实验七威廉姆可塑度
胶料的可塑性是指物体受外力作用而变形，当外力除去后，不能恢复原来形状的性质。

橡胶胶料在进行混炼、压延、压出和成型时，必须具备适当的可塑性。

一、试验目的
橡胶胶料在进行混炼、压延、压出和成型时，必须具备适当的可塑性。

因为胶料的可塑性直接关系到整个橡胶加工工艺过程和产品质量。

可塑度过大时，胶料不易塑炼，压延时胶料粘辊，胶料黏着力降低；可塑度过小时，胶料混炼不均匀，且收缩力大，模压时制品表面粗糙，边角不整齐。

因此，加料在加工前必须测定并控制胶料的粘度，以保证加工的顺利进行。

二、实验设备及测试原理
可塑性测定仪可分为压缩型、转动型和压出型三大类。

威廉氏可塑计、快速塑性计和德弗塑性计属压缩型。

这类塑性计结构简单，操作简易，适用于工厂控制生产用。

威廉氏可塑性是指试样在外力作用下产生压缩变形的大小和除去外力后保持变形的能力。

威廉氏可塑计是至今仍为广泛应用的较早期的可塑计。

它可以测定生胶或胶料的可塑性，还可以在测定回复值时同时测出橡胶的弹性。

威廉氏可塑计至今仍保持在美国的标准之中。

威廉氏可塑计的结构如图7-1所示，可塑计的负荷由上压板与重锤等组成，压铊可作上下移动，其总重为49+0.0049N（5+0.005Kg），在支架上装有百分表，分度为0.01mm，可塑计垂直装在恒温箱内的架子上，离箱底不少于60mm，重锤温度可调节为70+1℃和100+1℃。

重锤的温度有温度计读出。

图7-1 威廉氏可塑度计
试样置于重锤与平板之间，压缩变形量由百分表指示。

按标准规定，威廉氏可塑性测定采用直径为16+0.5mm，高为10+0.3mm的圆柱形试样。

为防止发粘，试样上下可各垫一层玻璃纸。

实验时，先将试样预热3分钟，测量在负荷作用下的高度，然后去掉负荷，取出试样在室温下放至3分钟，测量恢复后的高度。

试样结果计算：
可塑性 1
020h h h h R S P +-=
⨯=
软性 1010h h h h S +-=
还原性 1
020h h h h R --=
弹性复原性 R ’=h 2-h 1 式中：h 0----试样原高，mm
h 1----试样经负荷作用3分钟的试样高度，mm
h 2-----除去负荷，在室温下恢复3分钟的试样高度，mm
假设物质为绝对流体，则h 1=h 2=0,故P=1；假设物质为绝对弹性体，则h 2=h 0， 故P=0。

由此可知，用威廉氏可塑计测得的可速度是0～1之间的无名数；从0到1，则表示可塑性是增加的。

数值越大，胶料越柔软。

三、试样制备
1、试样直径为15.0+0.5mm ，高为10.00+0.25mm 的圆柱样。

2、胶片加工后，在24小时内用专用的裁片机裁出标准试样。

3、试样不得有气孔，杂质及机械损伤等缺陷。

四、试验步骤
1、调节恒温箱温度，保持在70+1℃，用厚度计测量室温下试样的原始高度h0（精确到0.01mm ）。

2、将测过高度的试样放入恒温箱内仪器的底座上，在70+1℃下预热3分钟。

3、将预热好的试样放在上、下压板之间的中心位置上（为防止试样粘压板，可预先在试样两工作面上个贴一层玻璃纸。

计算结果时应将玻璃纸厚除去）。

轻轻放下负荷加压，同时预热第二个试样。

4、加压3分钟后，立即读出试样在负荷作用下的高度h1。

5、去掉负荷，取出试样，在室温下放置3分钟，测量恢复后的高度h2（精确到0.01mm ）。

6、可塑度按下述公式计算，每个试样数量不少于2个，取算术平均值，允许偏差为+0.02。

结果精确到0.01。

P=(h0-h2)/ (h0+h1) h0----试样原高，mm
h1----试样经负荷作用3分钟的试样高度，mm
h2-----除去负荷，在室温下恢复3分钟的试样高度，mm
五、结果表示
试验可测得h0、h1、h2再根据公式即可求出可塑度。

可塑度的计算公式为：
P=(h0-h2)/ (h0+h1)
其中：h0----试样原高，mm
h1----试样经负荷作用3分钟的试样高度，mm
h2-----除去负荷，在室温下恢复3分钟的试样高度，mm
六、应用举例
用密炼机塑炼，在转子转速、压力、一定的条件下，通过不同的塑炼时间，来观察可塑度的变化。

由表1可以看出，生胶的可塑度随塑炼时间的增加而增大。

表1 塑炼时间对可塑度的影响
NR塑炼时间(Min) 可塑度门尼粘度胶温（℃）电流(A) 压力(Mpa) 转速（RPM）
3 0.21 90 50-101 8-48 5.8 40
6 0.265 75 50-102 8-41 5.8 41
9 0.345 70 50-100 8-31 5.8 41
12 0.417 68 52-89 8-27 5.8 41
七、影响因素
（一）密炼机塑炼的影响因素
（1）温度
密炼机塑炼中，塑炼效果随温度的升高而升高，但过高会导致橡胶物理机械性能的下降。

天然胶塑炼时的温度一般以不超过155℃为宜。

（2）转速
塑炼胶可塑度随转子转速的增加而增大。

（3）容量
容量过小，生胶会在密炼室内打滚，不能获得有效塑炼；容量过大，会使设备超负荷运转，损伤机器。

一般装胶容量为121～157Kg.
（4）压力
塑炼效果在一定范围内虽压力增加而增大。

压力一般在0.5Mpa以上。

（5）塑解剂
在密炼机中使用塑解剂时，温度最为重要。

因为温度升高对塑解剂有促进作用。

一般采用温度为150℃左右。

高温塑炼常用塑解剂：硫酚、硫酚锌盐、二硫化物（及其锌盐）和胺类化合物等。

塑炼胶的可塑度随塑解剂用量增加而增大。

（二）开炼机塑炼的影响因素
（1）装胶容量：装胶容量取决于开炼机的规格，容量大，散热困难，胶温升高，降低塑炼效果；容量过小则降低生产效率。

（2）辊距：辊距越小，胶料受到的剪切力越大，机械塑炼效果越明显。

薄通时实际使用辊距一般为0.5mm～1mm。

（3）辊速和速比：辊距一定，提高开炼机的辊速或速比会增大胶料的机械剪切作用，从而提高机械塑炼效果。

开炼机的速比一般在1.15～1.27之间。

速比过大，升温加快。

（4）辊温：辊温低，塑炼效果好。

辊温过低容易造成设备超负荷而受到损害。

塑炼温度与生胶胶种有关，NR通常控制辊温在45～55℃
（5）塑炼时间：随塑炼时间的增加，胶料的可塑度值提高。

在塑炼过程的最初10～15min，胶料的门尼粘度迅速降低，此后渐趋缓慢。

（6）化学塑解剂：使用塑解剂能提高塑炼效果，缩短塑炼时间，减小弹性复原。

使用化学塑解剂时，适当提高温度会提高塑炼效果，塑炼温度一般以70～75℃为宜。

塑解剂的用量在NR中一般为生胶重量的0.1～0.５%，合成橡胶用量则应多一些。

可塑度的测定参照GB/T12828-91
思考题：
1.可塑度的测定目的和原理。

2.可塑度数值大小对加工性能的影响。

3.可塑度的表示方法。

4.测定可塑度的影响因素。