门尼粘度计用于胶料的门尼松弛测定
门尼应力松弛曲线:
A. 门尼应力松弛之功用:
传统之门尼粘度仪只提供门尼粘度值供加工之参考,但以现阶段之加工要求这是不够的,因为门尼粘度只是加热之后橡胶的流动性,但是外力消失后之回复速度并无法得知,唯有透过应力松弛曲线才得以更精确的控制加工物之尺寸。经由实验证明有很多的合成物门尼粘度值一样,但是加工之后尺寸仍不易控制,究其原因就是因为应力松弛之不同造成。
B. 门尼应力松弛之定义有二种:
1. 在门尼测试测量之后于同一试片上进行的测试,是于测试完成转子快速停止转动后(0.1秒)一设定时间内之门尼粘度输出值之幕定律衰减。
2. 同上于转子快速停止转动后30秒时所保持之门尼扭矩的百分读数。
其中提供的数据名词解释如下:
a:应力松弛斜率
A:应力松弛测试开始之时间(t0)至结束之时间(tf)内松弛曲线之投影面积。
k:为1s时之扭力值。
门尼松弛的概念:
一、定义:
力学原理:应力松弛是指材料在固定变形下,应力会随时间延长逐渐减小。应力松弛是材料的一项重要性能,用于比较聚合物分子量分布,了解胶料的工艺性能,评价胶料的均一性与加工性。
二、ASTM-D 1646标准:规定了应力松弛测试方法、应力松弛线性回归分析等要求。材料力学理论及实践表明:松弛应力与时间的指数成正比关系。
M=k(t)a
M—门尼值读数
k—常数,取应力松弛开始1秒瞬间的门尼值。
a—指数,用以表示应力松弛的速度。
收缩性强的胶料,在测试过程中容易在模腔中滑动,测量结果与理论会有一些偏差。
三、门尼应力松弛测试原理:应力松弛试验方法是在粘度测试结束后,马达在0.1秒内刹车,模腔内被扭转的橡胶会逐渐松弛,连续测量扭力变化情况,采样频率不低于1次/秒。做出应力松弛曲线。
应力松弛有以下三个参数
1、K值:1秒钟的瞬间扭力值,它和门尼值的差异度会反映胶料的初始收缩性。
2、a值:应力松弛直线的斜率,反映应力松弛的速度。
3、A值:直线下的面积,作为应力松弛的重要参数综合反映应力松弛的性能。
综合分析上述三个参数,统计比较实际加工效果,从而不断调整提高材料配方及工艺水平。作为一种新的检测方法,应力松弛改变了门尼焦烧测试功能单一,不能全面反映胶料加工性能的状态。为门尼粘度试验机开辟了更广泛的应用前景,提供了更多的测试手段和分析工具,作为一种标准配置,具有很大的发展潜力和探索空间。
所谓应力松弛,就是在固定的温度和形变下,聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。这种现象也在日常生活中能观察到,例如橡胶松紧带开始使用时感觉比较紧,用过一段时间后越来越松。也就是说,实现同样的形变量,所需的力越来越少。未交联的橡胶应力松弛较快,而且应力能完全松弛到零,但交联的橡胶,不能完全松弛到零。
线形聚合物的应力松弛的分子机理:拉伸时张力迅速作用使缠绕的分子链伸长,但这种伸直的构象是不平衡的,由于热运动分子链会重新卷曲,但形变量被固定不变,于是链可能解缠结而转入新的无规卷曲的平衡态,于是应力松弛为零。交联聚合物不能解缠结,因而应力不能松弛到零。
应力松弛同样也有重要的实际意义。成型过程中总离不开应力,在固化成制品的过程中应力来不及完全松弛,或多或少会被冻结在制品内。这种残存的内应力在制品的存放和使用过程中会慢慢发生松弛,从而引起制品翘曲、变形甚至应力开裂。消除的办法时退火或溶胀(如纤维热定形时吹入水蒸汽)以加速应力松弛过程。