任務(wù)三膠料硬度測定

1、高分子材料性能與結(jié)構(gòu)測試高分子材料性能與結(jié)構(gòu)測試生物與化學工程系生物與化學工程系 王巧娥王巧娥項目五項目五 橡膠半成品質(zhì)量檢驗橡膠半成品質(zhì)量檢驗 項目五項目五 橡膠半成品質(zhì)量檢驗橡膠半成品質(zhì)量檢驗 任務(wù)任務(wù)5-3 5-3 膠料硬度的測定膠料硬度的測定1.告知告知v知識目標：知識目標：v1了解橡膠塑性的概念和表示方法了解橡膠塑性的概念和表示方法 v2理解影響橡膠塑性的因素理解影響橡膠塑性的因素 v3掌握橡膠塑性測試的設(shè)備和方法掌握橡膠塑性測試的設(shè)備和方法 v能力目標：能力目標：v1能進行橡膠門尼粘度的測試能進行橡膠門尼粘度的測試 v2會操作門尼粘度儀試驗機會操作門尼粘度儀試驗機 2.引入引入v發(fā)

2、放學習任務(wù)單和學習工作單及工作工藝卡，發(fā)放學習任務(wù)單和學習工作單及工作工藝卡，學生分析工作任務(wù)單，明確工作任務(wù)，并從學生分析工作任務(wù)單，明確工作任務(wù)，并從工作任務(wù)中分析完成工作的必要信息。工作任務(wù)中分析完成工作的必要信息。v未硫化膠可塑性的測定方法未硫化膠可塑性的測定方法v可塑性測試的要求可塑性測試的要求v可塑性測試可塑性測試 過程步驟過程步驟v數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處理方法3.實施實施v查閱相關(guān)資料查閱相關(guān)資料v各組制定完成工作和學習的方案計劃各組制定完成工作和學習的方案計劃v指導(dǎo)老師講解示范指導(dǎo)老師講解示范v各組在組長帶領(lǐng)下，通過學習工作單的引導(dǎo)各組在組長帶領(lǐng)下，通過學習工作單的引導(dǎo)完成工作任務(wù)

3、。完成工作任務(wù)。 4.檢查評價檢查評價v各小組自我檢查任務(wù)完成質(zhì)量各小組自我檢查任務(wù)完成質(zhì)量v各小組間相互評價任務(wù)實施情況并進行提問各小組間相互評價任務(wù)實施情況并進行提問與解答。與解答。5.歸納總結(jié)歸納總結(jié)v指導(dǎo)老師對各組的講解進行評價；指導(dǎo)老師對各組的講解進行評價；v指導(dǎo)老師系統(tǒng)講解指導(dǎo)老師系統(tǒng)講解門尼粘度儀的結(jié)構(gòu)與性能；門尼粘度儀的結(jié)構(gòu)與性能；門尼粘度儀的操作步驟和安全操作要求。門尼粘度儀的操作步驟和安全操作要求。任務(wù)任務(wù)5-3 5-3 膠料硬度的測定膠料硬度的測定 臺式硬度計臺式硬度計 任務(wù)任務(wù)5-3 5-3 膠料硬度的測定膠料硬度的測定v硬度的含義：硬度的含義： 硬度硬度是指材料抵抗其

4、他較硬物體壓入其是指材料抵抗其他較硬物體壓入其表面的能力。表面的能力。v硬度值的大小是表示材料軟硬程度的有條件硬度值的大小是表示材料軟硬程度的有條件性的定量反映，它本身不是一個單純的確定性的定量反映，它本身不是一個單純的確定的物理量，而是由材料的彈性、塑性、韌性的物理量，而是由材料的彈性、塑性、韌性等一系列力學性能組成的綜合性指標。等一系列力學性能組成的綜合性指標。v硬度的作用：硬度的作用： 根據(jù)硫化膠硬度大小可以判斷膠料半成根據(jù)硫化膠硬度大小可以判斷膠料半成品的配煉質(zhì)量及硫化程度，同時可間接了解品的配煉質(zhì)量及硫化程度，同時可間接了解橡膠的其它力學性能。橡膠的其它力學性能。v硬度值的大小不僅取

5、決于該硬度值的大小不僅取決于該材料的本身材料的本身，也，也取決于取決于測量條件測量條件和和測量方法測量方法。v硬度試驗的主要目的：硬度試驗的主要目的： 是測量該材料的適用性，并通過對硬度是測量該材料的適用性，并通過對硬度的測量間接了解該材料的其他力學性能，例的測量間接了解該材料的其他力學性能，例如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等。如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等。 v目前國際上有多種橡膠硬度計，總的可分為目前國際上有多種橡膠硬度計，總的可分為兩大類兩大類，一類是圓錐形平端針壓頭，一類是圓錐形平端針壓頭( (壓針壓針) )，如邵爾硬度計；二是圓球形壓頭，如國際硬如邵爾硬度計；二是圓球形壓頭，如國際

