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轉(zhuǎn)矩流變儀 | 橡膠工藝研發(fā)與質(zhì)控的高效利器（上篇）
圖1.PolyLab OS轉(zhuǎn)矩流變儀搭配密煉機裝置圖
（點擊圖片查看產(chǎn)品詳情及索取報價）
應(yīng)用1：模擬橡膠塑煉過程
塑煉是混合過程中的關(guān)鍵步驟。天然橡膠（NR）等橡膠聚合物需通過塑煉降低黏度、彈性，并減小不同批次聚合物之間的性能差異，轉(zhuǎn)矩流變儀測試可模擬并評估分析橡膠的塑煉過程。
圖2對比了兩組橡膠塑煉測試結(jié)果，（a）為天然橡膠在剪切和加熱作用下的塑煉過程；（b）與（a）條件相同，但額外添加了0.5%的化學(xué)助劑，該助劑可加速聚合物分子結(jié)構(gòu)的斷裂，大幅降低混合能耗。測試結(jié)果表明，（b）的扭矩更低，黏度下降更快，塑煉效果更好。
這種測試方法具備多方面優(yōu)勢，如研發(fā)人員僅需少量樣品，即可確定不同助劑對配混料的影響；工藝工程師則可根據(jù)混合能耗及參數(shù)優(yōu)化塑煉工藝；與其他生產(chǎn)規(guī)模級設(shè)備相比，本設(shè)備可顯著降低成本并提高產(chǎn)品開發(fā)效率。
圖2.添加與未添加助劑的天然橡膠塑煉測試結(jié)果（點擊查看大圖）
應(yīng)用2：質(zhì)控檢測原料
橡膠聚合物屬于典型的 “非牛頓流體”（即黏度受剪切速率影響顯著的流體）。圖3顯示了三種源自不同國家的天然橡膠樣品的塑煉過程。在70rpm的轉(zhuǎn)速下，三個樣品的扭矩曲線（黏度）接近，無法區(qū)分。在測試中途把轉(zhuǎn)速降低至5rpm后，三個樣品的扭矩（黏度）差異可輕松區(qū)分。
由此可見，在高剪切速率下的黏度處于同一水平的橡膠聚合物，在較低剪切速率或較低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，熔體流動性差異會明顯顯示出來。這一測試可以應(yīng)用于生產(chǎn)前的來料質(zhì)控檢測。
圖3.3種天然橡膠聚合物密煉結(jié)果的差異性（點擊查看大圖）
應(yīng)用3：監(jiān)測動態(tài)硫化行為
含硫黃、促進劑等硫化劑的橡膠膠料在較高溫度下會發(fā)生硫化反應(yīng)，利用轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉測試，可以監(jiān)測硫化起始階段的硫化反應(yīng)，了解膠料在給定溫度下可進行混煉、擠出或注塑的時長以及硫化反應(yīng)開始后黏度的變化速率等關(guān)鍵信息。
圖4顯示了某乙丙橡膠膠料（EP-TYPE_A）動態(tài)硫化過程的扭矩與膠料溫度數(shù)據(jù)，以及對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)分析結(jié)果。該圖可得出以下關(guān)鍵信息：
固化開始前的黏度
扭矩高于最小扭矩特定百分比（如15%）所需的時間
扭矩高于最小扭矩50%所需的時間
由上述兩個扭矩的比值確定
圖4.EP橡膠的動態(tài)硫化過程（點擊查看大圖）
另一款門尼黏度相同的乙丙橡膠（EP-TYPE_B）。制造商原本認(rèn)為兩款膠料的流動性能一致，但在實際加工過程中，卻觀察到與門尼黏度測試結(jié)果相悖的差異。
圖5對比了這兩款膠料相同測試條件的硫化過程：密煉機測試中，試樣的剪切狀態(tài)與生產(chǎn)過程一致，因此能檢測出門尼黏度測試所無法發(fā)現(xiàn)的差異。
結(jié)果表明，門尼黏度相同的EP-TYPE_A和EP-TYPE_B表現(xiàn)出不同的流動和硫化特性。EP-TYPE_A的最低扭矩更低，代表其更易流動，加工性更優(yōu)，同時硫化時間更短。
圖5.兩種門尼黏度相同的乙丙橡膠混合物的密煉結(jié)果對比（點擊查看大圖）