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门尼粘度计

门尼粘度计

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一.实验目的
1.深刻理解门尼粘度的物理意义。
2.了解门尼粘度仪的结构及工作原理。
3.熟练掌握门尼粘度仪的操作。
二.实验仪器
门尼粘度实验是用转动的方法来测定生胶、未硫化胶流动性的一种方法。
在橡胶加工过程中,从塑炼开始到硫化完毕,都与橡胶的流动性有密切关系,而门尼粘度值正是衡量此项性能大小的指标。近年来门尼粘度计在国际上成为测试橡胶粘度或塑性的*广泛、*普及的一种仪器。本实验所用设备是由优肯科技股份有限公司制造的EK-2000M型门尼粘度仪。
三.实验原理
工作时,电机→小齿轮→大齿轮→蜗杆→蜗轮→转子,使转子在充满橡胶试样的密闭室内旋转,密闭式由上、下模组成,左上、下模内装有电热丝,其温度可以自动控制。转子转动时,转子对腔料产生力矩的作用,推动贴近转子的胶料层流动,模腔内其它胶料将会产生阻止其流动的摩擦力,其方向与胶料层流动方向相反,此摩擦力即是阻止胶料流动的剪切力,单位面积上的剪切力即剪切应力。与切变速率、粘度存在下述的关系,即适合非牛顿流动的幂指经验公式:
—剪切应力;—切变速率;K—流动粘度;n—流动指数(在一定的γ和温度下是常数)。
为了讨论问题方便起见,将上式改写成下面的形式:在模腔内阻碍转子转动的各点表观粘度ηa以及切变速率值是随着转动半径不同而有异,故须采用统计平均值的方法来描述ηa,由于转子的转速是定值,转子和模腔尺寸也是定值,故的平均值对相同规格的门尼粘度计来说,就是一个常数,因此可知平均的表观粘度ηa和平均的剪应力成正比。
在平均的剪切应力作用下,将会产生阻碍转子转动的转矩,其关系式如下:式中:M为转矩;为平均剪应力;S为转子表面积;L为平均的力臂长。
转矩M通过蜗轮,蜗杆推动弹簧板,使它变形并与弹簧板产生的弯矩和刚度相平衡,从材料力学可知,存在以下关系:
式中:F为弹簧板变形产生的反力;e为弹簧板力臂长;ω为抗变型断面系数;σ为弯曲应力;ε为弯曲变形量;E为杨氏模量。
由上式可知,ω和E都是常数,所以M与ε成正比。
综上所述,由于,所以可利用差动变压器或百分表测量弹簧板变形量,来反映胶料的粘度大小。
四.试样准备
1.胶料加工后在实验室条件下停放2小时即可进行实验,但不准超过10天。
2.从无气泡的胶料上裁取两块直径约45毫米、厚度约3毫米的橡胶试样,其中一个试样的中心打上直径约8毫米的圆孔。
3.试样不应有杂质、灰尘等。
五.操作步骤
1.将主机电源及马达电源开启,打开电脑,启动测试程式。
2.设定测试条件。
3.将实验胶料放入模腔内,压下合模按钮至上模下降,开始实验。
4.测试完毕,压下开模按钮,打开模腔取出试样,打印实验数据。
5.实验完毕,结束程式,关掉电源,清洁现场。
六.实验结果的表示法及曲线分析
1.一般以转动4分钟的门尼粘度值表示试样的粘度,并用ML1+4100表示。
其中:M—门尼粘度值;L—表示用大转子;1—表示预热1分钟;4—表示转动4分钟;100℃—表示实验温度为100℃。
2.读数精确到0.5个门尼粘度值,实验结果精确到整数位。
3.用不少于两个试样实验结果的算术平均值表示样品的粘度(两个试样结果的差不得大于2个门尼粘度值,否则应重复实验)。
4.记录曲线的分析
记录仪所记录的是门尼粘度与时间的关系曲线,如图1所示:
  
.实验报告
实验报告应包括下列内容:
1.实验样品的详细说明和标志,包括:
1)来源;
2)如为混炼胶,则报告混炼胶的详细情况。
2.试样制备的详细情况。
3.所用仪器的详细情况,包括:
1)所用仪器型号及仪器的制造厂名;
2)转子规格(大转子或小转子)。
4.实验条件的详细说明,包括:
1)实验温度;
2)预热时间(如果不是1min);
3)运转时间;
4)模腔闭合力(如果不是11.5KN)。
5.门尼值。
6.实验日期。
7.分析影响实验结果的因素。
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