6、硬度（度（IRHDIRHD）、）、 邵坡壓硬度計、趙氏硬度計籌。邵坡壓硬度計、趙氏硬度計籌。兩者的共同點是在一定力的作用下兩者的共同點是在一定力的作用下( (彈簧或定彈簧或定負荷砝碼負荷砝碼) )，測量橡膠的抗壓性能。不同的是，測量橡膠的抗壓性能。不同的是，除了壓針形狀不同外，加入負荷的形式不同，除了壓針形狀不同外，加入負荷的形式不同，前者為動負荷，后者為定負荷。前者為動負荷，后者為定負荷。v我國一般測定橡膠硬度采用邵氏硬度我國一般測定橡膠硬度采用邵氏硬度，邵氏，邵氏硬度又分為硬度又分為 A A、C C、D D 等幾個型號，等幾個型號，邵氏邵氏 A A 為測量軟質(zhì)橡膠，為測量軟質(zhì)橡膠，邵氏邵氏

7、 C C 為測量半硬質(zhì)橡膠，為測量半硬質(zhì)橡膠，D D 型型為測量硬質(zhì)橡膠。為測量硬質(zhì)橡膠。v測試原理測試原理 壓入硬度試驗是測量規(guī)定形狀的壓針在壓入硬度試驗是測量規(guī)定形狀的壓針在一定的條件下壓入橡膠的深度，最后換算為一定的條件下壓入橡膠的深度，最后換算為一定的硬度單位表示出來。一定的硬度單位表示出來。v邵氏硬度計邵氏硬度計測定的是壓針壓入深度與壓針露出長度測定的是壓針壓入深度與壓針露出長度（2.5mm2.5mm）之差對壓針露出長度比值百分率。）之差對壓針露出長度比值百分率。v可用下列公式表示可用下列公式表示 T=2.5T=2.50.025h 0.025h h=(2.5 h=(2.5T)/2.5

8、T)/2.5100100v其中：其中： T T壓針壓入深度，壓針壓入深度，mmmm； h h邵氏硬度。邵氏硬度。v由此可知，對于一個流動性很好的材料由此可知，對于一個流動性很好的材料 T T=2.5=2.5，所以，所以 h h 為為 0 0，對于剛性材料，對于剛性材料T T=0=0，h h=100=100，硬度范圍，硬度范圍 0 0100100，測定最佳范圍測定最佳范圍在在 20 209090。v儀器儀器v 硬度計按形式可分為硬度計按形式可分為臺式臺式和和手提式手提式，一般，一般實驗實驗室多采用臺式室多采用臺式硬度計，使用支架固定硬度計或在壓硬度計，使用支架固定硬度計或在壓針軸上用砝碼加力使壓

9、足和試樣接觸，或兩種方法針軸上用砝碼加力使壓足和試樣接觸，或兩種方法兼用，可以提高測量準確度。兼用，可以提高測量準確度。v對于邵爾硬度計，對于邵爾硬度計，A A型推薦使用型推薦使用 1 kg 1 kg 砝碼砝碼，D D 型型推薦使用推薦使用 5kg 5kg 砝碼加力砝碼加力。臺式硬度計是由底座、。臺式硬度計是由底座、工作臺面、壓針、刻度表、砝碼和主柱等組成，如工作臺面、壓針、刻度表、砝碼和主柱等組成，如圖圖 4 43 3 所示。所示。 圖 43 硬度計示意圖 1底座；2工作臺面；3壓針；4刻度表；5砝碼；6主柱 a 壓針伸出量對應(yīng)硬度讀數(shù)為壓針伸出量對應(yīng)硬度讀數(shù)為0 圖圖1 邵氏邵氏A型硬度計

10、壓針型硬度計壓針a 壓針伸出量對應(yīng)硬度讀數(shù)為壓針伸出量對應(yīng)硬度讀數(shù)為0 圖圖2 邵氏邵氏D型硬度計壓針型硬度計壓針v試樣試樣v1) 1) 試樣試樣厚度不小于厚度不小于 6mm6mm；如試樣厚度低于；如試樣厚度低于 6mm6mm，可用同樣膠片重迭起來，但重迭片數(shù)，可用同樣膠片重迭起來，但重迭片數(shù)不不得超過得超過3 3 層層，每層厚度不小于，每層厚度不小于 2mm2mm，但這樣，但這樣測量的結(jié)果與在整塊試樣上測量的硬度是不測量的結(jié)果與在整塊試樣上測量的硬度是不能相比較。能相比較。v2) 2) 試樣表面應(yīng)光滑、平整，不應(yīng)有缺膠，機試樣表面應(yīng)光滑、平整，不應(yīng)有缺膠，機械損傷及雜質(zhì)等。如試樣表面有雜質(zhì)，

