用于分析。所有重要的特性,例如 低粘度和 高粘度、焦烧时间和转化时间等,均可轻松、自动地计算得到。数据还能够以完整的图形形式进行处理,以进行比较或其他分析。

合适的仪器: MDR one, RPA flex, RPA elite


变温硫化

变温硫化

除了工业标准的恒温硫化方法外,RPA 和 MDR 还可执行变温硫化实验。这些实验可以根据实际温度变化情况进行程序控制,并且在模拟非恒温的生产工艺时尤其重要。变温硫化实验还配合恒温测试(诸如硫化前后的应变和频率扫描),以得到硫化前、硫化过程中和硫化后更完整的材料数据。

合适的仪器: MDR oneRPA flexRPA elite

 


可调应变条件下的恒温硫化

可调应变条件下的恒温硫化

尽管标准测试方法一般要求对所有材料使用单应变和单频率 (0.5°, 1.67 Hz),但对于某些材料来说,这并不是理想的测试条件。在本示例中,通过恒温硫化测试了样品材料在三个不同变形振幅下的五次重复测试。在振幅为标准 0.5° 和 0.4° 的测试中,重现性非常差。这是因为这些实验中的应变超出了该材料的线性粘弹性限值。而小振幅 (0.3°) 下才可以得到有效的测试数据且具有很好的重现性。

合适的仪器: RPA flex, MDR oneRPA elite

恒温频率扫描

恒温频率扫描

测量与频率相关的材料粘弹特性是获取分子结构的有效方法。在如图所示的频率扫描中,可揭示有关平均分子量(交点频率)和分子量分布(交点模量)的信息。

合适的仪器: RPA flexRPA elite

 

不同填充量的应变扫描

不同填充量的应变扫描

模量的应变相关性是评估橡胶填充分散和互相作用的量和类型的有用标识。在本示例中,五种不同浓度的炭黑的填充效应可以从低应变区的模量观察到。大应变行为通常对填充剂的添加不敏感,对填充剂间的相互作用就更不敏感,而且在很大程度上依赖于聚合物的分子量和聚合物与填充剂之间的相互作用。

合适的仪器: RPA flexRPA elite


大应变非线性行为

大应变非线性行为

材料在大应变区的粘弹响应不仅大小与其在线性区不同,而且类型也不相同。仔细观察在大应变下的聚合物应力-应变响应,可以发现该行为特征不仅与填充剂含量和结构相关,与聚合物结构也有关联。在本示例中,观察到了线性聚合物、支化聚合物及两种共混物在大应变下的不同定量特性。不相关的数据以及周期性数据的傅里叶变换分析可通过 Scarabaeus 软件来实现,从而对这一全新数据类型进行深入分析。

合适的仪器: RPA flexRPA elite

结构破坏的时间依赖性

结构破坏的时间依赖性

导致体系模量升高的炭黑与橡胶之间的范德华力对加工过程非常敏感。在这个例子中,从混合器中取出样品后,将同一样品经过不同的滚轧长度。碳网络结构随滚轧时间增加而降低,到 8 分钟后模量基本不再变化。这样为制造持续有效材料所需的滚轧量选择提供了关键信息。

合适的仪器: RPA flexRPA elite

伴随发泡反应的硫化

伴随发泡反应的硫化

通过使用发泡剂形成多空结构,强化 终产品的密度和机械性能。这些发泡剂在分解过程中产生气体,该过程伴随着固化反应同时进行。监测固化反应过程中的样品压力可以有效量化发泡反应,允许在单个实验中同时表征硫化和发泡。这两个过程必须相互平衡,以便于在 终产品中形成预期的发泡结构。

合适的仪器: MDR oneRPA flexRPA elite