平衡机构 偏心机构 oodrich Flexometer ） • 用于表征硫化橡胶在压缩屈挠下的温升及 耐疲劳性能 • 分析确定橡胶胶料的疲劳寿命 • 间接预测轮胎或其他橡胶制品的使用寿命
新型自动压缩疲劳试验机
• 基本功能是根据国际标准ISO 4666 界定的 恒应变屈挠试验机。 • 其驱动结构和温度测量系统作了革命性的 变化。 • 具有自动测试功能 • 通过调整软件还可以扩展其功能
门尼粘度计
• 门尼粘度计的使用限制在于其剪切速率。 • 橡胶加工过程中的剪切速率大约范围： a）模压1～10／秒； b）混炼和压延10～100／秒； c）压出100～1000／秒； d）注射硫化1000～10000／秒。 • 标准的门尼粘度计以大约1.6／秒的剪切速 率工作（剪切速率随转子的直径而异）
NR生胶性能指标的控制
• 1965年以前，NR是按外观分级。不反映NR的实 际性能。 • 1965年，标准马来西亚橡胶（SMR）首次采用技 术分级。促进了NR的质量提高，减少了贸易争端。 是一个巨大的进步。 • 1970年，SMR进行了修订，把塑性初值（P0）和 塑性保持率（PRI）正式列入SMR的质量标准。 • 1975年，ISO2000:1975也把塑性初值（P0）和 塑性保持率（PRI）正式列入NR的质量标准。作 为技术分级的核心内容。
振荡圆盘式流变仪(ODR)
• Oscillating Disk Rheometer （振荡圆盘式 流变仪）简称ODR • 结构原理：一个双面圆锥形的转子埋在闭 合模腔的橡胶试样中，用电热器维持试验 温度。用电机带动偏心器使转子以一个小 弧度作正弦形振荡，测量转子振荡时所需 要的力
振荡圆盘式流变仪(ODR)
硫化仪－硫化曲线的平坦性
橡胶加工性能分析仪RPA
• Rubber Processability Analyser（橡胶加工分析 仪）简称RPA • 结构原理： RPA可以视作是在MDR的基础上，通 过增强温度控制与调节功能，增大可摆动的幅度， 拓宽摆动的频率范围设计形成的动态机械流变测 试仪 • 用于测量硫化前、硫化中和硫化后的的生胶、母 炼胶和最终混合料，在一个宽广的温度、应变和 频率范围内的流变性能和动态机械性能
橡胶加工性能分析仪RPA
• 与MDR相比有以下方面的变化： 在温度控制方面 在摆动幅度方面 在剪切速率方面 在振荡频率方面
橡胶加工性能分析仪RPA
• RPA实际上是综合并扩展了门尼粘度计、 硫化仪和硫化模拟仪的功能，是一种多功 能仪器
炭黑分散度测定仪
• 炭黑分散度测定方法大多存在两种情况： 一种情况是制样方法繁杂、仪器设备庞 大昂贵。很难适应生产的需要，特别是现 代轮胎橡胶生产工艺中在线快速检测的需 要。 另一种情况是通过人工对比判断，人为 的不确定因素（如个人的经验、认识的差 异等等）很难避免。
动模式(无转子)流变仪MDR
• Moving Die Rheometer （动模式流变仪） 简称MDR • 结构原理：将两个平截头圆锥体相对，组 成一个准封闭模腔（在两半模腔之间只留 一个很小的缝隙）。下模腔以一个设定的 角度振荡，对橡胶试样施加一个均匀的剪 切，橡胶中产生的剪切应力再作用于上模 腔。用传感器并通过电子放大处理后得出 常规的硫化曲线。
• 现有的硫化仪采用两种不同的剪切方式： 直线剪切－－以华莱士(Wallace-Shawbury) 硫化仪为代表 扭转剪切－－以孟山都(Monsanto)流变仪 为代表
直线剪切型硫化仪
• 优点： 对试样可作简单的剪切变形，而且对橡 胶的传热性能良好 • 缺点： 由于模腔一边须开口，使试样在硫化过 程中压力受到损失且易产生微孔，测量过 程中硫化网络结构容易氧化降解，造成数 据的重现性不好
硫化仪－硫化曲线
• 硫化曲线可以分为三个部份，分别可以表征 胶料的加工性能、硫化特性和物理特性： Ⅰ区－表征材料加工特性， Ⅱ区－表征材料的硫化特性即胶料焦烧时间、 硫化速度等。 Ⅲ区－表征硫化胶的物理性能，
硫化仪－硫化曲线
硫化仪－硫化曲线的平坦性
• 硫化曲线的平坦性可以表征硫化胶抗返原 性的大小，即硫化胶的老化性能。 • 胶料的抗返原性一般以弹性模量到达最大 值后下降5％的时间长短来表示，时间越长 表示其抗返原性能越好。
自动测试功能
试样库内部结构 1、高度测量站 2、增量编码器 3、试样标准储存架 4、试样输入区 5、自动加料臂
扩展功能
• 通过调整软件可以进行恒应力屈挠试验 • 还可以多种不同的试验波形曲线测试材料 的粘弹特性
三、测试仪器的使用位 置从研究实验室向混炼 车间快检站转移
• 20年前（我国轮胎厂）快检站三大项目： 比重天平、硬度计、拉力机 • 现在的标配设备； 门尼仪、硫化仪、硬度计、比重天平 • 正在逐步进入快检站的设备： 炭黑分散度测定仪、加工性能试验机、磨 耗试验机（？）
特殊用途的多速门尼粘度计
• 国内： 中科院长春应用化学研究所曾试制过有12个速 度（0.05～3r/min）的变速门尼粘度计， • 国外 日本也有多速门尼粘度计产品（11个速度： 0.05～120r/min）。 • 多速门尼粘度计在使用中往往会遇到由于橡胶与 金属部件之间的滑移产生偏差，以及剪切速率提 高而生热带来的限制。