11、需用械損傷及雜質(zhì)等。如試樣表面有雜質(zhì)，需用紗布沾酒精擦凈。紗布沾酒精擦凈。v3) 3) 試樣必須有足夠的尺寸，保證壓針和試樣試樣必須有足夠的尺寸，保證壓針和試樣接觸位置接觸位置距離邊緣至少距離邊緣至少12mm12mm，即試樣外形尺，即試樣外形尺寸必須在寸必須在24mm 24mm 以上以上。v4) 4) 試樣在試驗溫度下應(yīng)試樣在試驗溫度下應(yīng)至少停放至少停放5h5h。v試驗步驟試驗步驟v1) 1) 整理設(shè)備儀器、環(huán)境，準備相關(guān)工具。整理設(shè)備儀器、環(huán)境，準備相關(guān)工具。v2) 2) 試驗前檢查硬度計指針是否指于試驗前檢查硬度計指針是否指于零點零點( (如指針量如指針量偏離零位時，可以松動右上角壓緊螺絲

12、，轉(zhuǎn)動表面，偏離零位時，可以松動右上角壓緊螺絲，轉(zhuǎn)動表面，對準零位對準零位) )，并檢查壓針壓于玻璃面上，并檢查壓針壓于玻璃面上( (壓針端面與壓針端面與壓腳底面嚴密接觸于玻璃板上壓腳底面嚴密接觸于玻璃板上) )，是，是 否否指于指于100100，如不指零位和如不指零位和 100100時，可輕微按動壓針幾次，如時，可輕微按動壓針幾次，如仍不指零位和仍不指零位和100100度時，則不能使用，如在定荷架度時，則不能使用，如在定荷架上使用時，可拔動手柄，使工作臺上升，將定位銷上使用時，可拔動手柄，使工作臺上升，將定位銷插入工作臺下部小孔，調(diào)整工作臺水平后使用，如插入工作臺下部小孔，調(diào)整工作臺水平后使

13、用，如仍不指仍不指100100時同樣不可使用。時同樣不可使用。v3) 3) 將試樣置于硬度計玻璃面上。用定負荷架輔助將試樣置于硬度計玻璃面上。用定負荷架輔助測定試樣的硬度。在試樣緩慢地受到測定試樣的硬度。在試樣緩慢地受到 lkgf lkgf 負荷，負荷，( (硬度計的底面與試樣表面平穩(wěn)地完全接合硬度計的底面與試樣表面平穩(wěn)地完全接合) )時時立即立即讀數(shù)讀數(shù)（1s 1s 內(nèi)內(nèi)）。）。v4) 4) 試樣上的試樣上的每一點只準測量一次每一點只準測量一次硬度，點與點間硬度，點與點間距離不少于距離不少于 6mm6mm，點與邊間距不少于，點與邊間距不少于 12mm12mm。v5) 5) 每個試樣的測量點不

14、少于每個試樣的測量點不少于 5 5 個，取其個，取其中值中值為試為試驗結(jié)果，試驗結(jié)果精確到整數(shù)位。驗結(jié)果，試驗結(jié)果精確到整數(shù)位。v6) 6) 如是手提式把試樣放置在堅固的平面上，如是手提式把試樣放置在堅固的平面上，拿住硬度計，壓足中孔的壓針距離試塊邊緣拿住硬度計，壓足中孔的壓針距離試塊邊緣至少至少12mm12mm，平穩(wěn)地把壓足壓在試樣上，不能，平穩(wěn)地把壓足壓在試樣上，不能有任何振動，并保持壓足平行于試樣表面，有任何振動，并保持壓足平行于試樣表面，以使壓針垂直地壓入試樣。所施加的力要剛以使壓針垂直地壓入試樣。所施加的力要剛好足以使壓足和試樣完全接觸，好足以使壓足和試樣完全接觸，除另有規(guī)定，除另有