• 早期，人们是用手、眼、牙齿作为橡胶产 品和橡胶胶料的检测手段
• 随着橡胶工业的发展，已经建立了一系列 较为全面的测试方法标准：
国家标准GB、行业标准HB 国际标准ISO 美国材料学会标准ASTM ……
• 国家标准中关于橡胶基础物理性能测试的 方法标准有135项（未包含行标） • 近来仪器的发展，绝大部分都是基于这些 标准的原理和所规定的方法。其改变只是 更精确、更全面 • 标准也存在一个与时俱进的问题，也在不 断的修订或复审
温度测量系统
• 传统试验机： 只有试样底座接触测温方式 • 新型试验机： 增加了使用自动温度探针测量试样内部 温度的功能，避免了温度的偏差
温度测定方式
1. 试样温度由下夹具托盘中心点接触温度测 定 2. 试样的内部温度由气压驱动的温度探针在 试验结束时测取 3. 也可以将温度探针在整个试验过程中都保 留在试样内部实时测取（探针的位置由一 个线性马达驱动、调整，使之始终处于试 样平均高度一半的位置）
轮胎胶料性能 测试仪器及其进展
北京万汇一方科技发展有限公司 陈毅敏
一、测试的原理及基本方法有一系列的标准 规范 二、测试的精确度、可靠性、效率，以及在 减少操作人员和避免人为误差方面有了明 显的提高 三、测试仪器的使用位置从研究实验室向混 炼车间快检站转移 四、几种应该重视的仪器
一、测试的原理及基本 方法有一系列的标准规 范
近20年开始重视
加工性能测试 强伸性能测试 使用性能测试
最早受到重视
正在受到重视
二、测试的精确度、可 靠性、效率，以及在减 少操作人员和避免人为 误差方面有了明显的提 高
现代测试技术推动了仪器在功能、精度等 方面的飞速发展： 1.高精度的传感器技术 2.计算机技术（数字化技术） 3.自动控制技术 4.新材料技术
驱动结构
• 采用线性马达驱动结构取代传统的偏心驱动结构， 使整个仪器的动态性能得到提高
偏心驱动结构 - 机械控制 - 噪音大 + 低能耗 + 无需水冷 + 造价低 液压驱动结构 - 高能耗 - 需要水冷 - 液压油渗漏 + 高动态性能 + 电子控制 线性马达驱动结构 + 低能耗 + 无需水冷 + 高动态性能 + 电子控制 + 环保 + 低噪音 - 造价高
门尼粘度计
• 门尼粘度计的主要用途是控制生胶的质量 和检测天然橡胶和合成橡胶的加工性能 • 门尼粘度值与天然橡胶和丁苯橡胶的分子 量分布具有相关性，它可比较不同等级生 胶在混炼和塑炼时的特性 • 门尼粘度计也用于对胶料的焦烧时间和硫 化速度进行评价，但现在已逐步被硫化仪 所取代
门尼粘度计
• 门尼粘度计与压缩型塑性计相比，其主要 优点是可以在恒速率下连续剪切变形，因 而可以研究胶料的触变效应和结构效应。
标准图片
分割视场显微镜技术
测定步骤
• 用特定的方法切割待测橡胶试样，露出新 鲜表面； （垂直下刀，以免出现刀痕干扰观察） • 以30°角的光线沿切割方向照射，表现新 鲜试样表面的情况； 光 （ 30°角、标准的亮度、新鲜的表面） 源 • 根据试样新鲜表面不规则体的大小、出现 频率，判断橡胶中填料的分散等级。
硫化仪－不同的名称
• • • • Rheometer －流变仪 Curometer －硫化仪 Vulcameter －硫化仪 ODR －Oscillating Disk Rheometer （振荡圆盘式流变仪） • MDR －Moving Die Rheometer （动模式流变仪）
硫化仪－不同的剪切方式
用门尼粘度计进行 胶料松弛性能的测定
• 门尼松弛测试所获得的应力松弛结果与工 厂加工过程中出现的问题具有一定的相关 性。所以可以以此来了解胶料的特性 • 门尼松弛的数据还可被用来研究聚合物特 性如：凝胶、平均分子量、分子量分布、 塑性及聚合物配合情况（炭黑品种、用量、 混炼技术）等的变化
硫化仪
• 对胶料硫化过程进行连续测试的一类仪器 的总称 • 基本原理都是通过测量胶料在加热硫化过 程中往复剪切变形时的阻力（力矩）变化， 表征胶料与加热硫化过程有关的性能的变 化情况（如初始粘度、焦烧时间、正硫化 时间、硫化平坦期和过硫化状态等）
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测试仪器用于质量控制从研究实验室向混 炼车间快检站转移所带来的变化： 必须适应现代轮胎制造技术的要求 必须适应混炼车间的节奏 必须适应混炼车间的环境 质量控制试验最根本的要求是要简单、重 现性好、可靠性好。
门尼粘度计
• 门尼粘度计（圆盘剪切粘度计）属转动型塑性计 • 由转子、模腔、加热控温装置和转矩测量系统组 成。 • 在试验过程中，保持恒定的温度和压力，圆盘形 转子以恒定速率（一般为2.00r/min）在充满橡胶 的圆柱形模腔内旋转，转子的表面和模腔内壁之 间发生剪切作用。测定橡胶对转子转动所施加的 转矩，作为橡胶生胶或胶料的粘度值――门尼粘 度值。