15、規(guī)定，必須在壓足和試樣完全接觸后必須在壓足和試樣完全接觸后1s1s內(nèi)讀數(shù)內(nèi)讀數(shù)，如，如果是其他間隔時間讀數(shù)則必須說明。果是其他間隔時間讀數(shù)則必須說明。v7) 7) 使用邵爾硬度計時，當使用邵爾硬度計時，當 A A 型硬度計測量型硬度計測量值超出值超出 9090時推薦用時推薦用 D D 型硬度計，當型硬度計，當 D D 型型硬度計測量值低于硬度計測量值低于 2020時推薦用時推薦用 A A 型硬度型硬度計，計，A A 型硬度計示值低于型硬度計示值低于 1010時是不準確的，時是不準確的，測量結(jié)果不能使用。測量結(jié)果不能使用。v8) 8) 試驗結(jié)束后，清理現(xiàn)場并作好相關(guān)實驗使試驗結(jié)束后，清理現(xiàn)場并作

16、好相關(guān)實驗使用記錄。用記錄。v影響因素影響因素v 溫度的影響溫度的影響 v 當當試樣溫度高試樣溫度高時，由于高聚物分子的熱時，由于高聚物分子的熱運動加劇，分子間作用力減弱，內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)運動加劇，分子間作用力減弱，內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的松馳時間下降，降低了材料的抵抗作用，構(gòu)的松馳時間下降，降低了材料的抵抗作用，因而因而硬度值降低硬度值降低。膠料不同其影響程度不同，。膠料不同其影響程度不同，如結(jié)晶速度慢的如結(jié)晶速度慢的天然橡膠天然橡膠，溫度對其，溫度對其影響小影響小些，而些，而氯丁橡膠，丁苯橡膠氯丁橡膠，丁苯橡膠等則影響等則影響顯著顯著。v 試樣厚度的影響試樣厚度的影響 v 邵爾邵爾 A A 型硬度值是由壓

17、針壓入試樣的深型硬度值是由壓針壓入試樣的深度來測定的，因此試樣厚度直接影響試驗結(jié)度來測定的，因此試樣厚度直接影響試驗結(jié)果。試樣受到壓力后產(chǎn)生變形，受到壓力的果。試樣受到壓力后產(chǎn)生變形，受到壓力的部分變薄，硬度計壓針則會受到承托試樣的部分變薄，硬度計壓針則會受到承托試樣的玻璃片的影響，硬度值增大。所以，玻璃片的影響，硬度值增大。所以，試樣厚試樣厚度小硬度值大度小硬度值大，試樣厚度大硬度值小試樣厚度大硬度值小，結(jié)果，結(jié)果如表如表 4 41 1。試樣必須具備一定的厚度。試樣必須具備一定的厚度。v 讀數(shù)時間的影響讀數(shù)時間的影響 v 邵爾邵爾 A A 型硬度在測量時讀數(shù)時間對試驗結(jié)果型硬度在測量時讀數(shù)時

18、間對試驗結(jié)果影響很大。壓針與試樣受壓后影響很大。壓針與試樣受壓后立即讀數(shù)立即讀數(shù)與指針穩(wěn)定與指針穩(wěn)定后再讀取數(shù)值，所得的結(jié)果相差甚大，前者后再讀取數(shù)值，所得的結(jié)果相差甚大，前者高高，后，后者偏低，二者之差可達者偏低，二者之差可達 5 5 至至 7 7度左右，尤其在合度左右，尤其在合成橡膠測試中較為顯著，由于橡膠是高分子粘彈性成橡膠測試中較為顯著，由于橡膠是高分子粘彈性體，受外力作用后具有松馳現(xiàn)象，隨著壓針對試樣體，受外力作用后具有松馳現(xiàn)象，隨著壓針對試樣加壓時間的增長，因而試樣對硬度計壓針反抗力減加壓時間的增長，因而試樣對硬度計壓針反抗力減小，所以硬度減小。所以當試樣受壓小，所以硬度減小。所以當試樣受壓后應(yīng)立即讀取后應(yīng)立即讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。v 壓針長度對試驗結(jié)果的影響壓針長度對試驗結(jié)果的影響 在標準中規(guī)定邵在標準中規(guī)定邵爾爾 A A 型硬度計的壓針型硬度計的壓針露出加壓面露出加壓面的高度為的高度為2.5mm2.5mm。在自由狀態(tài)時指在自由狀態(tài)時指 針應(yīng)指零點。當壓針壓在平滑的針應(yīng)指零點。當壓針壓在平滑的金屬板或玻璃上時，儀器指針應(yīng)指金屬板或玻璃上時，儀器指針應(yīng)指 100 100 度。度。v 如果指示大于或小于如果指示大于或小于 100 100 度時，說明壓針露度時，說明壓針露出高度大于出高度大于 2.5mm 2.5mm 或小于或小于 2.5mm2.5mm，在這種情況下，在